DE102013106855A1

DE102013106855A1 - Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements, optoelektronisches Bauelement und Verwendung einer flüssigen ersten Legierung zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements

Info

Publication number: DE102013106855A1
Application number: DE102013106855.3A
Authority: DE
Inventors: Richard Baisl; Christoph Kefes; Michael Popp
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2015-01-08
Anticipated expiration: 2033-07-02
Also published as: CN105378911B; CN105378911A; US9831465B2; US20160372700A1; DE102013106855B4; WO2015000859A1

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10) bereitgestellt. Dabei wird eine optoelektronische Schichtenstruktur mit einer ersten Haftschicht (30), die ein erstes metallisches Material aufweist, über einem Träger (12) ausgebildet. Ein Abdeckkörper (36) wird mit einer zweiten Haftschicht (34), die ein zweites metallisches Material aufweist, bereitgestellt. Auf mindestens eine der beiden Haftschichten (30, 34) wird eine erste Legierung (32) aufgebracht, deren Schmelzpunkt so niedrig ist, dass die erste Legierung (32) flüssig ist. Der Abdeckkörper (36) wird so mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt, dass beide Haftschichten (30, 34) in direktem körperlichen Kontakt mit der flüssigen ersten Legierung (32) sind. Zumindest ein Teil der ersten Legierung (32) reagiert mit den metallischen Materialien der ersten und der zweiten Haftschicht (34) chemisch, wodurch mindestens eine zweite Legierung (33) gebildet wird, deren Schmelzpunkt höher ist als der Schmelzpunkt der ersten Legierung (32), wobei der Schmelzpunkt der zweiten Legierung (32) so hoch ist, dass die zweite Legierung (33) erstarrt und den Abdeckkörper fest mit der optoelektronischen Schichtenstruktur verbindet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements, ein optoelektronisches Bauelement und eine Verwendung einer flüssigen ersten Legierung zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements.
Bei einem herkömmlichen optoelektronischen Bauelement werden zum Verbinden und/oder Abdichten von Komponenten des optoelektronischen Bauelements, Haftmittel, beispielsweise Klebstoffe, Lote, Lacke, Verkapselungsschichten, beispielsweise eine Dünnfilmbeschichtung (TFE) oder eine Cavityverkapselung, Metalldichtungen und/oder Abdeckkörper, wie beispielsweise Glaskörper, verwendet. Das Aufbringen dieser Hilfsmittel auf die zu verbindenden bzw. abzudichtenden Komponenten des optoelektronischen Bauelements kann häufig relativ zeitaufwendig, kostenintensiv, nicht dicht genug und/oder unpräzise sein. Beispielsweise kann bei Verwendung eines Epoxidklebers zum Befestigen eines Abdeckkörpers Luft oder Feuchtigkeit über den Kleber in das Bauelement eindiffundieren. Eine großflächige Verklebung kann eine hohe Partikelempfindlichkeit haben. Beim Aufbringen des Klebers mittels Siebdruck kann eine Genauigkeit in der Größenordnung von lediglich einem Millimeter liegen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements bereitgestellt, das ermöglicht, das optoelektronische Bauelement einfach, günstig und/oder präzise herzustellen und/oder Komponenten des optoelektronischen Bauelements einfach, kostengünstig und/oder präzise miteinander zu verbinden und/oder abzudichten.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, das einfach, günstig und/oder präzise herstellbar ist, und/oder dessen Komponenten einfach, kostengünstig und/oder präzise miteinander verbunden und/oder abgedichtet sind.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Verwendung einer flüssigen Legierung zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements vorgeschlagen, so dass das optoelektronische Bauelement einfach, günstig und/oder präzise herstellbar ist, und/oder Komponenten des optoelektronischen Bauelements einfach, kostengünstig und/oder präzise verbindbar und/oder abdichtbar sind.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements bereitgestellt. Dabei wird eine optoelektronische Schichtenstruktur mit einer ersten Haftschicht, die ein erstes metallisches Material aufweist, über einem Träger ausgebildet. Ein Abdeckkörper wird mit einer zweiten Haftschicht, die ein zweites metallisches Material aufweist, bereitgestellt. Auf mindestens eine der beiden Haftschichten wird eine erste Legierung aufgebracht, deren Schmelzpunkt so niedrig ist, dass die erste Legierung flüssig ist. Der Abdeckkörper wird so mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt, dass beide Haftschichten in direktem körperlichen Kontakt mit der flüssigen ersten Legierung sind. Zumindest ein Teil der ersten Legierung reagiert mit den metallischen Materialien der ersten und der zweiten Haftschicht chemisch, wodurch mindestens eine zweite Legierung gebildet wird, deren Schmelzpunkt höher ist als der Schmelzpunkt der ersten Legierung, wobei der Schmelzpunkt der zweiten Legierung so hoch ist, dass die zweite Legierung erstarrt und den Abdeckkörper fest mit der optoelektronischen Schichtenstruktur verbindet.
Das Koppeln des Abdeckkörpers mit der optoelektronischen Schichtenstruktur mit Hilfe der flüssigen ersten Legierung ermöglicht, das optoelektronische Bauelement einfach, günstig und/oder präzise herzustellen, und die Komponenten des optoelektronischen Bauelements, insbesondere den Abdeckkörper und die optoelektronische Schichtenstruktur, einfach, kostengünstig und/oder präzise miteinander zu verbinden und/oder abzudichten.
Das Koppeln des Abdeckkörpers mit der optoelektronischen Schichtenstruktur mit Hilfe der flüssigen ersten Legierung findet bei einer Temperatur statt, die oberhalb des Schmelzpunktes der ersten Legierung liegt und bei der die erste Legierung somit in flüssigem Aggregatszustand vorliegt. Gleichzeitig liegt die Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes der zweiten Legierung, die somit bei dieser Temperatur nicht flüssig ist und bei ihrer Bildung oder kurz danach erstarrt. Darüber hinaus liegt die Temperatur unterhalb einer Temperatur, bei der andere Komponenten des optoelektronischen Bauelements, insbesondere der optoelektronischen Schichtenstruktur, aufgrund thermischer Effekte beschädigt werden. Beispielsweise kann die Schmelztemperatur der ersten Legierung möglichst niedrig sein, so dass auch die Prozesstemperatur zum Verarbeiten der ersten Legierung so niedrig wie möglich sein kann, wodurch die optoelektronische Schichtenstruktur, beispielsweise organische Schichten der optoelektronischen Schichtenstruktur, geschont werden. Die zweite Legierung kann beispielsweise bei allen vorkommenden Prozesstemperaturen dicht und fest sein, beispielsweise bei Temperaturen im Bereich von –40° C bis 100° C.
Beim Kontakt mit den metallischen Materialien der Haftschichten gehen die Metalle der ersten Legierung, die in flüssigem Aggregatszustand vorliegt, chemische Verbindungen mit den metallischen Materialien der Haftschichten ein und aus den Metallen der ersten Legierung und den metallischen Materialien der Haftschichten bildet sich mindestens die zweite Legierung. Diese geht aufgrund der aktuell herrschenden Temperatur, die unter ihrem Schmelzpunkt liegt, in ihren festen Aggregatszustand über und erstarrt. Dabei werden der Abdeckkörper und die optoelektronische Schichtenstruktur stoffschlüssig miteinander verbunden. Erfolgt dieser Vorgang vollständig um einen vorgegebenen Bereich, so wird dieser vorgegebene Bereich gegenüber der Umgebung abgedichtet, beispielsweise flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht. Die erste Legierung kann beispielsweise besonders präzise auf eine der Haftschichten aufgebracht werden, wenn die Haftschicht von einer Antihaftschicht begrenzt ist, die von der ersten Legierung nicht benetzt wird. Die Antihaftschicht kann auch von einer Oberfläche des Abdeckkörpers oder der optoelektronischen Schichtenstruktur gebildet sein. In anderen Worten können eine Oberfläche des Abdeckkörpers bzw. der optoelektronischen Schichtenstruktur außerhalb der Haftschichten als Antihaftschicht wirken.
Dass die erste Legierung flüssig ist, bedeutet, dass die erste Legierung in flüssigem Aggregatszustand vorliegt. Dies steht im Gegensatz zu einer Situation, in der Legierungspartikel zwar in festem Aggregatszustand vorliegen, jedoch in einem flüssigen oder zähflüssigen Trägermaterial eingebettet sind, wie beispielsweise Lotkügelchen in einer Lotpaste. Dass mindestens eine zweite Legierung gebildet wird, bedeutet, dass die flüssige erste Legierung zusammen mit dem ersten und/oder zweiten metallischen Material die zweite Legierung bildet, wobei das erste und das zweite metallische Material gleich oder unterschiedlich sein können. Falls das erste und das zweite metallische Material gleich sind, so wird genau die zweite Legierung gebildet. Falls das erste und das zweite metallische Material unterschiedlich sind, kann die erste Legierung mit dem ersten metallischen Material die zweite Legierung bilden und mit dem zweiten metallischen Material eine weitere Legierung bilden, beispielsweise eine dritte Legierung, deren Schmelzpunkt entsprechend der zweiten Legierung oberhalb der Verarbeitungstemperatur liegt.
Dass der Abdeckkörper bereitgestellt wird, kann beispielsweise bedeuten, dass der Abdeckkörper als fertiger ausgebildeter Körper angeordnet wird oder dass der Abdeckkörper ausgebildet wird. Der Abdeckkörper kann beispielsweise Kunststoff, Glas oder Metall aufweisen und/oder daraus gebildet sein.
