EP2633568A1 - Elektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines elektronischen bauelements - Google Patents

Elektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines elektronischen bauelements

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EP2633568A1
EP2633568A1 EP11772918.6A EP11772918A EP2633568A1 EP 2633568 A1 EP2633568 A1 EP 2633568A1 EP 11772918 A EP11772918 A EP 11772918A EP 2633568 A1 EP2633568 A1 EP 2633568A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrode
layer
dielectric layer
electronic component
layer structure
Prior art date
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Ceased
Application number
EP11772918.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Daniel Steffen Setz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram Oled GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Publication of EP2633568A1 publication Critical patent/EP2633568A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/856—Arrangements for extracting light from the devices comprising reflective means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/85—Arrangements for extracting light from the devices
    • H10K50/852—Arrangements for extracting light from the devices comprising a resonant cavity structure, e.g. Bragg reflector pair
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
    • H10K71/861—Repairing

Definitions

  • the invention relates to an electronic component and a method for producing an electronic component.
  • OLED organic light-emitting diode
  • the electronic component may have a first electrode; an organic functional layer structure on or above the first electrode; a second electrode on or over the organic functional layer structure; a dielectric layer on or over the second
  • Electrode and a reflective layer structure on or over the dielectric layer.
  • the dielectric layer provided according to various embodiments instead of the second organic layer usually provided in a conventional coupled microcavity OLED enables a more accurate application of the dielectric layer with respect to the thickness of the dielectric layer
  • the applied dielectric layer is subject to various conditions
  • a coupled microcavity OLED is illustratively provided in which only one organic functional layer structure is provided and this is coupled to a dielectric layer, for example optically coupled, so that the
  • Coupling effect is achieved to increase the color rendering index.
  • Coupled- Microcavity OLED it is usually necessary, the formed Coupled Microcavity OLED even by additional measures, such as on the Coupled Microcavity OLED additionally applied layers, such as ALD layers (ALD: Atomlagenepitaxieabscheidung, English: Atomic Layer Deposition ) or a cavity glass encapsulation with a so-called getter to protect against oxygen and water.
  • ALD layers Atomlagenepitaxieabscheidung, English: Atomic Layer Deposition
  • getter a cavity glass encapsulation with a so-called getter to protect against oxygen and water.
  • organic functional layer structure can not be penetrated by these substances.
  • the second electrode may be configured such that the dielectric layer is optically coupled to the organic functional layer structure.
  • the second electrode may be semitransparent
  • the dielectric layer is a layer which is transparent to radiation at least in a partial wavelength range from 380 nm to 780 nm
  • the dielectric layer may be a layer that
  • CVD chemical vapor deposition method
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD method can be used in various embodiments, a plasma-assisted chemical deposition method from the gas phase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD).
  • PE-CVD plasma enhanced chemical vapor deposition
  • the dielectric layer can be reduced as compared to a plasma-less CVD process.
  • This may be advantageous, for example, if the element, for example the light-emitting electronic component to be formed, is connected to a
  • the maximum temperature may be, for example, about 120 ° C in a to be formed light-emitting electronic component according to various embodiments, so that the temperature at which, for example, the dielectric layer is applied may be less than or equal to 120 ° C and, for example, less than or equal to 80 ° C. ,
  • the dielectric layer can be deposited by means of a physical vapor deposition (PVD) process, for example by sputtering, ion assisted deposition or thermal evaporation.
  • PVD physical vapor deposition
  • the dielectric is the dielectric
  • an atomic layer epitaxy layer in other words, a layer that has been applied by means of an atomic layer deposition (ALD).
  • ALD atomic layer deposition
  • An atomic layer epitaxy method can be understood as meaning a method in which, compared with another CVD method, first a first of at least two gaseous Starting compounds is supplied to a volume in which the element on the surface of which the layer is to be applied by the ALD method is provided.
  • the first starting compound can adsorb on the surface, for example regularly or irregularly (and then without long-range order). After a complete or near
  • the starting compound may be a second of the at least two
  • the surface temperature to be provided may depend on the starting materials, in other words on the first starting compound and the second starting compound. Repetition of these processes can thus successively a plurality of monolayers are applied to each other, creating a very accurate (reproducible) setting the desired
  • Layer thickness of applied by means of an ALD method layer is made possible.
  • the dielectric layer may have a layer thickness in a range of about 50 nm to about 2 ⁇ ,
  • the dielectric layer may be a material or a material
  • the dielectric layer may be formed, for example, of a single layer of one or more materials Materials or a plurality of superimposed
  • any suitable material / materials may be used which can or may be applied with a sufficiently high accuracy in terms of the achievable layer thickness variation, or can be deposited, for example, or can.
  • Layer thickness control can be achieved when using a
  • Atomic layer epitaxy method for applying the dielectric layer for which reason, for example, any materials which can be deposited by means of an atomic layer epitaxy process can be used, which is given for the abovementioned materials.
  • the first output connection and / or the second output connection for the dielectric layer may be or may contain organometallic compounds,
  • trimethyl metal compounds and oxygen-containing compounds for example, trimethyl metal compounds and oxygen-containing compounds.
  • the dielectric layer comprising Al 2 O 3
  • Trimethylaluminum be provided as a first starting compound and water (H2O) or N2O as a second starting compound.
  • water (H2O) or N2O may be provided as the first starting compound.
  • a plasmalose ALD method As a variant of an ALD method, a plasmalose ALD method
  • the reaction of the above-mentioned starting compounds is initiated only on the temperature of the surface to be coated.
  • Embodiments be greater than or equal to 60 ° C and / or less than or equal to 120 ° C.
  • a plasma enhanced atomic layer deposition (ALD) method may be provided in which the second output connection is supplied with simultaneous generation of a plasma, whereby it is like a PECVD method it may be possible for the second starting compound to be excited.
  • ALD plasma enhanced atomic layer deposition
  • the monolayers can, for example, at a temperature of less than 120 ° C and, for example, less than or equal to 80 ° C.
  • a method is produced for producing an electronic component, for example a light-emitting electronic component,
  • the method may include forming a first electrode; forming an organic functional layer structure on or above the first electrode; forming a second electrode on or over the organic functional layer structure; a making a
  • dielectric layer on or over the second electrode; and forming a reflective layer structure on or over the dielectric layer.
  • the second electrode may be formed such that the dielectric layer with the organic functional
  • Layer structure is optically coupled. Furthermore, the second electrode may be semitransparent
  • Layer structure emitted radiation can be formed.
  • the dielectric layer may be formed as a layer which is transparent to radiation at least in a partial region of the wavelength range from 380 nm to 780 nm.
  • the dielectric layer may be formed by one of the following methods:
  • CVD chemical vapor deposition method
  • PVD physical vapor deposition
  • the dielectric layer by means of a
  • Atomic layer epitaxy process are applied.
  • the dielectric layer can be formed with a layer thickness in a range from about 50 nm to about 2 ⁇ m, for example in a range from about 70 nm to about 200 nm.
  • the dielectric layer may be formed from a material or mixture of materials or a stack of layers of materials selected from a group consisting of: Al 2 O 3; ZrC> 2; T1O2; Ta205; S1O2; ZnO; and / or HfO2.
