DE102013113533A1

DE102013113533A1 - Conversion element and method for producing a conversion element

Info

Publication number: DE102013113533A1
Application number: DE102013113533.1A
Authority: DE
Inventors: Dominik Pentlehner; Benjamin Claus Krummacher
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Osram Oled GmbH
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2015-06-11
Also published as: WO2015082552A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Konversionselement (5), das zumindest einen Leuchtstoff mit einer anisotropen Molekülstruktur aufweist, wobei die Moleküle des Leuchtstoffs jeweils zumindest ein Übergangsdipolmoment (7) aufweisen, wobei die Übergangsdipolmomente (7) in der Summe eine anisotrope Ausrichtung innerhalb des Konversionselements (5) aufweisen, wobei der Leuchtstoff dazu eingerichtet ist, eine von einer Strahlungsquelle erzeugte elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren, wobei die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine anisotrope Direktionalität aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Konversionselements (5).The invention relates to a conversion element (5) comprising at least one phosphor having an anisotropic molecular structure, the molecules of the phosphor each having at least one transition dipole moment (7), the transition dipole moments (7) summing an anisotropic orientation within the conversion element (5 ), wherein the phosphor is adapted to convert an electromagnetic primary radiation generated by a radiation source into an electromagnetic secondary radiation, the secondary electromagnetic radiation having an anisotropic directionality. The invention further relates to a method for producing such a conversion element (5).

Description

Es wird ein Konversionselement angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Konversionselements angegeben.A conversion element is specified. In addition, a method for producing such a conversion element is given.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Konversionselement anzugeben, das eine hohe Lichtauskoppeleffizienz aufweist. Ferner besteht eine zu lösende Aufgabe darin, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Konversionselements anzugeben. One problem to be solved is to specify a conversion element which has a high light extraction efficiency. Furthermore, an object to be solved is to specify a method for producing such a conversion element.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Konversionselement zumindest einen Leuchtstoff mit einer anisotropen Molekülstruktur. Die Moleküle des Leuchtstoffs weisen jeweils zumindest ein Übergangsdipolmoment auf. Die Übergangsdipolmomente der einzelnen Moleküle weisen in der Summe eine anisotrope Ausrichtung innerhalb des Konversionselements auf. Der Leuchtstoff ist dazu eingerichtet, eine von einer Strahlungsquelle erzeugte elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren. Die elektromagnetische Sekundärstrahlung weist eine anisotrope Direktionalität auf.In accordance with at least one embodiment, the conversion element comprises at least one phosphor having an anisotropic molecular structure. The molecules of the phosphor each have at least one transition dipole moment. The transition dipole moments of the individual molecules have, in their sum, an anisotropic orientation within the conversion element. The phosphor is adapted to convert an electromagnetic primary radiation generated by a radiation source into an electromagnetic secondary radiation. The electromagnetic secondary radiation has an anisotropic directionality.

Dass die Moleküle des Leuchtstoffs jeweils zumindest ein Übergangsdipolmoment aufweisen, schließt hier und im Folgenden nicht aus, dass jedes Molekül weitere Übergangsdipolmomente aufweisen kann. Insbesondere ist das Übergangsdipolmoment für den relevanten Übergang gemeint. Ist beispielsweise der Übergang von dem Singulett-Grundzustand S₀ in den Singulett S₁-Zustand relevant, so ist das Übergangsdipolmoment für diesen Übergang gemeint.The fact that the molecules of the phosphor in each case have at least one transition dipole moment here and in the following does not exclude that each molecule can have further transition dipole moments. In particular, the transition dipole moment is meant for the relevant transition. If, for example, the transition from the singlet ground state S ₀ to the singlet S ₁ state is relevant, then the transition dipole moment is meant for this transition.

Unter einer anisotropen Molekülstruktur wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung verstanden, dass die eingesetzten Moleküle eine unsymmetrische oder jedenfalls nicht kugelsymmetrische Molekülstruktur aufweisen. Insbesondere bilden die Moleküle keine im Wesentlichen kugelige Molekülstruktur aus, sondern eine eher langgestreckte Molekülstruktur. Das zumindest eine Übergangsdipolmoment kann sich entlang der Längsmolekülachse der einzelnen Moleküle ausbilden. In the context of the present application, an anisotropic molecular structure is understood to mean that the molecules used have an asymmetrical or at least not spherically symmetric molecular structure. In particular, the molecules do not form a substantially spherical molecular structure but rather a rather elongated molecular structure. The at least one transition dipole moment can form along the longitudinal molecular axis of the individual molecules.

Das Übergangsdipolmoment hat eine feste Richtung im Koordinatensystem des Leuchtstoffs (Molekülkoordinatensystem). Dies bedeutet insbesondere, dass durch Ausrichten des Leuchtstoffs im Raum auch sein Übergangsdipolmoment ausgerichtet wird.The transition dipole moment has a fixed direction in the coordinate system of the phosphor (molecular coordinate system). This means, in particular, that aligning the phosphor in the room also aligns its transitional dipole moment.

Zum Begriff Übergangsdipolmoment, englisch transition dipole moment, wird insbesondere verwiesen auf: "IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, Second Edition (The "Gold Book"), 1997 bzw. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293 (Glossary of terms used in photochemistry, third edition (IUPAC Recommendations 2006)) auf Seite 434, DOI: 10.1351/goldbook.T06460 . Der Offenbarungsgehalt der Dokumente wird durch Rückbezug aufgenommen. The term transition dipole moment, English transition dipole moment, is particularly referred to: "IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Second Edition (The" Gold Book "), 1997 and IUPAC Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293 (IUPAC Recommendations 2006) ) on page 434, DOI: 10.1351 / goldbook.T06460 , The disclosure of the documents is taken up by reference.

Dass die Übergangsdipolmomente der Moleküle des Leuchtstoffs in der Summe eine anisotrope Ausrichtung innerhalb des Konversionselements aufweisen, ist hier und im Folgenden gemeint, dass die Mehrheit der Leuchtstoffmoleküle eine Vorzugsrichtung aufweist, also insbesondere mindestens 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% und höchstens 100% aller Moleküle des Leuchtstoffs. Die Übergangsdipolmomente weisen eine bestimmte Orientierung im Konversionselement auf. Dies ist deshalb relevant, weil der Absorptions- und/oder Emissionsprozess ein Dipolübergang ist. The fact that the transition dipole moments of the molecules of the phosphor in the sum have anisotropic orientation within the conversion element is here and below meant that the majority of the phosphor molecules have a preferred direction, ie in particular at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90 % or 95% and at most 100% of all molecules of the phosphor. The transition dipole moments have a certain orientation in the conversion element. This is relevant because the absorption and / or emission process is a dipole transition.

Als Maß für die Orientierung von Molekülen kann der Orientierungsfaktor K_θ = <cos²θ> verwendet werden. Zum Begriff Orientierungsfaktor wird insbesondere verwiesen auf: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293 (Glossary of terms used in photochemistry, third edition (IUPAC Recommendations 2006), auf Seite 371, DOI: 10.1351/goldbook.MT07422 . Der Offenbarungsgehalt des Dokuments wird durch Rückbezug aufgenommen.As a measure of the orientation of molecules, the orientation factor K _θ = <cos ² θ> can be used. The term orientation factor is particularly referred to: IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293, on page 371, DOI: 10.1351 / goldbook.MT07422 , The disclosure of the document is incorporated by reference.

Dass die Übergangsdipolmomente der Moleküle des Leuchtstoffs in der Summe eine anisotrope Ausrichtung aufweisen, bedeutet insbesondere, dass der Orientierungsfaktor K_θ ungleich 1/3 ist. Ist insbesondere K_θ < 1/3, so ist das Übergangsdipolmoment bevorzugt in der Schicht des Konversionselements angeordnet. Der Winkel θ ist der Winkel zwischen dem jeweiligen Übergangsdipolmoment der Moleküle des Leuchtstoffs und einer Schichtnormalen n, wobei die Schichtnormale n senkrecht zur Schicht des Konversionselements angeordnet ist. Der Orientierungsfaktor K_θ ist über alle Leuchtstoffmoleküle gemittelt. Insbesondere ist <cos²θ> kleiner als 0,2; 0,1; 0,015; 0,001 oder 0. Je kleiner K_θ ist, desto größer ist die Absorptionswahrscheinlichkeit.In particular, the fact that the transition dipole moments of the molecules of the phosphor have anisotropic orientation in the sum means that the orientation factor K _{θ is} not equal to 1/3. In particular, if K _θ <1/3, the transition dipole moment is preferably arranged in the layer of the conversion element. The angle θ is the angle between the respective transition dipole moment of the molecules of the phosphor and a layer normal n, wherein the layer normal n is arranged perpendicular to the layer of the conversion element. The orientation factor K _θ is averaged over all phosphor molecules. In particular, <cos ² θ> is smaller than 0.2; 0.1; 0.015; 0.001 or 0. The smaller K _θ , the greater the probability of absorption.

Dass die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine anisotrope Direktionalität aufweist, wird hier und im Folgenden verstanden, dass die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Vorzugsrichtung aufweist. Insbesondere kann dies bedeuten, dass die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine bevorzugte Hauptabstrahlrichtung aufweist. Insbesondere ist die Hauptabstrahlrichtung senkrecht zur Schichtebene des Konversionselements mit einer Abweichung von maximal +/–5, +/–10, +/–20° oder +/–45° von dieser senkrechten Position. Insbesondere meint Hauptabstrahlrichtung, dass die elektromagnetische Sekundärstrahlung in Richtung weg von der Strahlungsquelle, also nicht zur Strahlungsquelle hin, abstrahlt. Insbesondere weist mindestens 50%, 60%, 70%, 80%, 90% oder 95% und bis zu 100% der gesamten elektromagnetischen Strahlung die Hauptabstrahlrichtung auf. Die elektromagnetische Sekundärstrahlung kann ein Wellenlängenmaximum aufweisen, welches im Bereich von sichtbaren Licht, beispielsweise von 520 nm bis 750 nm, insbesondere von 550 nm bis 650 nm liegt.The fact that the electromagnetic secondary radiation has anisotropic directionality is understood here and below to mean that the electromagnetic secondary radiation has a preferred direction. In particular, this may mean that the electromagnetic secondary radiation has a preferred main emission direction. In particular, the main radiation direction is perpendicular to the layer plane of the conversion element with a maximum deviation of +/- 5, +/- 10, +/- 20 ° or +/- 45 ° from this vertical position. In particular, the main emission direction means that the secondary electromagnetic radiation in the direction away from the Radiation source, so not to the radiation source, radiates. In particular, at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90% or 95% and up to 100% of the total electromagnetic radiation has the main emission direction. The electromagnetic secondary radiation may have a maximum wavelength which is in the range of visible light, for example from 520 nm to 750 nm, in particular from 550 nm to 650 nm.