Die erste Haftschicht kann Teil einer Komponente der optoelektronischen Schichtenstruktur sein, beispielsweise eine Oberfläche einer Elektrode oder Elektrodenschicht, oder die erste Haftschicht kann auf eine Komponente der optoelektronischen Schichtenstruktur, beispielsweise auf eine Verkapselungsschicht, aufgebracht, beispielsweise darauf abgeschieden, sein. Die zweite Haftschicht kann einstückig mit dem Abdeckkörper ausgebildet sein. In anderen Worten kann die zweite Haftschicht von dem Material des Abdeckkörpers gebildet sein. Beispielsweise kann der Abdeckkörper ein metallhaltiges Glas aufweisen, das das zweite metallische Material aufweist. Alternativ dazu kann die zweite Haftschicht auf dem Abdeckkörper ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Abdeckkörper mit der zweiten Haftschicht beschichtet sein. Das erste und/oder zweite metallische Material und gegebenenfalls weitere metallische Materialien können beispielsweise Metalle oder Halbmetalle sein. Die erste und/oder die zweite Haftschicht können von einer Legierung, insbesondere einer Haftlegierung gebildet sein. Die Haftlegierung kann beispielsweise zunächst in flüssigem oder zähflüssigem Zustand vorliegen und kann dann mit der ersten Legierung zu der zweiten Legierung reagieren und dann erstarren.
Die optoelektronische Schichtenstruktur kann beispielsweise funktionelle Schichten und/oder eine Verkapselungsschicht aufweisen. Die funktionellen Schichten können elektrisch aktive, optisch aktive und/oder optisch passive Schichten sein. In den elektrisch aktiven Schichten können beispielsweise elektrische Ströme fließen. Die elektrisch aktiven Schichten können beispielsweise eine Anode, eine Kathode, eine Lochtransportschicht, eine oder mehrere Injektionsschicht und/oder eine Elektronentransportschicht aufweisen. In den optisch aktiven Schichten können beispielsweise durch Rekombination von Elektronen und Löchern Photonen gebildet und elektromagnetische Strahlung erzeugt werden. Die optisch passiven Schichten können beispielsweise zum Beeinflussen, beispielsweise zum Streuen, Brechen oder Konvertieren, der erzeugten elektromagnetischen Strahlung dienen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen liegt der Schmelzpunkt der ersten Legierung in einem Bereich zwischen –20° C und 100° C, insbesondere zwischen 0° C und 80° C oder zwischen –20° C und 0° C, insbesondere zwischen 20° C und 30°C. Dies ermöglicht, die erste Legierung in flüssigem Zustand zu verarbeiten bei einer Temperatur, die für andere Komponenten des optoelektronischen Bauelements, bei einer OLED beispielsweise für eine organisch funktionelle Schichtenstruktur, unschädlich oder zumindest im Wesentlichen unschädlich ist.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Legierung bei Raumtemperatur flüssig. Dies ermöglicht, das optoelektronische Bauelement besonders günstig und einfach herzustellen. Insbesondere ist beim Verwenden der ersten Legierung keine Temperierung der Komponenten des optoelektronischen Bauelements nötig.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die erste Legierung Gallium, Indium, Kupfer, Molybdän, Silber, Zinn und/oder Bismut auf. Das erste und/oder zweite metallische Material kann beispielsweise Aluminium, Nickel, Zinn, Zink, Kupfer, Molybdän und/oder Chrom aufweisen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen wird der Abdeckkörper von einer Deckplatte und einer Trägerstruktur gebildet. Die Trägerstruktur weist die zweite Haftschicht auf. Der Abdeckkörper wird über die Trägerstruktur mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt. In anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform der Abdeckkörper mehrstückig ausgebildet, wobei die Trägerstruktur ein Teil des Abdeckkörpers ist und die Kopplung zu der optoelektronischen Schichtenstruktur über die zweite Haftschicht der Trägerstruktur des Abdeckkörpers erfolgt. Die zweite Haftschicht kann von der Trägerstruktur, also beispielsweise von einer Oberfläche der Trägerstruktur, gebildet sein, oder die zweite Haftschicht kann auf einer Oberfläche der Trägerstruktur ausgebildet sein. Die Trägerstruktur kann beispielsweise dazu beitragen, einen Abstand zwischen der optoelektronischen Schichtenstruktur und der Deckplatte vorzugeben. Die Trägerstruktur kann beispielsweise dazu dienen, einen Hohlraum zu schaffen, der von der optoelektronischen Schichtenstruktur, der Deckplatte und der Trägerstruktur begrenzt ist. In dem Hohlraum kann beispielsweise ein Getter-Material zum Aufnehmen von Feuchtigkeit angeordnet werden. Die Trägerstruktur kann beispielsweise dazu dienen, das optoelektronische Bauelement in lateraler Richtung und/oder seitlich zu begrenzen. Die Deckplatte kann beispielsweise Glas, Kunststoff, Halbmetall und/oder Metall aufweisen. Die Trägerstruktur kann beispielsweise Metall oder ein Halbmetall aufweisen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die Deckplatte eine dritte Haftschicht auf, die ein drittes metallisches Material aufweist. Die Trägerstruktur weist auf einer von der zweiten Haftschicht abgewandten Seite der Trägerstruktur eine vierte Haftschicht auf, die ein viertes metallisches Material aufweist. Die Deckplatte wird mit der Trägerstruktur gekoppelt, indem auf die dritte und/oder die vierte Haftschicht eine flüssige Legierung, beispielsweise die erste Legierung, aufgebracht wird und die Trägerstruktur so auf der Deckplatte angeordnet wird, dass die dritte und die vierte Haftschicht in direktem körperlichen Kontakt mit der ersten Legierung sind. Zumindest ein Teil der ersten Legierung reagiert mit den metallischen Materialien der dritten und der vierten Haftschicht chemisch, wodurch die zweite oder eine weitere Legierung gebildet wird, die erstarrt und die so die Deckplatte fest mit der Trägerstruktur verbindet. Dies kann dazu beitragen, den Abdeckkörper einfach, kostengünstig, präzise, flüssigkeitsdicht und/oder gasdicht auszubilden. Die Deckplatte kann vor oder nach dem Koppeln der Trägerstruktur mit der optoelektronischen Schichtenstruktur mit der Trägerstruktur gekoppelt werden. Die dritte und/oder vierte Haftschicht können das gleiche metallische Material oder ein anderes metallische Material aufweisen wie die erste und/oder zweite Haftschicht. Das metallische Material kann beispielsweise ein Metall oder ein Halbmetall sein.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die optoelektronische Schichtenstruktur eine Verkapselungsschicht auf. Die erste Haftschicht wird auf der Verkapselungsschicht ausgebildet. Die Verkapselungsschicht trägt dazu bei, weitere Komponenten des optoelektronischen Bauelements vor Feuchtigkeit, Partikeln und/oder Luft zu schützen. Diese weiteren Komponenten können beispielsweise bei LEDs funktionelle Schichten und/oder bei OLEDs organisch funktionelle Schichten sein.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die optoelektronische Schichtenstruktur die Trägerstruktur auf, die die erste Haftschicht aufweist. Der Abdeckkörper wird über die Trägerstruktur mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt. In anderen Worten bildet die Trägerstruktur bei dieser Ausführungsform einen Teil der optoelektronischen Schichtenstruktur und die optoelektronische Schichtenstruktur wird mit dem Abdeckkörper, der in diesem Zusammenhang von der Deckplatte gebildet ist, über die Trägerstruktur gekoppelt.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die optoelektronische Schichtenstruktur eine fünfte Haftschicht auf, die ein fünftes metallisches Material aufweist, und die Trägerstruktur weist auf einer von der ersten Haftschicht abgewandten Seite der Trägerstruktur eine sechste Haftschicht auf, die ein sechstes metallisches Material aufweist. Die Trägerstruktur wird mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt, indem auf die fünfte und/oder die sechste Haftschicht eine flüssige Legierung, beispielsweise die erste Legierung, aufgebracht wird. Die Trägerstruktur wird so auf der optoelektronischen Schichtenstruktur angeordnet, dass die fünfte und die sechste Haftschicht in direktem körperlichen Kontakt mit der ersten Legierung sind. Zumindest ein Teil der ersten Legierung reagiert chemisch mit den metallischen Materialien der fünften und der sechsten Haftschicht, wodurch die zweite Legierung gebildet wird, die erstarrt und die so die optoelektronische Schichtenstruktur fest mit der Trägerstruktur verbindet. Falls das dritte und/oder das vierte Metall die gleichen Metalle sind wie das erste Metall, so wird genau eine zweite Legierung gebildet. Falls das dritte und/oder das vierte Metall unterschiedlich zu dem ersten Metall sind, kann eine weitere Legierung, beispielsweise die dritte, eine vierte oder eine fünfte Legierung gebildet werden. Die Haftschichten können von entsprechenden Haftlegierungen gebildet sein.
Bei verschiedenen Ausführungsformen wird die Trägerstruktur rahmenförmig ausgebildet. Die erste Legierung wird in die rahmenförmige Trägerstruktur gegossen, so dass die Trägerstruktur die erste Legierung in lateraler Richtung begrenzt. Die Trägerstruktur kann so als Begrenzung und/oder Formgeber für die flüssige erste Legierung dienen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen wird die Trägerstruktur rahmenförmig so ausgebildet, dass die Trägerstruktur zumindest einen Teil der optoelektronischen Schichtenstruktur in lateraler Richtung umgibt.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein optoelektronisches Bauelement bereitgestellt, beispielsweise das optoelektronische Bauelement, das mit Hilfe des im Vorhergehenden erläuterten Verfahrens hergestellt wird. Das optoelektronische Bauelement weist den Träger auf. Über dem Träger ist die optoelektronische Schichtenstruktur mit der ersten Haftschicht, die das erste metallische Material aufweist, ausgebildet. Der Abdeckkörper weist die zweite Haftschicht auf, die das zweite metallische Material aufweist. Zwischen den beiden Haftschichten ist eine zweite Legierung angeordnet, die in direktem körperlichen Kontakt mit den beiden Haftschichten ist. Der Abdeckkörper ist über die beiden Haftschichten und die zweite Legierung mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt. Die zweite Legierung ist in einer chemischen Reaktion von der flüssigen ersten Legierung und von den Metallen der ersten und der zweiten Haftschicht gebildet. Die zweite Legierung, deren Schmelzpunkt höher ist als der Schmelzpunkt der ersten Legierung, ist erstarrt und verbindet so den Abdeckkörper fest mit der optoelektronischen Schichtenstruktur. Zusätzlich zu der zweiten Legierung kann auch noch ein Teil der ersten Legierung in flüssigem Zustand vorhanden sein.
