DE102014110271B4

DE102014110271B4 - Optoelektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements

Info

Publication number: DE102014110271B4
Application number: DE102014110271.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Popp; Johannes Rosenberger; Christoph Kefes; Stefan Dechand; Andrew Ingle
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2014-07-22
Filing date: 2014-07-22
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2034-07-23
Also published as: DE102014110271A1

Abstract

Verfahren (120) zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes (400), das Verfahren (120) aufweisend: • ein Bereitstellen (130) eines Substrats (100), • ein Ausbilden (140) einer Schicht auf oder über dem Substrat (100) in einem ersten Bereich (102) und einem zweiten Bereich (104), wobei der erste Bereich (102) neben dem zweiten Bereich (104) angeordnet ist; und • wobei die Schicht im ersten Bereich (102) und im zweiten Bereich (104) wenigstens teilweise gleichzeitig ausgebildet wird, – wobei die Schicht im ersten Bereich (102) mit einer ersten Dicke und einer strukturierten Oberfläche ausgebildet wird; – wobei die Schicht im zweiten Bereich (104) mit einer zweiten Dicke ausgebildet wird, wobei die zweite Dicke größer ist als die erste Dicke; und – wobei die Schicht im ersten Bereich (102) bezüglich sichtbaren Lichts transluzent oder transparent und die Schicht im zweiten Bereich (104) bezüglich sichtbaren Lichts opak und/oder spiegelnd ausgebildet werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements.
In verschiedenen Beleuchtungsanwendungen ist es sinnvoll, dass die Beleuchtungsrichtung einer Beleuchtungsvorrichtung gewechselt werden kann oder eine gleichzeitige Beleuchtung in zueinander entgegengesetzte Richtungen erfolgen kann.
Bei einer herkömmlichen hybriden Beleuchtungsvorrichtung mit nebeneinander angeordneten Beleuchtungsbereichen werden die nebeneinander angeordneten Beleuchtungsbereiche unter hohem Herstellungsaufwand produziert. In einem herkömmlichen Verfahren wird eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem ersten Beleuchtungsbereich 702 und einem zweiten Beleuchtungsbereich 704 auf einem Träger 700 mittels eines Mehrmaskenprozesses hergestellt, dargestellt in 7A–C. Der erste Beleuchtungsbereich 702 ist ein transparentes leuchtendes Feld und der zweite Beleuchtungsbereich 704 ein so genannter Bottom-Emitter, der neben dem ersten Beleuchtungsbereich 702 angeordnet ist. Veranschaulicht in 7A sind nur die Kathoden der Beleuchtungsvorrichtung 700 mit unterschiedlicher Transparenz.
Dabei wird zunächst der erste Beleuchtungsbereich 702 mittels einer ersten Maske 708 mit einer ersten Öffnung 710 ausgebildet, indem das Material 706 des ersten Beleuchtungsbereiches 702 durch die erste Öffnung 710 auf dem Träger 700 abgeschieden wird, dargestellt in 7B. Anschließend wird eine zweite Maske 714 mit einer zweiten Öffnung 716 über dem Träger 700 angeordnet. Die zweite Öffnung 716 wird dabei über dem Träger 700 neben dem ersten Beleuchtungsbereich 702 ausgerichtet. Durch die zweite Öffnung 716 wird dann das Material 712 auf dem Träger 700 abgeschieden, dargestellt in 7C. Dabei besteht das Risiko, dass schon abgeschiedene Maskenschichten des ersten Beleuchtungsbereiches 702 durch das Abscheiden des Materials 712 des zweiten Beleuchtungsbereiches 704 beeinträchtigt werden, beispielsweise durch Defekte oder Partikel zwischen der zweiten Maske 714 und dem ersten Beleuchtungsbereich 702.
In einem weiteren herkömmlichen Verfahren wird das Beleuchtungslicht der Beleuchtungsvorrichtung seitlich mittels Leuchtdioden (light emitting diode – LED) in einen Wellenleiter eingekoppelt, auch bezeichnet als Seiteneinkopplungslösung, wobei ein Wellenleiter als transparente/intransparente Abdeckung der LEDs ausgebildet ist.
In einem weiteren herkömmlichen Verfahren werden verschiedene singuläre organische Leuchtdioden (organic light emitting diode – OLED) verschiedener Bauformen (transparent, Bottom-Emitter, Top-Emitter) parallel oder seriell angeordnet. Die dazu notwendige Verkabelung der OLEDs und ein hybrider Aufbau aus einzelnen OLEDs kann jedoch sehr aufwändig sein.
US 2007/0126681 A1 zeigt ein Verfahren zum Bilden einer Schicht mit unterschiedlichen Schichtdicken in einem Zentralbereich und einem Seitenbereich auf einem Substrat.
X. T. Hao et al. „Colour tunability of polymeric light-emitting diodes with top emission architecture”, Semicond. Sci. Technol., 21 (2006) S. 19–24 zeigt einen Versuchsaufbau, bei dem Indiumzinnoxid (ITO) zwischen einer Silberanode und einem Polymerstapel als geschichtete Anode angebracht wird.
US 2009/0231243 A1 zeigt eine organische lichtemittierende Anzeigevorrichtung mit einer Zwischenschichtmit einer Lochtransportschicht, deren Dicke im roten Pixel R am größten ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein lateral strukturiertes optoelektronisches Bauelement in vereinfachter Herstellungsweise auszubilden. Das optoelektronische Bauelement ist beispielsweise ein flächenartiges Bauteil, z. B. eine bidirektionale organische Leuchtdioden(organic light emitting diode – OLED)-Leuchte.
Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch ein optoelektronisches Bauelement, das eine optisch aktive Struktur mit wenigstens einer elektrolumineszierenden Schicht aufweist. Die elektrolumineszierende Schicht ist zum Bereitstellen einer elektromagnetischen Strahlung aus einem elektrischen Strom ausgebildet. Zusätzlich weist das optoelektronische Bauelement wenigstens eine Schicht mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich auf. Der erste Bereich ist neben dem zweiten Bereich angeordnet. Der erste Bereich und der zweite Bereich sind im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung angeordnet und/oder die Schicht ist ein Teil der optisch aktiven Struktur. Die Schicht weist im ersten Bereich eine erste Dicke und eine strukturierte Oberfläche auf. Im zweiten Bereich weist die Schicht eine zweite Dicke auf, wobei die zweite Dicke größer ist als die erste Dicke. Die Schicht im ersten Bereich werden bezüglich sichtbaren Lichts transluzent oder transparent und die Schicht im zweiten Bereich bezüglich sichtbaren Lichts opak und/oder spiegelnd ausgebildet.
Die beiden Bereiche der Schicht ermöglichen eine lateral strukturierte bidirektionale organische Leuchtdiode mit exakten Übergängen zwischen den verschiedenen Bereichen auf einem Trägersubstrat. Dadurch werden neue Gestaltungsmöglichkeiten für das optoelektronische Bauelement ermöglicht. Weiterhin wird das Defekt- und Partikelrisiko reduziert, das durch den Einsatz von mehreren Schattenmasken erhöht wird. Dies führt zu einer höheren Ausbeute beim Herstellen der optoelektronischen Bauelemente und einem optoelektronischen Bauelement mit einer engen, quasi übergangslosen Aneinanderreihung von unterschiedlich abstrahlenden optoelektronischen Bauelemente-Einheiten bzw. optisch aktiven Strukturen. Dies ermöglicht zudem ein optoelektronisches Bauelement, das im ersten Bereich durchlässig für Licht ist und im zweiten Bereich undruchlässig für Licht ist. Dadurch kann in der elektromagnetische Strahlung emittierenden Fläche eine optische Strukturierung realisiert werden, beispielsweise in Form eines freistehenden Bereiches in der strahlungsemittierenden Fläche. Die elektromagnetische Strahlung emittierende Fläche des optoelektronischen Bauelementes kann auch als optisch aktive Fläche, lichtemittierende Fläche, strahlungsemittierende Fläche, Leuchtfläche oder emittierende Fläche bezeichnet werden. Mittels der optischen Strukturierung der emittierenden Fläche kann in der emittierenden Fläche eine Information dargestellt werden, beispielsweise ein Symbol, ein Schriftzug, ein Piktogramm oder ein Ideogramm.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung des optoelektronischen Bauelements weist das optoelektronische Bauelement eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode auf. Die Schicht weist ein elektrisch leitendes Material auf oder ist daraus gebildet. Beispielsweise ist die Schicht als erste Elektrode oder zweite Elektrode des optoelektronischen Bauelements ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich weist die Schicht ein optisch aktives Material auf oder ist daraus gebildet, beispielsweise ein elektrolumineszierendes und/oder fotolumineszierendes Material. Eine elektrisch leitende, elektrolumineszierende Schicht kann als eine Emitterschicht des optoelektronischen Bauelementes ausgebildet sein. Eine elektrisch nicht-leitende, fotolumineszierende Schicht kann als eine Leuchtstoffschicht ausgebildet sein. Die Elektrode als Schicht im Bereich mit zweiter Dicke weist eine geringere Transmission auf als die Elektrode im Bereich mit erster Dicke. Weiterhin erhöht die strukturierte Oberfläche der Elektrode im ersten Bereich die Auskopplung von elektromagnetischer Strahlung aus der optisch aktiven Struktur. Die strukturierte Oberfläche kann somit als Auskoppelstruktur ausgebildet sein, beispielsweise indem die strukturierte Oberfläche eine Strukturierung im Bereich der Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung aufweist. Zusätzlich oder alternativ kann die strukturierte Oberfläche die Stromverteilung in der Elektrode erhöhen. Bei einer Emitterschicht oder Leuchtstoffschicht können mittels der Dicke der Schicht die Eigenschaften der emittierten elektromagnetischen Strahlung eingestellt werden, beispielsweise der Farbort oder das Farbbin. Bei der Emitterschicht erfolgt dies mittels der unterschiedlichen optischen Länge der optischen Kavität bei unterschiedlichen Dicken der Schicht. Bei der Leuchtstoffschicht erfolgt dies mittels des unterschiedlichen absoluten Anteils der in der Leuchtstoffschicht wellenlängenkonvertierten elektromagnetischen Strahlung. Mittels der strukturierten Oberfläche der Emitterschicht oder Leuchtstoffschicht im ersten Bereich kann eine vorgegebene Inhomogenität in der emittierenden Fläche realisiert werden. Beispielsweise kann dadurch ein vorgegebenes Farbmuster in der Leuchtfläche realisiert werden.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung des optoelektronischen Bauelements weist das optoelektronische Bauelement mittels der Schicht im ersten Bereich eine erste optoelektronische Bauelement-Einheit und im zweiten Bereich eine zweite optoelektronische Bauelement-Einheit auf, wobei sich die erste optoelektronische Bauelement-Einheit von der zweiten optoelektronischen Bauelement-Einheit in wenigstens einer optischen und/oder elektronischen Eigenschaft unterscheidet. Eine optoelektronische Bauelemente-Einheit weist dabei eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode und eine organische funktionelle Schichtenstruktur auf, körperlich und/oder elektrisch zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode angeordnet ist. Mehrere optoelektronische Bauelemente-Einheiten können auf einem gemeinsamen Träger nebeneinander oder übereinander gestapelt ausgebildet sein. Dadurch wird ermöglicht, dass zwei unterschiedliche optoelektronische Bauelemente-Einheiten quasi übergangslos nebeneinander ausgebildet werden können. Dadurch kann der Anteil der optisch inaktiven Fläche des optoelektronischen Bauelementes reduziert werden und die Effizienz des optoelektronischen Bauelementes bezüglich der Fläche des Substrates erhöht werden. Beispielsweise werden dadurch mehrfarbig lichtemittierende Bauelemente ermöglicht, ohne oder wenigstens mit reduziertem nicht-lichtemittierenden Bereich zwischen den unterschiedlichen farbig lichtemittierenden Bereichen.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung ist das optoelektronische Bauelement als organisches optoelektronisches Bauelement ausgebildet, beispielsweise als eine organische Leuchtdiode, ein organischer Fotodetektor und/oder ein organisches Display-Bauelement. Bei einem organischen optoelektronischen Bauelement ist zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode eine organische funktionelle Schichtenstruktur ausgebildet. Die organische funktionelle Schichtenstruktur weist die elektrolumineszierende Schicht auf, und weist wenigstens einen organischen Stoff auf oder ist daraus gebildet. Organische optoelektronische Bauelemente weisen den Vorteil auf, dass sie auf einfache Weise bei Temperaturen von unter 150°C auf einer großen Fläche ausgebildet werden können.
Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements, bei dem ein Substrat bereitgestellt wird, und eine Schicht auf oder über dem Substrat ausgebildet wird. Die Schicht wird auf oder über dem Substrat in einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich ausgebildet. Der erste Bereich ist neben dem zweiten Bereich angeordnet. Die Schicht wird im ersten Bereich und im zweiten Bereich wenigstens teilweise gleichzeitig ausgebildet. Die Schicht wird im ersten Bereich mit einer ersten Dicke und einer strukturierten Oberfläche ausgebildet. Im zweiten Bereich wird die Schicht mit einer zweiten Dicke ausgebildet, wobei die zweite Dicke größer ist als die erste Dicke. Bezüglich sichtbaren Lichts ist der erste Bereich transluzent oder transparent und der zweite Bereich opak und/oder spiegelnd.
Anschaulich wird die Schicht in lateral zueinander angeordneten Bereichen mit unterschiedlichen Dicken in einem einzigen Prozessschritt ausgebildet. Das gleichzeitige Ausbilden der Schicht mit unterschiedlichen Dicken ermöglicht ein Reduzieren der Kosten des Herstellungsverfahrens, indem die Anzahl an notwendigen Maskenebenen reduziert wird. Beispielsweise kann dadurch das Geld für die Verwendung zusätzlicher Masken eingespart werden und die Taktzeiten für das Ausbilden des optoelektronischen Bauelementes werden reduziert. Weiterhin wird dadurch kostengünstig eine laterale Strukturierung der strahlungsemittierenden Fläche ermöglicht. Herkömmlicherweise werden in aufeinanderfolgenden Maskenprozessen Masken über dem Substrat angeordnet. Der Aufwand zum exakten Ausrichten der Maskenöffnungen, beispielsweise durch optische Verfahren, über dem zu bearbeitenden Bereich des Substrats ist sehr hoch. Das gleichzeitige Ausbilden der Schicht im ersten Bereich und im zweiten Bereich bewirkt, dass das Verfahren zum Herstellen des optoelektronischen Bauelementes vereinfacht wird, beispielsweise indem verglichen mit dem herkömmlichen Verfahren ein Ausrichten wenigstens der Maske für das Ausbilden des zweiten Bereiches entfällt. Weiterhin sind für das Ausbilden der Schicht im zweiten Bereich nach dem Ausbilden der Schicht im ersten Bereich keine Justagetoleranzen zu berücksichtigen. Dadurch wird weiterhin ein scharfer, quasi unstetiger, Übergang zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich der Schicht ermöglicht.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens weist das Verfahren ferner ein Ausbilden einer optisch aktiven Struktur mit wenigstens einer elektrolumineszierenden Schicht auf. Die elektrolumineszierende Schicht wird zum Bereitstellen einer elektromagnetischen Strahlung aus einem elektrischen Strom ausgebildet. Der erste Bereich und der zweite Bereich der Schicht werden im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung ausgebildet und/oder werden als Teil der optisch aktiven Struktur ausgebildet. Dies ermöglicht, dass der erste Bereich und der zweite Bereich auf den Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung einwirken können. Dadurch wird mittels der Schicht das Erscheinungsbild der emittierenden Fläche einstellbar lateral strukturierbar.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Schicht mittels eines Maskenprozesses mit einer Maske ausgebildet. Die Maske weist einen ersten Maskenbereich und einen zweiten Maskenbereich auf. Der erste Maskenbereich und der zweite Maskenbereich weisen eine oder mehrere Öffnungen auf. Der erste Maskenbereich unterscheidet sich von dem zweiten Maskenbereich in wenigstens einer der nachfolgenden Eigenschaften: der Anordnung von Öffnung(en), dem mittleren Abstand von Öffnungen, der Größe von Öffnungen, der Form von Öffnungen, der Anzahl an Öffnungen, der Anzahldichte an Öffnungen und/oder dem Flächenanteil der Öffnung(en) an dem Maskenbereich. Dies ermöglicht, dass mittels einer Maske eine vorgegebene, lateral strukturierte Schicht auf dem Substrat oder eine vorgegebene, laterale Strukturierung in einer Schicht auf dem Substrat ausgebildet werden kann. Die Maske ist beispielsweise eine mehrlagige Siebmasken oder eine mikrostrukturierte Schattenmasken. Mittels einer mikroskopischen Änderung der Maschendichte und/oder des Maschendurchmessers wird eine Bedampfung von lateral unterschiedlichen Schichtdicken in einem Prozessschritt ermöglicht. Im ersten Maskenbereich und/oder im zweiten Maskenbereich, auch bezeichnet als Maskierungseinheiten, kann die Maske mit einer materialabweisenden Schicht überzogen sein. Dadurch wird die Gleichmäßigkeit der Schicht und die Lebensdauer der Maske erhöht. Weiterhin wird bei einer metallischen Elektrodenabscheidung ermöglicht, dass im ersten Bereich der Schicht eine andere Schichtdicke realisiert wird als im zweiten Bereich der Schicht. Beispielsweise kann eine Elektrode mit Bereichen unterschiedlicher Schichtdicke realisiert werden, wobei die Bereiche transparent oder intransparent sind.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Maske derart über dem Substrat angeordnet, dass der erste Maskenbereich über dem ersten Bereich, und der zweite Maskenbereich über dem zweiten Bereich angeordnet sind. Dies ermöglicht, dass die Schicht gleichzeitig im ersten Bereich und im zweiten Bereich mit unterschiedlicher Dicke ausgebildet wird.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Maske in einem Abstand über dem Substrat angeordnet. Dies ermöglicht, dass Bereiche der Schicht unterhalb undurchlässiger Bereiche der Maske beschichtet, bestrahlt oder entfernt werden. Dadurch kann unbeachtlich der undurchlässigen Bereiche der Maske eine geschlossene Schicht auf dem Substrat ausgebildet werden, oder eine vorgegebene Strukturierung der strukturierten Oberfläche der Schicht ausgebildet werden. Der Grad der geschlossenen Oberfläche kann mittels des Abstandes der Maske zu dem Substrat und dem Abstand der Öffnungen in der Maske eingestellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens weist die Maske eine Positionierungsstruktur auf, oder es wird zwischen der Maske und dem Substrat eine Positionierungsstruktur angeordnet. Dadurch kann der Abstand der Maske zum Substrat und/oder die Ausrichtung des ersten Maskenbereichs und des zweiten Maskenbereichs hinsichtlich des auszubildenden ersten Bereichs und zweiten Bereichs der Schicht auf einfache Weise eingestellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird die Schicht im ersten Bereich und im zweiten Bereich unter Verwendung einer einzigen Maske ausgebildet. Dies ermöglicht eine Vereinfachung des Verfahrens, indem die Justage in aufeinanderfolgenden Maskenprozessen vereinfacht wird oder entfällt.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens weist der Maskenprozess ein Gasphasenabscheiden eines Materials durch die Maske auf, beispielsweise ein physikalisches Gasphasenabscheiden, ein chemisches Gasphasenabscheiden, ein Atomlagenabscheiden oder ein Moleküllagenabscheiden. Dies ermöglicht ein direktes, strukturiertes Ausbilden der Schicht in dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich ohne weitere Prozessschritte.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Material der Schicht oder ein Vormaterial des Materials der Schicht mit der zweiten Dicke oder mit einer dritten Dicke, die größer ist als die zweite Dicke, flächig auf dem Substrat ausgebildet. Weiterhin weist das Verfahren ein Bestrahlen des Materials oder des Vormaterials der Schicht durch die Maske auf, beispielsweise ein Bestrahlen des Vormaterials mit einer elektromagnetischen Strahlung und/oder einem Teilchenstrahl, beispielsweise einem Elektronen- oder Ionenstrahl, oder eines chemisch reaktiven Stoffs. Mittels der Bestrahlung wird das Material oder das Vormaterial chemisch umgewandelt. Das Vormaterial kann dadurch in den bestrahlten Bereichen zum Material umgewandelt werden, beispielsweise mittels eines Vernetzungsprozesses und/oder eines Aushärtens. Der nichtbestrahlte Bereich aus Vormaterial kann anschließend entfernt werden, beispielsweise nasschemisch mittels eines Lösungsmittels oder eines Ätzmediums. Alternativ wird das Material mittels der Bestrahlung chemisch reduziert, beispielsweise zersetzt oder degradiert. Der bestrahlte Bereich aus reduziertem Material kann entfernt werden, beispielsweise nasschemisch mittels eines Lösungsmittels oder eines Ätzmediums.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens wird das Material der Schicht mit der zweiten Dicke oder mit einer dritten Dicke, die größer ist als die zweite Dicke, flächig auf dem Substrat ausgebildet. Weiterhin weist das Verfahren einen Ätzprozess auf, wobei mittels eines Ätzmediums durch die Maske ein Teil der Schicht wenigstens im ersten Bereich entfernt wird. Dadurch wird die Schicht im ersten Bereich mit erster Dicke und strukturierter Oberfläche ausgebildet. Das Ätzmedium kann ein chemisch und/oder physikalisch wirkendes Ätzmedium sein, beispielsweise ein Oxidationsmittel oder ein Reduktionsmittel, beispielsweise Kaliumhydroxid, Chlorwasserstoff, Fluorwasserstoffsäure; oder ein Plasma. Das Material der Schicht mit der zweiten Dicke oder mit einer dritten Dicke, die größer ist als die zweite Dicke, wird mittels der Maske in unterschiedlichem Grad aus dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich entfernt. Dies ermöglicht weiterhin ein Ausbilden der strukturierten Oberfläche der Schicht im ersten Bereich. Zusätzlich kann auf diese Weise die Oberfläche der Schicht im zweiten Bereich strukturiert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1A, B schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements;
2 eine schematische Querschnittsansicht einer Vorstufe eines optoelektronischen Bauelements im Verfahren zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements;
3A–C schematische Darstellungen verschiedener Weiterbildungen des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements;
4A–F schematische Darstellungen verschiedener Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements;
5A–C schematische Darstellungen verschiedener Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements;
6A, B schematische Darstellungen verschiedener Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements; und
7A–C ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements.
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. 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 ein, zwei oder mehr optoelektronische Bauelemente aufweisen. Optional kann ein optoelektronisches Bauelement auch ein, zwei oder mehr elektronische Bauelemente aufweisen. Ein elektronisches Bauelement kann beispielsweise ein aktives und/oder ein passives Bauelement aufweisen. Ein aktives elektronisches Bauelement kann beispielsweise eine Rechen-, Steuer- und/oder Regeleinheit und/oder einen Transistor aufweisen. Ein passives elektronisches Bauelement kann beispielsweise einen Kondensator, einen widerstand, eine Diode oder eine Spule aufweisen.
Ein optoelektronisches Bauelement kann ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement oder ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement sein. Ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement kann beispielsweise eine Solarzelle oder ein Fotodetektor sein. Ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen 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.
1A, B veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements.
Das optoelektronische Bauelement wird mittels eines Maskenprozesses ausgebildet. Der Maskenprozess weist ein Anordnen einer Maske 108 über einem Substrat 100 auf. Die Maske 108 wird in einem Abstand 110 über dem Substrat 100 angeordnet.
Die Maske 108 weist einen ersten Maskenbereich 112 und einen zweiten Maskenbereich 114 auf. Der erste Maskenbereich 112 der Maske 108 unterscheidet sich in wenigstens einer Eigenschaft von dem zweiten Maskenbereich 114 der Maske 108. Die Maske 108 weist eine Vielzahl an Öffnungen auf, mittels derer ein erster Bereich 102 einer Schicht und ein zweiter Bereich 104 der Schicht gleichzeitig ausgebildet werden. Die Öffnungen der Maske 108 sind durchlässig für ein Material oder eine Bestrahlung – wie unten noch ausführlicher beschrieben wird und in 1A mittels des Pfeils 106 veranschaulicht ist. Die Maske 108 wird unten noch ausführlicher beschrieben.