Zusätzlich kann zumindest ein Teil der elektromagnetischen Sekundärstrahlung zur Strahlungsquelle hin gestrahlt werden, welche zunächst an der Strahlungsquelle, beispielsweise einer Elektrode, reflektiert und schließlich in die Hauptabstrahlrichtung weg von der Strahlungsquelle emittiert wird. Dies erhöht zusätzlich die Lichteffizienz und -auskopplung der Strahlungsquelle.In addition, at least part of the electromagnetic secondary radiation can be radiated towards the radiation source, which is first reflected at the radiation source, for example an electrode, and finally emitted in the main emission direction away from the radiation source. This additionally increases the light efficiency and decoupling of the radiation source.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest ein Wellenlängenmaximum im Bereich von sichtbarem Licht, beispielsweise von mindestens 425 nm oder 460 nm und höchstens 480 nm oder 620 nm auf.In accordance with at least one embodiment, the electromagnetic primary radiation has at least one wavelength maximum in the range of visible light, for example of at least 425 nm or 460 nm and at most 480 nm or 620 nm.

Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Ausrichtung des Übergangsdipolmoments der Leuchtstoffmoleküle im Konversionselement die Absorptionswahrscheinlichkeit der elektromagnetischen Primärstrahlung erhöht werden kann. Insbesondere kann dadurch zusätzlich mehr elektromagnetische Sekundärstrahlung von den Leuchtstoffmolekülen emittiert werden im Vergleich zu Leuchtstoffmolekülen, welche keine Ausrichtung des Übergangsdipolmoments aufweisen. Werden mehr Photonen in Form der elektromagnetischen Primärstrahlung von den Leuchtstoffmolekülen aufgrund der Ausrichtung deren Übergangsdipolmomenten absorbiert, kann weniger Leuchtstoffmaterial eingesetzt werden, um die gleiche Absorptionswahrscheinlichkeit zu erreichen, die Leuchtstoffe aufweisen würden, die keine Ausrichtung der Übergangsdipolmomente aufweisen. The inventors have recognized that by aligning the transition dipole moment of the phosphor molecules in the conversion element, the absorption probability of the primary electromagnetic radiation can be increased. In particular, this means that in addition more electromagnetic secondary radiation can be emitted by the phosphor molecules in comparison to phosphor molecules which have no orientation of the transition dipole moment. If more photons in the form of the primary electromagnetic radiation are absorbed by the phosphor molecules due to the orientation of their transition dipole moments, less phosphor material may be used to achieve the same absorption probability that phosphors would have that do not have alignment of the transition dipole moments.

Die Effizienz einer organischen Leuchtdiode kann durch Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle erhöht werden, da das konvertierte Licht nicht mehr, wie bei nicht ausgerichteten Leuchtstoffmolekülen, isotrop abgestrahlt wird, sondern anisotrop in Hauptabstrahlrichtung, bevorzugt senkrecht zur Schichtebene des Konversionselements oder senkrecht zur Oberfläche der organischen Leuchtdiode. Die von der einen Oberfläche der Konversionsschicht abgestrahlte elektromagnetische Sekundärstrahlung verlässt die organische Leuchtdiode, wird also ausgekoppelt, die von der anderen Oberfläche abgestrahlte elektromagnetische Sekundärstrahlung ist in die organische Leuchtdiode gerichtet. Diese in die organische Leuchtdiode gerichtete elektromagnetische Sekundärstrahlung hat einen kleineren Öffnungswinkel als im Fall nicht-ausgerichteter Leuchtstoffmoleküle und wird daher nach der Reflektion an der reflektierenden Elektrode mit höherer Wahrscheinlichkeit ausgekoppelt.The efficiency of an organic light-emitting diode can be increased by aligning the phosphor molecules, since the converted light is no longer emitted isotropically, as with non-aligned phosphor molecules, but anisotropic in Hauptabstrahlrichtung, preferably perpendicular to the layer plane of the conversion element or perpendicular to the surface of the organic light emitting diode. The electromagnetic secondary radiation emitted by the one surface of the conversion layer leaves the organic light-emitting diode, that is to say it is decoupled, and the secondary electromagnetic radiation emitted by the other surface is directed into the organic light-emitting diode. This electromagnetic secondary radiation directed into the organic light-emitting diode has a smaller aperture angle than in the case of non-aligned phosphor molecules and is therefore more likely to be coupled out after the reflection at the reflective electrode.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement als Schicht ausgeformt. Insbesondere beträgt die Schichtdicke des Konversionselements mindestens 5 nm, 50 nm, 100 nm und höchstens 500 nm, 1 µm oder 10 mm, beispielsweise 30 µm. Insbesondere weisen mehr Moleküle des Leuchtstoffs ein Übergangsdipolmoment, welche eine parallele Ausrichtung zur Schichtebene des Konversionselements hat, auf, als ein Übergangsdipolmoment mit orthogonaler Ausrichtung zur Schichtebene. Parallele Ausrichtung schließt hier eine Abweichung von höchstens +/–5°, +/–10°, +/–20° oder +/–45°, beispielsweise +/–30°, zur parallelen Ausrichtung zur Schichtebene des Konversionselements mit ein. Orthogonale Ausrichtung schließt hier eine Abweichung von höchstens +/–5°, +/–10° oder +/–30° von der orthogonalen Ausrichtung mit ein. In accordance with at least one embodiment, the conversion element is formed as a layer. In particular, the layer thickness of the conversion element is at least 5 nm, 50 nm, 100 nm and at most 500 nm, 1 μm or 10 mm, for example 30 μm. In particular, more molecules of the phosphor have a transition dipole moment having a parallel orientation to the layer plane of the conversion element than a transition dipole moment having orthogonal alignment to the layer plane. Parallel alignment here includes a deviation of at most +/- 5 °, +/- 10 °, +/- 20 ° or +/- 45 °, for example +/- 30 °, for parallel alignment with the layer plane of the conversion element. Orthogonal alignment here includes a deviation of at most +/- 5 °, +/- 10 ° or +/- 30 ° from the orthogonal orientation.

Dies bedeutet insbesondere, dass das Konversionselement als Schicht ausgeformt ist, wobei gilt: <cos²θ> ist kleiner als 1/3. Insbesondere ist <cos²θ> kleiner als 0,25; 0,225; 0,2 0,155 oder 0. Der Winkel θ ist der Winkel zwischen dem jeweiligen Übergangsdipolmoment der Moleküle des Leuchtstoffs und einer Schichtnormalen n, wobei die Schichtnormale n senkrecht zur Schicht des Konversionselements angeordnet ist.This means in particular that the conversion element is formed as a layer, where: <cos ² θ> is less than 1/3. In particular, <cos ² θ> is smaller than 0.25; 0.225; 0.2 0.155 or 0. The angle θ is the angle between the respective transition dipole moment of the molecules of the phosphor and a layer normal n, wherein the layer normal n is arranged perpendicular to the layer of the conversion element.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Mehrheit der Übergangsdipolmomente der Moleküle des Leuchtstoffs zueinander parallel und/oder in einer Ebene ausgerichtet. Mehrheit der Übergangsdipolmomente bezieht sich auf die Gesamtsumme der Übergangsdipolmomente in dem Konversionselement. Mehrheit bedeutet insbesondere, dass mehr als 50 %, insbesondere mehr als 70 %, besonders bevorzugt mehr als 80 % aller Übergangsdipolmomente zueinander parallel und/oder in einer Ebene zueinander angeordnet sind. In accordance with at least one embodiment, the majority of the transition dipole moments of the molecules of the phosphor are aligned parallel to one another and / or in one plane. Majority of the transition dipole moments refers to the total sum of transition dipole moments in the conversion element. In particular, majority means that more than 50%, in particular more than 70%, particularly preferably more than 80% of all transitional dipole moments are arranged parallel to one another and / or in a plane relative to one another.

Insbesondere bedeutet dies, dass mehr als 50 %, insbesondere mehr als 70 %, besonders bevorzugt mehr als 80 % der Leuchtstoffmoleküle bzw. die Übergangsdipolmomente im Raum zueinander parallel und/oder in einer Ebene angeordnet sind.In particular, this means that more than 50%, in particular more than 70%, particularly preferably more than 80% of the phosphor molecules or the transition dipole moments in space are arranged parallel to one another and / or in one plane.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind mehr als 80 % aller Übergangsdipolmomente des Leuchtstoffs parallel zur Schichtebene des Konversionselements ausgerichtet. Die parallele Ausrichtung kann eine Abweichung von maximal +/–5°, +/–10°, +/–20° oder +/–30° von dieser parallelen Ausrichtung zur Schichtebene des Konversionselements aufweisen. In accordance with at least one embodiment, more than 80% of all transition dipole moments of the phosphor are aligned parallel to the layer plane of the conversion element. The parallel orientation may have a maximum deviation of +/- 5 °, +/- 10 °, +/- 20 ° or +/- 30 ° from this parallel orientation to the layer plane of the conversion element.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement als Schicht mit einer Schichtdicke von mindestens 5 nm, 10 nm, 100 nm, 1 µm oder 10 mm ausgeformt und direkt auf der Strahlungsquelle angeordnet. Insbesondere ist das Konversionselement direkt, also mit einem unmittelbaren mechanischen Kontakt, auf eine Hauptoberfläche der Strahlungsquelle angeordnet. Insbesondere ist die Hauptoberfläche der Strahlungsquelle planar ausgeformt. Die Schichtdicke des Konversionselements kann einen Wert zwischen 5 nm und 200 nm aufweisen. In accordance with at least one embodiment, the conversion element is formed as a layer with a layer thickness of at least 5 nm, 10 nm, 100 nm, 1 μm or 10 mm and is arranged directly on the radiation source. In particular, the conversion element is arranged directly, that is with an immediate mechanical contact, on a main surface of the radiation source. In particular, the main surface of the radiation source is formed planar. The layer thickness of the conversion element can have a value between 5 nm and 200 nm.