  • Show it 1 shows a light-emitting electronic component according to an embodiment
  • Fig. 2 is a flowchart in which a method for
  • FIG. 1 shows an electronic component 100, for example a light-emitting electronic component 100, according to various embodiments.
  • the electronic component 100 may be in various aspects
  • Embodiments as an organic light emitting diode (OLED), as a
  • OPD organic photodiode
  • OSC organic solar cell
  • OPT organic thin film transistor
  • Device 100 may be part of an integrated circuit in various embodiments. Furthermore, a plurality of (for example light-emitting)
  • Device 100 may include a substrate 102.
  • the substrate 102 may be used, for example, as a support member for
  • the substrate 102 may include or be formed from glass, quartz, and / or a semiconductor material, or any other suitable material.
  • the substrate 102 may be a
  • the plastic may be one or more polyolefins (eg, high or low density polyethylene (PE) or
  • the plastic may be polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), polyester and / or polycarbonate (PC),
  • PVC polyvinyl chloride
  • PS polystyrene
  • PC polycarbonate
  • the substrate 102 may comprise, for example, a metal foil, for example an aluminum foil, a stainless steel foil, a copper foil or a combination or a stack of layers thereon.
  • the substrate 102 may include one or more of the above materials.
  • the substrate 102 may be transparent, partially transparent or even opaque.
  • the first electrode 104 (also referred to below as lower electrode 104) may consist of a
  • electrically conductive material or be formed, such as from a metal or a conductive transparent oxide (TCO) or a layer stack of multiple layers thereof or different metal or metals and / or the same or different TCOs.
  • Transparent conductive oxides are transparent, conductive materials, for example metal oxides, such as zinc oxide, tin oxide,
  • binary metal oxygen compounds such as ZnO, SnO 2 or ⁇ 2 O 3
  • ternary metal oxygen compounds such as Zn 2 SnO 4, Cd SnO 3, Zn SnO 3, Mgln 2 O 4, GalnO 3, Zn 2 ln 20S or In 4 Sn 3 O 2 or mixtures of different transparent conductive oxides also belong to the group of TCOs.
  • the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric composition and may also be p-doped or n-doped.
  • the first electrode 104 can be used as an anode, ie as a hole-injecting material
  • Electrode 104 may be formed by a stack of layers of a combination of a layer of a metal on a layer of a TCO, or vice versa.
  • An example is one
  • ITO indium tin oxide
  • the first electrode 104 may include a metal (eg, Ag, Pt, Au, Mg) or a metal Metal alloy of the described materials (for example, an AgMg alloy) have.
  • a metal eg, Ag, Pt, Au, Mg
  • a metal Metal alloy of the described materials for example, an AgMg alloy
  • the first electrode 104 may comprise AlZnO or similar materials.
  • Electrode 104 have a metal which can serve, for example, as a cathode material, that is, as electron-iversdes material.
  • the cathode material may include, for example, Al, Ba, In, Ag, Au, Mg, Ca or Li and
  • Device 100 is configured as a bottom emitter, the first electrode 104, for example, a layer thickness
  • electrode 104 may have a layer thickness of greater than or equal to about 10 nm, for example one
  • the first electrode 104 may have a layer thickness in a range of about 10 nm to about 25 nm, for example a layer thickness in a range of about 10 nm to about 18 nm,
  • the first electrode 104 may, for example, have a layer thickness of greater than or equal to approximately 40 nm,
  • a layer thickness of greater than or equal to about 50 nm for example, a layer thickness of greater than or equal to about 50 nm.
  • organic functional layer structure 106 that is or will be deposited on or over the first electrode 104.
  • the organic functional layer structure 106 may include one or more emitter layers 108, for example, with
  • fluorescent and / or phosphorescent emitters and one or more hole-line layers 110.
  • Emitter layer (s) 108 may include organic or organometallic compounds such as derivatives of polyfluorene, polythiophene and polyphenylene (e.g., 2- or 2-, 5-substituted poly-p-phenylenevinylene) as well as
  • Metal complexes for example iridium complexes such as blue phosphorescent FIrPic (bis (3,5-difluoro-2- (2-pyridyl) phenyl- (2-carboxypyridyl) iridium III), green
  • the emitter materials may be suitably embedded in a matrix material.
  • electronic component 100 may for example be selected so that the electronic component 100th
  • the emitter layer (s) 108 may have a plurality of emitter materials of different colors (for example blue and yellow or blue, green and red),
  • the emitter layer (s) 108 may be constructed of multiple sublayers, such as a blue fluorescent emitter layer 108 or blue phosphorescent
  • Emitter layer 108 a green phosphorescent
  • Emitter layer 108 By mixing the different colors, the emission of light with a white
  • Color impression result it can also be provided to arrange a converter material in the beam path of the primary emission generated by these layers, which at least partially absorbs the primary radiation and a
  • the organic functional layer structure 106 may generally include one or more functional layers.
  • the one or more functional layers may or may comprise organic polymers, organic oligomers, organic monomers, organic small, non-polymeric molecules ("small molecules") or combination of these materials
  • Layer structure 106 one or more functional
  • the hole transport layer 110 for example, tertiary amines, Carbazoderivate, conductive polyaniline or Polythylendioxythiophen can be used.
  • the one or more functional layers may or may not be embodied as an electroluminescent layer.
  • Hole transport layer 110 may be deposited on or over the first electrode 104, for example, deposited, and the emitter layer 108 may be on or above the
  • Hole transport layer 110 applied for example
  • the electronic component 100 may generally comprise further organic functional layers which serve to further improve the functionality and thus the efficiency of the electronic component 100.
  • the light-emitting electronic component 100 can be embodied as a "bottom emitter” and / or “top emitter”.
  • the organic functional layer structure 106 may have a layer thickness
  • the organic functional has a maximum of about 1.5 ⁇ , for example, a layer thickness of at most about 1.2 ⁇ , for example, a layer thickness of at most about 1 ⁇ , for example, a layer thickness of about 800 nm, for example, a maximum thickness of about 500 nm, for example, a layer thickness of at most about 400 nm, for example, a layer thickness of at most about 300 nm.
  • the organic functional has a maximum of about 1.5 ⁇ , for example, a layer thickness of at most about 1.2 ⁇ , for example, a layer thickness of at most about 1 ⁇ , for example, a layer thickness of about 800 nm, for example, a maximum thickness of about 500 nm, for example, a layer thickness of at most about 400 nm, for example, a layer thickness of at most about 300 nm.
  • the organic functional for example, a layer thickness of at most about 1.2 ⁇ , for example, a layer thickness of at most about 1 ⁇ , for example, a layer thickness of
  • Layer structure 106 for example, a stack of
  • each OLED may have a layer thickness of a maximum of about 1.5 ⁇ , for example a
  • Layer thickness of a maximum of about 1.2 ⁇ for example, a layer thickness of at most about 1 ⁇ , for example, a layer thickness of about 800 nm, for example, a layer thickness of about 500 nm, for example, a layer thickness of about 400 nm, for example a maximum Layer thickness of a maximum of about 300 nm.
  • Layer structure 106 for example, have a stack of three or four directly superimposed OLEDs, in which case, for example, the organic functional layer structure 106 may have a layer thickness of at most about 3 ⁇ .