Mittels der unterschiedlich eingerichteten Maskenbereiche, des ersten Maskenbereichs 112 und des zweiten Maskenbereichs 114, und der Anordnung der Maske 108 in einem Abstand 110 über dem Substrat 100 wird in einem einzigen Prozessschritt eine Schicht mit einem ersten Bereich 102 und einem zweiten Bereich 104 ausgebildet. Mit anderen Worten: es wird ein Verfahren 120 zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes 400 bereitgestellt. Das Verfahren 120 weist ein Bereitstellen 130 eines Substrats 100, und auf oder über dem Substrat 100 ein Ausbilden 140 einer Schicht mit oder in einem ersten Bereich 102 und einem zweiten Bereich 104 auf, beispielsweise veranschaulicht in dem Ablaufdiagramm in 1B. Der erste Bereich 102 ist neben dem zweiten Bereich 104 angeordnet. Die Schicht wird im ersten Bereich 102 und im zweiten Bereich 104 wenigstens teilweise gleichzeitig ausgebildet. Die Schicht wird im ersten Bereich 102 mit einer ersten Dicke und einer strukturierten Oberfläche ausgebildet. Im zweiten Bereich 104 wird die Schicht mit einer zweiten Dicke ausgebildet, wobei die zweite Dicke größer ist als die erste Dicke.
Indem die Maske 108 in dem Abstand 110 über dem Substrat 100 angeordnet ist, sind die Öffnungen in der Maske frei von direktem Kontakt mit dem Substrat 100. Dadurch kommt es beim Bedampfen zu einer Unterdampfung der Material-undurchlässigen Bereiche der Maske 108, beispielsweise der Stege im Sieb. Die Unterdampfung ist mikroskopisch sichtbar, kann jedoch makroskopisch unscheinbar sein. Mittels des Abscheidens von Material der Schicht durch die Maske 108 auf das Substrat 100 wird mittels der partiellen Abschattierung des Substrats 100 eine Schicht mit lateral unterschiedlichen Schichtdicken gebildet. Die teilweise Abschirmung der Oberfläche des Substrates 102 führt somit zu verringerten Dicken der Schicht. Die Schicht mit der verringerten Dicke kann wenigstens transluzent erscheinen. Die Schicht erscheint somit insgesamt mittels einer Maske 108 lateral strukturiert undurchsichtig oder durchsichtig. Statt eines Mehrmaskenprozesses für die unterschiedlichen Schichtdicken kann je nach gewünschter Flächenlichtquelle eine vereinfachte Herstellung von bidirektionalen organischen Leuchtdioden, ein Bottom- oder ein Top-Emitter bereitgestellt werden.
In einer Weiterbildung ist die Maske 108 als eine mikrostrukturierte Schattenmaske oder Siebstruktur ausgebildet.
In einer Weiterbildung wird die Schicht mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 ausgebildet, indem das Substrat 100 durch die Maske 108 mit einem Material bedampft wird. In einer Weiterbildung wird die Schicht mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 als eine elektrische Kontaktschicht des optoelektronischen Bauelementes ausgebildet, beispielsweise eine Metallschicht. In einer Weiterbildung wird das optoelektronische Bauelement als eine Flächenlichtquelle ausgebildet.
Ferner wird eine optisch aktive Struktur 414 ausgebildet, beispielsweise veranschaulicht in 4A. Die optisch aktive Struktur 414 wird mit wenigstens einer elektrolumineszierenden Schicht ausgebildet. Die elektrolumineszierende Schicht wird zum Bereitstellen einer elektromagnetischen Strahlung aus einem elektrischen Strom ausgebildet. Die Schicht im ersten Bereich 102 und die Schicht im zweiten Bereich 104 sind im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung angeordnet und/oder ist/sind Teil der optisch aktiven Struktur 414.
In einer Weiterbildung wird die Schicht mittels eines Maskenprozesses mit einer Maske 108 ausgebildet wird, wobei die Maske 108 einen ersten Maskenbereich 112 und einen zweiten Maskenbereich 114 aufweist. Der erste Maskenbereich 112 unterscheidet sich von dem zweiten Maskenbereich 114 in wenigstens einer der nachfolgenden Eigenschaften: der Anordnung von Öffnungen, dem mittleren Abstand von Öffnungen, der Größe von Öffnungen, der Form von Öffnungen, der Anzahl an Öffnungen, der Anzahldichte an Öffnungen und/oder dem Flächenanteil an Öffnung an dem Maskenbereich 108.
In einer Weiterbildung wird die Schicht im ersten Bereich 102 und im zweiten Bereich 104 unter Verwendung einer einzigen Maske 108 ausgebildet.
In einer Weiterbildung weist der Maskenprozess ein Gasphasenabscheiden eines Materials durch die Maske 108 auf, beispielsweise ein physikalisches Gasphasenabscheiden, ein chemisches Gasphasenabscheiden, ein Atomlagenabscheiden oder ein Moleküllagenabscheiden. Alternativ weist der Maskenprozess ein Bestrahlen des Materials der Schicht durch die Maske 108 auf, beispielsweise ein Bestrahlen mittels einer elektromagnetischen Strahlung und/oder eines Teilchenstrahls. Alternativ ist der Maskenprozess als ein Ätzprozess eingerichtet, wobei mittels eines Ätzmediums durch die Maske 108 ein Teil der Schicht wenigstens im ersten Bereich 102 entfernt wird.
Die Maske 108 weist einen ersten Maskenbereich 112 und einen zweiten Maskenbereich 114 auf, wobei wenigstens der erste Maskenbereich 112 zwei oder mehr Öffnungen aufweist. Der zweite Maskenbereich 114 weist eine oder mehrere Öffnungen auf. Alternativ ist der zweite Maskenbereich 114 als eine undurchlässige Struktur ausgebildet ist, beispielsweise undurchlässig bezüglich eines Abscheidens des Materials der Schicht. Die Maske 108 wird derart über dem Substrat angeordnet, dass der erste Maskenbereich 112 über dem ersten Bereich 102 und der zweite Maskenbereich 114 über dem zweiten Bereich 104 angeordnet sind.
Die Maske 108 ist aus einem Stück gebildet, beispielsweise als ein Siebraster oder als eine mikrostrukturierte Platte.
Die Schicht ist im zweiten Bereich 104 im Wesentlichen planar ausgebildet, beispielsweise so, dass die Oberfläche der Schicht im zweiten Bereich 104 eine Rauheit von weniger als 0,25 μm aufweist. Alternativ weist die strukturierte Oberfläche der Schicht im ersten Bereich 102 eine erste Strukturierung auf und die Schicht im zweiten Bereich 104 eine strukturierte Oberfläche mit einer zweiten Strukturierung auf, wobei sich die zweite Strukturierung von der ersten Strukturierung unterscheidet. Die zweite Strukturierung unterscheidet sich von der ersten Strukturierung in einer der nachfolgenden Eigenschaften der Strukturen: im Aspektverhältnis, der Form oder der Periodizität.
In einer Weiterbildung wird die Schicht derart ausgebildet, dass sie im ersten Bereich 102 einen Unterschied in wenigstens einer optischen und/oder elektrischen Eigenschaft aufweist als im zweiten Bereich 104.
In einer Weiterbildung wird bezüglich sichtbaren Lichts der erste Bereich 102 transluzent oder transparent und der zweite Bereich 104 opak und/oder spiegelnd ausgebildet. In einer Weiterbildung wird das optoelektronische Bauelement derart ausgebildet, dass der erste Bereich 102 ein erstes sichtbares Licht und der zweite Bereich 104 ein zweites sichtbares Licht emittiert, wobei das erste sichtbare Licht und das zweite sichtbare Lichte einen unterschiedlichen Farbort, eine unterschiedliche Helligkeit und/oder eine unterschiedliche Sättigung aufweisen.
In einer Weiterbildung wird die Schicht mit oder aus einem elektrisch leitenden Material gebildet, beispielsweise als eine Elektrode des optoelektronischen Bauelements ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich wird die Schicht mit oder aus einem optisch aktiven Material ausgebildet, beispielsweise einem elektrolumineszierenden und/oder fotolumineszierenden Material.
Das optoelektronische Bauelement wird als organisches optoelektronisches Bauelement ausgebildet, beispielsweise als eine organische Leuchtdiode, ein organischer Fotodetektor und/oder ein organisches Display-Bauelement. In einer Weiterbildung das optoelektronische Bauelement als Display-Bauelement mit einer Vielzahl an Bildpunkten ausgebildet wird, wobei jeder Bildpunkt aus zwei oder mehr Untereinheiten gebildet wird und die erste optoelektronische Bauelement-Einheit 420 und die zweite optoelektronische Bauelement-Einheit 410 als Untereinheiten eines Bildpunktes ausgebildet werden.
2 veranschaulicht eine Vorstufe eines optoelektronischen Bauelements im Verfahren zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements, das beispielsweise weitgehend den in 1 gezeigten Ausführungsbeispielen entsprechen kann. In der schematischen Seitenansicht in 2 ist der Bedampfungsfall veranschaulicht, wobei die Unterdampfung einer nicht anliegenden Schattenmaske 108 ausgenutzt wird.
In der schematischen Querschnittsansicht A-A in 2 ist die Maske 108 in einem Abstand 110 über dem Substrat 100 nach dem Ausbilden der Schicht mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 auf dem Substrat 100 veranschaulicht.
Die Schicht mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 ist in der in 2 veranschaulichten Weiterbildung als zweite Elektrode 214 des optoelektronischen Bauelementes ausgebildet, wie unten noch ausführlicher beschrieben wird.
Die Maske 108 mit erstem Maskenbereich 112 und zweitem Maskenbereich 114 ist im Abstand 110 mittels einer Positionierungsstruktur 202 über dem Substrat 100 angeordnet, wie unten noch ausführlicher beschrieben wird.
In der in 2 veranschaulichten Weiterbildung der Maske 108 weist der erste Maskenbereich 112 eine Anordnung einer Vielzahl von Öffnungen auf. Der zweite Maskenbereich 114 ist als eine Öffnung ausgebildet.
In einer Weiterbildung des Verfahrens 120 wird das Material der Schicht mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 durch die Maske 108 auf das Substrat 100 abgeschieden.
Auf das Substrat 100 im Bereich unterhalb des ersten Maskenbereichs 112 der Maske 108 gelangt weniger Material auf die Oberfläche des Substrats 100 als auf das Substrat 100 im Bereich unterhalb des zweiten Bereichs 114 der Maske 108. Somit weist die Schicht im zweiten Bereich 104 eine größere Schichtdicke auf als im ersten Bereich 102 der Schicht. Mittels der Anordnung der Maske 108 im Abstand 110 über dem Substrat 100 werden die Bereiche zwischen den Öffnungen des ersten Maskenbereichs 112 der Maske 108 hinterbeschichtet. Dadurch wird die Schicht in dem ersten Bereich 102 mit einer strukturierten Oberfläche ausgebildet, in 2 veranschaulicht mittels der welligen Oberfläche der Schicht 214 im Bereich 102, während die Schicht 214 im zweiten Bereich 104 eine planare Oberfläche aufweist.
Im Rahmen dieser Beschreibung ist das Substrat 100 eine Struktur mit einer Oberfläche, auf der die Schicht mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 ausgebildet wird. In der in 2 veranschaulichten Weiterbildung weist das Substrat 100 auf: einen Träger 200, eine erste Elektrode 210 auf oder über dem Träger 200; eine organische funktionelle Schichtenstruktur 212 auf oder über der ersten Elektrode 210; mehrere elektrische Anschlüsse 218, die mit der ersten Elektrode 210 (nicht veranschaulicht) oder der zweiten Elektrode 214 körperlich verbunden und elektrisch gekoppelt sind; und elektrische Isolierungen 204, die die erste Elektrode 210 von der zweiten Elektrode 214 elektrisch isolieren. Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelementes und der veranschaulichten Schichten sind in 4A bis 4F ausführlicher beschrieben.
3A bis 3C veranschaulichen verschiedene Weiterbildungen des Verfahrens zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements, die beispielsweise weitgehend den oben gezeigten Ausführungsbeispielen entsprechen können.
In einer Weiterbildung des Verfahrens 120 wird die Schicht mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 ausgebildet indem ein Material 306 von einer Materialquelle 304 durch die Maske 108 auf das Substrat 100 abgeschieden wird. Das Material 306 wird von der Materialquelle 304 in einem Öffnungswinkel auf das Substrat 100 aufgebracht. Die Materialquelle 304 ist beispielsweise eine für das physikalische oder chemische Gasphasenabscheiden oder für das Atomlagenabscheiden verwendbare Quelle.
Die Maske 108 wird in einem Abstand 110 über dem Substrat 100 angeordnet. In dem Abstand 110 ist eine Positionierungsstruktur 202 angeordnet. Darüber ist eine Struktur 310 mit Öffnungen angeordnet. Die Maske 108 weist die Positionierungsstruktur 202 auf. Alternativ ist die Positionierungsstruktur 202 zwischen der Maske 108 und dem Substrat 100 angeordnet wird.