Die Strahlungsquelle ist gemäß zumindest einer Ausführungsform eine natürliche Lichtquelle, wie die Sonne, Polarlicht oder Blitz und/oder eine vom Menschen geschaffene künstliche Lichtquelle, wie Öllampen, Lampen, Leuchtmittel, Laser, Bildröhren oder eine Leuchtdiode. Insbesondere ist die Strahlungsquelle eine organische Leuchtdiode (OLED) oder Leuchtdiode (LED), beispielsweise eine Lumineszenz-Konversions-Leuchtdiode (LUCOLED) oder Lumineszenz-Konversions-Organische-Leuchtdiode (LUCOOLED).The radiation source is, according to at least one embodiment, a natural light source, such as the sun, aurora or lightning and / or a man-made artificial light source, such as oil lamps, lamps, bulbs, lasers, picture tubes or a light emitting diode. In particular, the radiation source is an organic light-emitting diode (OLED) or light-emitting diode (LED), for example a luminescence conversion light-emitting diode (LUCOLED) or luminescence conversion organic light-emitting diode (LUCOOLED).

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Strahlungsquelle ein Lichtleiter. Der Lichtleiter kann Licht, beispielsweise von einer blauen LED, über eine Seitenfläche einkoppeln.In accordance with at least one embodiment, the radiation source is an optical waveguide. The light guide can couple light, for example from a blue LED, over a side surface.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement als Schicht mit einer Schichtdicke von mindestens 5 nm, 100 nm, 500 nm oder 1 µm und höchstens 5 µm oder 10 mm ausgeformt und von der Strahlungsquelle räumlich beabstandet. Die Schichtdicke des Konversionselements kann einen Wert zwischen 5 nm und 200 nm aufweisen. Insbesondere weisen Strahlungsquelle und Konversionselement einen räumlichen Abstand von mindestens 5 nm oder 10 nm auf. Der räumliche Abstand kann aber auch viel größer, das heißt ein Abstand zwischen der Erde bzw. des Konversionselements und der Sonne als Strahlungsquelle sein. Das Konversionselement kann direkt auf einer Solarzelle angeordnet sein, wobei die Solarzelle dazu eingerichtet ist, die von dem Konversionselement emittierte elektromagnetischen Sekundärstrahlungen zu absorbieren und vollständig oder zumindest teilweise in elektrische Energie umzuwandeln. Insbesondere ist die Strahlungsquelle die Sonne. Durch Anordnen eines Konversionselements auf die Solarzelle kann die Effizienz von Solarzellen im entsprechenden Wellenlängenbereich gesteigert werden. In accordance with at least one embodiment, the conversion element is formed as a layer with a layer thickness of at least 5 nm, 100 nm, 500 nm or 1 μm and at most 5 μm or 10 mm and is spatially spaced from the radiation source. The layer thickness of the conversion element can have a value between 5 nm and 200 nm. In particular, the radiation source and the conversion element have a spatial separation of at least 5 nm or 10 nm. But the spatial distance can also be much larger, that is, a distance between the earth or the conversion element and the sun as a radiation source. The conversion element can be arranged directly on a solar cell, wherein the solar cell is adapted to absorb the secondary electromagnetic radiation emitted by the conversion element and to convert it completely or at least partially into electrical energy. In particular, the radiation source is the sun. By arranging a conversion element on the solar cell, the efficiency of solar cells in the corresponding wavelength range can be increased.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform emittiert das Konversionselement mehr als 90 % der gesamten elektromagnetischen Sekundärstrahlung mit einer Abweichung von maximal +/–5°, +/–10°,+/–20° oder +/–30° von einer senkrechten Ausrichtung zur Schichtebene des Konversionselements. According to at least one embodiment, the conversion element emits more than 90% of the total secondary electromagnetic radiation with a maximum deviation of +/- 5 °, +/- 10 °, + / - 20 ° or +/- 30 ° from a vertical orientation to the layer plane of conversion element.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Leuchtstoff ein substituiertes oder unsubstituiertes Coumarin. Alternativ oder zusätzlich kann der Leuchtstoff ein substituiertes oder unsubstituiertes Perylen sein. Unsubstituiert bedeutet hier, dass das Coumarin als 1,2-Benzopyron und/oder Perylen als peri-Dinaphthylen in dem Konversionselement vorhanden ist. Substituiert bedeutet hier, dass 1,2-Benzopyron und/oder peri-Dinaphthylen weitere Reste, beispielsweise Alkyl-, Aryl-, Heteroaryl- und/oder Alkoxy-Reste aufweist.In accordance with at least one embodiment, the phosphor is a substituted or unsubstituted coumarin. Alternatively or additionally, the phosphor may be a substituted or unsubstituted perylene. Unsubstituted herein means that coumarin is present as 1,2-benzopyrone and / or perylene as peri-dinaphthylene in the conversion element. Substituted means here that 1,2-benzopyrone and / or peri-dinaphthylene further radicals, for example alkyl, aryl, heteroaryl and / or alkoxy radicals.

Alternativ oder zusätzlich kann der Leuchtstoff ein Laserfarbstoff mit einer anisotropen Molekülstruktur sein, beispielsweise ein Rhodamin oder deren Derivate und/oder ein Bodipy-Farbstoff. Alternatively or additionally, the phosphor may be a laser dye having an anisotropic molecular structure, for example a rhodamine or its derivatives and / or a Bodipy dye.

Alternativ oder zusätzlich kann der Leuchtstoff eine quasiplanare Verbindung, beispielsweise ein substituiertes oder unsubstituiertes Porphyrin, Phtalocyanin, Chlorine oder Metallkomplexe von Porphyrin, Phtalocyanin oder Chlorinen sein. Alternatively or additionally, the phosphor may be a quasi-planar compound, for example a substituted or unsubstituted porphyrin, phthalocyanine, chlorins or metal complexes of porphyrin, phthalocyanine or chlorins.

Alternativ oder zusätzlich kann der Leuchtstoff ein quasiplanarer Übergangsmetallkomplex, insbesondere mit Pt(II) oder Pd(II) als Übergangsmetallzentralatom, sein.Alternatively or additionally, the phosphor may be a quasi-planar transition metal complex, in particular with Pt (II) or Pd (II) as transition metal central atom.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann der Leuchtstoff ein anorganischer Farbstoff, ein organischer Farbstoff und/oder ein Quantenpunkt (englisch Quantum dots) sein.In accordance with at least one embodiment, the phosphor may be an inorganic dye, an organic dye and / or a quantum dot.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement als Folie ausgeformt. Insbesondere weist die Folie eine Foliendicke von mindestens 5 µm, 10 µm oder 50 µm und höchstens 100 µm, 250 mm oder 500 µm auf. Der Leuchtstoff kann in einem Matrixmaterial der Folie eingebettet sein. Insbesondere ist das Matrixmaterial Polyethylen, Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol, Silikon und/oder Epoxidharz oder umfasst zumindest eines dieser genannten Komponenten. Zusätzlich können weitere Matrixmaterialien in der Folie vorhanden sein. Die Folie kann gereckt sein. Recken bezeichnet hier und im Folgenden, dass die Folie verformt wird, um eine anisotrope Eigenschaft der Folie zu erzeugen. Durch Recken kann eine Ausrichtung der Übergangsdipolmomente des Leuchtstoffs in dem Konversionselement erzeugt werden, wobei dies zu einer anisotropen Direktionalität der elektromagnetischen Sekundärstrahlung führt.According to at least one embodiment, the conversion element is formed as a film. In particular, the film has a film thickness of at least 5 μm, 10 μm or 50 μm and at most 100 μm, 250 mm or 500 μm. The phosphor may be embedded in a matrix material of the film. In particular, the matrix material is polyethylene, polycarbonate, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, silicone and / or epoxy resin or comprises at least one of these components. In addition, further matrix materials may be present in the film. The film can be stretched. Stretching here and below means that the film is deformed to produce an anisotropic property of the film. By stretching, an alignment of the transition dipole moments of the phosphor in the conversion element can be produced, which leads to an anisotropic directionality of the secondary electromagnetic radiation.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Konversionselement als Folie ausgeformt, wobei das Konversionselement zumindest ein Matrixmaterial und darin eingebettet einen Leuchtstoff umfasst. Der Leuchtstoff kann insbesondere chemisch an dem Matrixmaterial angebunden sein. Insbesondere sind chromophore Gruppen des Leuchtstoffs an das Matrixmaterial, beispielsweise ein Polymer, angebunden. Die Folie kann gereckt sein, sodass die Folie eine anisotrope Eigenschaft aufweist und eine Dicke von mindestens 5 µm, 10 µm oder 50 µm und höchstens 100 µm, 250 µm oder 500 µm hat.According to at least one embodiment, the conversion element is formed as a film, wherein the conversion element comprises at least one matrix material and embedded therein a phosphor. The phosphor can in particular be chemically bonded to the matrix material. In particular, chromophoric groups of the phosphor are on the matrix material, for example a polymer, attached. The film may be stretched so that the film has an anisotropic property and has a thickness of at least 5 μm, 10 μm or 50 μm and at most 100 μm, 250 μm or 500 μm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Konversionselement einen zusätzlichen Leuchtstoff auf. Insbesondere sind mehr als 80 %, beispielsweise 85% oder 95%, aller Übergangsdipolmomente der Moleküle des ersten und des zusätzlichen Leuchtstoffs zueinander parallel ausgerichtet. Erster Leuchtstoff wird auch als Leuchtstoff in dieser Anmeldung bezeichnet. In accordance with at least one embodiment, the conversion element has an additional phosphor. In particular, more than 80%, for example 85% or 95%, of all Übergangsdipolmomente the molecules of the first and the additional phosphor are aligned parallel to each other. First phosphor is also referred to as phosphor in this application.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Konversionselement mehrere Schichten, also mindestens zwei Schichten auf. Die Schichten können direkt aufeinander angeordnet sein. Die Schichten weisen jeweils zumindest einen Leuchtoff oder eine Mischung von Leuchtstoffen mit einer anisotropen Molekülstruktur auf. Die Leuchtstoffe der benachbarten Schichten können sich voneinander unterscheiden. Dadurch kann mit Vorteil Mischlicht aus der elektromagnetischen Sekundärstrahlung des Leuchtstoffs zumindest der einen Schicht und der elektromagnetischen Sekundärstrahlung des Leuchtstoffs zumindest der benachbarten Schicht erzeugt werden, wobei das Mischlicht eine anisotrope Direktionalität aufweist.In accordance with at least one embodiment, the conversion element has a plurality of layers, that is to say at least two layers. The layers can be arranged directly on one another. The layers each have at least one luminescent substance or a mixture of phosphors with an anisotropic molecular structure. The phosphors of the adjacent layers may differ from each other. As a result, mixed light from the electromagnetic secondary radiation of the phosphor of at least one layer and the electromagnetic secondary radiation of the phosphor of at least the adjacent layer can be generated with advantage, the mixed light having an anisotropic directionality.

