DE102017102689A1

DE102017102689A1 - Organisches Licht emittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines organischen Licht emittierenden Bauelements

Info

Publication number: DE102017102689A1
Application number: DE102017102689.4A
Authority: DE
Inventors: Arne Fleissner; Sebastian Wittmann; Erwin Lang
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2018-08-16

Abstract

Es wird ein organisches Licht emittierendes Bauelement (100) angegeben, das ein flexibles Substrat (11) mit einer ersten Hauptoberfläche (111), das eine Metallfolie aufweist, eine anorganische elektrisch isolierende Grundschicht (12) auf der ersten Hauptoberfläche (111), in einem aktiven Bereich (20) eine erste Elektrode (14), einen organischen funktionellen Schichtenstapel (15) und eine transparente zweite Elektrode (16) auf der Grundschicht (12) und eine transparente Verkapselung (19) über dem aktiven Bereich (20) und einen den aktiven Bereich (20) in lateraler Richtung umgebenden Randbereich (21) aufweist, wobei die erste Elektrode (14) in zumindest zwei voneinander mechanisch und elektrisch getrennte Funktionsbereiche (141) unterteilt ist und die zweite Elektrode (16) zusammenhängend über den zumindest zwei Funktionsbereichen (141) angeordnet ist.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Licht emittierenden Bauelements (100) angegeben.