Die Struktur 310 mit Öffnungen kann auch als Fadenstruktur 310 bezeichnet werden. Die Fadenstruktur 310 ist eine Anordnung von Fäden, mit wenigstens einem ersten Faden und einem zweiten Faden, wobei der erste Faden und der zweite Faden eine Öffnung ausbilden mit einer Fläche. Alternativ ist die Fadenstruktur 310 als eine mikrostrukturierte Platte 310 oder eine Siebstruktur 310 mit Stegen ausgebildet sein, beispielsweise veranschaulicht in 3A.
Die Maske 108 weist die Positionierungsstruktur 202 und die Fadenstruktur 310 auf und ist auf oder über dem Substrat 100 angeordnet. Alternativ weist die Maske 108 die Fadenstruktur 310 auf, und ist auf oder über der Positionierungsstruktur 202 über dem Substrat 100 angeordnet.
Die Positionierungsstruktur 202 wird bezüglich des Substrats 100 in einer ersten Ebene angeordnet und die Fadenstruktur 310 in einer zweiten Ebene. Dadurch, dass die Fadenstruktur 310 in dem Abstand 110 über dem Substrat 100 angeordnet ist, wird wenigstens ein Teil 302 des Substrates 100 unter bzw. hinter der Fadenstruktur 310 hinterbeschichtet bzw. unterbedampft, beispielsweise veranschaulicht in 3A. Die Fadenstruktur 310 bewirkt die partielle Abschattierung des Materials der Schicht. Dadurch kann die erste Dicke und die Strukturierung der Oberfläche des ersten Bereichs 102 der Schicht 102 eingestellt werden. Der Strukturbereich der Unterdampfung, Unterbelichtung oder Unterätzung ist abhängig von der Breite der undurchlässigen Bereiche der Maske 108 im Strahlengengang des Materials 306, der Strahlung oder des Ätzmediums, beispielsweise der Stegbreite der Fadenstruktur 310. Weiterhin ist der Strukturbereich abhängig von der Dicke des undurchlässigen Bereichs, beispielsweise der Stegdicke der Fadenstruktur 310. Weiterhin ist der Strukturbereich abhängig von der Dicke der Positionierungsstruktur 202, das heißt dem minimalen Abstand der Öffnungen der Maske 108 von der Oberfläche des Substrats 100. Der Abstand 110 und/oder die Dicke der Positionierungsstruktur 202 bewirkt bzw. bewirken beispielsweise die gewünschte Unterdampfung bzw. Abschattierung der Oberfläche des Substrats 100.
In einer Weiterbildung ist die Positionierungsstruktur 202 derart ausgebildet, dass die Fadenstruktur 310 in dem Abstand 110 über dem Substrat 100 mittels eines körperlichen Kontaktes der Fadenstruktur 310 mit der Positionierungsstruktur 202 und/oder der Positionierungsstruktur 202 mit dem Substrat 100 angeordnet wird.
Weiterhin ist die Positionierungsstruktur 202 derart ausgebildet, dass der erste Maskenbereich 112 direkt über dem ersten Bereich 102 und der zweite Maskenbereich 114 direkt über dem zweiten Bereich 104 positionierbar sind. Die Positionierungsstruktur 202 ist beispielsweise als ein Rahmen ausgebildet.
In einer Weiterbildung des Verfahrens 102 wird das Substrat 100 unter der Maske 108 und der Materialquelle 304 hindurchgeführt, veranschaulicht in 3A mittels des Pfeils 308. Mit anderen Worten: das Substrat 100 wird im sogenannten Inline-Modus über die eine Linearquelle gefahren. Dies ermöglicht das Ausbilden der Schicht mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 auf einem relativ großen Substrat 100 mittels einer relativ kleinen, quasi punktförmigen, Material- oder Strahlungsquelle.
Anschaulich ist in 3A das Wirkungsprinzip der lateral partiell mikrostrukturierten Schattenmaske 108 als eine Maske 108 mit Unterdampfung veranschaulicht. Die Öffnungen der Schattenmaske 108 weisen eine Abmessung von ungefähr 10 μm bis ungefähr 100 μm, beispielsweise von ungefähr 20 μm bis ungefähr 75 μm, beispielsweise von ungefähr 50 μm, auf. Partiell kann die Maske 108 auch ein 20er-Raster aufweisen mit Abmessungen der Öffnungen von ca. 30 μm bis 40 μm. Mittels der Abschirmung des Substrates 100 mittels der Maske 108 entsteht eine Schicht mit einer reduzierten Schichtdicke, und beispielsweise mit lateraler Welligkeit. Der Abstand 110 der Maske 108 über dem Substrat 100 weist einen Wert in einem Bereich von ungefähr 100 μm bis ungefähr 1000 mm, beispielsweise von ungefähr 500 μm bis ungefähr 10 mm, beispielsweise von ungefähr 1 mm, auf.
In einer Weiterbildung der Maske 108 weist die Maske 108 zusätzlich eine flächige Struktur 312 mit wenigstens einer Öffnung auf, beispielsweise veranschaulicht in 3B. Die Fläche der Öffnung der flächigen Struktur 312 ist größer als die mittlere Fläche der Öffnungen der Fadenstruktur 310. Die flächige Struktur 312 kann auch als eine Schablonenstruktur 312 bezeichnet werden. Die Schablonenstruktur 312 kann beispielsweise als eine strukturierte oder eine mikrostrukturierte Platte ausgebildet sein. Die Schablonenstruktur 312 weist eine oder mehrere vorgegebene Öffnung(en) mit jeweils einer Fläche auf. Die Fläche der Öffnung der Fadenstruktur 310 ist kleiner als die Fläche der Öffnung der Schablonenstruktur 312. Dadurch kann die Schablonenstruktur 312 verwendet werden, um die durchlässige Fläche der Fadenstruktur 310 auf einfache Weise zu verkleinern.
Die Schablonenstruktur 312 ist im Strahlengang des Materials 306 oder der Bestrahlung (nicht veranschaulicht) über dem Substrat 100 angeordnet. Die Fadenstruktur 310 und die Schablonenstruktur 312 werden derart über dem Substrat angeordnet, dass wenigstens eine Öffnung der Schablonenstruktur 312 und wenigstens eine Öffnung der Fadenstruktur 310 über dem ersten Bereich 102 angeordnet sind, so dass eine zusammenhängende Öffnung durch die Maske 108 ausgebildet wird. Beispielsweise bei der zweiten Elektrode des optoelektronischen Bauelementes als Schicht mit erstem Bereich und zweitem Bereich wird die zweite Elektrode 214 und/oder die strukturierte Oberfläche der zweiten Elektrode 214 im ersten Bereich 104 durch die Öffnung der Schablonenstruktur 312 und die Öffnung der Fadenstruktur 310 ausgebildet.
Die Schablonenstruktur 312 ist in einer dritten Ebene über dem Substrat 100 angeordnet. Alternativ ist die Schablonenstruktur 312 in der zweiten Ebene angeordnet und die Fadenstruktur 310 in der dritten Ebene.
In einer Weiterbildung ist die Schablonenstruktur 312 aus einer Epoxidverbindung gebildet oder weist eine solche auf. Die Schablonenstruktur 312 stellt eine zusätzliche Möglichkeit der lateralen Strukturierung dar, beispielsweise für großflächige Abschattierungen. Dadurch kann die Fadenstruktur 310 aus einem einzigen Raster erzeugt werden. Dies vereinfacht das Herstellungsverfahren der Schicht, da eine Fadenstruktur 310 für eine Vielzahl unterschiedlicher Schablonenstrukturen 312 verwendet werden kann.
Mittels der Schablonenstruktur 312 kann auf einfache Weise die Schicht mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 flächig über dem Substrat ausgebildet werden. Dadurch wird eine laterale Strukturierung der Fadenstruktur 310 optional mittels auch des ersten Bereichs 102 und des zweiten Bereichs 104 der Schicht ausgebildet. Dies ermöglicht, dass eine Fadenstruktur 310 für eine Vielzahl unterschiedlicher Schablonenstrukturen 312 verwendet werden kann. Dies ermöglicht ein flexibles, kundenspezifisches Ausbilden unterschiedlichster Designs des optoelektronischen Bauelements.
In einer Weiterbildung wirkt die Schablonenstruktur 312 als Positionierungsstruktur 202, indem die Schablonenstruktur 312 zwischen der Fadenstruktur 310 und dem Substrat 100 angeordnet wird, beispielsweise auf dem Substrat 100. Dadurch kann die Fadenstruktur 310 auf einfache Weise in dem Abstand 110 über dem Substrat 100 angeordnet werden und eine separate Positionierungsstruktur 202 optional werden.
In einer weiteren Weiterbildung der Maske 108 weist die Maske 108 eine Antihaftbeschichtung 314 freiliegend auf der Oberfläche der Maske 108 auf, beispielsweise veranschaulicht in 3C. Die Antihaftbeschichtung 314 ist derart ausgebildet, dass sie eine Antihaftwirkung bezüglich des Materials 304 der Schicht mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 aufweist. Dadurch wird das Material 306 der Schicht, welches die Öffnungen der Fadenstruktur 310 beim Abscheiden verschließen könnte, einfacher von der Maske 108 entfernbar bzw. haftet gar nicht erst an der Maske 108. Dies ermöglicht, dass die Maske 108 einfacher und kostengünstiger gereinigt und wiederverwendet werden kann.
In einer Weiterbildung weist die Antihaftbeschichtung bezüglich des Materials, das durch die Maske 308 gelangt, eine Lotus-Oberflächenstruktur auf derart, dass die Antihaftbeschichtung einen Lotus-Effekt aufweist.
4A bis 4F veranschaulichen verschiedene Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements, die beispielsweise weitgehend den oben gezeigten Ausführungsbeispielen entsprechen können.
In einem Ausführungsbeispiel weist das optoelektronische Bauelement 400 eine optisch aktive Struktur 414 mit wenigstens einer elektrolumineszierenden Schicht auf. Die elektrolumineszierende Schicht ist zum Bereitstellen einer elektromagnetischen Strahlung aus einem elektrischen Strom ausgebildet. Weiterhin weist das optoelektronische Bauelement 400 wenigstens eine Schicht mit einem ersten Bereich 102 und einem zweiten Bereich 104 auf, wobei der erste Bereich 102 neben dem zweiten Bereich 104 angeordnet ist, und der erste Bereich 102 und der zweite Bereich 104 im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung angeordnet sind und/oder die Schicht ein Teil der optisch aktiven Struktur 414 ist. Die Schicht im ersten Bereich 102 weist eine erste Dicke und eine strukturierte Oberfläche auf, und die Schicht im zweiten Bereich 104 eine zweite Dicke, wobei die zweite Dicke größer ist als die erste Dicke.
Das optoelektronische Bauelement 400 weist eine optisch aktive Struktur 414 auf oder über dem Träger 200 auf.
Die optisch aktive Struktur 414 weist wenigstens eine erste Elektrode 210, eine organische funktionelle Schichtenstruktur 212 und eine zweite Elektrode 214 auf, die eine oder mehrere Schicht(en) mit einem ersten Bereich 102 und einem zweiten Bereich 104 aufweist bzw. aufweisen oder derart ausgebildet ist bzw. sind.
In den in 4A bis 4F veranschaulichten Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelementes 400 ist zur Veranschaulichung jeweils die zweite Elektrode 214 als Schicht mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 ausgebildet bzw. eingerichtet.
In einer Weiterbildung ist mittels der Schicht im ersten Bereich 102 eine erste optoelektronische Bauelement-Einheit 420 und im zweiten Bereich 104 eine zweite optoelektronische Bauelement-Einheit 410 ausgebildet, wobei sich die erste optoelektronische Bauelement-Einheit 420 von der zweiten optoelektronischen Bauelement-Einheit 410 in wenigstens einer optischen und/oder elektronischen Eigenschaft unterscheidet. Mit anderen Worten: mittels der zweiten Elektrode 214 mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 wird in dem optoelektronischen Bauelement 400 eine erste optoelektronische Bauelemente-Einheit 420 und eine zweite optoelektronische Bauelemente-Einheit 410 realisiert, beispielsweise veranschaulicht in 4A. Die erste optoelektronische Bauelemente-Einheit 420 ist definiert als der flächige Teil der optisch aktiven Struktur 414 mit dem ersten Bereich 102 der zweiten Elektrode 214, und die zweite optoelektronische Bauelemente-Einheit 410 mittels des Teils der optisch aktiven Struktur 414 mit dem zweiten Bereich 104 der zweiten Elektrode 214.