Es wird ferner ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Konversionselements angegeben. Furthermore, a method for producing such a conversion element is specified.

Dabei gelten die Ausführungsformen und Definitionen des Konversionselements auch für das Verfahren zur Herstellung eines solchen Konversionselements und umgekehrt.The embodiments and definitions of the conversion element also apply to the method for producing such a conversion element and vice versa.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements für Solarzellen und/oder organischen Leuchtdioden verwendet. In accordance with at least one embodiment, the method is used for producing a conversion element for solar cells and / or organic light-emitting diodes.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren folgende Verfahrensschritte:
A) Bereitstellen der Strahlungsquelle oder der Solarzelle,
B1) Aufbringen des Konversionselements auf die Strahlungsquelle oder die Solarzelle, wobei der Leuchtstoff im Vakuum verdampft wird und auf die Strahlungsquelle oder die Solarzelle abgeschieden wird, so dass eine anisotrope Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle erfolgt.In accordance with at least one embodiment, the method comprises the following method steps:
A) providing the radiation source or the solar cell,
B1) applying the conversion element to the radiation source or the solar cell, wherein the phosphor is evaporated in a vacuum and deposited on the radiation source or the solar cell, so that an anisotropic alignment of the phosphor molecules takes place.

Alternativ umfasst das Verfahren statt des Verfahrensschrittes B1 den Verfahrensschritt B2):
B2) Aufbringen des Konversionselements auf die Strahlungsquelle oder die Solarzelle, wobei der Leuchtstoff in einem Matrixmaterial eingebettet ist und durch Spritzguss auf die Strahlungsquelle oder die Solarzelle aufgebracht wird, sodass eine anisotrope Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle erfolgt. Alternatively, instead of method step B1, the method comprises method step B2):
B2) applying the conversion element to the radiation source or the solar cell, wherein the phosphor is embedded in a matrix material and is applied by injection molding on the radiation source or the solar cell, so that an anisotropic alignment of the phosphor molecules takes place.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird im Verfahrensschritt B1) nach und/oder während des Abscheidungsprozesses der abgeschiedene Leuchtstoff und/oder die Oberfläche der Strahlungsquelle oder der Solarzelle auf eine gegenüber Raumtemperatur erhöhte Temperatur gebracht oder auf derartige Temperatur gehalten.In accordance with at least one embodiment, in method step B1), after and / or during the deposition process, the deposited phosphor and / or the surface of the radiation source or of the solar cell is brought to a temperature which is elevated in relation to room temperature or kept at such a temperature.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann das in dem Verfahrensschritt B1 oder B2 erzeugte Konversionselement als Folie ausgeformt werden. Insbesondere wird die Folie vorgefertigt, also in einem räumlichen Abstand zur Strahlungsquelle oder Solarzelle erzeugt. Anschließend kann die Folie auf die Strahlungsquelle oder Solarzelle auf- oder angebracht, insbesondere aufgeklebt werden. In accordance with at least one embodiment, the conversion element produced in method step B1 or B2 can be formed as a film. In particular, the film is prefabricated, that is generated at a spatial distance from the radiation source or solar cell. Subsequently, the film can be applied to the radiation source or solar cell or attached, in particular glued.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann das Konversionselement durch Aufdampfen von kleinen Molekülen erzeugt werden. Dadurch kann eine anisotrope Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle innerhalb des Konversionselements erzeugt werden.In accordance with at least one embodiment, the conversion element can be produced by vapor deposition of small molecules. As a result, an anisotropic alignment of the phosphor molecules within the conversion element can be produced.

Die Erfinder haben erkannt, dass durch die Einführung eines Leuchtstoffs mit einer anisotropen Molekülstruktur eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für die Absorption der zu konvertierenden elektromagnetischen Primärstrahlung erhöht werden kann. Die Emission der konvertierten elektromagnetischen Sekundärstrahlung kann eine anisotrope Direktionalität aufweisen. Insbesondere wird das Konversionselement in einem optoelektronischen Bauelement, beispielsweise einer organischen Leuchtdiode, verwendet. Dadurch kann der Wirkungsgrad beziehungsweise die Lichtauskoppeleffizienz des optoelektronischen Bauelements erhöht werden. Möchte man den gleichen Konversionsgrad erreichen wie bei herkömmlichen Konversionselementen, kann daher gemäß dieser Erfindung weniger Leuchtstoffmaterial für die gleiche Absorptionswahrscheinlichkeit eingesetzt werden. Dies spart Material und damit Kosten. The inventors have recognized that by introducing a phosphor having an anisotropic molecular structure, an increased probability of absorption of the electromagnetic primary radiation to be converted can be increased. The emission of the converted secondary electromagnetic radiation may have anisotropic directionality. In particular, the conversion element is used in an optoelectronic component, for example an organic light-emitting diode. As a result, the efficiency or the light extraction efficiency of the optoelectronic component can be increased. If one wishes to achieve the same degree of conversion as in conventional conversion elements, therefore, according to this invention, less phosphor material can be used for the same absorption probability. This saves material and therefore costs.

Die anisotrope Direktionalität beispielsweise eine bezüglich zur Richtung der Hauptabstrahlungsrichtung des optischen Bauelements gebündelte Emission kann ferner zur Vermeidung von Verlusten durch Totalreflexion beziehungsweise Wellenleitung in einer Lumineszenz-Konversions-Leuchtdiode (LUCOLED) oder Lumineszenz-Konversions-Organischen-Leuchtdiode (LUCOOLED) genutzt werden. The anisotropic directionality, for example, an emission bundled with respect to the direction of the main emission direction of the optical component can furthermore be used to avoid losses due to total reflection or waveguiding in a luminescence conversion LED (LUCOLED) or luminescence conversion organic LED (LUCOOLED).

Entscheidend für die Verwendung des Konversionselements ist es, dass der Leuchtstoff die elektromagnetische Primärstrahlung absorbiert, effizient umwandelt und die konvertierte elektromagnetische Sekundärstrahlung die gewünschte Eigenschaft insbesondere die gewünschte anisotrope Direktionalität, Polarisation und/oder Farbe hat. Crucial to the use of the conversion element is that the phosphor absorbs the electromagnetic primary radiation, efficiently converts and converts electromagnetic secondary radiation has the desired property, in particular the desired anisotropic directionality, polarization and / or color.

Die Wahrscheinlichkeit einer Absorption der elektromagnetischen Primärstrahlung hängt von ihrer Frequenz, dem Leuchtstoffmaterial und seiner Ausrichtung im Raum ab. Insbesondere hängt die Absorptionswahrscheinlichkeit von der Ausrichtung des Übergangsdipolmoments der Leuchtstoffmoleküle ab. Insbesondere ist die Absorptionswahrscheinlichkeit maximal, wenn das Übergangsdipolmoment parallel zur Polarisationsrichtung des anregenden ursprünglichen Lichts, also der elektromagnetischen Primärstrahlung, ausgerichtet ist. Das Übergangsdipolmoment hat eine feste Richtung im Koordinatensystem des Leuchtstoffs (Molekülkoordinatensystem). Dies bedeutet insbesondere, dass durch Ausrichten des Leuchtstoffs im Raum auch sein Übergangsdipolmoment ausgerichtet wird. The probability of absorption of the primary electromagnetic radiation depends on its frequency, the phosphor material and its orientation in space. In particular, the probability of absorption depends on the orientation of the transition dipole moment of the phosphor molecules. In particular, the absorption probability is maximum if the transition dipole moment is aligned parallel to the polarization direction of the exciting original light, ie the primary electromagnetic radiation. The transition dipole moment has a fixed direction in the coordinate system of the phosphor (molecular coordinate system). This means, in particular, that aligning the phosphor in the room also aligns its transitional dipole moment.

Die Polarisationsrichtung kann insbesondere stets senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Lichtes sein. Das bedeutet, dass die Lichtabsorption durch den Leuchtstoff maximal ist, wenn das Übergangsdipolmoment senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Primärstrahlung oder parallel zur Schichtebene des Konversionselements steht. Die Absorptionswahrscheinlichkeit kann durch Ausrichten der Leuchtstoffmoleküle beeinflusst werden, insbesondere wird die Absorptionswahrscheinlichkeit erhöht. In particular, the polarization direction can always be perpendicular to the propagation direction of the light. This means that the absorption of light by the phosphor is at its maximum when the transition dipole moment is perpendicular to the propagation direction of the primary electromagnetic radiation or parallel to the layer plane of the conversion element. The absorption probability can be influenced by aligning the phosphor molecules, in particular the absorption probability is increased.

Es kann auch sein, dass die elektromagnetische Primärstrahlung von Haus aus bereits polarisiert ist. Die Absorptionswahrscheinlichkeit ist dann maximal, wenn der Leuchtstoff so ausgerichtet wird, dass sein Übergangsdipolmoment parallel zur Hauptachse der Polarisationsellipse steht. Insbesondere sollte das Übergangsdipolmoment bei linear polarisiertem Licht parallel zur Polarisationsrichtung und bei elliptisch polarisiertem Licht parallel zur Hauptachse der Ellipse stehen. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn ein elektrolumineszierender Emitter in einer organischen Leuchtdiode (OLED) bereits anisotrop orientiert vorliegt. It may also be that the electromagnetic primary radiation is already polarized by nature. The absorption probability is maximum when the phosphor is oriented so that its transitional dipole moment is parallel to the major axis of the polarization ellipse. In particular, in the case of linearly polarized light, the transitional dipole moment should be parallel to the polarization direction and, in the case of elliptically polarized light, should be parallel to the main axis of the ellipse. This can be the case, for example, if an electroluminescent emitter is already anisotropically oriented in an organic light-emitting diode (OLED).