  • a second electrode 112 may be applied.
  • the second electrode 112 may be configured such that a dielectric layer 114 deposited on or above the second electrode 112 is optically coupled to the organic functional layer structure 106.
  • Electrode 112 may be semitransparent with respect to the radiation emitted by organic functional layer structure 106.
  • the second electrode 112 may have a layer thickness such that a desired compromise is selected between a sufficient coupling strength between the organic functional layer structure 106 and the dielectric layer 114 (the greater the layer thickness of the second electrode 112, the lower the coupling strength ), and the achievable efficiency and thus the color rendering index of the light-emitting device 100 (the larger the
  • the second electrode 112 may include or be formed from the same materials as the first electrode 104, with metals being particularly suitable in various embodiments.
  • electrode 112 may have a layer thickness of less than or equal to about 50 nm, for example one
  • a layer thickness of less than or equal about 40 nm for example a layer thickness of less than or equal to about 35 nm, for example a layer thickness of less than or equal to about 30 nm, for example a layer thickness of less than or equal to about 25 nm,
  • a layer thickness of less than or equal to about 20 nm for example, a layer thickness of less than or equal to about 15 nm, for example, a layer thickness of less than or equal to about 10 nm.
  • the second electrode 112 On or above the second electrode 112, the
  • Dielectric layer 114 (hereinafter also referred to as (transparent) intermediate layer) or be applied.
  • the dielectric layer 114 may be a layer that is responsible for radiation at least in a portion of the
  • Wavelength range from 380 nm to 780 nm is transparent.
  • a light-emitting monochromatic or limited in the emission spectrum is transparent.
  • the dielectric layer 114 for radiation is at least in a partial region of the wavelength range of the desired monochrome light or for the limited
  • the dielectric layer 114 is deposited by an ALD method, thereby forming the dielectric layer 114 as an atomic layer epitaxial layer.
  • the dielectric layer 114 is deposited with a layer thickness in a range of about 50 nm to about 2 ⁇ m, for example in a range of about 70 nm to about 200 nm, for example in a range of about 100 nm to about 120 nm. At these layer thicknesses an encapsulation effect is ensured and the thickness
  • the dielectric layer 114 may be a material or mixture of materials or a stack of Layers of materials such as S1O2; S13N4; SiON (these materials are deposited, for example, by a CVD method); Al2O3; Zr02; T1O2; a205; S1O2; ZnO; and / or Hf02 (these materials are
  • deposited by an ALD method for example, deposited by an ALD method; or a combination of these materials.
  • the dielectric layer 114 may be a
  • Reflective layer structure 116 may be or be applied.
  • the reflective layer structure 116 may be made of the same
  • the layer thickness can be selected such that in the event that the light-emitting electronic component 100 is configured as a top emitter, the reflective layer structure 116, for example, a layer thickness
  • nm may be less than or equal to about 25 nm, for example, a layer thickness of less than or equal to about 20 nm, for example, a layer thickness of less than or equal to about 18 nm
  • electrode 104 may have a layer thickness of greater than or equal to about 10 nm, for example one
  • the reflective layer structure 116 may have a layer thickness in one
  • Range of about 10 nm to about 25 nm for example, a layer thickness in a range of about 10 nm to about 18 nm, for example, a layer thickness in a range of about 15 nm to about 18 nm.
  • Device 100 is configured as a bottom emitter, then the reflective layer structure 116, for example, a
  • the reflective layer structure 116 may include one or more mirrors. If the reflection layer structure 116 has a plurality of mirrors, then the respective mirrors are separated from one another by means of a respective dielectric layer.
  • the light-emitting electronic component 100 shown in FIG. 1 is designed as a bottom emitter, as symbolized by light rays 118.
  • the dielectric layer 114 by means of an ALD method with a very precisely adjustable
  • the ALD method has a significantly lower layer thickness variation than a vapor deposition of organic materials, whereby according to various
  • Coupled Microcavity OLEDs is enabled.
  • this results in the possibility of layer thickness variations of the organic layers on the
  • Adjusting the layer thickness, for example, the dielectric layer 114 compensate, which the yield in
  • a lighting device or a display device can increase large-scale facilities.
  • a lighting device or a display device can increase large-scale facilities.
  • Display are provided with a plurality or
  • Lighting device or the display device may have a large area formed active luminous surface.
  • “Large area” may mean in various embodiments that the luminous area has an area greater than or equal to a few square millimeters, for example, greater than or equal to a few square centimeters, for example, greater than or equal to a few Quadratdezimetern.
  • FIG. 2 shows a flowchart 200 in which a method for producing a light-emitting electronic
  • Component is shown according to one embodiment.
  • a first electrode is formed and an organic functional layer structure is formed in 204 on or over the first electrode. Furthermore, in 206, a second electrode on or above the organic functional
  • Layer structure is formed, and in 208 becomes a
  • a reflective layer structure is formed on or over the dielectric layer.

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist ein elektronisches Bauelement (100) auf eine erste Elektrode (104); eine organische funktionelle Schichtenstruktur (106) auf oder über der ersten Elektrode (104); eine zweite Elektrode (112) auf oder über der organischen funktionellen Schichtenstruktur (106); eine dielektrische Schicht (114) auf oder über der zweiten Elektrode (112); und eine Reflexions- Schichtstruktur (116) auf oder über der dielektrischen Schicht (114).

Description

Beschreibung
Elektronisches Bauelement und Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements
Die Erfindung betrifft ein elektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements.
Eine organische Leuchtdiode mit zwei miteinander optisch gekoppelten Mikrokavitäten (engl.: coupled microcavities ) ist in M.Mazzeo et al . , Shaping white light through
electroluminescent fully organic coupled-microcavities ,
Advanced Materials, Doil 0.1002/adma .201001631 , September 2010, beschrieben. Mit Hilfe der zweiten Mikrokavität
zusätzlich zu der ohnehin üblichen Mikrokavität, gebildet von einer organischen Leuchtdiode (OLED) , ist es möglich, das Emissionsspektrum einer OLED zu beeinflussen, wodurch sich insbesondere ein hoher Farbwiedergabeindex erzielen lässt. Diese zusätzliche Mikrokavität wird von einer transparenten, organischen Schicht, angeordnet zwischen zwei metallischen
Spiegeln, gebildet, wobei der Spiegel, der sich zwischen den beiden Mikrokavitäten befindet, semitransparent ist, so dass sich eine optische Kopplung zwischen den beiden
Mikrokavitäten ergibt.
Der Erfinder hat festgestellt, dass eine solche OLED mit zwei miteinander optisch gekoppelten Mikrokavitäten sehr anfällig ist hinsichtlich des erzielbaren Farbwiedergabeindex und auch der erzielbaren Effizienz der OLED gegen schon sehr geringe Schichtdickenschwankungen bei der Deposition der Materialien. Mit konventionellen Aufdampfmethoden zum Aufbringen von organischen Schichten ergeben sich beispielsweise
typischerweise Schichtdickenschwankungen in einem Bereich von ± 5 %. Dadurch ist eine großtechnische Realisierung von OLEDs mit zwei miteinander optisch gekoppelten Mikrokavitäten
(Coupled-Microcavity OLEDs) nur sehr schwierig möglich. Es stellt sich daher die Aufgabe, diesen Nachteil zu
überwinden und ein Struktur bzw. ein Verfahren anzugeben, dass eine großtechnische Realisierung von OLEDs mit zwei miteinander optisch gekoppelten Mikrokavitäten ermöglicht.