In einer Weiterbildung, beispielsweise veranschaulicht in 4A, ist die zweite Elektrode 214 mit erstem Bereich 102 und zweitem Bereich 104 derart ausgebildet, dass der erste Bereich 102 und der zweite Bereich 104 der zweiten Elektrode 214 körperlich miteinander verbunden sind und einen scharfen, quasi unstetigen, diskreten oder stufenförmigen Übergang aufweisen.
In der in 4A veranschaulichten Weiterbildung der zweiten Elektrode 214 ist der zweite Bereich 104 der zweiten Elektrode 214 mittels der zweiten Dicke des elektrisch leitenden Materials der zweiten Elektrode 214 opak und/oder spiegelnd. Dadurch ist die zweite optoelektronische Bauelemente-Einheit 410 als eine nach unten elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelemente-Einheit ausgebildet, das heißt als ein Bottom-Emitter, veranschaulicht mittels des Pfeils 434. Der erste Bereich 102 der zweiten Elektrode 214 weist eine erste Dicke auf, bei der die zweite Elektrode 214 wenigstens teilweise transparent oder transluzent bezüglich der emittierten elektromagnetischen Strahlung ist. Dadurch ist die erste optoelektronische Bauelemente-Einheit 420 eine in zwei Richtungen emittierende optoelektronische Bauelemente-Einheit, auch bezeichnet als bidirektional elektromagnetische Strahlung emittierend, veranschaulicht mittels der Pfeile 430, 432.
Somit kann mittels einer einzigen Maske 108, und somit auf einfachere Weise, eine lateral strukturierte zweite Elektrode 214 ausgebildet werden, die im ersten Bereich 102 transparent oder transluzent ist, und im zweiten Bereich 104 opak und/oder spiegelnd ist. Dadurch wird ein optoelektronisches Bauelement 400 realisiert, dass nebeneinander in wenigstens eine unterschiedliche Hauptemissionsrichtung elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelemente-Einheiten 410, 420 auf einem gemeinsamen Träger 200 aufweist. Mittels der einen einzigen Maske 108 können die Justagetoleranzen zum Ausrichten mehrerer Masken nacheinander über dem Träger 200 entfallen oder reduziert werden, so dass zwischen den optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 ein besonders scharfer Übergang realisiert werden kann.
Weiterhin weist das optoelektronische Bauelement 400 in einem Strahlengang oder in mehreren Strahlengängen der elektromagnetischen Strahlungen 430, 432, 434 eine Auskoppelstruktur auf (nicht veranschaulicht), beispielsweise auf dem Träger oder der Abdeckung des optoelektronischen Bauelementes. Die Auskoppelstruktur weist eingebettet in einer Matrix bezüglich der elektromagnetischen Strahlung streuende Partikel auf.
Weiterhin weist das optoelektronische Bauelement 400 eine Verkapselungsstruktur auf. Die Verkapselungsstruktur weist eine Barrierendünnschicht 408, eine Verbindungsschicht 424 und eine Abdeckung 426 auf. Alternativ ist die Barrierendünnschicht 408 optional, so dass die Abdeckung 426 direkt auf der optisch aktiven Struktur 414 und dem Substrat 100 mittels der Verbindungsschicht 424 verbunden ist. Alternativ ist die Abdeckung 426 und/oder die Verbindungsschicht 424 optional, so dass die optisch aktive Struktur 414 mittels der Barrierendünnschicht 408 hermetisch abgedichtet ist. Bei einer Verkapselungsstruktur mit Verbindungsschicht 424 und Barrierendünnschicht 408 wirkt die Verbindungsschicht 424 als ein mechanischer Schutz für die Barrierendünnschicht 408. Bei einer Verkapselungsstruktur mit Abdeckung 426 und Barrierendünnschicht 408 wirkt die Abdeckung 426 als ein mechanischer Schutz bezüglich der Barrierendünnschicht 408, und kann beispielsweise mittels eines Plasmaspritzens direkt auf der Barrierendünnschicht 408 ausgebildet werden.
Das veranschaulichte optoelektronische Bauelement 400 ist monolithisch ausgebildet, indem die Verkapselungsstruktur ungefähr die gleiche Abmessung aufweist wie der Träger 200.
In einer weiteren Weiterbildung, beispielsweise veranschaulicht in 4B, wird das optoelektronische Bauelement 400 mit einem Zwischenbereich 436 zwischen dem ersten Bereich 102 und dem zweiten Bereich 104 der zweiten Elektrode 214 ausgebildet. In einer weiteren Weiterbildung ist der Zwischenbereich 436 ein Teil der zweiten Elektrode 214 und unterscheidet sich in wenigstens einer elektrischen und/oder optischen Eigenschaft zu dem ersten Bereich 102 und dem zweiten Bereich 104 der zweiten Elektrode, beispielsweise weist der Zwischenbereich 436 eine dritte Dicke auf, die unterschiedliche zu der ersten Dicke und der zweiten Dicke ist. Alternativ ist der Zwischenbereich 436 frei von Material der zweiten Elektrode 214. In der in 4B veranschaulichten Weiterbildung des optoelektronischen Bauelementes 400 ist in dem Zwischenbereich 436 ein Teil der wenigstens teilweise transluzenten Barrierendünnschicht 408 ausgebildet. Dadurch kann bei einer elektrisch isolierenden Barrierendünnschicht 408 der erste Bereich 102 der zweiten Elektrode 214 von dem zweiten Bereich 104 der zweiten Elektrode 214 elektrisch isoliert werden. Dies ermöglicht ein elektrisch voneinander unabhängiges, individuelles Ansteuern der nebeneinander angeordneten ersten optoelektronischen Bauelemente-Einheit 420 und der zweiten optoelektronischen Bauelemente-Einheit 410, wie ausführlicher noch unten beschrieben wird. Das Ansteuern kann beispielsweise mittels eines Bereitstellens eines Stromes an die Elektroden 210, 214 der optoelektronischen Bauelemente-Einheit 410, 420 realisiert sein, beispielsweise eines Wechselstromes, eines Gleichstromes, eines pulsamplitudenmodulierten Stromes oder eines Puls-Code-modulierten Stromes.
In einer Weiterbildung sind die erste Elektrode 210 der ersten optoelektronischen Bauelemente-Einheit 420 und die erste Elektrode 210 der zweiten optoelektronischen Bauelemente-Einheit 410 elektrisch und/oder körperlich voneinander isoliert (nicht veranschaulicht). Die erste Elektrode 210 ist wenigstens teilweise transluzent ausgebildet.
In einer weiteren Weiterbildung, beispielsweise veranschaulicht in 4C, ist in dem Zwischenbereich 436 und/oder in den Schichten bzw. Strukturen über oder unter dem Zwischenbereich 436 eine elektrisch leitende Struktur 438 ausgebildet. Die elektrisch leitende Struktur 438 kann in oder auf dem Träger 200, der ersten Elektrode 410, der organischen funktionellen Schichtenstruktur 412 und/oder der Barrierendünnschicht 408 ausgebildet sein. Die elektrisch leitende Struktur 438 kann beispielsweise eine elektrische Verbindungsschicht oder eine elektrische Sammelschiene sein. Die elektrisch leitende Struktur 438 ist zu einem elektrisch leitenden Verbinden der optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 eingerichtet. Alternativ oder zusätzlich ist die elektrisch leitende Struktur 438 zu einem Erhöhen der Flächenstromverteilung in den optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 eingerichtet.
In einer weiteren Weiterbildung, beispielsweise veranschaulicht in 4D, ist in der ersten optoelektronischen Bauelemente-Einheit 420 eine laterale optische Strukturierung 440 ausgebildet. Die laterale optische Strukturierung 440 ist in dem Strahlengang wenigstens einer Emissionsrichtung der von der ersten optoelektronischen Bauelemente-Einheit 420 emittierten elektromagnetischen Strahlung 430, 432 ausgebildet. Die laterale optische Strukturierung 440 ist derart ausgebildet, dass sie den Strahlengang wenigstens einer dieser elektromagnetischen Strahlungen 430,432 umlenkt und/oder wenigstens einen Teil dieser elektromagnetischen Strahlung 430, 432 absorbiert. Die laterale optische Strukturierung 440 kann bezüglich der elektromagnetischen Strahlung 430, 432 beispielsweise optisch inaktiv, transparenter, reflektierender oder spiegelnder ausgebildet als der Bereich der ersten optoelektronischen Bauelement-Einheit 420, der frei ist von lateraler optischer Strukturierung 440.
In einer weiteren Weiterbildung ist die laterale optische Strukturierung 440 aus einem Leuchtstoff gebildet, der zu einem Wellenlängenkonvertieren wenigstens eines Teils der transmittierenden elektromagnetischen Strahlung eingerichtet ist.
Alternativ oder zusätzlich ist die optisch laterale Strukturierung 440 in der zweiten optoelektronischen Bauelemente-Einheit 410 ausgebildet.
Mittels der lateralen optischen Strukturierung 440 kann auf einfache Weise in der strahlungsemittierenden Fläche der optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 der optisch aktiven Struktur 414 eine Information optisch dargestellt werden.
In einer Weiterbildung ist die laterale optische Strukturierung 440 als ein elektrisch leitender oder elektrisch isolierender Zwischenbereich 436 ausgebildet.
Das optoelektronischer Bauelement 400 kann eine beliebige Anzahl und/oder Größe von Flächen und/oder Richtungen strahlungsemittierender Bereiche, das heißt optoelektronischer Bauelemente-Einheiten, aufweisen.
In einer Weiterbildung des optoelektronischen Bauelementes 400 weist das optoelektronische Bauelement 400 Bauelement-externe Anschlüsse 218 auf. Mittels der Bauelement-externen Anschlüsse 218 sind die optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 mit einem elektrischen Strom von einer Bauelement-externen Energiequelle versorgbar. Die erste Elektrode 210 und die zweite Elektrode 214 sind jeweils mit einem elektrischen Anschluss 218 elektrisch verbunden. Die erste Elektrode 210 und die zweite Elektrode 214 der optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 weisen jeweils einen körperlichen Kontakt mit einem elektrischen Anschluss 218 auf. Alternativ ist die erste Elektrode 210 bzw. die zweite Elektrode 214 mittels einer elektrischen Verbindungsstruktur 438 elektrisch mit dem jeweiligen Anschluss 218 der Elektrode verbunden. Die erste optoelektronischer Bauelement-Einheit 420 und die zweite optoelektronischen Bauelement-Einheit 410 können eine oder mehrere gemeinsame Elektroden bzw. Kontaktierungen (einen Pol) aufweisen, beispielsweise veranschaulicht in 4E.
In einer Weiterbildung des optoelektronischen Bauelementes 400, beispielsweise veranschaulicht in 4F, weisen die erste optoelektronische Bauelemente-Einheit 420 und die zweite optoelektronische Bauelement 410 jeweils einen elektrischen Anschluss 218 auf, der von der anderen optoelektronischen Bauelemente-Einheit elektrisch isoliert ist. Mit anderen Worten die optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 weisen getrennte Kontaktierung (einen Pol) auf. Dies ermöglicht eine getrennte Ansteuerung der optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420.
In einer Weiterbildung des optoelektronischen Bauelementes 400 weisen die optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 eine gemeinsame elektrische Kontaktierung auf. Alternativ ist die elektrische Kontaktierung der optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 elektrisch und/oder körperlich getrennt.
In einer Weiterbildung des optoelektronischen Bauelementes 400 weisen die optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 eine gemeinsame Kontaktelektrode auf. Alternativ ist die Kontaktelektrode der optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 elektrisch und/oder körperlich getrennt.
In einer Weiterbildung des optoelektronischen Bauelementes 400 weisen die optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 eine gemeinsame organische funktionelle Schichtenstruktur 212 auf. Alternativ weisen die optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 organische funktionelle Schichtenstrukturen 212 auf, die elektrisch und/oder körperlich voneinander getrennt sind.
In einer Weiterbildung des optoelektronischen Bauelementes 400 weisen die optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 eine der nachfolgenden Bauformen auf: Top-Emitter, Bottom-Emitter, bidirektionaler Emitter.
Weiterhin können die optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 mit oder ohne Barrierendünnschicht 408 ausgebildet sein. Weiterhin kann die organischen funktionellen Schichtenstruktur der optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 vollständig von Metallisierung abgedeckt sein, oder strukturiert sein und teilweise freiliegen. Mit anderen Worten: es ist eine beliebige Kombination von Kontaktierung aller Kontakte denkbar, und Kombinationen ohne elektrische Isolierung 204.