Auch die Emissionsrichtung kann abhängig von der Ausrichtung des Übergangsdipolmoments sein. Die Intensität der Emission von elektromagnetischer Sekundärstrahlung ist parallel zum Übergangsdipolmoment maximal. Durch Ausrichten des Leuchtstoffs lässt sich also die Abstrahlcharakteristik des Konversionselements als Ganzes beeinflussen. The emission direction may also be dependent on the orientation of the transition dipole moment. The intensity of the emission of secondary electromagnetic radiation is maximum parallel to the transition dipole moment. By aligning the phosphor can therefore influence the radiation characteristic of the conversion element as a whole.

Das Ausrichten des Leuchtstoffs kann sich neben der Wahrscheinlichkeit für die Absorption und die Abstrahlcharakteristik des Konversionselements auch auf die Polarisationsrichtung sowohl des noch nicht absorbierten Lichts, also der elektromagnetischen Primärstrahlung, als auch auf das konvertierte Licht, also die elektromagnetische Sekundärstrahlung, auswirken. Insbesondere wird von der elektromagnetischen Primärstrahlung bevorzugt der Anteil mit einer Polarisationsrichtung parallel zum Übergangsdipolmoment des Leuchtstoffs absorbiert, das heißt die Polarisationsrichtung des transmittierten Lichts, also der elektromagnetischen Sekundärstrahlung, wird in die Richtung senkrecht zum Übergangsdipolmoment gedreht. Insbesondere im Fall von unpolarisierter elektromagnetischer Primärstrahlung wird die elektromagnetische Sekundärstrahlung polarisiert. Die vom Leuchtstoff konvertierte elektromagnetische Sekundärstrahlung wird bevorzugt mit einer Polarisationsrichtung parallel zum Übergangsdipolmoment abgestrahlt, das heißt auch das konvertierte Licht weist eine Polarisation auf. Die Polarisation der nicht-konvertierten Primärstrahlung kann ebenfalls erhöht werden und zwar senkrecht zum Übergangsdipolmoment des Konversionselements. Ist insbesondere die Primärstrahlung unpolarisiert, wird die nicht-konvertierte Primärstrahlung polarisiert und zwar senkrecht zum Übergangsdipolmoment des Konversionselements.The alignment of the phosphor can, in addition to the probability of absorption and the radiation characteristic of the conversion element on the polarization of both the not yet absorbed light, ie the electromagnetic primary radiation, as well as the converted light, so the secondary electromagnetic radiation effect. In particular, the portion with a polarization direction is preferably absorbed by the electromagnetic primary radiation parallel to the transition dipole moment of the phosphor, that is to say the polarization direction of the transmitted light, ie the electromagnetic secondary radiation, is rotated in the direction perpendicular to the transition dipole moment. In particular, in the case of unpolarized electromagnetic primary radiation, the electromagnetic secondary radiation is polarized. The electromagnetic secondary radiation converted by the phosphor is preferably emitted with a polarization direction parallel to the transition dipole moment, that is, the converted light also has a polarization. The polarization of the unconverted primary radiation can also be increased perpendicular to the transition dipole moment of the conversion element. In particular, if the primary radiation is unpolarized, the unconverted primary radiation is polarized, perpendicular to the transition dipole moment of the conversion element.

Die Übergangsdipolmomente der Absorption und Emission des Leuchtstoffs können gleich ausgerichtet sein. Insbesondere können die Übergangsdipolmomente der Absorption und Emission parallel zueinander angeordnet sein. Alternativ können die Übergangsdipolmomente der Absorption und Emission auch unterschiedliche Richtungen aufweisen. Dies ist insbesondere nur dann der Fall, wenn der Leuchtstoff durch Absorption in einen anderen Zustand angeregt wird, als dem, aus dem er emittiert. In diesem Fall fungiert der Leuchtstoff mit der anisotropen Molekülstruktur sowohl als Farbkonverter als auch als Polarisationsdreher. Verschiedene Zustände können elektronische Zustände, zum Beispiel Singulett oder Triplett, bei Triplett-Emittern oder auch verschiedene Singuletts bei Fluoreszenzfarbstoffen, aber auch verschiedene vibronische Zustände desselben elektronischen Zustandes sein. The transition dipole moments of absorption and emission of the phosphor can be the same. In particular, the transition dipole moments of absorption and emission can be arranged parallel to one another. Alternatively, the transition dipole moments of absorption and emission may also have different directions. This is particularly the case only when the phosphor is excited by absorption into a different state than that from which it emits. In this case, the phosphor having the anisotropic molecular structure functions as both a color converter and a polarization rotator. Different states can be electronic states, for example singlet or triplet, in the case of triplet emitters or else different singlets in the case of fluorescent dyes, but also different vibronic states of the same electronic state.

Die Änderung, beispielsweise die Erhöhung der Polarisation der elektromagnetischen Primärstrahlung ist immer dann von Vorteil, wenn polarisiertes Licht erzeugt werden soll. Der Polarisationsgrad kann durch die Verwendung von Polarisatoren weiter erhöht werden. Insgesamt ist die Effizienz der Erzeugung von polarisiertem Licht höher, wenn das Licht bereits vor dem Polarisator polarisiert ist. Eine mögliche Anwendung ist die Erzeugung von polarisiertem Licht für Displayanwendungen, zum Beispiel um 3D-Effekte zu erzielen. The change, for example, the increase in the polarization of the electromagnetic primary radiation is always advantageous when polarized light is to be generated. The degree of polarization can be further increased by the use of polarizers. Overall, the efficiency of producing polarized light is higher when the light is already polarized in front of the polarizer. One possible application is the generation of polarized light for display applications, for example, to achieve 3D effects.

Die Polarisationsrichtung der elektromagnetischen Primärstrahlung und Sekundärstrahlung lässt sich durch ein hier beschriebenes Konversionselement beeinflussen, insbesondere erhöhen. Das ist von Vorteil wenn polarisiertes Licht erzeugt werden soll. Außerdem ist die Reflektivität mancher Oberflächen abhängig vom Polarisationsgrad, d.h. durch Kombination eines ausgerichteten Konversionselements mit einer solchen Oberfläche, z.B. als reflektierende Elektrode, lässt sich der Polarisationsgrad weiter erhöhen.The polarization direction of the electromagnetic primary radiation and secondary radiation can be influenced, in particular increased, by a conversion element described here. This is advantageous if polarized light is to be generated. In addition, the reflectivity of some surfaces is dependent on the degree of polarization, ie by combining an aligned conversion element with such a surface, for example as a reflective electrode, the degree of polarization can be further increased.

Neben der Verwendung von Leuchtstoffen mit einer anisotropen Molekülstruktur kann auch durch die Wahl des Leuchtstoffmaterials, der Leuchtstoffpartikelgrößenverteilung und/oder durch ein Matrixmaterial im Konversionselement der Wirkungsgrad der Konversion erhöht werden. Insbesondere werden als Matrixmaterialien derartige Materialien eingesetzt, die eine möglichst hohe Transmission zeigen. Die Konverterpartikelgröße, der Brechungsindex und das Matrixmaterial kann die Abstrahlcharakteristik des vom Partikel gestreuten Lichtes bestimmen. Sie kann zwischen, zum Beispiel stark nach vorne gerichtet oder zum Beispiel näherungsweise isotrop eingestellt werden. Die Partikelgröße kann das Verhältnis von Absorption/Konversion und Streuung festlegen. So kann beispielsweise bei einer Konversions-LED durch Verwendung einer grobkörnigen Mischung im Vergleich zu einer stark streuenden feinkörnigen Mischung eine höhere Absorptionswahrscheinlichkeit und eine gerichtete Abstrahlcharakteristik des Streuanteils erzeugt werden. In addition to the use of phosphors with an anisotropic molecular structure, the conversion efficiency can also be increased by the choice of the phosphor material, the phosphor particle size distribution and / or by a matrix material in the conversion element. In particular, such materials are used as matrix materials, which show the highest possible transmission. The converter particle size, the refractive index and the matrix material can determine the emission characteristic of the light scattered by the particle. It can be set between, for example, strongly forward or, for example, approximately isotropic. The particle size can determine the ratio of absorption / conversion and scattering. For example, in a conversion LED by using a coarse-grained mixture in comparison to a strongly scattering fine-grained mixture, a higher absorption probability and a directional radiation characteristic of Streuanteils be generated.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Leuchtstoff in einer Schicht oder in verschiedenen Schichten eingebracht. Insbesondere wird der Leuchtstoff in einer Schicht oberhalb einer organischen Leuchtdiode angeordnet. Insbesondere ist das Konversionselement auf der organischen Leuchtdiode angeordnet. Auf bedeutet in diesem Zusammenhang einen direkten oder indirekten mechanischen Kontakt zur organischen Leuchtdiode. In accordance with at least one embodiment, the phosphor is introduced in one layer or in different layers. In particular, the phosphor is arranged in a layer above an organic light-emitting diode. In particular, the conversion element is arranged on the organic light-emitting diode. In this context means a direct or indirect mechanical contact with the organic light-emitting diode.

Nachfolgend werden hier ein beschriebenes Konversionselement sowie ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein. Hereinafter, a described conversion element and a method described herein for producing a conversion element will be explained in more detail with reference to the drawings with reference to embodiments. The same reference numerals indicate the same elements in the individual figures. However, no scale relationships are shown, but individual elements may be shown exaggerated for better understanding.

Es zeigen:Show it:

Die 1 bis 4 jeweils eine schematische Seitenansicht eines Konversionselements gemäß einer Ausführungsform und einer Strahlungsquelle beziehungsweise einer organischen Leuchtdiode gemäß einer Ausführungsform, The 1 to 4 1 is a schematic side view of a conversion element according to an embodiment and a radiation source or an organic light-emitting diode according to an embodiment,

die 5A, 5B und 5C jeweils eine schematische Seitenansicht eines Konversionselements gemäß einer Ausführungsform,the 5A . 5B and 5C each a schematic side view of a conversion element according to an embodiment,

die 6 eine schematische Draufsicht auf ein Konversionselement gemäß einer Ausführungsform,the 6 a schematic plan view of a conversion element according to an embodiment,

die 7A eine chemische Strukturformel eines Leuchtstoffs gemäß einer Ausführungsform, the 7A a chemical structural formula of a phosphor according to an embodiment,

die 7B zu diesem Leuchtstoff der 7A dazugehöriges Absorptions- und Emissionsspektrum gemäß einer Ausführungsform, the 7B to this phosphor the 7A associated absorption and emission spectrum according to an embodiment,

die 8 eine chemische Strukturformel eines Leuchtstoffs gemäß einer Ausführungsform,the 8th a chemical structural formula of a phosphor according to an embodiment,

die 9a bis 9m chemische Strukturformeln von mehreren Leuchtstoffen gemäß einer Ausführungsform, undthe 9a to 9m chemical structural formulas of a plurality of phosphors according to an embodiment, and

die 10 Ausrichtung von Leuchtstoffen in einem Matrixmaterial gemäß einer Ausführungsform.the 10 Alignment of phosphors in a matrix material according to one embodiment.