Dieses Problem wird durch ein elektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des
Verfahrens zum Herstellen eines optoelektronischen
Halbleiterbauteils bzw. des optoelektronischen
Halbleiterbauteils sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben .
In verschiedenen Ausführungsbeispielen werden ein
elektronisches Bauelement, beispielsweise ein
lichtemittierendes elektronisches Bauelement, und ein
Verfahren zum Herstellen eines elektronisches Bauelements, beispielsweise eines lichtemittierenden elektronischen
Bauelements, bereitgestellt, das einen zuverlässig
erreichbaren hohen Farbwiedergabeindex vergleichbar mit einer Coupled-Microcavity OLED gewährleistet und das auch eine großtechnische Realisierung und Herstellung eines solchen elektronischen Bauelements ermöglicht.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein
elektronisches Bauelement, beispielsweise ein
lichtemittierendes elektronisches Bauelement, bereitgestellt. Das elektronische Bauelement kann eine erste Elektrode aufweisen; eine organische funktionelle Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode; eine zweite Elektrode auf oder über der organischen funktionellen Schichtenstruktur; eine dielektrische Schicht auf oder über der zweiten
Elektrode; und eine Reflexions-Schichtstruktur auf oder über der dielektrischen Schicht. Die gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehene dielektrische Schicht anstelle der bei einer herkömmlichen Coupled-Microcavity OLED üblicherweise vorgesehenen zweiten organischen Schicht ermöglicht ein genaueres Aufbringen der dielektrischen Schicht hinsichtlich der Dicke der
aufgebrachten dielektrischen Schicht. Die aufgebrachte dielektrische Schicht unterliegt gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen nicht den oben beschriebenen
erheblichen Schichtdickenschwankungen, wie sie beim
Aufbringen einer organischen Schicht gegeben sind. Somit wird gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen eine exaktere
Schichtdickensteuerung erreicht, womit der erzielbare hohe Farbwiedergabeindex zuverlässig selbst bei einer
großtechnischen Realisierung gewährleistet werden kann.
Somit wird anschaulich in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Coupled-Microcavity OLED bereitgestellt, bei der nur eine organische funktionelle Schichtenstruktur vorgesehen ist und diese mit einer dielektrischen Schicht gekoppelt ist, beispielsweise optisch gekoppelt ist, so dass die
Kopplungswirkung zum Erhöhen des Farbwiedergabeindex erreicht wird .
Weiterhin ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen
Ausführungsbeispielen durch die dielektrische Schicht
anstelle der organischen Schicht eine Verkapselungswirkung des gebildeten lichtemittierenden elektronischen Bauelements bereitgestellt wird. Bei einer herkömmlichen Coupled- Microcavity OLED ist es üblicherweise erforderlich, die gebildete Coupled-Microcavity OLED noch durch zusätzliche Maßnahmen, wie beispielsweise auf der Coupled-Microcavity OLED zusätzlich aufgebrachten Schichten, beispielsweise ALD- Schichten (ALD: Atomlagenepitaxieabscheidung, Engl.: Atomic Layer Deposition) oder einer Kavitätsglasverkapselung mit einem so genannten Getter, vor Sauerstoff und Wasser zu schützen . Somit wird anschaulich durch den Einsatz der dielektrischen Schicht eine Coupled-Microcavity OLED-Struktur
bereitgestellt, bei der das oben beschriebene Problem der Schichtdickenschwankungen gelöst wird bei gleichzeitig erzielter Verkapselungswirkung . Es ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen
selbstverständlich noch zusätzliche Schichten oder Maßnahmen vorgesehen sein können, wenn gewünscht, zum zusätzlichen Verkapseln des lichtemittierenden elektronischen Bauelements.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird unter dem
Ausdruck „Verkapseln" oder „Verkapselung" beispielsweise verstanden, dass eine Barriere gegenüber Feuchtigkeit
und/oder Sauerstoff bereitgestellt wird, so dass die
organische funktionelle Schichtenstruktur nicht von diesen Stoffen durchdrungen werden kann.
In einer Ausgestaltung kann die zweite Elektrode derart eingerichtet sein, dass die dielektrische Schicht mit der organischen funktionellen Schichtenstruktur optisch gekoppelt ist .
Weiterhin kann die zweite Elektrode semitransparent
hinsichtlich der von der organischen funktionellen
Schichtenstruktur emittierten Strahlung sein.
In einer Weiterbildung ist die dielektrische Schicht eine Schicht, die für Strahlung zumindest in einem Teilbereich Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm transparent ist
Die dielektrische Schicht kann eine Schicht sein, die
aufgebracht ist mittels eines der folgenden Verfahren:
chemisches Abscheideverfahren aus der Gasphase (chemical vapor deposition, CVD) ; physikalisches Abscheideverfahren aus der Gasphase (physical vapor deposition, PVD) ;
Aufschleuderverfahren (spin coating) ; Drucken; Rakeln;
Sprühen; und Tauchabscheideverfahren. Als CVD-Verfahren kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein plasmaünterstütztes chemisches Abscheideverfahren aus der Gasphase (plasma enhanced chemical vapor deposition, PE-CVD) eingesetzt werden. Dabei kann in einem Volumen über und/oder um das Element, auf das die aufzubringende Schicht
aufgebracht werden soll, herum ein Plasma erzeugt, wobei dem Volumen zumindest zwei gasförmige Ausgangsverbindungen zugeführt werden, die in dem Plasma ionisiert und zur
Reaktion miteinander angeregt werden. Durch die Erzeugung des Plasmas kann es möglich sein, dass die Temperatur, auf welche die Oberfläche des Elements aufzuheizen ist, um eine
Erzeugung beispielsweise der dielektrischen Schicht zu ermöglichen, im Vergleich zu einem plasmalosen CVD-Verfahren erniedrigt werden kann. Das kann beispielsweise von Vorteil sein, wenn das Element, beispielsweise das zu bildende lichtemittierende elektronische Bauelement, bei einer
Temperatur oberhalb einer Maximaltemperatur geschädigt werden würde. Die Maximaltemperatur kann beispielsweise bei einem zu bildenden lichtemittierenden elektronischen Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen etwa 120 °C betragen, so dass die Temperatur, bei der beispielsweise die dielektrische Schicht aufgebracht wird, kleiner oder gleich 120 °C und beispielsweise kleiner oder gleich 80 °C sein kann.
Alternativ kann die dielektrische Schicht mittels eines physikalischen Abscheideverfahrens aus der Gasphase (physical vapor deposition, PVD) abgeschieden werden, beispielsweise mittels Sputterns, ionenunterstützten Abscheideverfahrens oder thermischen Verdampfens.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann die dielektrische
Schicht eine Atomlagenepitaxie-Schicht, anders ausgedrückt eine Schicht, die mittels eines Atomlagenepitaxieverfahrens (atomic layer deposition, ALD) aufgebracht worden ist, sein.