In einer Weiterbildung weist die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 eine Schicht mit einem ersten Bereich 102 und einem zweiten Bereich 104 auf. Dadurch kann mittels der lateral unterschiedlichen organischen funktionellen Schichtenstruktur 212 von den optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 elektromagnetische Strahlung mit unterschiedlicher Farbe emittiert werden.
In einer Weiterbildung ist die Schicht im zweiten Bereich 104 im Wesentlichen planar, beispielsweise weist die Oberfläche der Schicht im zweiten Bereich 104 eine Rauheit von weniger als 0,25 μm auf.
In einer Weiterbildung weist die strukturierte Oberfläche der Schicht im ersten Bereich 102 eine erste Strukturierung auf und die Schicht im zweiten Bereich 104 eine strukturierte Oberfläche mit einer zweiten Strukturierung, wobei sich die zweite Strukturierung von der ersten Strukturierung unterscheidet. Die zweite Strukturierung kann unterschiedlich zu der ersten Strukturierung sein in einer der folgenden Eigenschaften der Strukturen: im Aspektverhältnis, der Form, der Periodizität.
Eine Strukturierung weist eine periodische und/oder zufällige Anordnung von Erhebungen und/oder Vertiefungen in der Oberfläche auf. Die Erhebungen und/oder Vertiefungen können eine konvexe und/oder konkave Form aufweisen; beispielsweise lochförmig, grabenförmig oder linsenförmig sein.
In einer Weiterbildung ist die Schicht derart ausgebildet, dass die Schicht im ersten Bereich 102 einen Unterschied in wenigstens einer optischen und/oder elektrischen Eigenschaft aufweist im Vergleich zum zweiten Bereich 104.
In einer Weiterbildung ist bezüglich sichtbaren Lichts der erste Bereich 102 transluzent oder transparent, und der zweite Bereich 104 opak und/oder spiegelnd.
In einer Weiterbildung ist das optoelektronische Bauelement derart ausgebildet, dass der erste Bereich 102 ein erstes sichtbares Licht und der zweite Bereich 104 ein zweites sichtbares Licht emittiert, wobei das erste sichtbare Licht und das zweite sichtbare Licht einen unterschiedlichen Farbort, eine unterschiedliche Helligkeit und/oder eine unterschiedliche Sättigung aufweisen.
In einer Weiterbildung ist ein Zwischenbereich 436 zwischen dem ersten Bereich 102 und dem zweiten Bereich 104 auf dem Substrat frei von der Schicht.
In einer Weiterbildung weist das Substrat 100 unter oder in dem Zwischenbereich 436 eine elektrische Sammelschiene auf.
In einer Weiterbildung weisen die erste optoelektronische Bauelement-Einheit 420 und die zweite optoelektronische Bauelement-Einheit 410 wenigstens eine gemeinsame Elektrode und/oder einen gemeinsamen elektrischen Bauelement-externen Anschluss 218 auf.
In einer Weiterbildung ist die erste optoelektronische Bauelement-Einheit 420 von der zweiten optoelektronischen Bauelement-Einheit 410 derart elektrisch isoliert, dass der Betriebsstrom der ersten optoelektronischen Bauelement-Einheit 420 nur durch die erste optoelektronische Bauelement-Einheit 420 fließt und der Betriebsstrom der zweiten optoelektronischen Bauelement-Einheit 410 nur durch die zweite optoelektronische Bauelement-Einheit 410 fließt.
In einer Weiterbildung ist das optoelektronische Bauelement 400 als organisches optoelektronisches Bauelement 400 ausgebildet, beispielsweise als eine organische Leuchtdiode, ein organischer Fotodetektor und/oder ein organisches Display-Bauelement.
In einer Weiterbildung ist das optoelektronische Bauelement als Display-Bauelement mit einer Vielzahl an Bildpunkten ausgebildet, wobei jeder Bildpunkt aus zwei oder mehr Untereinheiten gebildet ist und die erste optoelektronische Bauelement-Einheit 420 und die zweite optoelektronische Bauelement-Einheit 410 als Untereinheiten eines Bildpunktes ausgebildet sind.
Das optoelektronische Bauelement 400 weist ein hermetisch dichtes Substrat, einen aktiven Bereich und eine Verkapselungsstruktur auf.
Das hermetisch dichte Substrat weist den Träger 200 und eine Barriereschicht auf.
Der aktive Bereich ist ein elektrisch aktiver Bereich und/oder ein optisch aktiver Bereich. Der aktive Bereich ist beispielsweise der Bereich des optoelektronischen Bauelements 400, in dem elektrischer Strom zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements 400 fließt und/oder in dem elektromagnetische Strahlung erzeugt und/oder absorbiert wird. Anschaulich beschreibt die elektrisch aktive Struktur 414 die horizontale Ausdehnung des vertikalen aktiven Bereichs.
Der elektrisch aktive Bereich weist die erste Elektrode 210, die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 und die zweiten Elektrode 214 auf.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 kann ein, zwei oder mehr funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten und eine, zwei oder mehr Zwischenschichtstruktur(en) zwischen den Schichtenstruktur-Einheiten aufweisen. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 kann beispielsweise eine erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit, eine Zwischenschichtstruktur und eine zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit aufweisen.
Die Verkapselungsstruktur kann eine zweite Barrierendünnschicht 408, eine Verbindungsschicht 424 und eine Abdeckung 426 aufweisen.
Die Barriereschicht kann eines der nachfolgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Poly(p-phenylenterephthalamid), Nylon 66, sowie Mischungen und Legierungen derselben.
Die Barriereschicht wird mittels eines der folgenden Verfahren ausgebildet: ein Atomlagenabscheideverfahrens (Atomic Layer Deposition (ALD)), beispielsweise ein plasmaunterstütztes Atomlagenabscheideverfahren (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD)) oder ein plasmaloses Atomlageabscheideverfahren (Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD)); ein chemisches Gasphasenabscheideverfahren (Chemical Vapor Deposition (CVD)), beispielsweise ein plasmaunterstütztes Gasphasenabscheideverfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)) oder ein plasmaloses Gasphasenabscheideverfahren (Plasma-less Chemical Vapor Deposition (PLCVD)); oder alternativ mittels anderer geeigneter Abscheideverfahren.
Die Barriereschicht weist eine Schichtdicke von ungefähr 0,1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 1000 nm auf, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm gemäß einer Ausgestaltung, beispielsweise ungefähr 40 nm gemäß einer Ausgestaltung.
Die Barriereschicht ist optional, wenn der Träger 200 bereits hermetisch dicht ist, beispielsweise ein Glas, ein Metall oder ein Metalloxid aufweist oder daraus gebildet ist.
Der Träger 200 weist Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial auf oder ist daraus gebildet. Alternativ oder zusätzlich weist der Träger eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien auf oder ist daraus gebildet sein. Der Kunststoff ist ein oder mehrere Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen (PP)), Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester und/oder Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN). Alternativ oder zusätzlich weist der Träger 200 ein Metall auf oder ist daraus gebildet, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin, Eisen, beispielsweise eine Metallverbindung, beispielsweise Stahl.
Der Träger 200 kann als Wellenleiter für die elektromagnetische Strahlung ausgebildet sein, beispielsweise transparent oder transluzent sein hinsichtlich der emittierten elektromagnetischen Strahlung.
Die erste Elektrode ist als Anode oder als Kathode ausgebildet.
Die erste Elektrode 210 weist eines der folgenden elektrisch leitfähigen Materialien auf oder ist daraus gebildet: ein Metall; ein leitfähiges transparentes Oxid (transparent conductive Oxide, TCO); ein Netzwerk aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag, die beispielsweise mit leitfähigen Polymeren kombiniert sind; ein Netzwerk aus Kohlenstoff-Nanoröhren, die beispielsweise mit leitfähigen Polymeren kombiniert sind; Graphen-Teilchen und -Schichten; ein Netzwerk aus halbleitenden Nanodrähten; ein elektrisch leitfähiges Polymer; ein Übergangsmetalloxid; und/oder deren Komposite. Die erste Elektrode 210 besteht aus einem Metall oder weist ein Metall aus den folgenden Materialien: Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Ca, Sm oder Li, sowie Verbindungen, Kombinationen oder Legierungen dieser Materialien, beispielsweise Mo/Al/Mo; Cr/Al/Cr; Ag/Mg, Al. Alternativ oder zusätzlich weist die erste Elektrode 210 ein transparentes leitfähiges Oxid aus den folgenden Materialien auf: beispielsweise Metalloxide: beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂, oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, beispielsweise AlZnO, Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs und können für die erste Elektrode 210 eingesetzt werden. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können ferner p-dotiert oder n-dotiert sein, bzw. lochleitend (p-TCO) oder elektronenleitend (n-TCO) sein.
Die erste Elektrode 210 weist eine Schicht oder einen Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Materials oder unterschiedlicher Materialien auf. In einer Weiterbildung ist die erste Elektrode 210 gebildet 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 Elektrode weist eine Schichtdicke auf in einem Bereich von 10 nm bis 500 nm, beispielsweise von kleiner 25 nm bis 250 nm, beispielsweise von 50 nm bis 100 nm.
Die erste Elektrode 210 ist mit einem ersten elektrischen Anschluss 218 verbunden, an den ein erstes elektrisches Potential anlegbar ist. Das erste elektrische Potential wird von einer Bauelement-externen Energiequelle bereitgestellt, beispielsweise veranschaulicht in 6A, beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle. Alternativ wird das erste elektrische Potential an einen elektrisch leitfähigen Träger 200 angelegt und der ersten Elektrode 210 durch den Träger 200 mittelbar elektrisch zugeführt. Das erste elektrische Potential ist beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 weist eine oder mehrere organische funktionelle Schichtenstrukturen auf, beispielsweise 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, oder sogar mehr, beispielsweise 15 oder mehr, beispielsweise 70, die jeweils gleich oder unterschiedlich ausgebildet sind.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 212 weist eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emitterschicht, eine Elektronentransportschicht und eine Elektroneninjektionsschicht auf. In der organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 212 kann eine oder mehrere der genannten Schichten vorgesehen sein, wobei gleiche Schichten einen körperlichen Kontakt aufweisen können, nur elektrisch miteinander verbunden sein können oder sogar elektrisch voneinander isoliert ausgebildet sein können, beispielsweise nebeneinander ausgebildet sein können. Einzelne Schichten der genannten Schichten können optional sein.
Die Lochinjektionsschicht weist eines oder mehrere der folgenden Materialien auf oder ist daraus gebildet: HAT-CN, Cu(I)pFBz, MoO_x, WO_x, VO_x, ReO_x, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(III)pFBz, Fl6CuPc; NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); beta-NPB N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro); DMFL-TPD N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DMFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DPFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); DPFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); Spiro-TAD (2,2',7,7'-Tetrakis(n,n-diphenylamino)-9,9'-spirobifluoren); 9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N'-bis-naphthalen-2-yl-N,N'-bis-phenyl-amino)-phenyl]-9H-fluor; N,N'-bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin; 2,7-Bis[N,N-bis(9,9-spiro-bifluorene-2-yl)-amino]-9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-yl)amino]9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis(N,N-di-phenyl-amino)9,9-spiro-bifluoren; Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan; 2,2',7,7'-tetra(N,N-di-tolyl)amino-spiro-bifluoren; und/oder N,N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidin.
Die Lochinjektionsschicht weist eine Schichtdicke auf in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 1000 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 300 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm.
Die Lochtransportschicht weist eines oder mehrere der folgenden Materialien auf oder ist daraus gebildet: NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); beta-NPB N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro); DMFL-TPD N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DMFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DPFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); DPFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); Spiro-TAD (2,2',7,7'-Tetrakis(n,n-diphenylamino)-9,9'-spirobifluoren); 9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-yl-amino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N'-bis-naphthalen-2-yl-N,N'-bis-phenyl-amino)-phenyl]-9H-fluor; N,N'-bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin; 2,7-Bis[N,N-bis(9,9-spiro-bifluorene-2-yl)-amino]-9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-yl)amino]9,9-spiro-bifluoren; 2,2'-Bis(N,N-di-phenyl-amino)9,9-spiro-bifluoren; Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan; 2,2',7,7'-tetra(N,N-di-tolyl)amino-spiro-bifluoren; und N,N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidin, ein tertiäres Amin, ein Carbazolderivat, ein leitendes Polyanilin und/oder Polyethylendioxythiophen.