Bei verschiedenen Ausführungsformen liegt zwischen dem Abdeckkörper und der optoelektronischen Schichtenstruktur ein Teil der ersten Legierung in flüssigem Zustand vor.
Bei verschiedenen Ausführungsformen liegt der Schmelzpunkt der ersten Legierung in einem Bereich zwischen –20° C und 100° C, insbesondere zwischen 0° C und 80° C oder zwischen –20° C und 0° C, insbesondere zwischen 20° C und 30°C. Beispielsweise ist die erste Legierung bei Raumtemperatur flüssig.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die erste Legierung Gallium, Indium, Zinn und/oder Bismut auf und/oder das erste und/oder zweite metallische Material weist Aluminium, Nickel, Zinn, Chrom und/oder andere Metalle auf.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der Abdeckkörper eine Deckplatte und eine Trägerstruktur auf, die die zweite Haftschicht aufweist. Der Abdeckkörper ist über die Trägerstruktur mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt. Die zweite Haftschicht kann beispielsweise einstückig mit der Trägerstruktur ausgebildet sein. In anderen Worten kann die zweite Haftschicht von der Trägerstruktur gebildet sein. Beispielsweise kann die Trägerstruktur Glas aufweisen, das das zweite metallische Material aufweist. Alternativ dazu kann die zweite Haftschicht auf der Trägerstruktur ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Trägerstruktur mit der zweiten Haftschicht beschichtet sein.
Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die optoelektronische Schichtenstruktur eine Trägerstruktur auf, die die erste Haftschicht aufweist. Der Abdeckkörper ist über die Trägerstruktur mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt. Die erste Haftschicht kann beispielsweise einstückig mit der Trägerstruktur ausgebildet sein. In anderen Worten kann die erste Haftschicht von der Trägerstruktur gebildet sein. Beispielsweise kann die Trägerstruktur Glas aufweisen, das das erste metallische Material aufweist. Alternativ dazu kann die erste Haftschicht auf der Trägerstruktur ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Trägerstruktur mit der ersten Haftschicht beschichtet sein.
In verschiedenen Ausführungsformen wird die Verwendung einer flüssigen ersten Legierung zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements vorgeschlagen, wobei die flüssige erste Legierung als Haftmittel und/oder als Dichtungselement verwendet wird. Die flüssige erste Legierung ist beispielsweise die im Vorhergehenden erläuterte erste Legierung. Das optoelektronische Bauelement ist beispielsweise das im Vorhergehenden erläuterte optoelektronische Bauelement. Die erste Legierung kann beim Herstellen des optoelektronischen Bauelements beispielsweise gemäß dem im Vorhergehenden erläuterten Verfahren verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 erste Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelements in einem ersten Zustand während eines Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements;
2 die ersten Komponenten des optoelektronischen Bauelements gemäß 1 in einem zweiten Zustand während des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements;
3 zweite Komponenten des optoelektronischen Bauelements in einem ersten Zustand während des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements;
4 die zweiten Komponenten des optoelektronischen Bauelements gemäß 3 in einem zweiten Zustand während des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements;
5 das optoelektronische Bauelement gemäß den 1 bis 4;
6 erste Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelements während eines Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements;
7 zweite Komponenten des optoelektronischen Bauelements während des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements gemäß 6;
8 das optoelektronische Bauelement gemäß den 6 und 7;
9 ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements;
10 ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements;
11 ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements;
12 ein Ausführungsbeispiel eines optoelektronischen Bauelements;
13 ein Ausführungsbeispiel einer Haftschicht;
14 ein Ausführungsbeispiel einer Haftschicht.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele 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 Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele 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 Ausführungsbeispiele 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.
Ein optoelektronisches Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement oder ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement sein. Ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement kann beispielsweise eine Solarzelle sein. Ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement kann beispielsweise ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement 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-Licht und/oder Infrarot-Licht 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 Licht emittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von Licht emittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein optoelektronisches Bauelement als ein Top- und/oder Bottom-Emitter eingerichtet sein. Ein Top- und/oder Bottom-Emitter kann auch als optisch transparentes Bauelement, beispielsweise eine transparente organische Leuchtdiode, bezeichnet werden.
Bei einer stoffschlüssigen Verbindung kann ein erster Körper mit einem zweiten Körper mittels atomarer und/oder molekularer Kräfte verbunden sein. 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 Metalotes, oder als eine Schweißverbindung realisiert sein.
Unter dem Begriff „transluzent“ bzw. „transluzente Schicht“ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist, beispielsweise für das von dem Lichtemittierenden Bauelement erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm). Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzente Schicht“ in verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verstehen, dass im Wesentlichen die gesamte in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppelte Lichtmenge auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird, wobei ein Teil des Licht hierbei gestreut werden kann
Unter dem Begriff „transparent“ oder „transparente Schicht“ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm), wobei in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppeltes Licht im Wesentlichen ohne Streuung oder Lichtkonversion auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird.
Ein metallisches Material kann beispielsweise ein Metall und/oder ein Halbmetall aufweisen oder sein.
1 zeigt erste Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines optoelektronischen Bauelements 10 in einem ersten Zustand während eines Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements 10. Das optoelektronische Bauelement 10 weist einen Träger 12 auf. Der Träger 12 kann beispielsweise als Schutzschicht ausgebildet sein. Der Träger 12 kann beispielsweise als ein Trägerelement für elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise lichtemittierende Elemente, dienen. Beispielsweise kann der Träger 12 Glas, Quarz und/oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Träger 12 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 12 kann eines oder mehrere der oben genannten Materialien aufweisen. Der Träger 12 kann ein Metall oder eine Metallverbindung aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin oder ähnliches. Der Träger 12, der ein Metall oder eine Metallverbindung aufweist, kann auch als eine Metallfolie oder eine metallbeschichtete Folie ausgebildet sein. Der Träger 12 kann transluzent oder transparent ausgeführt sein.
Auf oder über dem Träger kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen optional eine nicht dargestellte Barriereschicht angeordnet sein. Die Barriereschicht kann eines oder mehrere der folgenden Stoffe aufweisen oder daraus bestehen: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen derselben. Ferner kann die Barriereschicht in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 5000 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 40 nm.
Auf oder über dem Träger 12 bzw. der Barriereschicht ist ein aktiver Bereich des optoelektronischen Bauelements 10 angeordnet. Der aktive Bereich kann als der Bereich des optoelektronischen Bauelements 10 verstanden werden, in dem elektrischer Strom zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements 10 fließt und die elektromagnetische Strahlung erzeugt bzw. absorbiert wird. Der aktive Bereich weist eine erste Elektrodenschicht 14, eine zweite Elektrodenschicht 24 und dazwischen eine funktionelle Schichtenstruktur 22 auf.
Die erste Elektrodenschicht 14 ist auf dem Träger 12 ausgebildet, sofern die Barriereschicht nicht vorhanden ist. Die erste Elektrodenschicht 14 kann aus einem elektrisch leitfähigen Material 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. Die erste Elektrodenschicht 14 kann ein Metall aufweisen; beispielsweise Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Ag, Au, Mg, Ca, Sm oder Li, sowie Verbindungen, Kombinationen oder Legierungen dieser Stoffe. Die erste Elektrodenschicht 14 kann 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.
Die erste Elektrodenschicht 14 kann eines oder mehrere der folgenden Materialien alternativ oder zusätzlich zu den oben genannten Materialien 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 Elektrodenschicht 14 elektrisch leitfähige Polymere oder Übergangsmetalloxide oder elektrisch leitfähige transparente Oxide aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen können die erste Elektrodenschicht 14 und der Träger 12 transluzent oder transparent ausgebildet sein. Die erste Elektrodenschicht 14 kann beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 250 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 150 nm.
Die erste Elektrodenschicht 14 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode, oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode, ausgebildet sein.
Neben der ersten Elektrodenschicht 14 ist auf dem Träger 12 eine erste Kontaktzuführung 18 ausgebildet, die elektrisch mit der ersten Elektrodenschicht 14 gekoppelt ist. Die erste Kontaktzuführung 18 kann mit einem ersten elektrischen Potential (bereitgestellt von einer nicht dargestellten Energiequelle, beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle) gekoppelt sein. Alternativ kann das erste elektrische Potential an den Träger 12 angelegt werden und darüber dann mittelbar an die erste Elektrodenschicht 14 angelegt werden. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein.
Über der ersten Elektrodenschicht 14 ist die funktionelle Schichtenstruktur 22, beispielsweise eine organische funktionelle Schichtenstruktur, ausgebildet. Die funktionelle Schichtenstruktur 22 kann eine oder mehrere Emitterschichten aufweisen, beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern, sowie eine oder mehrere Lochleitungsschichten (auch bezeichnet als Lochtransportschicht(en)). In verschiedenen Ausführungsbeispielen können alternativ oder zusätzlich eine oder mehrere Elektronenleitungsschichten (auch bezeichnet als Elektronentransportschicht(en)) vorgesehen sein.
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem optoelektronischen Bauelement 10 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 thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche insbesondere mittels eines nasschemischen Verfahrens, wie beispielsweise einem Aufschleuderverfahren (auch bezeichnet als Spin Coating), abscheidbar sind. Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein.