Unter einem Atomlagenepitaxieverfahren kann ein Verfahren verstanden werden, bei dem im Vergleich zu einem anderen CVD- Verfahren zuerst eine erste von zumindest zwei gasförmigen Ausgangsverbindungen einem Volumen zugeführt wird, in dem das Element, auf dessen Oberfläche die Schicht mittels des ALD- Verfahrens aufgebracht werden soll, bereitgestellt wird. Die erste Ausgangsverbindung kann auf der Oberfläche adsorbieren, beispielsweise regelmäßig oder unregelmäßig (und dann ohne Fernordnung) . Nach einer vollständigen oder nahezu
vollständigen Bedeckung der Oberfläche mit der ersten
Ausgangsverbindung kann eine zweite der zumindest zwei
Ausgangsverbindungen zugeführt werden. Die zweite
Ausgangsverbindung kann mit der an der Oberfläche
beispielsweise unregelmäßig aber beispielsweise vollständig flächendeckend adsorbierten ersten Ausgangsverbindung
reagieren, wodurch eine Monolage der zweiten Schicht
ausgebildet werden kann. Wie bei einem anderen CVD-Verfahren kann es vorgesehen sein, dass die Oberfläche auf eine
Temperatur über der Raumtemperatur erhitzt wird. Dadurch kann die Reaktion zur Bildung einer Monolage thermisch initiiert werden. Die vorzusehende Oberflächentemperatur kann von den Edukten, anders ausgedrückt von der ersten Ausgangsverbindung und der zweiten Ausgangsverbindung abhängen. Bei Wiederholung dieser Prozesse kann somit nacheinander eine Mehrzahl von Monolagen aufeinander aufgebracht werden, womit eine sehr genaue (reproduzierbare) Einstellung der gewünschten
Schichtdicke der mittels eines ALD-Verfahrens aufzubringenden Schicht ermöglicht wird.
Die dielektrische Schicht kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 2 μπι,
beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 70 nm bis ungefähr 200 nm.
Die dielektrische Schicht kann ein Material oder eine
Mischung von Materialien oder einen Stapel von Schichten von Materialien aufweisen, beispielsweise AI2O3; Zr02," T1O2;
Ta205; S1O2; ZnO; und/oder HfO2 · Dies bedeutet, dass die dielektrische Schicht beispielsweise gebildet werden kann von einer einzelnen Schicht aus einem Material oder mehreren Materialien oder aus einer Mehrzahl von übereinander
gestapelten Schichten aus demselben oder verschiedenen
Materialien, beispielsweise aus Materialien, wie sie oben beschrieben worden sind. Grundsätzlich kann jedes geeignete Material / alle geeigneten Materialien verwendet werden, das oder die mit einer ausreichend hohen Genauigkeit hinsichtlich der erreichbaren Schichtdickenschwankung aufgebracht werden kann oder können, beispielsweise abgeschieden werden kann oder können.
Eine besonders hohe Genauigkeit bei der
Schichtdickensteuerung ist erzielbar bei Einsatz eines
Atomlagenepitaxieverfahrens zum Aufbringen der dielektrischen Schicht, weshalb beispielsweise alle Materialien verwendet werden können, die mittels eines Atomlagenepitaxieverfahrens abscheidbar sind, was für die oben genannten Materialien gegeben ist.
Bei Einsatz eines ALD-Verfahrens können/kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die erste Ausgangsverbindung und/oder die zweite Ausgangsverbindung für die dielektrische Schicht metallorganische Verbindungen sein oder enthalten,
beispielsweise Trimethylmetallverbindungen sowie Sauerstoff¬ haltige Verbindungen. Beispielsweise können zum ALD- Abscheiden der dielektrischen Schicht aufweisend AI2O3
Trimethylaluminium als erste Ausgangsverbindung sowie Wasser (H2O) oder N2O als zweite Ausgangsverbindung vorgesehen sein. Alternativ dazu kann beispielsweise Wasser (H2O) oder N2O als erste Ausgangsverbindung vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann als Variante eines ALD-Verfahrens ein plasmaloses ALD-Verfahren
(plasmaless atomic layer deposition, PLALD-Verfahren)
vorgesehen sein, für das kein Plasma erzeugt wird, sondern bei dem zur Bildung der Monolagen die Reaktion der oben genannten Ausgangsverbindungen nur über die Temperatur der zu beschichtenden Oberfläche initiiert wird. Die Temperatur der Oberfläche, auf der die Schicht abgeschieden werden soll, kann bei einem PLALD-Verfahren in verschiedenen
Ausführungsbeispielen größer oder gleich 60 °C sein und/oder kleiner oder gleich 120 °C.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann als Variante eines ALD-Verfahrens ein plasmaunterstütztes ALD-Verfahren (plasma enhanced atomic layer deposition, PEALD-Verfahren) vorgesehen sein, bei dem die zweite Ausgangsverbindung bei gleichzeitiger Erzeugung eines Plasmas zugeführt wird, wodurch es wie bei einem PECVD-Verfahren möglich sein kann, dass die zweite Ausgangsverbindung angeregt wird. Dadurch kann im Vergleich zu einem PLALD-Verfahren die Temperatur, auf welche die Oberfläche aufzuheizen ist, reduziert werden und durch die Plasmaerzeugung dennoch die Reaktion zwischen Ausgangsverbindungen initiiert werden. Die Monolagen können dabei beispielsweise bei einer Temperatur von kleiner als 120 °C und beispielsweise kleiner oder gleich 80 °C
aufgebracht werden. Um weitere Monolagen zu erzeugen können die Prozesse des Zuführens der ersten Ausgangsverbindung und danach des Zuführens der zweiten Ausgangsverbindung
wiederholt werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren zum Herstellen eines elektronischen Bauelements, beispielsweise eines lichtemittierenden elektronischen Bauelements,
bereitgestellt. Das Verfahren kann aufweisen ein Bilden einer ersten Elektrode; ein Bilden einer organischen funktionellen Schichtenstruktur auf oder über der ersten Elektrode; ein Bilden einer zweiten Elektrode auf oder über der organischen funktionellen Schichtenstruktur; ein Bilden einer
dielektrischen Schicht auf oder über der zweiten Elektrode; und ein Bilden einer Reflexions-Schichtstruktur auf oder über der dielektrischen Schicht.
Die zweite Elektrode kann derart gebildet werden, dass die dielektrische Schicht mit der organischen funktionellen
Schichtenstruktur optisch gekoppelt ist. Ferner kann die zweite Elektrode als semitransparent
hinsichtlich der von der organischen funktionellen
Schichtenstruktur emittierten Strahlung gebildet werden.
In einer Ausgestaltung kann die dielektrische Schicht als eine Schicht gebildet werden, die für Strahlung zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm transparent ist.
In noch einer Ausgestaltung kann die dielektrische Schicht mittels eines der folgenden Verfahren gebildet werden:
chemisches Abscheideverfahren aus der Gasphase (chemical vapor deposition, CVD) ; physikalisches Abscheideverfahren aus der Gasphase (physical vapor deposition, PVD) ;
Aufschleuderverfahren (spin coating) ; Drucken; Rakeln;
Sprühen; und Tauchabescheideverfahren.