Die Lochtransportschicht weist eine Schichtdicke auf in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Eine Emitterschicht weist organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nichtpolymere Moleküle („small molecules”) oder eine Kombination dieser Materialien auf oder ist daraus gebildet. Das optoelektronische Bauelement 400 weist in einer Emitterschicht eines oder mehrere der folgenden Materialien auf oder ist daraus gebildet: organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (beispielsweise 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. Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche beispielsweise mittels eines nasschemischen Verfahrens abscheidbar sind, wie beispielsweise einem Aufschleuderverfahren („Spin Coating”). Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein, beispielsweise einer technischen Keramik oder einem Polymer, beispielsweise einem Epoxid; oder einem Silikon.
Die Emitterschicht weist einfarbig oder verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien auf. Alternativ weist die Emitterschicht mehrere Teilschichten auf, die Licht unterschiedlicher Farbe emittieren. Mittels eines Mischens der verschiedenen Farben weist die Emission von Licht mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ ist auch vorgesehen, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission einen Leuchtstoff (Konvertermaterial) anzuordnen, der 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 Emitterschicht weist eine Schichtdicke auf in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Die Elektronentransportschicht weist eines oder mehrere der folgenden Materialien auf oder ist daraus gebildet: NET-18; 2,2',2''-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole); 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole,2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP); 8-Hydroxyquinolinolato-lithium, 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen); 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium; 6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl; 2-phenyl-9,10-di(naphthalen-2-yl)-anthracene; 2,7-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]-9,9-dimethylfluorene; 1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 2-(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane; 1-methyl-2-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthrolin; Phenyl-dipyrenylphosphine Oxide; Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; Perylentetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; und Stoffen basierend auf Silolen mit einer Silacyclopentadieneinheit.
Die Elektronentransportschicht weist eine Schichtdicke auf in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Die Elektroneninjektionsschicht weist eines oder mehrere der folgenden Materialien auf oder ist daraus gebildet: NDN-26, MgAg, Cs₂CO₃, Cs₃PO₄, Na, Ca, K, Mg, Cs, Li, LiF; 2,2',2''-(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole); 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole,2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP); 8-Hydroxyquinolinolato-lithium, 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen); 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium; 6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl; 2-phenyl-9,10-di(naphthalen-2-yl)-anthracene; 2,7-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]-9,9-dimethylfluorene; 1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 2-(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane; 1-methyl-2-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthroline; Phenyl-dipyrenylphosphine Oxide; Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; Perylentetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; und Stoffen basierend auf Silolen mit einer Silacyclopentadieneinheit.
Die Elektroneninjektionsschicht weist eine Schichtdicke auf in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise ungefähr 30 nm.
Bei einer organischen funktionellen Schichtenstruktur 212 mit zwei oder mehr organischen funktionellen Schichtenstruktur, kann die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit über oder neben der ersten funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten ausgebildet sein. Elektrisch zwischen den organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten ist eine Zwischenschichtstruktur ausgebildet.
Die Zwischenschichtstruktur ist als eine Zwischenelektrode ausgebildet, beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 210. Eine kann weist mit einer externen Spannungsquelle elektrisch verbunden sein. Die externe Spannungsquelle stellt an der Zwischenelektrode ein drittes elektrisches Potential bereit. Alternativ weist die Zwischenelektrode jedoch keinen externen elektrischen Anschluss auf, und damit ein schwebendes elektrisches Potential.
Alternativ ist die Zwischenschichtstruktur als eine Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichtenstruktur (charge generation layer, CGL) ausgebildet. Eine Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichtenstruktur weist eine oder mehrere elektronenleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schicht(en) und eine oder mehrere lochleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schicht(en) auf. Die elektronenleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schicht(en) und die lochleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schicht(en) können jeweils aus einem intrinsisch leitenden Stoff oder einem Dotierstoff in einer Matrix gebildet sein. Die Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichtenstruktur sollte hinsichtlich der Energieniveaus der elektronenleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schicht(en) und der lochleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schicht(en) derart ausgebildet sein, dass an der Grenzfläche einer elektronenleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schicht mit einer lochleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schicht ein Trennung von Elektron und Loch erfolgt. Die Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichtenstruktur weist ferner zwischen benachbarten Schichten eine Diffusionsbarriere auf.
Das optoelektronische Bauelement 400 weist optional weitere organische funktionale Schichten auf, beispielsweise angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschicht(en) oder auf oder über der oder den Elektronentransportschicht(en). Die weiteren organischen funktionalen Schichten können beispielsweise interne oder externe Einkoppel-/Auskoppelstrukturen sein, die die Funktionalität und damit die Effizienz des optoelektronischen Bauelements 400 weiter verbessern.
Die zweite Elektrode 214 ist gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 210 ausgebildet, wobei die erste Elektrode 210 und die zweite Elektrode 214 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Die zweite Elektrode 214 ist als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode, ausgebildet oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode.
Die zweite Elektrode 214 weist einen zweiten elektrischen Anschluss auf, an den ein zweites elektrisches Potential anlegbar ist. Das zweite elektrische Potential wird von der gleichen oder einer anderen Energiequelle bereitgestellt wie das erste elektrische Potential und/oder das optionale dritte elektrische Potential. Das zweite elektrische Potential ist unterschiedlich zu dem ersten elektrischen Potential und/oder dem optional dritten elektrischen Potential. Das zweite elektrische Potential weist beispielsweise einen Wert auf 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 Barrierendünnschicht 408 ist gemäß einer der Ausgestaltungen der oben beschriebenen Barriereschicht ausgebildet.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass in Ausführungsbeispielen auch ganz auf eine Barrierendünnschicht 408 verzichtet sein kann. In solch einer Ausgestaltung weist die Verkapselungsstruktur eine weitere Barriere auf, wodurch eine Barrierendünnschicht 408 optional wird, beispielsweise die Abdeckung 426, beispielsweise eine Kavitätsglasverkapselung oder eine metallische Verkapselung.
Ferner sind zusätzlich noch eine oder mehrere Ein-/Auskoppelschichten in dem optoelektronischen Bauelementes 400 ausgebildet, beispielsweise eine externe Auskoppelfolie auf oder über dem Träger 200 (nicht dargestellt) oder eine interne Auskoppelschicht (nicht dargestellt) im Schichtenquerschnitt des optoelektronischen Bauelementes 400. Die Ein-/Auskoppelschicht weist eine Matrix und darin verteilt Streuzentren bezüglich der elektromagnetischen Strahlung auf, wobei der mittlere Brechungsindex der Ein-/Auskoppelschicht größer oder kleiner ist als der mittlere Brechungsindex der Schicht, aus der die elektromagnetische Strahlung bereitgestellt wird. Ferner können zusätzlich eine oder mehrere Entspiegelungsschichten (beispielsweise kombiniert mit der zweiten Barrierendünnschicht 408) in dem optoelektronischen Bauelement 400 vorgesehen sein.
Die Verbindungsschicht 424 ist aus einem Klebstoff oder einem Lack gebildet.
Eine Verbindungsschicht 424 aus einem transparenten Material weist beispielsweise Partikel auf, die elektromagnetische Strahlung streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel. Dadurch wirkt die Verbindungsschicht 424 als Streuschicht und führt zu einer Verbesserung des Farbwinkelverzugs und der Auskoppeleffizienz.
Als lichtstreuende Partikel können dielektrische Streupartikel vorgesehen sein, beispielsweise aus einem Metalloxid, beispielsweise Siliziumoxid (SiO₂), Zinkoxid (ZnO), Zirkoniumoxid (ZrO₂), Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO), Galliumoxid (Ga₂O_x) Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein, sofern sie einen Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix der Verbindungsschicht 224 verschieden ist, beispielsweise Luftblasen, Acrylat, oder Glashohlkugeln. Ferner können beispielsweise metallische Nanopartikel, Metalle wie Gold, Silber, Eisen-Nanopartikel oder dergleichen als lichtstreuende Partikel vorgesehen sein.
Die Verbindungsschicht 424 weist eine Schichtdicke von größer als 1 μm auf, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren μm.
In einer Weiterbildung ist zwischen der zweiten Elektrode 214 und der Verbindungsschicht 224 noch eine elektrisch isolierende Schicht (nicht dargestellt) ausgebildet, beispielsweise SiN, 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 Materialien zu schützen, beispielsweise während eines nasschemischen Prozesses.
Die Verbindungsschicht 424 ist optional, beispielsweise falls die Abdeckung 426 direkt auf der zweiten Barrierendünnschicht 408 ausgebildet wird, beispielsweise eine Abdeckung 426 aus Glas, die mittels Plasmaspritzens ausgebildet wird.
Ferner kann das optoelektronische Bauelement 400 eine sogenannte Getter-Schicht oder Getter-Struktur aufweisen, beispielsweise eine lateral strukturierte Getter-Schicht (nicht dargestellt). Die Getter-Schicht weist ein Material auf oder ist daraus gebildet, das Stoffe, die schädlich für den elektrisch aktiven Bereich sind, absorbiert und bindet, beispielsweise Wasserdampf und/oder Sauerstoff. Eine Getter-Schicht weist beispielsweise ein Zeolith-Derivat auf oder ist daraus gebildet. Die Getter-Schicht weist eine Schichtdicke von größer als ungefähr 1 μm auf, beispielsweise von mehreren μm.
Auf oder über der Verbindungsschicht 224 ist die Abdeckung 426 ausgebildet oder angeordnet. Die Abdeckung 426 wird mittels der Verbindungsschicht 224 mit der optisch aktiven Struktur 414 verbunden und schützt diesen vor schädlichen Stoffen. Die Abdeckung 426 ist beispielsweise eine Glasabdeckung 426, eine Metallfolienabdeckung 426 oder eine abgedichtete Kunststofffolien-Abdeckung 426. Die Glasabdeckung 426 ist beispielsweise mittels einer Fritten-Verbindung (engl. glass frit bonding/glass soldering/seal glass bonding) mittels eines herkömmlichen Glaslotes in den geometrischen Randbereichen des optoelektronischen Bauelementes 400 verbunden.
5A bis 5C veranschaulichen verschiedene Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements, die beispielsweise weitgehend den oben gezeigten Ausführungsbeispielen entsprechen können.
Mittels der lateralen Strukturierung der zweiten Elektrode 214 mit einem ersten Bereich 102 und einem zweiten Bereich 104 kann ein optoelektronisches Bauelement 400 realisiert werden, bei dem in der strahlungsemittierenden Fläche optisch unterschiedliche, freistehende Bereiche ausgebildet sind, beispielsweise veranschaulicht in 5A bis 5C.
In einer Weiterbildung, beispielsweise veranschaulicht in 5A, ist ein erster Bereich 504 ausgebildet, der wenigstens optisch transluzent ist; und ein zweiter Bereich 502, der eine erste elektromagnetische Strahlung 510 emittiert. Der transluzente erste Bereich 504 ist dabei von dem strahlungsemittierenden zweiten Bereich 502 umgeben derart, dass der erste Bereich 504 freistehend in dem zweiten Bereich 502 ausgebildet ist.
In einer Weiterbildung, beispielsweise veranschaulicht in 5B, weist das optoelektronische Bauelement 400 einen dritten Bereich 506 auf, der eine zweite elektromagnetische Strahlung 520 emittiert. Der dritte Bereich 506 ist neben dem zweiten Bereich 502 angeordnet und umgibt zusammen mit dem zweiten Bereich 502 den ersten Bereich 504, so dass dieser freistehend ist. Der dritte Bereich 506 kann derart ausgebildet sein, dass die zweite elektromagnetische Strahlung 520 in eine andere Richtung als die erste elektromagnetische Strahlung 510 emittiert wird, und/oder dass die zweite elektromagnetische Strahlung 520 eine andere optische Eigenschaft aufweist als die erste elektromagnetische Strahlung 510, beispielsweise einen anderen Farbort. Der zweite Bereich kann in Emissionsrichtung der ersten elektromagnetische Strahlung beispielsweise reflektierender und/oder einer opak erscheinen. Dieses optoelektronische Bauelement 400 kann beispielsweise realisiert werden, indem der zweite Bereich 502 des optoelektronischen Bauelementes 400 eine oben beschriebene Schicht mit zweitem Bereich 102 aufweist, und der dritte Bereich 506 des optoelektronischen Bauelementes 400 eine oben beschriebene Schicht mit zweitem Bereich 104 aufweist. Die Schicht ist im zweiten Bereich 502 des optoelektronischen Bauelementes als zweite Elektrode 114 und im dritten Bereich 506 des optoelektronischen Bauelementes 400 als erste Elektrode 210 ausgebildet; und der Träger 200 ist wenigstens transluzent. Dadurch kann ein optoelektronisches Bauelement 400 realisiert werden, das in der strahlungsemittierenden Fläche einen freistehenden, transparenten ersten Bereich 504 aufweist, der von unterschiedlich strahlungsemittierenden Bereichen 502, 506 umgeben ist.