In 1 ist ein Konversionselement 5 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Das Konversionselement 5 ist in direktem Kontakt auf einer organischen Leuchtdiode 6 beziehungsweise einer Strahlungsquelle 10 angeordnet. Insbesondere ist das Konversionselement 5 in direktem Kontakt auf einer zumindest teilweisen transparenten zweiten Elektrode 4 angeordnet. Die organische Leuchtdiode 6 beziehungsweise die Strahlungsquelle 10 weist eine erste Elektrode 2, welche auf einem Substrat 1 angeordnet ist, auf. Ferner weist die organische Leuchtdiode 6 beziehungsweise die Strahlungsquelle 10 einen organischen Schichtenstapel 3 und eine zweite Elektrode 4 auf. Der organische Schichtenstapel 3 ist zwischen der ersten Elektrode 2 und der zweiten Elektrode 4 angeordnet und zur Emission von elektromagnetischer Primärstrahlung (hier nicht gezeigt) eingerichtet. Bei der ersten Elektrode 2 kann es sich um eine Anode handeln, die aus einem transparenten leitfähigen Oxid, kurz TCO, gefertigt ist. Beispielsweise umfasst oder besteht die erste Elektrode 2 aus Indiumzinnoxid. Alternativ kann die erste Elektrode 2 reflektierend sein und ein Metall, wie Silber, Aluminium, Kadmium, Barium, Indium, Magnesium, Kalzium, Lithium oder Gold umfassen. Zusätzliche funktionale Schichten wie Ladungsträgerinjektionsschichten oder Barriereschichten sind in der 1 nicht dargestellt, können aber zusätzlich von einer organischen Leuchtdiode 6 umfasst sein. In 1 is a conversion element 5 represented according to an embodiment. The conversion element 5 is in direct contact with an organic light emitting diode 6 or a radiation source 10 arranged. In particular, the conversion element 5 in direct contact on an at least partially transparent second electrode 4 arranged. The organic light-emitting diode 6 or the radiation source 10 has a first electrode 2 which are on a substrate 1 is arranged on. Furthermore, the organic light emitting diode 6 or the radiation source 10 an organic layer stack 3 and a second electrode 4 on. The organic layer stack 3 is between the first electrode 2 and the second electrode 4 arranged and set up for the emission of electromagnetic primary radiation (not shown here). At the first electrode 2 it may be an anode made of a transparent conductive oxide, TCO for short. For example, the first electrode comprises or consists of 2 from indium tin oxide. Alternatively, the first electrode 2 be reflective and include a metal such as silver, aluminum, cadmium, barium, indium, magnesium, calcium, lithium or gold. Additional functional layers, such as charge carrier injection layers or barrier layers, are disclosed in U.S. Pat 1 not shown, but can additionally from an organic light emitting diode 6 includes his.

An einer dem Substrat 1 abgewandten Seite der organischen Schichtenfolge 3 ist eine zweite Elektrode 4 aufgebracht, die bevorzugt als Kathode ausgestaltet ist und ein Metall wie Silber, Aluminium, Kadmium, Barium, Indium, Magnesium, Kalzium, Lithium oder Gold umfasst oder aus einem oder mehreren der genannten Metalle besteht. Die zweite Elektrode 4 kann hierbei aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein. Ebenso ist es möglich, dass die zweite Elektrode 4 strahlungsdurchlässig ist und ein Material, insbesondere ein transparentes leitfähiges Oxid, wie ITO, aufweist oder hieraus besteht. Das Konversionselement 5, welches auf der zweiten Elektrode 4 aufgebracht ist, weist schematisch in 1 einen Leuchtstoff mit einer anisotropen Molekülstruktur auf. Insbesondere weist der Leuchtstoff ein Übergangsdipolmoment 7 auf, was in 1 schematisch durch ein Leuchtstoffmolekül mit einem Übergangsdipolmoment 7 gezeigt ist. Das dargestellte Übergangsdipolmoment 7 ist parallel zur Schichtebene des Konversionselements 14 ausgerichtet. Schichtebene des Konversionselements 14 meint hier die Hauptfläche des Konversionselements 5, welche direkt auf der zweiten Elektrode 4 aufgebracht ist. Die von dem organischen Schichtenstapel 3 emittierte elektromagnetische Primärstrahlung kann von dem Konversionselement 5 absorbiert werden und in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung umgewandelt werden. Aufgrund der Vorzugsrichtung der Übergangsdipolmomente 7 der Moleküle des Leuchtstoffs in dem Konversionselement 5 weist die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine anisotrope Direktionalität 8 auf. Insbesondere weist die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine Vorzugsrichtung auf, welche im Wesentlichen senkrecht zur Hauptfläche des Konversionselements abgestrahlt wird. Im Wesentlichen bedeutet, dass mehr als 80 % der elektromagnetischen Sekundärstrahlung senkrecht zur Schichtebene des Konversionselements 5 abgestrahlt wird mit einer Abweichung von +/–45° zur senkrechten Ausrichtung. At one the substrate 1 opposite side of the organic layer sequence 3 is a second electrode 4 applied, which is preferably designed as a cathode and a metal such as silver, aluminum, cadmium, barium, indium, magnesium, calcium, Lithium or gold comprises or consists of one or more of said metals. The second electrode 4 can be made up of several sub-layers. It is also possible that the second electrode 4 is radiation-transmissive and a material, in particular a transparent conductive oxide, such as ITO, comprises or consists thereof. The conversion element 5 which is on the second electrode 4 is applied, has schematically in FIG 1 a phosphor having an anisotropic molecular structure. In particular, the phosphor has a transitional dipole moment 7 on what's in 1 schematically by a phosphor molecule with a Übergangsdipolmoment 7 is shown. The illustrated transition dipole moment 7 is parallel to the layer plane of the conversion element 14 aligned. Layer level of the conversion element 14 here means the main surface of the conversion element 5 which is directly on the second electrode 4 is applied. The from the organic layer stack 3 emitted electromagnetic primary radiation can from the conversion element 5 be absorbed and converted into an electromagnetic secondary radiation. Due to the preferred direction of the transition dipole moments 7 the molecules of the phosphor in the conversion element 5 the electromagnetic secondary radiation has an anisotropic directionality 8th on. In particular, the electromagnetic secondary radiation has a preferred direction, which is radiated substantially perpendicular to the main surface of the conversion element. Essentially means that more than 80% of the secondary electromagnetic radiation perpendicular to the layer plane of the conversion element 5 is emitted with a deviation of +/- 45 ° to the vertical alignment.

Die organische Leuchtdiode 6 kann auch mehr als einen Leuchtstoff aufweisen. Insbesondere können die Leuchtstoffe in verschiedenen Schichten des Konversionselements 5 angeordnet sein. Unterschiedliche Leuchtstoffe können auch unterschiedlich ausgerichtete Übergangsdipolmomente 7 aufweisen, z.B. mit Übergangsdipolmomenten 7 parallel, oder aber in derselben Ebene, jedoch senkrecht zueinander. Im letzteren Fall strahlen die beiden Leuchtstoffe bevorzugt senkrecht zueinander polarisiertes Licht ab.The organic light-emitting diode 6 may also have more than one phosphor. In particular, the phosphors in different layers of the conversion element 5 be arranged. Different phosphors may also have differently aligned transition dipole moments 7 have, for example with Übergangsdipolmomenten 7 parallel, or in the same plane, but perpendicular to each other. In the latter case, the two phosphors preferably emit light polarized perpendicular to one another.

Alternativ kann das Konversionselement 5 eine Schicht aufweisen, wobei ein Leuchtstoff oberhalb der organischen Leuchtdiode 6 angeordnet ist. Alternatively, the conversion element 5 have a layer, wherein a phosphor above the organic light emitting diode 6 is arranged.

Abgesehen von dem Konversionselement 5 kann die organische Leuchtdiode 6 oberhalb der zweiten Elektrode 4 angeordnet auch noch eine Streuschicht (hier nicht gezeigt), ein oder mehrere Filter (hier nicht gezeigt), eine Verkapselungsschicht (hier nicht gezeigt) und/oder ein Substrat (hier nicht gezeigt) aufweisen. Diese Schichten können in allen unterschiedlichen Reihenfolgen angeordnet sein und miteinander kombiniert werden, also z.B. durch Einbringen von Streupartikeln in das Konversionselement. Apart from the conversion element 5 can the organic light emitting diode 6 above the second electrode 4 Also arranged is a scattering layer (not shown here), one or more filters (not shown here), an encapsulation layer (not shown here) and / or a substrate (not shown here). These layers can be arranged in all different sequences and combined with each other, for example by introducing scattering particles into the conversion element.

In 2 ist eine schematische Seitenansicht eines Konversionselements 5 und einer Strahlungsquelle 10 beziehungsweise einer organischen Leuchtdiode 6 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Die 2 unterscheidet sich von der 1 dadurch, dass zwischen dem Konversionselement 5 und der zweiten Elektrode 4 der 1 zusätzlich eine Folie 9 angeordnet ist. Insbesondere ist die Folie 9 dazu eingerichtet, die elektromagnetische Primärstrahlung aus der organischen Leuchtdiode 6 auszukoppeln und in das Konversionselement 5 einzukoppeln. Damit kann die Absorptionswahrscheinlichkeit der elektromagnetischen Primärstrahlung in dem Konversionselement 5 oder in dem Leuchtstoff erhöht werden. Zudem kann die Emission der elektromagnetischen Sekundärstrahlung erhöht werden. Die Folie 9 kann hier und im Folgenden auch Auskoppelfolie genannt werden. Die Auskoppelfolie 9 umfasst ein Material, beispielsweise Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol, Silikon und/oder Epoxidharz. In 2 is a schematic side view of a conversion element 5 and a radiation source 10 or an organic light emitting diode 6 represented according to an embodiment. The 2 is different from the 1 in that between the conversion element 5 and the second electrode 4 of the 1 in addition a foil 9 is arranged. In particular, the film 9 adapted to the electromagnetic primary radiation from the organic light emitting diode 6 decouple and in the conversion element 5 couple. Thus, the probability of absorption of the electromagnetic primary radiation in the conversion element 5 or increased in the phosphor. In addition, the emission of the electromagnetic secondary radiation can be increased. The foil 9 can be called here and below also Auskoppelfolie. The decoupling foil 9 comprises a material, for example polycarbonate, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, silicone and / or epoxy resin.