Weiterhin kann die dielektrische Schicht mittels eines
Atomlagenepitaxie-Verfahrens aufgebracht werden.
Gemäß noch einer Weiterbildung kann die dielektrische Schicht gebildet werden mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 2 μπι, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 70 nm bis ungefähr 200 nm.
Gemäß noch einer Weiterbildung kann die dielektrische Schicht gebildet werden aus einem Material oder einer Mischung von Materialien oder einem Stapel von Schichten von Materialien, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: AI2O3; ZrC>2; T1O2; Ta205; S1O2; ZnO; und/oder HfO2.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen Fig. 1 ein lichtemittierendes elektronisches Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
Fig. 2 ein Ablaufdiagramm, in dem ein Verfahren zum
Herstellen eines lichtemittierenden elektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel
dargestellt ist.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische
Aus führungs formen 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 Aus führungs formen in einer Anzahl
verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Aus führungs formen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Aus führungs formen 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. Fig.l zeigt ein elektronisches Bauelement 100, beispielsweise ein lichtemittierendes elektronisches Bauelement 100, gemäß verschiedenen Aus führungsbei spielen .
Das elektronische Bauelement 100 kann in verschiedenen
Ausführungsbeispielen als eine organische lichtemittierende Diode (organic light emitting diode, OLED) , als eine
organische Photodiode (organic photodiode, OPD) , als eine organische Solarzelle (organic solar cell, OSC) , oder als ein organischer Transistor, beispielsweise als ein organischer Dünnfilmtransistor (organic thin film transistor, OTFT) ausgebildet sein. Das lichtemittierende elektronische
Bauelement 100 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von (beispielsweise lichtemittierenden)
elektronischen Bauelementen 100 vorgesehen sein,
beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse. Das (beispielsweise lichtemittierende) elektronische
Bauelement 100 kann ein Substrat 102 aufweisen. Das Substrat 102 kann beispielsweise als ein Trägerelement für
elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise
optoelektronische Elemente, dienen. Beispielsweise kann das Substrat 102 Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial oder irgendein anderes geeignetes Material aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann das Substrat 102 eine
Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Kunststoff kann ein oder mehrere Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder
Polypropylen (PP) ) aufweisen oder daraus gebildet sein.
Ferner kann der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC) , Polystyrol (PS), Polyester und/oder Polycarbonat (PC),
Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen oder daraus gebildet sein. Weiterhin kann das Substrat 102 beispielsweise eine Metallfolie aufweisen, beispielsweise eine Aluminiumfolie, eine Edelstahlfolie, eine Kupferfolie oder eine Kombination oder einen Schichtenstapel darauf. Das Substrat 102 kann eines oder mehrere der oben genannten Materialien aufweisen. Das Substrat 102 kann transparent, teilweise transparent oder auch opak ausgeführt sein.
Auf oder über dem Substrat 102 kann eine erste Elektrode 104 aufgebracht sein. Die erste Elektrode 104 (im Folgenden auch als untere Elektrode 104 bezeichnet) kann aus einem
elektrisch leitfähigen Material gebildet werden oder sein, wie beispielsweise aus einem Metall oder einem leitfähigen transparenten Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einem Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben oder unterschiedlichen Metalls oder Metalle und/oder desselben oder unterschiedlicher TCOs . Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitfähige Materialien, beispielsweise Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid,
Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO) . Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, Sn02, oder Ιη2θ3 gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn2Sn04, CdSn03, ZnSn03, Mgln204, Galn03, Zn2ln20s oder In4Sn30i2 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können ferner p-dotiert oder n-dotiert sein. Die erste Elektrode 104 kann als Anode, also als löcherin izierendes Material
ausgebildet sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste
Elektrode 104 gebildet werden von einem Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine
Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) . In verschiedenen
Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 104 ein Metall aufweisen (beispielsweise Ag, Pt, Au, Mg) oder eine Metalllegierung der beschriebenen Materialien (beispielsweise eine AgMg-Legierung) aufweisen. In verschiedenen
Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 104 AlZnO oder ähnliche Materialien aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste
Elektrode 104 ein Metall aufweisen, das beispielsweise als Kathodenmaterial, also als elektronenin izierendes Material, dienen kann. Als Kathodenmaterial können unter anderem beispielweise AI, Ba, In, Ag, Au, Mg, Ca oder Li sowie
Verbindungen, Kombinationen oder Legierungen dieser
Materialien in verschiedenen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein .
Für den Fall, dass das lichtemittierende elektronische
Bauelement 100 als Bottom-Emitter eingerichtet ist, kann die erste Elektrode 104 beispielsweise eine Schichtdicke
aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm,
beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 18 nm. Weiterhin kann die erste
Elektrode 104 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 10 nm, beispielsweise eine
Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 15 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die erste Elektrode 104 eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 18 nm,
beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von
ungefähr 15 nm bis ungefähr 18 nm.
Für den Fall, dass das lichtemittierende elektronische
Bauelement 100 als Top-Emitter eingerichtet ist, dann kann die erste Elektrode 104 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 40 nm,
beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 50 nm. Weiterhin kann das (beispielsweise lichtemittierende )
elektronische Bauelement 100 eine organische funktionelle Schichtenstruktur 106 aufweisen, die auf oder über der ersten Elektrode 104 aufgebracht ist oder wird.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 106 kann eine oder mehrere Emitterschichten 108, beispielsweise mit
fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern, enthalten, sowie eine oder mehrere Lochleitungsschichten 110.
Beispiele für Emittermaterialien, die in dem elektronischen Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen für die
Emitterschicht ( en) 108 eingesetzt werden können, schließen organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (z.B. 2- oder 2 , 5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie
Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis (3, 5-difluoro-2- (2- pyridyl ) phenyl- ( 2-carboxypyridyl ) -iridium III), grün
phosphoreszierendes Ir (ppy) 3 (Tris (2-phenylpyridin) iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy) 3*2 (PFß)
(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- ulolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter ein. Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche insbesondere mittels nasschemischen Verfahren, wie
beispielsweise Spin Coating, abscheidbar sind. Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein. Die Emittermaterialien der Emitterschicht ( en) 108 des
elektronischen Bauelements 100 können beispielsweise so ausgewählt sein, dass das elektronische Bauelement 100
Weißlicht emittiert. Die Emitterschicht ( en) 108 kann mehrere verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen,
alternativ kann die Emitterschicht ( en) 108 auch aus mehreren Teilschichten aufgebaut sein, wie einer blau fluoreszierenden Emitterschicht 108 oder blau phosphoreszierenden
Emitterschicht 108, einer grün phosphoreszierenden
Emitterschicht 108 und einer rot phosphoreszierenden
Emitterschicht 108. Durch die Mischung der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mit einem weißen
Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine
Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die
Kombination von primärer und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 106 kann allgemein eine oder mehrere funktionelle Schichten aufweisen. Die eine oder mehreren funktionellen Schichten kann oder können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules") oder Kombination dieser Materialien aufweisen. Beispielsweise kann die organische funktionelle
Schichtenstruktur 106 eine oder mehrere funktionelle
Schichten aufweisen, die als Lochtransportschicht 110
ausgeführt ist oder sind, so dass beispielsweise in dem Fall einer OLED eine effektive Löcherin ektion in eine
elektrolumineszierende Schicht oder einen
elektrolumineszierenden Bereich zu ermöglichen. Als Material für die Lochtransportschicht 110 können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazoderivate, leitendes Polyanilin oder Polythylendioxythiophen verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann oder können die eine oder mehreren funktionellen Schichten als elektrolumineszierende Schicht ausgeführt sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die
Lochtransportschicht 110 auf oder über der ersten Elektrode 104 aufgebracht, beispielsweise abgeschieden, sein, und die Emitterschicht 108 kann auf oder über der
Lochtransportschicht 110 aufgebracht, beispielsweise
abgeschieden, sein.