In einer weiteren Weiterbildung, beispielsweise veranschaulicht in 5C, ist der erste Bereich 504 als ein wenigstens teilweise transparenter oder transluzenter elektromagnetische Strahlung emittierender vierter Bereich 508 ausgebildet. Dadurch kann ein optoelektronisches Bauelement realisiert werden, das in der strahlungsemittierenden Fläche einen freistehenden, transluzenten oder transparenten Bereich 508 aufweist, der von unterschiedlichen Strahlung emittierenden Bereichen 502, 506 umgeben ist. Dieses optoelektronische Bauelement 400 kann beispielsweise realisiert werden, indem der vierte Bereich 508 des optoelektronischen Bauelementes 400 eine Schicht mit einem oben beschriebenen ersten Bereich 102 aufweist, und der zweite Bereich 502 und der dritte Bereich 506 des optoelektronischen Bauelementes 400 eine Schicht mit einem oben beschriebenen zweiten Bereich 104 aufweisen. Die Schicht mit einem zweiten Bereich 104 ist im zweiten Bereich 502 des optoelektronischen Bauelementes als erste Elektrode 210 ausgebildet, und im dritten Bereich 506 des optoelektronischen Bauelementes 400 als zweite Elektrode 214, oder umgekehrt.
6A und 6B veranschaulichen verschiedene Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements, die beispielsweise weitgehend den oben gezeigten Ausführungsbeispielen entsprechen können.
In einer Weiterbildung des optoelektronischen Bauelementes 400, beispielsweise veranschaulicht in 6A, sind die optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 elektrisch unabhängig voneinander ansteuerbar ausgebildet, und wie oben ausführlicher beschrieben ist. Die optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 sind mittels elektrischer Verbindungsleitungen 608, 610, 612, 614 und mittels einer Steuervorrichtung 602 mit einer Bauelement-externen elektrischen Energiequelle 604 elektrisch verbunden. Die Steuervorrichtung ist ferner mit einer Ermittlungsvorrichtung 606 verbunden, beispielsweise einem Sensor. Dadurch wird ein optoelektronisches Bauelement 400 realisiert, bei dem in Abhängigkeit von dem Signal der Ermittlungseinrichtung 606 die optoelektronischen Bauelemente-Einheiten 410, 420 mittels der Steuervorrichtung 602 bestromt werden. Eine Anordnung solcher optoelektronischen Bauelemente 400 in einem Raum, beispielsweise veranschaulicht in 6B, kann zu einer spezifischen Ausleuchtung des Raumes verwendet werden.
In einer Weiterbildung weist die externe elektrische Energiequelle 604 eine externe Steuerung auf, beispielsweise Lan/WAN, Bus, oder ein extern gesteuertes Netzteil.
In einer Weiterbildung ist die Steuervorrichtung 602 als eine Strom- und/oder Spannungsansteuerung ausgebildet.
In einer Weiterbildung ist die erste optoelektronische Bauelemente-Einheit 420 als eine Flächenlichtquelle eingerichtet, und die zweite optoelektronische Bauelemente-Einheit 410 als eine strahlungsermittelnde Einrichtung, beispielsweise als Fotodetektor für Bauelement-externe elektromagnetische Strahlung und/oder die von der ersten optoelektronischen Bauelemente-Einheit 420 emittierte elektromagnetische Strahlung.
In dem in 6B veranschaulichten Anwendungsbeispiel sind in dem Raum 630 Stelen 620 angeordnet. Eine Stele 620 weist optoelektronische Bauelemente 400 auf, deren Hauptemissionsrichtung in eine erste Richtung 622 zeigen, und optoelektronische Bauelemente 400, deren Hauptemissionsrichtung in eine zweite Richtung 624 zeigen, die der ersten Richtung entgegen gerichtet ist. Die Hauptemissionsrichtung kann mittels des zweiten Bereiches 104 der Schicht vorgegeben sein.
Die Ermittlungsvorrichtung 606 kann beispielsweise einen Bewegungssensor aufweisen, so dass in Abhängigkeit von der Bewegung einer Person im Raum 630 eine Stele 620 Licht in unterschiedliche Richtungen emittiert. Dadurch kann beispielsweise der Raum in Bewegungsrichtung der Person im Raum mittels der zweiten optoelektronischen Bauelement-Einheit 410 ausgeleuchtet werden. Der Bereich des Raumes, aus dem die Person sich auf die Stele 620 zu bewegt, kann mittels des ersten optoelektronischen Bauelementes 420 ausgeleuchtet werden. Alternativ kann die erste optoelektronische Bauelemente-Einheit als ein Positions- oder Nachtlicht der Stele 620 ausgebildet sein.
Dadurch ergibt sich als Vorteil ein monolithischer Aufbau für das optoelektronischer Bauelement 400 bzw. für die Stele 620, der mit reduzierten Maskenebenen zu reduzierten Kosten hergestellt werden kann. Die Ansteuerung der Stelen 620 ermöglicht eine Beleuchtung des Raumes 630 nur dort, wo sich Personen aufhalten.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise können beliebige Schichten des optoelektronischen Bauelementes als Schicht mit erstem Bereich und zweitem Bereich ausgebildet werden, in unterschiedlicher Form und Abmessung; mittels eines Abscheideprozesses durch eine Maske, eines Bestrahlungsprozesses durch die Maske oder eines Abtragungsprozesses durch die Maske.

Claims

Verfahren (120) zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelementes (400), das Verfahren (120) aufweisend: • ein Bereitstellen (130) eines Substrats (100), • ein Ausbilden (140) einer Schicht auf oder über dem Substrat (100) in einem ersten Bereich (102) und einem zweiten Bereich (104), wobei der erste Bereich (102) neben dem zweiten Bereich (104) angeordnet ist; und • wobei die Schicht im ersten Bereich (102) und im zweiten Bereich (104) wenigstens teilweise gleichzeitig ausgebildet wird, – wobei die Schicht im ersten Bereich (102) mit einer ersten Dicke und einer strukturierten Oberfläche ausgebildet wird; – wobei die Schicht im zweiten Bereich (104) mit einer zweiten Dicke ausgebildet wird, wobei die zweite Dicke größer ist als die erste Dicke; und – wobei die Schicht im ersten Bereich (102) bezüglich sichtbaren Lichts transluzent oder transparent und die Schicht im zweiten Bereich (104) bezüglich sichtbaren Lichts opak und/oder spiegelnd ausgebildet werden.
Verfahren (120) gemäß Anspruch 1, ferner aufweisend: ein Ausbilden einer optisch aktiven Struktur (414), mit wenigstens einer elektrolumineszierenden Schicht, wobei die elektrolumineszierenden Schicht zum Bereitstellen einer elektromagnetischen Strahlung aus einem elektrischen Strom ausgebildet wird; wobei der erste Bereich (102) und der zweite Bereich (104) der Schicht im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung und/oder als Teil der optisch aktiven Struktur (414) ausgebildet werden.
Verfahren (120) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Schicht mittels eines Maskenprozesses mit einer Maske (108) ausgebildet wird, wobei die Maske (108) einen ersten Maskenbereich (112) und einen zweiten Maskenbereich (114) aufweist, die jeweils wenigstens eine Öffnung aufweisen, wobei sich der erste Maskenbereich (112) von dem zweiten Maskenbereich (114) in wenigstens einer Eigenschaft aus der Gruppe der nachfolgenden Eigenschaften unterscheidet: der Anordnung von Öffnung, dem mittleren Abstand von Öffnungen, der Größe von Öffnungen, der Form von Öffnungen, der Anzahl an Öffnungen, der Anzahldichte an Öffnungen und/oder dem Flächenanteil an Öffnung an dem Maskenbereich (112, 114).
Verfahren (120) gemäß Anspruch 3, wobei die Maske (108) derart über dem Substrat (100) angeordnet wird, dass der erste Maskenbereich (112) über dem ersten Bereich (102), und der zweite Maskenbereich (114) über dem zweiten Bereich (104) angeordnet sind.
Verfahren (120) gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei die Maske (108) in einem Abstand (110) über dem Substrat (100) angeordnet wird.
Verfahren (120) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Maske (108) eine Positionierungsstruktur (202) aufweist oder zwischen der Maske (108) und dem Substrat (100) eine Positionierungsstruktur (202) angeordnet wird.
Verfahren (120) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Schicht im ersten Bereich (102) und im zweiten Bereich (104) unter Verwendung einer einzigen Maske (108) ausgebildet wird.
Verfahren (120) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der Maskenprozess ein Gasphasenabscheiden eines Materials (106, 306) durch die Maske (108) aufweist, vorzugsweise ein physikalisches Gasphasenabscheiden, ein chemisches Gasphasenabscheiden, ein Atomlagenabscheiden oder ein Moleküllagenabscheiden.
Verfahren (120) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Material der Schicht oder ein Vormaterial des Materials der Schicht mit der zweiten Dicke oder mit einer dritten Dicke, die größer ist als die zweite Dicke, flächig auf dem Substrat (100) ausgebildet wird, und das Material oder das Vormaterial durch die Maske (108) bestrahlt wird, vorzugsweise mittels einer elektromagnetischen Strahlung und/oder einem Teilchenstrahl.
Verfahren (120) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei das Material der Schicht mit der zweiten Dicke oder mit einer dritten Dicke, die größer ist als die zweite Dicke, flächig auf dem Substrat (100) ausgebildet wird, wobei mittels eines Ätzprozesses ein Ätzmedium durch die Maske (108) ein Teil der Schicht wenigstens im ersten Bereich (102) entfernt.
Optoelektronisches Bauelement (400), aufweisend: • eine optisch aktive Struktur (414) mit wenigstens einer elektrolumineszierenden Schicht, wobei die elektrolumineszierende Schicht zum Bereitstellen einer elektromagnetischen Strahlung aus einem elektrischen Strom ausgebildet ist; und • wenigstens eine Schicht mit einem ersten Bereich (102) und einem zweiten Bereich (104), wobei der erste Bereich (102) neben dem zweiten Bereich (104) angeordnet ist, und der erste Bereich (102) und der zweite Bereich (104) im Strahlengang der elektromagnetischen Strahlung angeordnet sind und/oder die Schicht ein Teil der optisch aktiven Struktur (414) ist; • wobei die Schicht im ersten Bereich (102) eine erste Dicke und eine strukturierte Oberfläche aufweist, und die Schicht im zweiten Bereich (104) eine zweite Dicke aufweist, wobei die zweite Dicke größer ist als die erste Dicke, und • wobei bezüglich sichtbaren Lichts der erste Bereich (102) transluzent oder transparent ist und der zweite Bereich (104) opak und/oder spiegelnd ist.
Optoelektronisches Bauelement (400) nach Anspruch 11, wobei das optoelektronische Bauelement (400) wenigsten eine erste Elektrode (210) und eine zweite Elektrode (214 aufweist, wobei die Schicht ein elektrisch leitendes Material aufweist oder daraus gebildet ist, vorzugsweise als erste Elektrode (210) oder zweite Elektrode (214) ausgebildet ist; und/oder wobei die Schicht ein optisch aktives Material aufweist oder daraus gebildet ist, vorzugsweise ein elektrolumineszierendes und/oder fotolumineszierendes Material.
Optoelektronisches Bauelement (400) nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei mittels der Schicht im ersten Bereich (102) eine erste optoelektronische Bauelement-Einheit (420) und im zweiten Bereich (104) eine zweite optoelektronische Bauelement-Einheit (410) ausgebildet ist, wobei sich die erste optoelektronische Bauelement-Einheit (420) von der zweiten optoelektronischen Bauelement-Einheit (410) in wenigstens einer optischen und/oder elektronischen Eigenschaft unterscheidet.
Optoelektronisches Bauelement (400) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei das optoelektronische Bauelement (400) als organisch optoelektronisches Bauelement (400) ausgebildet ist, vorzugsweise als eine organische Leuchtdiode, ein organischer Fotodetektor und/oder ein organisches Display-Bauelement.