Die Emittermaterialien der Emitterschicht(en) können beispielsweise so ausgewählt sein, dass das optoelektronische Bauelement 10 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. Durch die Mischung der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das 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 funktionelle Schichtenstruktur 22 kann allgemein eine oder mehrere elektrolumineszente Schichten aufweisen. 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. Beispielsweise kann die funktionelle Schichtenstruktur 22 eine oder mehrere elektrolumineszente Schichten aufweisen, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in dem Fall einer OLED eine effektive Löcherinjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht wird. Alternativ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die funktionelle Schichtenstruktur 22 eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen, die als Elektronentransportschicht ausgeführt ist, so dass beispielsweise in einer OLED eine effektive Elektroneninjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich ermöglicht wird. Als Material für die Lochtransportschicht können beispielsweise tertiäre Amine, Carbazoderivate, leitendes Polyanilin oder Polythylendioxythiophen verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann oder können die eine oder die mehreren elektrolumineszenten Schichten als elektrolumineszierende Schicht ausgeführt sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Lochtransportschicht auf oder über der ersten Elektrodenschicht 14 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein, und die Emitterschicht kann auf oder über der Lochtransportschicht aufgebracht sein, beispielsweise abgeschieden sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Elektronentransportschicht auf oder über der Emitterschicht aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die funktionelle Schichtenstruktur 22 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 3 µm, beispielsweise von ungefähr 100 nm bis ungefähr 1 µm, beispielsweise von ungefähr 300 nm bis ungefähr 800 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die funktionelle Schichtenstruktur 22 beispielsweise einen Stapel von übereinander angeordneten der genannten Schichten aufweisen.
Das optoelektronische Bauelement 10 kann optional allgemein weitere Funktionsschichten, beispielsweise angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschichten oder auf oder über der oder den Elektronentransportschicht(en) aufweisen, die dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des optoelektronischen Bauelements 10 weiter zu verbessern.
Über der funktionellen Schichtenstruktur 22 ist die zweite Elektrodenschicht 24 ausgebildet. Neben der ersten Elektrodenschicht 14, und zwar auf einer von der ersten Kontaktzuführung 18 abgewandten Seite der ersten Elektrodenschicht 14, ist über dem Träger 12 eine zweite Kontaktzuführung 16 ausgebildet. Die Kontaktzuführung 16 ist mit der zweiten Elektrodenschicht 24 elektrisch gekoppelt. Die zweite Kontaktzuführung 16 dient zum elektrischen Kontaktieren der zweiten Elektrodenschicht 24. An die zweite Kontaktzuführung 16 ist ein zweites elektrisches Potential anlegbar. 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 Elektrodenschicht 24 kann die gleichen Stoffe aufweisen oder daraus gebildet sein wie die erste Elektrodenschicht 14. Die zweite Elektrodenschicht 24 kann beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 1 nm bis ungefähr 100 nm, beispielsweise von ungefähr 10 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise von ungefähr 15 nm bis ungefähr 30 nm. Die zweite Elektrodenschicht 24 kann allgemein in ähnlicher Weise ausgebildet werden oder sein wie eine Ausgestaltung der ersten Elektrodenschicht 14 oder unterschiedlich zu dieser. Die zweite Elektrodenschicht 24 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode, oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode, ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die erste Elektrodenschicht 14 und die zweite Elektrodenschicht 24 beide transluzent oder transparent ausgebildet. Somit kann das optoelektronische Bauelement 10 als Top- und Bottom-Emitter und/oder als transparentes optoelektronisches Bauelement 10 ausgebildet sein.
Die elektrischen Kontaktzuführungen 18, 16 können beispielsweise als Teile der Anode bzw. Kathode dienen. Die elektrischen Kontaktzuführungen 18, 16 können transparent oder nicht transparent ausgebildet sein. Die elektrischen Kontaktzuführungen 18, 16 können beispielsweise Teilschichten aufweisen, die beispielsweise Molybdän/Aluminium, Molybdän, Chrom/Aluminium/Chrom, Silber/Magnesium oder ausschließlich Aluminium aufweisen. Die zweite Elektrodenschicht 24 ist von der ersten Kontaktzuführung 18 und der ersten Elektrodenschicht 14 durch eine erste Isolatorschicht 20 und eine zweite Isolatorschicht 26 abgegrenzt. Die Isolatorschichten 20, 26 weisen beispielsweise Polyimid auf und sind optional ausgebildet.
Der Träger 12 mit der ersten Elektrodenschicht 14, den Kontaktzuführungen 16, 18, und den Isolatorschichten 20, 26 kann auch als Substrat bezeichnet werden. Auf dem Substrat wird die funktionelle Schichtenstruktur 22 ausgebildet.
Über der zweiten Elektrodenschicht 24 und teilweise über der ersten Kontaktzuführung 18, der zweiten Kontaktzuführung 16 und der zweiten Isolatorschicht 26 ist eine Verkapselungsschicht 28 ausgebildet. Die Verkapselungsschicht 28 bedeckt somit die erste Kontaktzuführung 18 und die zweite Kontaktzuführung 16 und kann zum elektrischen Kontaktieren der Kontaktzuführungen 18, 16 nachfolgend freigelegt werden. Die Verkapselungsschicht 28 kann beispielsweise in Form einer Barrierendünnschicht oder Dünnschichtverkapselung ausgebildet werden. Unter einer „Barrierendünnschicht“ bzw. einer „Dünnschichtverkapselung“ kann im Rahmen dieser Anmeldung beispielsweise eine Schicht oder eine Schichtenstruktur verstanden werden, 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 Verkapselungsschicht 28 derart ausgebildet, dass sie beispielsweise von OLED-schädigenden Stoffen wie Wasser, Sauerstoff oder Lösemittel nicht oder höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Verkapselungsschicht 28 als eine einzelne Schicht (anders ausgedrückt, als Einzelschicht) ausgebildet sein. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung kann die Verkapselungsschicht 28 eine Mehrzahl von aufeinander ausgebildeten Teilschichten aufweisen. Mit anderen Worten kann gemäß einer Ausgestaltung die Verkapselungsschicht 28 als Schichtstapel (Stack) ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 28 oder eine oder mehrere Teilschichten der Verkapselungsschicht 28 können beispielsweise mittels eines geeigneten Abscheideverfahrens gebildet werden, z.B. mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens (Atomic Layer Deposition (ALD)), z.B. eines plasmaunterstützten Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD)) oder eines plasmalosen Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD)), oder mittels eines chemischen Gasphasenabscheideverfahrens (Chemical Vapor Deposition (CVD)), z.B. eines plasmaunterstützten Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)) oder eines plasmalosen Gasphasenabscheideverfahrens (Plasma-less Chemical Vapor Deposition (PLCVD)). Gemäß einer Ausgestaltung können bei der Verkapselungsschicht 28, die mehrere Teilschichten aufweist, alle Teilschichten mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens gebildet werden. Eine Schichtenfolge, die nur ALD-Schichten aufweist, kann auch als „Nanolaminat“ bezeichnet werden. Durch Verwendung eines Atomlagenabscheideverfahrens (ALD) können sehr dünne Schichten abgeschieden werden. Insbesondere können Schichten abgeschieden werden, deren Schichtdicken im Atomlagenbereich liegen.
Die Verkapselungsschicht 28 kann gemäß einer Ausgestaltung eine Schichtdicke von ungefähr 0.1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 1000 nm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm, beispielsweise ungefähr 40 nm.
Gemäß einer Ausgestaltung, bei der die Verkapselungsschicht 28 mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten die gleiche Schichtdicke aufweisen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung können die einzelnen Teilschichten der Verkapselungsschicht 28 unterschiedliche Schichtdicken aufweisen. Mit anderen Worten kann mindestens eine der Teilschichten eine andere Schichtdicke aufweisen als eine oder mehrere andere der Teilschichten. Die Verkapselungsschicht 28 oder die einzelnen Teilschichten der Verkapselungsschicht 28 können als transluzente oder transparente Schicht ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausgestaltung kann die Verkapselungsschicht 28 oder eine oder mehrere der Teilschichten der Verkapselungsschicht 28 eines der nachfolgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminiumdotiertes Zinkoxid, sowie Mischungen und Legierungen und/oder beliebige Schichtenstrukturen derselben. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Verkapselungsschicht 28 oder eine oder mehrere der Teilschichten der Verkapselungsschicht 28 ein oder mehrere hochbrechende Materialien aufweisen, anders ausgedrückt ein oder mehrere Materialien mit einem hohen Brechungsindex, beispielsweise mit einem Brechungsindex von mindestens 2.
Die Verkapselungsschicht 28 kann die darunter liegenden Schichten beispielsweise flächig ohne laterale Strukturierung bedecken. In dieser Anmeldung bezeichnet die laterale Richtung eine Richtung, die parallel zu der Ebene ist, die durch die Oberfläche des Trägers 12 gebildet ist, auf der die erste Elektrodenschicht 14 ausgebildet ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann über der zweiten Elektrodenschicht 24 eine elektrisch isolierende Schicht (nicht dargestellt) aufgebracht werden, beispielsweise SiN, SiO_X, SiNO_X oder ATO, beispielsweise AlTiO_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 500 nm bis ungefähr 1 µm, um elektrisch instabile Stoffe zu schützen. Ferner können in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusätzlich eine oder mehrere Entspiegelungsschichten vorgesehen sein.