Das elektronische Bauelement 100 kann allgemein weitere organische Funktionsschichten aufweisen, die dazu dienen, die Funktionalität und damit die Effizienz des elektronischen Bauelements 100 weiter zu verbessern.
Das lichtemittierende elektronische Bauelement 100 kann als „Bottom-Emitter" und/oder „Top-Emitter" ausgeführt sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 106 eine Schichtdicke
aufweisen von maximal ungefähr 1,5 μπι, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 μπι, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 μπι, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle
Schichtenstruktur 106 beispielsweise einen Stapel von
mehreren direkt übereinander angeordneten OLEDs aufweisen, wobei jede OLED beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 1,5 μπι, beispielsweise eine
Schichtdicke von maximal ungefähr 1,2 μπι, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 μπι, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 800 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 500 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 400 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die organische funktionelle
Schichtenstruktur 106 beispielsweise einen Stapel von drei oder vier direkt übereinander angeordneten OLEDs aufweisen, in welchem Fall beispielsweise die organische funktionelle Schichtenstruktur 106 eine Schichtdicke aufweisen kann von maximal ungefähr 3 μπι.
Auf oder über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 106 kann eine zweite Elektrode 112 aufgebracht sein.
Die zweite Elektrode 112 kann derart eingerichtet sein, dass eine auf oder über der zweiten Elektrode 112 aufgebrachte dielektrische Schicht 114 mit der organischen funktionellen Schichtenstruktur 106 optisch gekoppelt ist. Die zweite
Elektrode 112 kann semitransparent hinsichtlich der von der organischen funktionellen Schichtenstruktur 106 emittierten Strahlung sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode 112 eine Schichtdicke aufweisen derart, dass ein gewünschter Kompromiss gewählt wird zwischen einer ausreichenden Kopplungsstärke zwischen der organischen funktionellen Schichtenstruktur 106 und der dielektrischen Schicht 114 (je größer die Schichtdicke der zweiten Elektrode 112 ist, desto geringer ist die Kopplungsstärke) , und der erreichbaren Effizienz und damit des Farbwiedergabeindex des lichtemittierenden Bauelements 100 (je größer die
Schichtdicke der zweiten Elektrode 112 ist, desto größer ist die Effizienz) . In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite Elektrode 112 die gleichen Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein wie die erste Elektrode 104, wobei in verschiedenen Ausführungsbeispielen Metalle besonders geeignet sind.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die zweite
Elektrode 112 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von kleiner oder gleich ungefähr 50 nm, beispielsweise eine
Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 45 nm,
beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 35 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 30 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm,
beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 15 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 10 nm. Auf oder über der zweiten Elektrode 112 kann die
dielektrische Schicht 114 (im Folgenden auch bezeichnet als (transparente) Zwischenschicht) aufgebracht sein oder werden.
Die dielektrische Schicht 114 kann eine Schicht sein, die für Strahlung zumindest in einem Teilbereich des
Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm transparent ist. Für den Fall, dass beispielsweise ein lichtemittierendes monochromes oder im Emissionsspektrum begrenztes
elektronisches Bauelement bereitgestellt werden soll, ist es ausreichend, dass die dielektrische Schicht 114 für Strahlung zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs des gewünschten monochromen Lichts oder für das begrenzte
Emissionsspektrum transparent ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die dielektrische Schicht 114 mittels eines ALD-Verfahrens abgeschieden, womit die dielektrische Schicht 114 als eine Atomlagenepitaxie- Schicht gebildet wird. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die dielektrische Schicht 114 mit einer Schichtdicke abgeschieden in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 2 μπι, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 70 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 100 nm bis ungefähr 120 nm. Bei diesen Schichtdicken ist eine Verkapselungswirkung gewährleistet und die Dicke
beispielsweise der Coupled-Microcavity lässt sich sehr genau einstellen. Die dielektrische Schicht 114 kann ein Material oder eine Mischung von Materialien oder einen Stapel von Schichten von Materialien aufweisen wie beispielsweise S1O2; S13N4; SiON (diese Materialien werden beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden); AI2O3; Zr02; T1O2; a205; S1O2; ZnO; und/oder Hf02 (diese Materialien werden
beispielsweise mittels eines ALD-Verfahrens abgeschieden) ; oder eine Kombination dieser Materialien.
Auf oder über der dielektrischen Schicht 114 kann eine
Reflexions-Schichtstruktur 116 aufgebracht sein oder werden.
Die Reflexions-Schichtstruktur 116 kann aus denselben
Materialien gebildet werden wie die erste Elektrode 102, wobei die Schichtdicke derart gewählt werden kann, dass für den Fall, dass das lichtemittierende elektronische Bauelement 100 als Top-Emitter eingerichtet ist, die Reflexions- Schichtstruktur 116 beispielsweise eine Schichtdicke
aufweisen kann von kleiner oder gleich ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 20 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von kleiner oder gleich ungefähr 18 nm. Weiterhin kann die erste
Elektrode 104 beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 10 nm, beispielsweise eine
Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 15 nm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Reflexions- Schichtstruktur 116 eine Schichtdicke aufweisen in einem
Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 25 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 18 nm, beispielsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 15 nm bis ungefähr 18 nm.
Für den Fall, dass das lichtemittierende elektronische
Bauelement 100 als Bottom-Emitter eingerichtet ist, dann kann die Reflexions-Schichtstruktur 116 beispielsweise eine
Schichtdicke aufweisen von größer oder gleich ungefähr 40 nm, beispielsweise eine Schichtdicke von größer oder gleich ungefähr 50 nm. Die Reflexions-Schichtstruktur 116 kann einen oder mehrere Spiegel aufweisen. Weist die Reflexions-Schichtstruktur 116 mehrere Spiegel auf, so sind die jeweiligen Spiegel mittels einer jeweiligen Dielektrikumsschicht voneinander getrennt.
Das in Fig.l dargestellte lichtemittierende elektronische Bauelement 100 ist als Bottom-Emitter eingerichtet, wie mittels Lichtstrahlen 118 symbolisiert ist.
Mit Hilfe eines ALD-Verfahrens und eines CVD-Verfahrens beim Herstellen eines lichtemittierenden elektronischen
Bauelements 100 kann die dielektrische Schicht 114 mittels eines ALD-Verfahrens mit einer sehr genau einstellbaren
Schichtdicke abgeschieden werden. In verschiedenen
Ausführungsbeispielen wird anschaulich die bei der
herkömmlichen organische Leuchtdiode mit zwei miteinander optisch gekoppelten Mikrokavitäten vorgesehene zweite organische Schicht ersetzt durch eine dichte, dielektrische Schicht .