Die 3 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Konversionselements 5, welches direkt auf einer Strahlungsquelle 10 angeordnet ist. Insbesondere ist die Strahlungsquelle 10 eine organische Leuchtdiode 6. The 3 schematically shows a side view of a conversion element 5 which is directly on a radiation source 10 is arranged. In particular, the radiation source 10 an organic light emitting diode 6 ,

Die 4 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Konversionselements 5 gemäß einer Ausführungsform. Das Konversionselement 5 ist direkt auf der Hauptoberfläche einer Solarzelle 11 angeordnet. Das Konversionselement 5 ist zwischen einer Strahlungsquelle 10 und der Solarzelle 11 angeordnet. Die Strahlungsquelle 10 ist beispielsweise die Sonne. Die Strahlungsquelle 10 ist räumlich beabstandet von dem Konversionselement 5. Die Strahlungsquelle 10 kann elektromagnetische Primärstrahlung aussenden, welche von dem Konversionselement 5 in elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertiert wird. Die konvertierte elektromagnetische Sekundärstrahlung kann zumindest teilweise in der Solarzelle 11 in elektrische Energie umgewandelt werden. Durch Verwendung eines erfindungsgemäßen Konversionselements 5 mit zumindest einem anisotropen Leuchtstoff kann damit mehr elektrische Energie erzeugt werden im Vergleich zu einem herkömmlichen Konversionselement, welches keine anisotropen Leuchtstoffmoleküle aufweist.The 4 shows a schematic side view of a conversion element 5 according to one embodiment. The conversion element 5 is directly on the main surface of a solar cell 11 arranged. The conversion element 5 is between a radiation source 10 and the solar cell 11 arranged. The radiation source 10 is the sun, for example. The radiation source 10 is spatially spaced from the conversion element 5 , The radiation source 10 can emit electromagnetic primary radiation, which of the conversion element 5 is converted into electromagnetic secondary radiation. The converted electromagnetic secondary radiation can be at least partially in the solar cell 11 be converted into electrical energy. By using a conversion element according to the invention 5 with at least one anisotropic phosphor can thus be generated more electrical energy compared to a conventional conversion element, which has no anisotropic phosphor molecules.

Die 5A, 5B und 5C zeigen jeweils eine schematische Seitenansicht eines Konversionselements 5. Das Konversionselement 5 umfasst Leuchtstoffmoleküle mit jeweils einem Übergangsdipolmoment 7. Die Leuchtstoffmoleküle weisen eine anisotrope Molekülstruktur auf. Die anisotrope Molekülstruktur kann beispielsweise durch unterschiedliche Substituenten erzeugt werden. Die Übergangsdipolmomente 7 sind bevorzugt im Wesentlichen parallel zur Schichtebene des Konversionselements 5 angeordnet. Die Richtung der Übergangsdipolmomente der einzelnen Moleküle ist entweder gleichgerichtet oder entgegengesetzt gerichtet. The 5A . 5B and 5C each show a schematic side view of a conversion element 5 , The conversion element 5 comprises phosphor molecules each having a transition dipole moment 7 , The phosphor molecules have an anisotropic molecular structure. The anisotropic Molecular structure can be generated for example by different substituents. The transition dipole moments 7 are preferably substantially parallel to the layer plane of the conversion element 5 arranged. The direction of the transition dipole moments of the individual molecules is either rectified or oppositely directed.

Die 5B zeigt im Vergleich zu 5A und 5C, dass die Übergangsdipolmomente untereinander eine gleiche Ausrichtung aufweisen. The 5B shows in comparison to 5A and 5C in that the transition dipole moments have an identical orientation to each other.

Die 6 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Konversionselement 5 gemäß einer Ausführungsform. Das Konversionselement 5 zeigt zumindest einen Leuchtstoff, welcher eine anisotrope Molekülstruktur aufweist. Ferner zeigt die 6, dass eine Mehrheit der Übergangsdipolmomente der Moleküle des Leuchtstoffs zueinander parallel ausgerichtet ist. Insbesondere sind die zueinander parallel ausgerichteten Übergangsdipolmomente in einer Ebene zueinander angeordnet (hier nicht gezeigt). The 6 shows a schematic plan view of a conversion element 5 according to one embodiment. The conversion element 5 shows at least one phosphor which has an anisotropic molecular structure. Furthermore, the shows 6 in that a majority of the transition dipole moments of the molecules of the phosphor are aligned parallel to each other. In particular, the mutually parallel transition dipole moments are arranged in a plane to one another (not shown here).

Die 7A zeigt eine chemische Strukturformel eines Leuchtstoffs gemäß einer Ausführungsform. Der Leuchtstoff umfasst 1,2-Benzopyron, was auch als Coumarin bezeichnet werden kann. Insbesondere ist Coumarin substituiert. Insbesondere kann 1,2-Benzopyron mit zumindest einem Stickstoff- und/und Schwefelatom umfassenden Heteroaromaten substituiert sein. Beispielsweise ist der Leuchtstoff Coumarin 6, welcher auch als 3-(2-Benzotiazolyl)-7-(Diethylamino) Coumarin (7A) bezeichnet werden kann. The 7A shows a chemical structural formula of a phosphor according to an embodiment. The phosphor includes 1,2-benzopyrone, which may also be referred to as coumarin. In particular, coumarin is substituted. In particular, 1,2-benzopyrone may be substituted with at least one heteroaromatic comprising nitrogen and / or sulfur. For example, the phosphor is coumarin 6 which is also known as 3- (2-benzotiazolyl) -7- (diethylamino) coumarin ( 7A ).

Die 7B zeigt zum Leuchtstoff der 7A zugehöriges Absorptions- und Emissionsspektrum gemäß einer Ausführungsform. Die 7B zeigt die Intensität I in a.U. in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ in Nanometer. Die erste Kurve 12 zeigt das Absorptionsspektrum des Coumarin 6. Die zweite Kurve 13 zeigt das Emissionsspektrum des Coumarin 6. Im Absorptionsspektrum 12 sind Intensitätsmaxima bei zirka 300 nm und 450 nm ersichtlich. Coumarin 6 zeigt ein Wellenlängenmaximum der emittierten Strahlung von zirka 500 nm. Coumarin 6 weist ein Übergangsdipolmoment auf und ist daher in der Lage, eine Vorzugsrichtung in einem Konversionselement 5 einzunehmen. The 7B shows to the phosphor the 7A associated absorption and emission spectrum according to one embodiment. The 7B shows the intensity I in aU as a function of the wavelength λ in nanometers. The first turn 12 shows the absorption spectrum of coumarin 6 , The second turn 13 shows the emission spectrum of coumarin 6 , In the absorption spectrum 12 are intensity maxima at about 300 nm and 450 nm visible. coumarin 6 shows a wavelength maximum of the emitted radiation of about 500 nm. Coumarin 6 has a transition dipole moment and is therefore capable of a preferred direction in a conversion element 5 take.

8 zeigt eine chemische Strukturformel eines Leuchtstoffs gemäß einer Ausführungsform. Insbesondere ist der Leuchtstoff ein substituiertes oder unsubstituiertes Perylen. Perylen kann auch als peri-Dinaphtilen bezeichnet werden. Perylen kann insbesondere substituiert sein. Als Substituenten kommen Aromaten, Heteroaromaten, Alkyl, Alkoxy in Frage. Perylen zeigt ein Übergangsdipolmoment und kann daher eine Vorzugsrichtung in einem Konversionselement 5 gemäß einer Ausführungsform einnehmen. 8th shows a chemical structural formula of a phosphor according to an embodiment. In particular, the phosphor is a substituted or unsubstituted perylene. Perylene can also be referred to as peri-dinaphthalene. Perylene may be substituted in particular. Suitable substituents are aromatics, heteroaromatics, alkyl, alkoxy. Perylene shows a transitional dipole moment and can therefore be a preferred direction in a conversion element 5 according to one embodiment.

Die 9a bis 9m zeigen Strukturformeln von weiteren Leuchtstoffen gemäß weiterer Ausführungsformen. Die weiteren Leuchtstoffe können in einem Konversionselement eingesetzt werden. Die weiteren Leuchtstoffe können eine von einer Strahlungsquelle (10) erzeugte elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung konvertieren, wobei die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine anisotrope Direktionalität aufweist.The 9a to 9m show structural formulas of further phosphors according to further embodiments. The other phosphors can be used in a conversion element. The further phosphors may be one from a radiation source ( 10 ) converted into an electromagnetic secondary radiation, wherein the secondary electromagnetic radiation has an anisotropic directionality.

Die 10 zeigt die Ausrichtung von Leuchtstoffen, wie sie in den 9a bis 9m gezeigt sind, in einer gereckten Folie aus Polyethylen bei Raumtemperatur. Dabei entsprechen die Zahlen 1 bis 81 den Zahlen 1 bis 81 der 9a bis 9m. Durch das Recken der Folie kann eine Orientierung des Leuchtstoffs erzeugt werden. Insbesondere nehmen die Leuchtstoffmoleküle eine bestimmte Vorzugsrichtung im Raum ein. The 10 shows the alignment of phosphors, as in the 9a to 9m in a stretched polyethylene film at room temperature. The numbers correspond 1 to 81 the numbers 1 to 81 of the 9a to 9m , By stretching the film, an orientation of the phosphor can be generated. In particular, the phosphor molecules occupy a certain preferred direction in space.

Durch Einbringen eines Leuchtstoffs in einer Folie, beispielsweise aus Polymer, kann ein hoher Ausrichtungsgrad der Moleküle auf einfacher Weise erreicht werden.By incorporating a phosphor in a film, such as polymer, a high degree of alignment of the molecules can be achieved in a simple manner.

Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. The invention described here is not limited by the description based on the embodiments. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the claims or exemplary embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

"IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, Second Edition (The "Gold Book"), 1997 bzw. IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293 (Glossary of terms used in photochemistry, third edition (IUPAC Recommendations 2006)) auf Seite 434, DOI: 10.1351/goldbook.T06460 [0007] "IUPAC Compendium of Chemical Terminology, Second Edition (The" Gold Book "), 1997 and IUPAC Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293 (IUPAC Recommendations 2006) ) on page 434, DOI: 10.1351 / goldbook.T06460 [0007]
IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293 (Glossary of terms used in photochemistry, third edition (IUPAC Recommendations 2006), auf Seite 371, DOI: 10.1351/goldbook.MT07422 [0009] IUPAC. Compendium of Chemical Terminology, PAC, 2007, 79, 293, on page 371, DOI: 10.1351 / goldbook.MT07422 [0009]

Claims

Konversionselement (5), das zumindest einen Leuchtstoff mit einer anisotropen Molekülstruktur aufweist, wobei die Moleküle des Leuchtstoffs jeweils zumindest ein Übergangsdipolmoment (7) aufweisen, wobei die Übergangsdipolmomente (7) in der Summe eine anisotrope Ausrichtung innerhalb des Konversionselements (5) aufweisen, wobei der Leuchtstoff dazu eingerichtet ist, eine von einer Strahlungsquelle (10) erzeugte elektromagnetische Primärstrahlung in eine elektromagnetische Sekundärstrahlung zu konvertieren, wobei die elektromagnetische Sekundärstrahlung eine anisotrope Direktionalität aufweist.Conversion element ( 5 ) comprising at least one phosphor having an anisotropic molecular structure, the molecules of the phosphor each having at least one transition dipole moment ( 7 ), the transition dipole moments ( 7 ) in the sum an anisotropic orientation within the conversion element ( 5 ), wherein the phosphor is adapted to receive one of a radiation source ( 10 ) to convert electromagnetic primary radiation generated in an electromagnetic secondary radiation, wherein the secondary electromagnetic radiation has an anisotropic directionality.

Konversionselement (5) nach Anspruch 1, wobei das Konversionselement (5) als Schicht ausgeformt ist, wobei gilt: <cos²θ> ≤ 0,2; wobei θ der Winkel zwischen dem jeweiligen Übergangsdipolmoment der Moleküle des Leuchtstoffs und einer Schichtnormalen (n) ist, wobei die Schichtnormale (n) senkrecht zur Schicht des Konversionselements angeordnet ist.Conversion element ( 5 ) according to claim 1, wherein the conversion element ( 5 ) is formed as a layer, where: <cos ² θ> ≤ 0.2; where θ is the angle between the respective transition dipole moment of the molecules of the phosphor and a layer normal (n), the layer normal (s) being arranged perpendicular to the layer of the conversion element.

Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei eine Mehrheit der Übergangsdipolmomente (7) der Moleküle des Leuchtstoffs zueinander parallel und in einer Ebene angeordnet ist.Conversion element ( 5 ) according to one of the preceding claims, wherein a majority of the transition dipole moments ( 7 ) of the molecules of the phosphor is arranged parallel to each other and in a plane.

Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei mehr als 80% aller Übergangsdipolmomente (7) der Moleküle des Leuchtstoffs eine parallele Ausrichtung mit einer Abweichung von maximal ±45° von dieser parallelen Ausrichtung zur Schichtebene des Konversionselements (14) aufweisen. Conversion element ( 5 ) according to one of the preceding claims, wherein more than 80% of all transition dipole moments ( 7 ) of the molecules of the phosphor a parallel alignment with a maximum deviation of ± 45 ° from this parallel alignment to the layer plane of the conversion element ( 14 ) exhibit.

Konversionselement nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) als Schicht mit einer Schichtdicke von mindestens 5 nm und höchstens 200 nm ausgeformt ist und direkt auf der Strahlungsquelle (10) angeordnet ist, wobei die Strahlungsquelle (10) eine organische Leuchtdiode (6) ist.Conversion element according to one of the preceding claims, wherein the conversion element ( 5 ) is formed as a layer with a layer thickness of at least 5 nm and at most 200 nm and directly on the radiation source ( 10 ), wherein the radiation source ( 10 ) an organic light emitting diode ( 6 ).

Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) als Schicht mit einer Schichtdicke von mindestens 5 nm und höchstens 200 nm ausgeformt ist und von der Strahlungsquelle (10) räumlich beabstandet ist, wobei das Konversionselement (5) direkt auf einer Solarzelle (11) angeordnet ist, wobei die Solarzelle (11) dazu eingerichtet ist, die von dem Konversionselement (5) konvertierte elektromagnetische Sekundärstrahlung zu absorbieren und zumindest teilweise in elektrische Energie umzuwandeln. Conversion element ( 5 ) according to one of the preceding claims, wherein the conversion element ( 5 ) is formed as a layer with a layer thickness of at least 5 nm and at most 200 nm and from the radiation source ( 10 ) is spatially spaced, wherein the conversion element ( 5 ) directly on a solar cell ( 11 ), wherein the solar cell ( 11 ) is adapted to that of the conversion element ( 5 ) to absorb converted electromagnetic secondary radiation and at least partially convert it into electrical energy.

Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) mehr als 90% der gesamten elektromagnetischen Sekundärstrahlung mit einer Abweichung von maximal ±30° von einer senkrechten Ausrichtung zur Schichtebene des Konversionselements (14) emittiert.Conversion element ( 5 ) according to one of the preceding claims, wherein the conversion element ( 5 ) more than 90% of the total secondary electromagnetic radiation with a maximum deviation of ± 30 ° from a vertical orientation to the layer plane of the conversion element ( 14 ) emitted.

Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Leuchtstoff aus einer Gruppe ausgewählt ist, die substituiertes oder unsubstituiertes Coumarin, substituiertes oder unsubstituiertes Perylen, einen Laserfarbstoff, einen Bodipy-Farbstoff, eine quasiplanare Verbindung und einen quasiplanaren Übergangsmetallkomplex umfasst.Conversion element ( 5 ) according to one of the preceding claims, wherein the phosphor is selected from a group comprising substituted or unsubstituted coumarin, substituted or unsubstituted perylene, a laser dye, a Bodipy dye, a quasi-planar compound and a quasi-planar transition metal complex.

Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) als Folie ausgeformt ist, wobei der Leuchtstoff in zumindest einem Matrixmaterial eingebettet ist, wobei das Matrixmaterial Polyethylen umfasst oder daraus besteht, wobei die Folie gereckt ist, so dass die Folie eine Dicke von mindestens 5 µm und höchstens 100 µm aufweist.Conversion element ( 5 ) according to one of the preceding claims, wherein the conversion element ( 5 ) is formed as a film, wherein the phosphor is embedded in at least one matrix material, wherein the matrix material comprises or consists of polyethylene, wherein the film is stretched, so that the film has a thickness of at least 5 microns and at most 100 microns.

Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) als Folie ausgeformt ist, die ein Matrixmaterial und darin eingebettet den Leuchtstoff umfasst, wobei der Leuchtstoff chemisch an dem Matrixmaterial angebunden ist, wobei die Folie gereckt ist, so dass die Folie eine Dicke von mindestens 5 µm und höchstens 100 µm aufweist.Conversion element ( 5 ) according to one of the preceding claims, wherein the conversion element ( 5 ) is formed as a film comprising a matrix material and embedded therein the phosphor, wherein the phosphor is chemically bonded to the matrix material, wherein the film is stretched, so that the film has a thickness of at least 5 microns and at most 100 microns.

Konversionselement (5) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Konversionselement (5) einen zusätzlichen Leuchtstoff aufweist, wobei mehr als 80% aller Übergangsdipolmomente (7) der Moleküle des ersten und des zusätzlichen Leuchtstoffs zueinander eine parallele Ausrichtung haben.Conversion element ( 5 ) according to one of the preceding claims, wherein the conversion element ( 5 ) has an additional phosphor, wherein more than 80% of all transition dipole moments ( 7 ) of the molecules of the first and the additional phosphor to each other have a parallel orientation.

Verfahren zur Herstellung eines Konversionselements (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auf einer Strahlungsquelle (10) und/oder einer Solarzelle (11) mit den folgenden Verfahrensschritten: A) Bereitstellen der Strahlungsquelle (10) oder der Solarzelle (11), B1) Aufbringen des Konversionselements (5) auf die Strahlungsquelle (10) oder die Solarzelle (11), wobei der Leuchtstoff im Vakuum verdampft wird und auf die Strahlungsquelle (10) oder die Solarzelle (11) abgeschieden wird, so dass eine anisotrope Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle erfolgt, oder B2) Aufbringen des Konversionselements (5) auf die Strahlungsquelle (10) oder die Solarzelle (11), wobei der Leuchtstoff in einem Matrixmaterial eingebettet ist und durch Spritzguss auf die Strahlungsquelle (10) oder die Solarzelle (11) aufgebracht wird, so dass eine anisotrope Ausrichtung der Leuchtstoffmoleküle erfolgt. Method for producing a conversion element ( 5 ) according to one of claims 1 to 11 on a radiation source ( 10 ) and / or a solar cell ( 11 ) comprising the following steps: A) providing the radiation source ( 10 ) or the solar cell ( 11 B1) application of the conversion element ( 5 ) to the radiation source ( 10 ) or the solar cell ( 11 ), wherein the phosphor is evaporated in vacuo and the radiation source ( 10 ) or the solar cell ( 11 ) is deposited, so that an anisotropic alignment of the phosphor molecules takes place, or B2) application of the conversion element ( 5 ) to the radiation source ( 10 ) or the solar cell ( 11 ), wherein the phosphor is embedded in a matrix material and by injection molding on the radiation source ( 10 ) or the solar cell ( 11 ) is applied, so that an anisotropic alignment of the phosphor molecules takes place.

Verfahren nach Anspruch 12, wobei im Schritt B1) nach und/oder während des Abscheidungsschritts der abgeschiedene Leuchtstoff oder die Oberfläche der Strahlungsquelle (10) oder der Solarzelle (11) auf eine gegenüber Raumtemperatur erhöhte Temperatur gebracht wird oder auf einer derartigen Temperatur gehalten wird. The method of claim 12, wherein in step B1) after and / or during the deposition step, the deposited phosphor or the surface of the radiation source ( 10 ) or the solar cell ( 11 ) is brought to a temperature elevated from room temperature or maintained at such a temperature.