2 zeigt das optoelektronische Bauelement 10 gemäß 1 in einem zweiten Zustand während des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements 10. In diesem Zustand ist eine erste Haftschicht 30 auf der Verkapselungsschicht 28 ausgebildet. Die erste Haftschicht 30 kann beispielsweise flächig geschlossen oder lateral strukturiert auf der Verkapselungsschicht 28 ausgebildet sein oder auf diese aufgebracht werden. Die erste Haftschicht 30 weist ein erstes metallisches Material auf. Das erste metallische Material kann beispielsweise Aluminium, Zink, Chrom, Zinn, Kupfer, Molybdän, Gold und/oder Nickel aufweisen. Die erste Haftschicht kann beispielsweise eine Dicke im Bereich von 10 nm bis 100 µm beispielsweise von 15 nm bis 50 µm beispielsweise von 20 nm bis 25 µm aufweisen. Die erste Haftschicht 30 kann beispielsweise mehrere Teilschichten aufweisen, die übereinander ausgebildet sind. Falls die erste Haftschicht 30 in lateraler Richtung strukturiert ausgebildet ist, so kann die erste Haftschicht 30 beispielsweise zunächst flächig geschlossen auf die Verkapselungsschicht 28 aufgebracht werden und nachfolgend strukturiert werden, beispielsweise mit Hilfe eines Maskierungs- und Abtragungsprozesses, oder die erste Haftschicht 30 kann direkt strukturiert aufgebracht werden, beispielsweise mit Hilfe eines Druckverfahrens. Die Haftschicht 30 und gegebenenfalls weitere Haftschichten können beispielsweise von einer Legierung, beispielsweise einer Haftlegierung, gebildet sein, die beispielsweise zunächst in flüssigem oder zähflüssigem Zustand vorliegen kann.
3 zeigte weitere Komponenten des optoelektronischen Bauelements 10 in einem ersten Zustand während des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements 10. Insbesondere zeigt 3 einen Abdeckkörper 36, auf dem eine zweite Haftschicht 34 ausgebildet ist. Der Abdeckkörper 36 kann beispielsweise Glas aufweisen und/oder von einem Laminierglas gebildet sein. Die zweite Haftschicht 34 weist ein zweites metallisches Material auf. Das zweite metallische Material kann das gleiche metallische Material sein wie das erste metallische Material. Alternativ dazu kann das zweite metallische Material jedoch auch ein anderes metallisches Material sein. Alternativ dazu kann der Abdeckkörper 36 auch als Schutzschicht oder Folie ausgebildet sein. Die zweite Haftschicht 34 kann flächig geschlossen auf dem Abdeckkörper 36 oder in lateraler Richtung strukturiert auf dem Abdeckkörper 36 ausgebildet sein. Falls die zweite Haftschicht 34 strukturiert ausgebildet ist so kann sie beispielsweise zunächst flächig geschlossen auf den Abdeckkörper 36 aufgebracht werden und nachfolgend strukturiert werden, beispielsweise mit Hilfe eines Maskierungs- und/oder Abtragungsprozesses, oder die zweite Haftschicht 34 kann direkt strukturiert aufgebracht werden, beispielsweise mit Hilfe eines Druckverfahrens.
4 zeigt die weiteren Komponenten des optoelektronischen Bauelements 10 aus 3 in einem zweiten Zustand während des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements 10. Insbesondere zeigt 4 den Abdeckkörper 36 mit der zweiten Haftschicht 34. Auf der zweiten Haftschicht 34 ist eine flüssige erste Legierung 32, also in flüssigem Aggregatszustand, aufgebracht. Die erste Legierung 32 kann beispielsweise mittels Druckens, Dispensens und/oder als Lösung aufgebracht werden.
Die erste Legierung 32 hat einen niedrigen Schmelzpunkt. Beispielsweise befindet sich die ersten Legierung 32 bei Temperaturen in einem Bereich zwischen –20° und 100° C, beispielsweise zwischen 0° und 80° C, beispielsweise zwischen 20° und 30° C in ihrem flüssigen Aggregatszustand. Beispielsweise ist die erste Legierung 32 bei Raumtemperatur flüssig. In anderen Worten kann die erste Legierung 32 in flüssigen Zustand bei Raumtemperatur auf die zweite Haftschicht 34 aufgebracht werden. Dabei können beispielsweise Oberflächeneffekte, insbesondere eine Oberflächenspannung der flüssigen ersten Legierung 32 verhindern, dass diese seitlich von der zweiten Haftschicht 34 tropft. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Haftschicht 34 in lateraler Richtung von einer nicht dargestellten Antihaftschicht begrenzt sein, die von der ersten Legierung 32 nicht benetzt wird, und die die erste Legierung 32 in einem dafür vorgesehenen Bereich auf der zweiten Haftschicht 34 hält. Eine derartige Antihaftschicht kann beispielsweise Titanoxid, Galliumoxid, Wolframoxid, Zirkoniumoxid und/oder Aluminiumoxid aufweisen.
Die Moleküle der ersten Legierung 32 gehen dort, wo sie in Kontakt mit den Molekülen und/oder Atomen der zweiten Haftschicht 34 sind, chemische Verbindungen mit den entsprechenden Atomen bzw. Molekülen ein. Dadurch bildet sich eine zweite Legierung 33, deren Schmelzpunkt deutlich höher ist als der der ersten Legierung 23. Insbesondere sind die Materialien der ersten Legierung 32 und der zweiten Haftschicht 34 und die Prozessparameter, wie beispielsweise die Verarbeitungstemperatur und der Luftdruck beim Verarbeiten so gewählt, dass der Schmelzpunkt der ersten Legierung 32 unter der Prozesstemperatur und der Schmelzpunkt der zweiten Legierung 33 über der Prozesstemperatur liegt. Dies bewirkt, dass die zweite Legierung 33 bei ihrer Bildung oder kurz danach erstarrt und sich fest mit der zweiten Haftschicht 34 verbindet. Die zweite Legierung 32 wird derart dick auf die zweite Haftschicht 34 aufgebracht, dass lediglich ein Teil der ersten Legierung 32 mit dem Material der zweiten Haftschicht 34 reagiert und ein anderer Teil der ersten Legierung zumindest zunächst flüssig bleibt. Optional ist eine Nachbehandlung möglich, beispielsweise ein Tempern oder ein Plasmaprozess, bei denen Eigenschaften der Legierungen und/oder der Haftschichten und/oder der beteiligten Oberflächen beeinflusst werden können, beispielsweise gehärtet werden können.
Die erste Legierung 32 kann beispielsweise Gallium, Indium, Zinn, Kupfer, Molybdän, Silber und/oder Bismut aufweisen. Die erste Legierung 32 kann beispielsweise GaInSn aufweisen, beispielsweise zwischen 60% und 70% Gallium, zwischen 20% und 30% Indium und zwischen 10% und 20% Zinn. Die erste Legierung 32 kann beispielsweise 68% Gallium, 22% Indium und 10% Zinn aufweisen, wobei die erste Legierung 32 dann ihren Schmelzpunkt bei ungefähr –19,5° C hat und wobei die erste Legierung dann Glas, beispielsweise eine Deckplatte, benetzt. Alternativ dazu kann die erste Legierung 32 beispielsweise 62% Gallium, 22% Indium und 16% Zinn aufweisen, wobei die erste Legierung 32 dann ihren Schmelzpunkt bei ungefähr 10,7° C hat und wobei die erste Legierung 32 dann als Fieldsches Metall bezeichnet werden kann. Der genaue Schmelzpunkt kann abhängig von dem Zinnanteil in der ersten Legierung eingestellt werden. Alternativ dazu kann die erste Legierung 32 InBiSn aufweisen, beispielsweise 51% Indium, 33% Bismut und 16% Zinn, wobei die erste Legierung dann ihren Schmelzpunkt bei ungefähr 62° C hat und wobei die erste Legierung dann Glas, beispielsweise die Deckplatte benetzt, und wobei die erste Legierung 32 dann auf einer heißen Platte (hot plate) bearbeitbar ist. Dementsprechend kann die zweite Legierung 33 beispielsweise GaInSn mit einer deutlich höheren Zinnkonzentration oder GaInSnAl aufweisen. Die erste Legierung 32 kann mit einer Dicke von beispielsweise 10 nm bis 50 µm, beispielsweise von 20 nm bis 25 µm ausgebildet werden.
5 zeigt die Komponenten des optoelektronischen Bauelements 10 gemäß den 1 bis 4, wobei der Abdeckkörper 36 mit der zweiten Haftschicht 34 und der ersten Legierung 32 und der zweiten Legierung 33 auf die erste Haftschicht 30 aufgebracht ist. Alternativ oder zusätzlich zu dem Aufbringen der ersten Legierung 32 auf die zweite Haftschicht 34 kann die erste Legierung auch auf die erste Haftschicht 30 aufgebracht werden. In diesem Zusammenhang kann optional die Antihaftschicht neben der ersten Haftschicht 30 ausgebildet sein, beispielsweise um präzise vorzugeben, wo die erste Legierung 32 angeordnet sein soll und wo nicht.
Die erste Legierung 32 reagiert mit der ersten Haftschicht 30 ähnlich wie mit der zweiten Haftschicht 34. Insbesondere bildet sich auch an der ersten Haftschicht 30 die zweite Legierung 33, die erstarrt und so den Abdeckkörper 36 fest mit der Verkapselungsschicht 28 koppelt. Die erste bzw. zweite Legierung 32, 33 dienen somit als Haftmittel zum Befestigen des Abdeckkörpers 36 an der Verkapselungsschicht 28. Falls die erste bzw. zweite Legierung 32, 33 flächig geschlossen zwischen den beiden Haftschichten 30, 34 angeordnet ist, so kann die erste bzw. zweite Legierung 32, 33 auch als Dichtmittel zum Abdichten des optoelektronischen Bauelements 10 gegenüber Feuchtigkeit, Partikeln und/oder Gasen aus der Luft dienen.
Die zweite Legierung 32 kann derart dick zwischen die beiden Haftschichten 30, 34 eingebracht werden, dass die erste Legierung 32 vollständig zur zweiten Legierung 33 reagiert oder dass lediglich ein Teil der ersten Legierung 32 mit dem Material der zweiten Haftschicht 34 reagiert und ein anderer Teil der ersten Legierung zumindest zunächst flüssig bleibt.