In verschiedenen Ausführungsbeispielen besitzt die
aufgebrachte dielektrische Schicht 114 eine
Verkapselungswirkung, so dass das gebildete elektronische Bauelement und dabei beispielsweise die organische
funktionelle Schichtenstruktur 106 geschützt wird gegen ein Eindringen von Luft oder Wasser.
Technisch bedingt besitzt das ALD-Verfahren eine wesentlich geringere Schichtdickenschwankung als ein Aufdampfen von organischen Materialien, wodurch gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen eine großtechnische Nutzung von
beispielsweise Coupled-Microcavity OLEDs ermöglicht wird. Beispielsweise ergibt sich dadurch die Möglichkeit, auch Schichtdickenschwankungen der Organik-Lagen über das
Einstellen der Schichtdicke beispielsweise der dielektrischen Schicht 114 auszugleichen, was die Ausbeute in
großtechnischen Anlagen erhöhen kann. In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann eine Beleuchtungseinrichtung oder eine Anzeigeeinrichtung
(Display) bereitgestellt werden mit einer Mehrzahl oder
Vielzahl von lichtemittierenden elektronischen Bauelementen 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Die
Beleuchtungseinrichtung oder die Anzeigeeinrichtung kann eine großflächig ausgebildete aktive Leuchtfläche aufweisen.
„Großflächig" kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen bedeuten, dass die Leuchtfläche eine Fläche von größer oder gleich einigen Quadratmillimetern, beispielsweise von größer oder gleich einigen QuadratZentimetern, beispielsweise von größer oder gleich einigen Quadratdezimetern, aufweist.
Fig.2 zeigt ein Ablaufdiagramm 200, in dem ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden elektronischen
Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
In 202 wird eine erste Elektrode gebildet und eine organische funktionelle Schichtenstruktur wird in 204 auf oder über der ersten Elektrode gebildet. Weiterhin wird in 206 eine zweite Elektrode auf oder über der organischen funktionellen
Schichtenstruktur gebildet, und in 208 wird eine
dielektrische Schicht auf oder über der zweiten Elektrode gebildet. Schließlich wird in 210 eine Reflexions- Schichtstruktur auf oder über der dielektrischen Schicht gebildet .

Claims

Patentansprüche
Elektronisches Bauelement (100), aufweisend:
eine erste Elektrode (104);
eine organische funktionelle Schichtenstruktur (106) auf oder über der ersten Elektrode (104);
eine zweite Elektrode (112) auf oder über der
organischen funktionellen Schichtenstruktur (106);
eine dielektrische Schicht (114) auf oder über der zweiten Elektrode (112); und
eine Reflexions-Schichtstruktur (116) auf oder über der dielektrischen Schicht (114)
wobei die organische funktionelle Schichtstruktur (106) zwischen der ersten Elektrode (104) und der zweiten Elektrode (112) eine erste Mikrokavität bildet und die dielektrische Schicht (114) zwischen der zweiten Elektrode (112) und der Reflexions-Schichtstruktur (116) eine zweite Mikrokavität bildet.
Elektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode (112) derart eingerichtet ist, dass die erste Mikrokavität über die zweite
Elektrode (112) mit der zweiten Mikrokavität optisch gekoppelt ist.
Elektronisches Bauelement (100) gemäß Anspruch 2, wobei die zweite Elektrode (112) semitransparent
hinsichtlich der von der organischen funktionellen
Schichtenstruktur (106) emittierten Strahlung ist.
4. Elektronisches Bauelement (100) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 3,
wobei die dielektrische Schicht (114) eine Schicht ist, die für Strahlung zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm transparent ist . Elektronisches Bauelement (100) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 4,
wobei die dielektrische Schicht (114) eine Schicht ist, aufgebracht mittels eines der folgenden Verfahren:
chemisches Abscheideverfahren aus der Gasphase;
physikalisches Abscheideverfahren aus der Gasphase;
Aufschleuderverfahren;
Drucken;
Rakeln;
Sprühen; und
Tauchabescheideverfahren .
Elektronisches Bauelement (100) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 5,
wobei die dielektrische Schicht (114) eine
Atomlagenepitaxie-Schicht ist.
Elektronisches Bauelement (100) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 6,
wobei die dielektrische Schicht (114) eine Schichtdicke aufweist in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 2 μπι, vorzugsweise in einem Bereich von
ungefähr 70 nm bis ungefähr 200 nm.
Elektronisches Bauelement (100) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 7,
wobei die dielektrische Schicht (114) ein Material oder eine Mischung von Materialien oder einen Stapel von Schichten von Materialien aufweist, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: S1O2; S13N4; SiON; AI2O3; Zr02," T1O2; a2Ü5; S1O2; ZnO; und Hf02,* oder eine Kombination dieser Materialien.
Verfahren (200) zum Herstellen eines elektronischen Bauelements (100), wobei das Verfahren aufweist:
Bilden (202) einer ersten Elektrode (104); Bilden (204) einer organischen funktionellen
Schichtenstruktur (106) auf oder über der ersten
Elektrode (104) ;
Bilden (206) einer zweiten Elektrode (112) auf oder über der organischen funktionellen Schichtenstruktur (106); Bilden (208) einer dielektrischen Schicht (114) auf oder über der zweiten Elektrode (112); und
Bilden (210) einer Reflexions-Schichtstruktur (116) auf oder über der dielektrischen Schicht (114),
so dass die organische funktionelle Schichtstruktur
(106) zwischen der ersten Elektrode (104) und der zweiten Elektrode (112) eine erste Mikrokavität bildet und
die dielektrische Schicht (114) zwischen der zweiten Elektrode (112) und der Reflexions-Schichtstruktur (116) eine zweite Mikrokavität bildet.
Verfahren gemäß Anspruch 9,
wobei die zweite Elektrode (112) derart gebildet wird, dass die erste Mikrokavität mit der zweiten Mikrokavität optisch gekoppelt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 10,
wobei die zweite Elektrode (112) als semitransparent hinsichtlich der von der organischen funktionellen
Schichtenstruktur (106) emittierten Strahlung gebildet wird .
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11,
wobei die dielektrische Schicht (114) als eine Schicht gebildet wird, die für Strahlung zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm transparent ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12,
wobei die dielektrische Schicht (114) mittels eines der folgenden Verfahren gebildet wird:
chemisches Abscheideverfahren aus der Gasphase; • physikalisches Abscheideverfahren aus der Gasphase;
• Aufschleuderverfahren;
• Drucken;
• Rakeln;
· Sprühen; und
• Tauchabscheideverfahren.
14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13,
wobei die dielektrische Schicht (114) mittels eines Atomlagenepitaxie-Verfahrens aufgebracht wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14,
wobei die dielektrische Schicht (114) gebildet wird mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 2 μπι, vorzugsweise in einem Bereich von ungefähr 70 nm bis ungefähr 200 nm.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15,
wobei die dielektrische Schicht (114) gebildet wird aus einem Material oder einer Mischung von Materialien oder einem Stapel von Schichten von Materialien, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus: S1O2; S13N4; SiON;
AI2O3; Zr02; T1O2; a205; S1O2; ZnO; und Hf02; oder eine Kombination dieser Materialien.
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