6 zeigt die Komponenten des optoelektronischen Bauelements 10 während des zweiten Zustands während des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements 10, das beispielsweise weitgehend dem in 2 gezeigten optoelektronischen Bauelement 10 entspricht. Die erste Haftschicht 30 ist lateral strukturiert auf der Verkapselungsschicht 28 ausgebildet, wobei in 6 lediglich zwei Seitenelemente der ersten Haftschicht 30 gezeigt sind. In Draufsicht kann die erste Haftschicht 30 jedoch rahmenförmig ausgebildet sein, wobei sie in Draufsicht einen Rahmen um die funktionelle Schichtenstruktur 22 bilden kann. In anderen Worten kann von der ersten Haftschicht 30 eine Rahmenstruktur gebildet sein.
7 zeigt die weiteren Komponenten des optoelektronischen Bauelements 10 in dem zweiten Zustand während des Herstellungsverfahrens des optoelektronischen Bauelements 10, wobei die weiteren Komponenten beispielsweise weitgehend den in 4 gezeigten Komponenten entsprechen können. Die erste Legierung 32 ist lediglich in einem Teilbereich auf die zweite Haftschicht 34 aufgebracht. Der Teilbereich kann beispielsweise zu dem Rahmen, der von der in 6 gezeigten ersten Haftschicht 30 gebildet ist, oder einem von dem Rahmen umspannten Bereich korrespondieren. Das Aufbringen der flüssigen ersten Legierung 32 lediglich in dem Teilbereich kann beispielsweise über die Menge der ersten Legierung 32 gesteuert werden und/oder mit Hilfe der nicht dargestellten Antihaftschichten, die beispielsweise die erste Haftschicht 34 korrespondierend zu der ersten Haftschicht 30 rahmenförmigen begrenzen. Die erste Legierung 32 kann beispielsweise mittels Druckens, Dispensens und/oder als Lösung aufgebracht werden.
8 zeigt einen weiteren Schritt während des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements 10, bei dem der Abdeckkörper 36 mit der ersten Haftschicht 34 und der ersten Legierung 32 gemäß 7 auf der Verkapselungsschicht und der ersten Haftschicht 30 gemäß 6 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich zu dem Aufbringen der ersten Legierung 32 auf die zweite Haftschicht 34 kann die erste Legierung 32 auch auf die erste Haftschicht 30 aufgebracht werden. Die erste Legierung 32 bildet in einer chemischen Reaktion mit den metallischen Materialien der ersten und zweiten Haftschicht 30, 34 die zweite Legierung 33, die erstarrt und so den Abdeckkörper 36 fest mit der Verkapselungsschicht 28 koppelt. Darüber hinaus dichtet die zweite Legierung 33 den Bereich über der funktionellen Schichtenstruktur 22 in lateraler Richtung ab.
Die erste Legierung 32 und die Haftschichten 30, 34 können derart ausgebildet sein, dass die erste Legierung 32 vollständig zu der zweiten Legierung 33 reagiert. Die erste Legierung 32 bzw. die Haftschichten 30, 34 können alternativ jedoch auch so ausgebildet sein, dass die erste Legierung 32 nur teilweise zu der zweiten Legierung 33 reagiert und das in einem oder mehreren Teilbereichen auch nach Fertigstellung des optoelektronischen Bauelements 10 die erste Legierung 32 in flüssigem Zustand vorliegt. Beispielsweise kann bei fertiggestelltem optoelektronische Bauelement 10 die erste Legierung 32 oberhalb der funktionellen Schichtenstruktur 22 in flüssigem Zustand vorliegen. Dies kann dazu beitragen, interne Spannungen, beispielsweise aufgrund thermischer und/oder mechanischer Belastung, zu verringern und Beschädigung des optoelektronischen Bauelements 10 zu verhindern. Ferner kann dies dazu beitragen, Beschädigungen des optoelektronischen Bauelements 10 zu vermindern oder zu verhindern, falls bei dem Verfahren Partikel in den Schichtaufbau eindringen. Die flüssige erste Legierung 32 kann dann beispielsweise als Puffer dienen. Ferner kann die flüssige erste Legierung 32 bei Rissen und/oder Löchern in der Verkapselungsschicht 28 in die entsprechenden Risse bzw. Löcher eindringen und diese verschließen.
9 zeigt ein optoelektronisches Bauelement 10, das beispielsweise weitgehend dem in 8 gezeigten optoelektronischen Bauelement 10 entsprechen kann. Das optoelektronische Bauelement 10 weist angrenzend an die erste Haftschicht 30 zumindest abschnittsweise ein nicht reaktives Material 40 auf. Das nicht reaktive Material 40 reagiert insbesondere nicht chemisch mit der ersten Legierung 32. In anderen Worten bildet sich in Kontaktbereichen, in denen die erste Legierung 32 das nicht reaktive Material 40 berührt, keine zweite Legierung 33. Das nicht reaktive Material 40 kann beispielsweise so neben der ersten Haftschicht 30 angeordnet sein, dass zwischen den Abschnitten des nicht reaktiven Materials 40 nach wie vor die erste Legierung 32 mit dem metallischen Material der ersten Haftschicht 30 reagieren kann, dass jedoch die Gesamtreaktion beschränkt ist, wodurch verhindert werden kann, dass die gesamte erste Legierung 32 zu der zweiten Legierung 33 reagiert. Dadurch können gezielt Bereiche geschaffen werden, in denen auch nach Fertigstellung des optoelektronischen Bauelements 10 die erste Legierung 32 in flüssigem Zustand vorliegt. Das nicht reaktive Material kann beispielsweise Nickel, Aluminiumoxid, Titaniumoxid, Zirkoniumoxid und/oder Zinkoxid aufweisen. Das nicht reaktive Material kann beispielsweise mittels Dispensens, Druckens aus Emulsion und/oder Lösung und/oder mittels Sputtern und/oder mittels Bedampfen unter Verwendung einer oder mehrerer Masken aufgebracht werden. Das nicht reaktive Material 40 kann so gewählt werden, dass es lediglich nicht mit der ersten Legierung 32 reagiert oder dass die erste Legierung 32 das nicht reaktive Material 40 nicht einmal benetzt. Alternativ oder zusätzlich zu dem nicht reaktiven Material 40 können Bereiche vorgesehen sein, die frei von jeglichem Material sind und lediglich Luft oder Vakuum aufweisen. Derartige Bereiche können beispielsweise mit Hilfe der nicht von der ersten Legierung 32 benetzbaren Antihaftschichten geschaffen werden. Mit Hilfe dieser freien Bereiche kann eine ungewollte Weiterreaktion der ersten Legierung 32 eingeschränkt und/oder verhindert werden.
10 zeigt ein Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 10, das beispielsweise weitgehend einem der im Vorhergehenden erläuterten optoelektronischen Bauelemente 10 entsprechen kann. Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine Stützstruktur 38 auf, der rahmenförmig über den Bereich verläuft, in dem die funktionelle Schichtenstruktur 22 ausgebildet ist. Die erste und die zweite Haftschicht 30, 34 sind jeweils flächig ausgebildet. Die Stützstruktur 38 kann ein Material aufweisen, das mit der ersten Legierung 32 derart reagiert, dass die zweite Legierung 33 gebildet wird. Die Stützstruktur 38 kann jedoch auch ein nicht reaktives Material aufweisen. Das nicht reaktive Material kann beispielsweise dem nicht reaktivem Material 40 gemäß 9 entsprechen.
Die erste Legierung 32, die Stützstruktur 38 und die Haftschichten 30, 34 können derart ausgebildet sein, dass die erste Legierung 32 vollständig zu der zweiten Legierung 33 reagiert. Die erste Legierung 32 bzw. die Haftschichten 30, 34 können alternativ jedoch auch so ausgebildet sein, dass die erste Legierung 32 nur teilweise zu der zweiten Legierung 33 reagiert und dass in einem oder mehreren Teilbereichen auch nach Fertigstellung des optoelektronischen Bauelements 10 die erste Legierung 32 in flüssigem Zustand vorliegt. Beispielsweise kann bei fertiggestelltem optoelektronischen Bauelement 10 die erste Legierung 32 oberhalb der funktionellen Schichtenstruktur 22 in flüssigem Zustand vorliegen.
11 zeigt ein Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 10, das beispielsweise weitgehend einem der im Vorhergehenden erläuterten optoelektronischen Bauelemente 10 entsprechen kann. Auf der ersten Elektrodenschicht 14 und umgeben von der funktionellen Schichtenstruktur 22 ist ein Stromverteilungselement 42 ausgebildet und mittels eines Isoliermaterials 44 von der funktionellen Schichtenstruktur abgetrennt. Das Stromverteilungselement 42 kann beispielsweise als „Busbar“ bezeichnet werden und dient zum Verteilen des elektrischen Stroms über die funktionelle Schichtenstruktur 22 in lateraler Richtung.
Das optoelektronische Bauelement 10 weist die Stützstruktur 38 auf, wobei die Stützstruktur 38 nicht nur rahmenförmig um den Bereich oberhalb der funktionellen Schichtenstruktur 22 ausgebildet ist, sondern auch direkt über der funktionellen Schichtenstruktur 22. Die Stützstruktur 38 ist somit so ausgebildet, dass zumindest Teile der Stützstruktur 38 über dem Verteilungselement 42 ausgebildet sind. Diese Anordnung der Stützstruktur 38 ist besonders günstig, da das optoelektronische Bauelement 10 im Bereich des Verteilungselements 42 besonders robust ausgebildet ist.
12 zeigt ein Ausführungsbeispiel des optoelektronischen Bauelements 10, das beispielsweise weitgehend einem der im Vorhergehenden erläuterten optoelektronischen Bauelemente 10 entsprechen kann. Das optoelektronische Bauelement 10 weist keine Verkapselungsschicht 28 auf. Die funktionelle Schichtenstruktur 22 ist gegenüber der Umgebung mittels des Abdeckkörpers 36 abgetrennt, der in diesem Ausführungsbeispiel eine Trägerstruktur 44 und eine Deckplatte 45 aufweist. Die Trägerstruktur 44 bildet einen Rahmen um die funktionelle Schichtenstruktur 22 und die zweite Elektrodenschicht 24 und grenzt die funktionelle Schichtenstruktur 22 in lateraler Richtung von der Umgebung ab. In anderen Worten bildet die Trägerstruktur 44 einen lateralen Rand des optoelektronischen Bauelements 10.
Die erste Haftschicht 30 kann von dem Material der Kontaktzuführungen 18, 16 gebildet sein. Alternativ dazu kann die erste Haftschicht 30 beispielsweise in Bereichen der Kontaktzuführung 18, 16 ausgebildet sein, in denen die Trägerstruktur 44 an die entsprechenden Kontaktzuführungen 18, 16 angrenzt. Dementsprechend kann die zweite Haftschicht 34 von dem Material der Trägerstruktur 44 gebildet sein. Alternativ dazu kann die zweite Haftschicht 34 auf einer von der Deckplatte 45 abgewandten Seite der Trägerstruktur 44 auf der Trägerstruktur 44 ausgebildet sein.
Während des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements 10 wird auf die erste Haftschicht 30 und/oder die zweite Haftschicht 34 die erste Legierung 32 aufgebracht, die dann zu der zweiten Legierung 33 reagiert, wodurch der Abdeckkörper 36 und insbesondere die Trägerstruktur 44 mit der optoelektronischen Schichtenstruktur und insbesondere den Kontaktzuführungen 18, 16 fest verbunden wird. Darüber hinaus dichtet die zweite Legierung 33 das optoelektronische Bauelement 10 gegenüber der Umgebung ab.
Die Deckplatte 45 kann mit der Trägerstruktur 44 mit Hilfe der ersten Legierung 32 gekoppelt sein. Dazu kann beispielsweise die Deckplatte 45 eine dritte Haftschicht bilden oder eine nicht dargestellte dritte Haftschicht aufweisen, wobei die dritte Haftschicht ein drittes metallisches Material aufweist. Das dritte metallische Material kann beispielsweise dem ersten oder zweiten metallischen Material entsprechen oder von diesem unterschiedlich sein. Dementsprechend kann die Trägerstruktur 44 eine vierte Haftschicht aufweisen oder eine vierte Haftschicht bilden und zwar auf einer der Deckplatte 45 zugewandten Seite der Trägerstruktur 44. Die Deckplatte 45 kann die dritte Haftschicht in einem Bereich aufweisen, in dem die Trägerstruktur 44 an die Deckplatte 45 grenzt.
Bei dem Verfahren zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements 10 wird eine flüssige Legierung, beispielsweise die erste Legierung 32, auf die dritte und/oder vierte Haftschicht aufgebracht. Alternativ dazu kann eine andere flüssige Legierung aufgebracht werden, die dann mit den metallischen Materialien reagiert und erstarrt. Beim Kontakt mit der dritten bzw. vierten Haftschicht bildet sich dann die zweite Legierung 33, falls das dritte bzw. vierte metallische Material dem ersten bzw. zweiten metallischen Material entspricht. Ansonsten kann sich eine weitere Legierung bilden, beispielsweise eine vierte oder fünfte Legierung, deren Schmelzpunkte ebenfalls über der Verarbeitungstemperatur liegen und die daher entsprechend der zweiten Legierung 33 erstarren. Nach dem Erstarren der Legierungen ist eine weitere Bearbeitung der erstarrten Legierungen möglich, beispielsweise ein Tempern, beispielsweise um die Legierung zu härten.
Während des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements können zunächst die Trägerstruktur 44 und die Deckplatte 45 miteinander gekoppelt werden und nachfolgend mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt werden oder die Trägerstruktur 44 kann zuerst mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt werden und nachfolgend kann die Deckplatte 45 angeordnet werden.
Alternativ dazu kann der Abdeckkörper 36 ausschließlich von der Deckplatte 45 gebildet sein und die Trägerstruktur 44 kann Teil der optoelektronischen Schichtenstruktur sein. In diesem Zusammenhang ist die erste Haftschicht 30 von der Trägerstruktur 44 gebildet oder ist auf einer der Deckplatte 45 zugewandten Seite der Trägerstruktur 44 ausgebildet und die zweite Haftschicht 34 ist zumindest in einem Teilbereich der Deckplatte 45 ausgebildet, der an die Trägerstruktur 44 grenzt. Bei dem Verfahren zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements 10 kann eine Legierung, beispielsweise die erste Legierung 32, auf die erste und/oder die zweite Haftschicht 30, 34 aufgebracht werden. Alternativ dazu kann eine andere flüssige Legierung aufgebracht werden, die dann mit den metallischen Materialien reagiert und erstarrt.
Optional kann die Trägerstruktur 44 ebenfalls mit Hilfe einer flüssigen Legierung, beispielsweise der ersten Legierung 32, mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt werden. Alternativ dazu kann eine andere flüssige Legierung aufgebracht werden, die dann mit den metallischen Materialien reagiert und erstarrt. In diesem Zusammenhang bildet die Trägerstruktur 44 eine fünfte Haftschicht, die beispielsweise ein fünftes metallisches Material aufweist, das beispielsweise einem der im Vorhergehenden erläuterten metallischen Materialien entsprechen kann oder zu diesen unterschiedlich sein kann. Dementsprechend ist von den Kontaktzuführungen 18, 16 eine sechste Haftschicht gebildet, die beispielsweise ein sechstes metallisches Material aufweist. Alternativ dazu ist die sechste Haftschicht auf den Kontaktzuführungen 18, 16 zumindest in Teilbereichen aufgetragen, die an die Trägerstruktur 44 grenzen. Beim Verfahren zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements kann dann beispielsweise die erste Legierung 32 auf die fünfte oder sechste Haftschicht aufgebracht werden. Dabei kann die zweite Legierung oder eine weitere Legierung, beispielsweise eine sechste oder siebte Legierung, gebildet werden, deren Schmelzpunkte ebenfalls über der Verarbeitungstemperatur liegen und die daher entsprechend der zweiten Legierung 33 erstarren.
Zwischen der Verkapselungsschicht 24 und der Deckplatte 45 kann eine Getter-Schicht 46 angeordnet sein. Die Getter-Schicht 46 kann einen Getter, beispielsweise einen festen oder einen dispensierbaren Getter, aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Getter-Schicht 46 kann den Getter beispielsweise in Form von Partikeln aufweisen, die in einer Matrix verteilt sind. Der Getter kann ein Material aufweisen, welches schädliche Stoffe und/oder schädliche Stoffgemische absorbiert, beispielsweise Sauerstoff oder Feuchtigkeit. Der Getter kann in einer Matrix verteilt sein, beispielsweise in Form von Partikeln oder gelöst, und mittels der Absorption schädlicher Stoffe oder schädlicher Stoffgemische dazu führen, dass der Stoff oder das Stoffgemisch der Matrix zusätzlich Sauerstoffabweisende und/oder Feuchtigkeitsabweisende Eigenschaften aufweist. Der Getter kann in verschiedenen Ausgestaltungen beispielweise ein oxidierbares Material aufweisen oder daraus gebildet sein.
Das oxidierbare Material kann mit Sauerstoff und/oder Wasser reagieren und dadurch diese Stoffe binden. Getter können daher beispielsweise leicht oxidierende Stoffe aus der chemischen Gruppe der Alkali-Metall und/oder Erdalkali-Metalle aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Magnesium, Calcium, Barium, Cäsium, Kobalt, Yttrium, Lanthan und/oder Metalle der seltenen Erden. Weiterhin können auch andere Metalle geeignet sein, beispielsweise Aluminium, Zirkonium, Tantal, Kupfer, Silber und/oder Titan oder oxidierbare nichtmetallische Stoffe. Darüber hinaus kann der Getter auch CaO, BaO und MgO aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Getter kann jedoch auch ein Trockenmittel aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Trockenmittel kann beispielsweise Wasser irreversibel aufnehmen, ohne das Volumen zu ändern oder Wasser mittels Physisorption binden ohne dabei ihr Volumen wesentlich zu ändern.
Mittels Zuführens von Wärme, beispielsweise mittels eines Erhöhens der Temperatur, können die adsorbierten Wassermoleküle wieder entfernt werden. Der Getter kann in verschiedenen Ausgestaltungen beispielsweise getrocknete Silikagele oder Zeolithe aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Getter, der ein Zeolith aufweist oder daraus gebildet ist, kann in den Poren und Kanälen des Zeoliths Sauerstoff und/oder Wasser adsorbieren. Bei der Adsorption von Wasser und/oder Sauerstoff mittels getrockneter Silikagele und/oder Zeolithe können für die darunter liegenden Schichten keine schädlichen Stoffe oder Stoffgemische gebildet werden. Weiterhin können die Getter aus getrocknetem Silikagele und/oder Zeolith keine Änderung des Volumens mittels der Reaktion mit Wasser und/oder Sauerstoff aufweisen.
Die Getter-Partikel können in verschiedenen Ausgestaltungen einen mittleren Durchmesser kleiner ungefähr 50 µm aufweisen, beispielsweise kleiner ungefähr 1 µm. Die Getter-Partikel können in verschiedenen Ausgestaltungen beispielsweise einen mittleren Durchmesser aufweisen, der ungefähr 20% der Dicke der Getter-Schicht 46 entspricht. Getter-Partikel mit einem mittlere Durchmesser kleiner ungefähr 1 µm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 500 nm, können den Vorteil aufweisen, dass selbst bei einer dichten Packung der Getter-Partikel punktuelle Kräfte auf beispielsweise die funktionelle Schichtenstruktur 22 vermindert werden.
Optional können bei dem optoelektronischen Bauelement 10 gemäß 12 das Stromverteilungselement 42 und die darüber liegende Stützstruktur 38 angeordnet sein.
13 zeigt eine Detailansicht der Verkapselungsschicht 28 mit einem Abschnitt der ersten Haftschicht 30 darauf. Die erste Haftschicht 30 kann beispielsweise in Form von vielen kleinen Kügelchen auf die Verkapselungsschicht 28 aufgebracht sein. Die kleinen Kügelchen haben gegenüber einer flächigen Aufbringung der ersten Haftschicht 30 eine deutlich vergrößerte Oberfläche. Die erste Legierung 32 kann in jedem Oberflächenelement der ersten Haftschicht 30 mit dem ersten metallischen Material reagieren. Somit kann eine Reaktionsgeschwindigkeit der ersten Legierung 32 mit den metallischen Materialien der Haftschichten 30, 34 erhöht werden. Dies kann beispielsweise dazu ausgenutzt werden, eine Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erhöhen.
14 zeigt eine Detailansicht der Verkapselungsschicht 28 und der ersten Haftschicht 30, wobei die erste Haftschicht 30 in Form mehrerer zueinander paralleler Streifen auf die Verkapselungsschicht 28 aufgebracht ist. Die mehreren zueinander parallelen Streifen weisen eine deutlich größere Oberfläche auf, als eine entsprechend flächig aufgebrachte erste Haftschicht 30. Die vergrößerte Oberfläche kann zu einer beschleunigten Reaktion und damit zu einer beschleunigten Verarbeitungsgeschwindigkeit beim Verfahren zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements 10 beitragen.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement 10 weniger oder mehr Schichten aufweisen. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement 10 eine Spiegelschicht, eine Antireflexschicht und/oder eine Auskoppelschicht aufweisen. Ferner können die Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden. Beispielsweise können die in den 9, 10 und 11 gezeigten optoelektronischen Bauelemente 10 mit Hilfe der mit Bezug zu den 1 bis 8 gezeigten Verfahren hergestellt werden. Ferner können innerhalb eines einzigen der optoelektronischen Bauelemente 10 immer die gleichen Legierungen und metallischen Materialien verwendet werden. Alternativ dazu können an unterschiedlichen Stellen innerhalb eines der optoelektronischen Bauelemente 10 entsprechend unterschiedliche Legierungen und/oder unterschiedliche metallische Materialien verwendet werden, wobei dabei gegebenenfalls unterschiedliche Schmelzpunkte der Legierungen vorteilhaft ausgenutzt werden können.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10), bei dem – eine optoelektronische Schichtenstruktur mit einer ersten Haftschicht (30), die ein erstes metallisches Material aufweist, über einem Träger (12) ausgebildet wird, – ein Abdeckkörper (36) mit einer zweiten Haftschicht (34), die ein zweites metallisches Material aufweist, bereitgestellt wird, – auf mindestens eine der beiden Haftschichten (30, 34) eine erste Legierung (32) aufgebracht wird, deren Schmelzpunkt so niedrig ist, dass die erste Legierung (32) flüssig ist, – der Abdeckkörper (36) so mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt wird, dass beide Haftschichten (30, 34) in direktem körperlichen Kontakt mit der flüssigen ersten Legierung (32) sind, und – zumindest ein Teil der flüssigen ersten Legierung (32) mit den metallischen Materialien der Haftschichten (30, 34) chemisch reagiert, wodurch mindestens eine zweite Legierung (33) gebildet wird, die einen höheren Schmelzpunkt hat als die erste Legierung, wobei der Schmelzpunkt der zweiten Legierung so hoch ist, dass die zweite Legierung (33) erstarrt und den Abdeckkörper fest mit der optoelektronischen Schichtenstruktur verbindet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schmelzpunkt der ersten Legierung (32) in einem Bereich liegt zwischen –20° C und 100° C, insbesondere zwischen 0° C und 80° C, insbesondere zwischen 20° C und 30°C.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die erste Legierung (32) bei Raumtemperatur flüssig ist.
Optoelektronisches Bauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die erste Legierung (32) Gallium, Indium, Zinn, Kupfer, Molybdän, Silber und/oder Bismut aufweist und/oder bei dem das metallische Material mindestens einer der Haftschichten (30, 34) Aluminium, Zink, Chrom, Kupfer, Molybdän, Silber, Gold, Nickel, Gallium, Indium und/oder Zinn aufweist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Abdeckkörper (36) von einer Deckplatte (45) und einer Trägerstruktur (44), die die zweite Haftschicht (34) aufweist, gebildet wird und bei dem der Abdeckkörper (36) über die Trägerstruktur (44) mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Deckplatte (45) eine dritte Haftschicht aufweist, die ein drittes metallisches Material aufweist, und bei dem die Trägerstruktur (44) auf einer von der zweiten Haftschicht (34) abgewandten Seite der Trägerstruktur (44) eine vierte Haftschicht aufweist, die ein viertes metallisches Material aufweist, und bei dem die Deckplatte (45) mit der Trägerstruktur (44) gekoppelt wird, indem auf die dritte und/oder die vierte Haftschicht die flüssige erste Legierung (32) aufgebracht wird und die Trägerstruktur (44) so mit der Deckplatte (45) gekoppelt wird, dass die dritte und die vierte Haftschicht in direktem körperlichen Kontakt mit der ersten Legierung (32) sind, wobei zumindest ein Teil der ersten Legierung (32) mit den metallischen Materialien der dritten und der vierten Haftschicht chemisch reagiert, wodurch die zweite oder mindestens eine weitere Legierung (33) gebildet wird, die erstarrt und die so die Deckplatte (45) fest mit der Trägerstruktur (44) verbindet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die optoelektronische Schichtenstruktur eine Verkapselungsschicht (28) aufweist und bei dem die erste Haftschicht (30) auf der Verkapselungsschicht (28) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die optoelektronische Schichtenstruktur eine Trägerstruktur (44) aufweist, die die erste Haftschicht (30) aufweist, und bei dem der Abdeckkörper (36) über die Trägerstruktur (44) mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die optoelektronische Schichtenstruktur eine fünfte Haftschicht aufweist, die ein fünftes metallisches Material aufweist, und bei dem die Trägerstruktur (44) auf einer von der ersten Haftschicht (30) abgewandten Seite der Trägerstruktur (44) eine sechste Haftschicht aufweist, die ein sechstes metallisches Material aufweist, und bei dem die Trägerstruktur (44) mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt wird, indem auf die fünfte und/oder die sechste Haftschicht die flüssige erste Legierung (32) aufgebracht wird und die Trägerstruktur (44) so mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt wird, dass die fünfte und die sechste Haftschicht in direktem körperlichen Kontakt mit der ersten Legierung (32) sind, wobei zumindest ein Teil der ersten Legierung (32) mit den metallischen Materialien der fünften und der sechsten Haftschicht chemisch reagiert, wodurch die zweite oder mindestens eine weitere Legierung (33) gebildet wird, die erstarrt und die so die optoelektronische Schichtenstruktur fest mit der Trägerstruktur (44) verbindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem die Trägerstruktur (44) rahmenförmig ausgebildet wird und bei dem die erste Legierung (32) in die rahmenförmige Trägerstruktur (44) gegossen wird, so dass die Trägerstruktur (44) die erste Legierung (32) in lateraler Richtung begrenzt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, bei dem die Trägerstruktur (44) rahmenförmig so ausgebildet wird, dass die Trägerstruktur (44) zumindest einen Teil der optoelektronischen Schichtenstruktur in lateraler Richtung umgibt.
Optoelektronisches Bauelement (10) mit – einem Träger (12), – einer optoelektronischen Schichtenstruktur mit einer ersten Haftschicht (30), die ein erstes metallisches Material aufweist, über dem Träger (12), – einem Abdeckkörper (36) mit einer zweiten Haftschicht (34), die ein zweites metallisches Material aufweist, – mindestens einer zweiten Legierung (33) zwischen den beiden Haftschichten (30, 34) und in direktem körperlichen Kontakt mit den beiden Haftschichten (30, 34), wobei der Abdeckkörper (36) über die beiden Haftschichten (30, 34) und die zweite Legierung (33) mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt ist, – wobei die zweite Legierung (33) in einer chemischen Reaktion von einer flüssigen ersten Legierung (32), deren Schmelzpunkt niedriger ist als der Schmelzpunkt der zweiten Legierung, und von den metallischen Materialien der ersten und der zweiten Haftschicht (34) gebildet ist und erstarrt ist und so den Abdeckkörper (36) fest mit der optoelektronischen Schichtenstruktur verbindet.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 12, bei dem zwischen dem Abdeckkörper (36) und der optoelektronischen Schichtenstruktur ein Teil der ersten Legierung (32) in flüssigem Zustand vorliegt.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, bei dem der Schmelzpunkt der ersten Legierung (32) in einem Bereich liegt zwischen –20° C und 100° C, insbesondere zwischen 0° C und 80° C, insbesondere zwischen 20° C und 30°C.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch 14, bei dem die erste Legierung (32) bei Raumtemperatur flüssig ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach Anspruch einem der Ansprüche 12 bis 15, bei dem die erste Legierung (32) Gallium, Indium, Zinn und/oder Bismut aufweist und/oder bei dem das metallische Material mindestens einer der Haftschichten (30, 34) Aluminium, Nickel, Zinn und/oder Chrom aufweist.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem der Abdeckkörper (36) eine Deckplatte (45) und eine Trägerstruktur (44), die die zweite Haftschicht (34) aufweist, aufweist und bei dem der Abdeckkörper (36) über die Trägerstruktur (44) mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt ist.
Optoelektronisches Bauelement (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem die optoelektronische Schichtenstruktur eine Trägerstruktur (44) aufweist, die die erste Haftschicht (30) aufweist, und bei dem der Abdeckkörper (36) eine Deckplatte (45) aufweist, die über die Trägerstruktur (44) mit der optoelektronischen Schichtenstruktur gekoppelt ist.
Verwendung einer flüssigen ersten Legierung (32) zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10), wobei die flüssige erste Legierung (32) als Haftmittel und/oder als Dichtungsmittel verwendet wird.