Description

Es werden ein organisches Licht emittierendes Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Licht emittierenden Bauelements angegeben.
Organische Licht emittierende Dioden können für eine Vielzahl von Anwendungen vorteilhafte Lichtquellen darstellen, wobei eine organische Licht emittierende Diode (OLED) je nach Anwendung unterschiedliche Anforderungen erfüllen muss. Beispielsweise im Automobilbereich kann es wünschenswert sein, dass eine OLED sowohl biegbar als auch in mehrere Leuchtbereiche segmentiert ist. Gleichzeitig muss jedoch eine ausreichende Robustheit für die extremen Anforderungen von Automotive-Anwendungen gewährleistet sein, wie sie üblicherweise derzeit nur von OLEDs mit starren Glassubstraten bekannt sind. OLEDs auf ultradünnen Glassubstraten hingegen können die im Automotive-Bereich gestellten Anforderungen hinsichtlich der Biegeradien nicht erfüllen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der inaktive Bereich einer OLED, der auch als Totbereich bezeichnet wird und der den Flächenanteil angibt, der im Betrieb nicht leuchtet, möglichst gering ist. Beispielsweise soll der Rand um die Leuchtfläche oder der Abstand von Leuchtsegmenten zueinander nicht zu groß sein. Andererseits soll insbesondere der Rand um die Organikschichten und Elektroden herum groß genug sein, um eine Delamination einer Verkapselung zu verhindern.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein organisches Licht emittierendes Bauelement anzugeben. Zumindest eine Aufgabe von weiteren Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauelements anzugeben.
Diese Aufgaben werden durch einen Gegenstand und ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein organisches Licht emittierendes Bauelement ein Substrat mit einer ersten Hauptoberfläche auf. Die erste Hauptoberfläche kann insbesondere diejenige Oberfläche sein, auf dem die weiteren Schichten des Bauelements, insbesondere Elektroden und organische Schichten, aufgebracht werden. Gegenüber der ersten Hauptoberfläche weist das Substrat eine zweite Hauptoberfläche auf, die eine Außenfläche des Bauelements sein kann. Die Hauptoberflächen können besonders bevorzugt parallel zueinander ausgebildet sein. Insbesondere kann das Substrat folienförmig ausgebildet sein, wobei die beiden Hauptoberflächen wesentlich größere Ausdehnungen im Vergleich zu einem Abstand der ersten Hauptoberfläche zur zweiten Hauptoberfläche aufweisen. Der Abstand der Hauptoberflächen zueinander kann auch als Dicke des Substrats bezeichnet werden. Eine Richtung entlang der ersten Hauptoberfläche wird hier und im Folgenden als laterale Richtung bezeichnet. Im Fall einer ebenen ersten Hauptoberfläche kann „lateral“ somit parallel zur ersten Hauptoberfläche bedeuten. Im Fall einer gekrümmten Hauptoberfläche kann „lateral“ eine der Krümmung folgende Richtung bedeuten. Eine Richtung senkrecht zur ersten Hauptoberfläche wird hier und im Folgenden als vertikale Richtung bezeichnet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Substrat flexibel. Das bedeutet, dass das Substrat bis zum einem minimalen Biegeradius gebogen und/oder geknickt und/oder gerollt werden kann, ohne dass das Substrat dabei in seiner Funktionalität beschädigt oder zerstört wird. Entsprechendes kann insbesondere auch für das organische Licht emittierende Bauelement als Ganzes gelten. Hierzu kann das Substrat ein Material aufweisen, das bei einer ausreichend geringen Dicke flexibel ist. Besonders bevorzugt kann das Substrat eine Metallfolie aufweisen oder aus einer Metallfolie sein. Dazu kann das Substrat eines oder mehrere Metalle, etwa ausgewählt aus einem oder mehreren einer Gruppe, die gebildet wird durch Fe, Cr, Ag, Al, Cu, Sn, Zn, Mg, Ni sowie Legierungen und Mischungen daraus, aufweisen oder daraus bestehen. Beispielsweise kann das Substrat eine Folie mit oder aus Stahl und/oder mit oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und/oder mit oder aus Kupfer und/oder mit oder aus Nickel aufweisen oder daraus sein. Die Dicke des Substrats kann insbesondere kleiner oder gleich 150um oder kleiner oder gleich 100 µm oder oder kleiner oder gleich 60 µm oder sogar kleiner oder gleich 40 µm sein. Weiterhin kann die Dicke des Substrats größer oder gleich 10 µm sein oder größer oder gleich 30µm. Die Dickenwerte können insbesondere für eine Metallfolie gelten. Auf die Metallfolie kann ein- oder beidseitig zusätzlich eine weitere Folie, beispielsweise eine Polymerfolie, aufgebracht sein.
Das hier beschriebene organische Licht emittierende Bauelement weist durch die Verwendung eines Substrats mit oder aus einer Metallfolie im Vergleich zu anderen biegbaren OLEDs Vorteile auf. Biegbare OLEDs können beispielsweise auch flexible Substrate basierend auf einer Kunststofffolie oder auf ultradünnem Glas aufweisen. Da Kunststofffolien aber nicht hermetisch dicht sind, ist eine aufwändige und fehleranfällige substratseitige Verkapselung nötig, die die organischen Schichten vor einer Feuchtigkeits- und Gasdiffusion insbesondere in vertikaler Richtung durch das Substrat schützt. Ultradünnes Glas erfüllt meist nicht die üblichen Anforderungen hinsichtlich des minimalen Biegeradius und ist fehleranfällig in der Prozessierung. Ein auf einer Metallfolie basierendes Substrat hingegen kann zum einen hermetisch dicht gegenüber Feuchtigkeit und Schadgasen sein, zum anderen ermöglicht es üblicherweise kleinere Biegeradien als ultradünnes Glas.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist auf dem Substrat auf der ersten Hauptoberfläche eine Grundschicht aufgebracht. Besonders bevorzugt kann die Grundschicht direkt auf einer das Substrat bildenden Metallfolie aufgebracht sein. Die Grundschicht kann beispielsweise zur Planarisierung und/oder zur elektrischen Isolierung der ersten Hauptoberfläche des Substrats aufgebracht sein. Im zweiten Fall kann die Grundschicht insbesondere elektrisch isolierend sein. Bevorzugt kann die Grundschicht die gesamte erste Hauptoberfläche des Substrats bedecken. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die Grundschicht zusätzlich auf der zweiten Hauptoberfläche oder umlaufend, also zusätzlich noch auf den Seitenflächen, aufgebracht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Grundschicht ein anorganisches Material auf oder wird durch ein anorganisches Material gebildet. Das anorganische Material kann insbesondere mittels eines Abscheideverfahrens, bevorzugt mittels eines chemischen Gasphasenabscheideverfahrens und/oder eines Atomlagenabscheideverfahrens aufgebracht werden. Weiterhin sind auch folgende Verfahren möglich: Emaille-Verfahren, Sol-Gel-Prozess, Sintern, physikalische Gasphasenabscheidung („physical vapor deposition“, PVD), Eloxal-Verfahren, insbesondere eine chemische Umwandlung der Oberfläche des eine Metallfolie aufweisenden Substrats zu einem Oxid, Plasmabeschichtung, thermisches Spritzen. Das anorganische Material kann weiterhin auch elektrisch isolierend sein, so dass die Grundschicht in diesem Fall anorganisch und wie vorab beschrieben elektrisch isolierend sein kann. Das anorganische Material kann ausgewählt sein aus einem oder mehreren Oxiden, Nitriden und Oxinitriden, Carbiden, beispielsweise mit einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus Si, Al, Zn, Zr, Ti, Hf, La und Ta. Beispielsweise kann das anorganische Material Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid und/oder Tantaloxid aufweisen oder daraus sein. Die Grundschicht kann auch eine Schichtenfolge aus einer Mehrzahl von Schichten mit jeweils einem oder mehreren der genannten Materialien aufweisen oder daraus sein. Die Dicke der Grundschicht kann beispielsweise größer oder gleich 10 nm oder größer oder gleich 50 nm oder größer oder gleich 100 nm oder größer oder gleich 200 nm oder größer oder gleich 500 nm oder größer oder gleich 1 µm sein. Weiterhin kann die Dicke der Grundschicht kleiner oder gleich 10 µm oder kleiner oder gleich 5 µm oder kleiner oder gleich 1 µm sein. Darüber hinaus kann zusätzlich zur Grundschicht auf oder unter dieser eine Planarisierungsschicht aufgebracht sein, beispielsweise mit oder aus einem Polymer, die zusätzlich eine Planarisierung des Substrats bewirken kann. Hierbei kann die Planarisierungsschicht großflächig und unstrukturiert oder auch strukturiert, beispielsweise nur im weiter unten beschriebenen aktiven Bereich, aufgebracht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Substrat hermetisch dicht. Das bedeutet, dass über die typische Lebenszeit des organischen Licht emittierenden Bauelements, die beispielsweise im Automotive-Bereich mehrere Jahre sein kann, durch das Substrat kein signifikanter Eintrag von Feuchtigkeit und Schadgasen wie Sauerstoff oder Schwefelwasserstoff erfolgt, durch die beispielsweise die organischen Materialien des organischen Licht emittierenden Bauelements geschädigt werden könnten. Die Dichtigkeit des Substrats kann beispielsweise durch eine geeignete Metallfolie oder durch eine geeignete Grundschicht oder eine Kombination dieser erreicht werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind auf dem Substrat auf der ersten Hauptoberfläche eine erste Elektrode, ein organischer funktioneller Schichtenstapel und eine transparente zweite Elektrode aufgebracht. Insbesondere können die Elektroden und der organische funktionelle Schichtenstapel auf der Grundschicht angeordnet sein. Dass eine erste Schicht „auf“ oder „über“ einer zweiten Schicht aufgebracht ist, kann hier und im Folgenden insbesondere bedeuten, dass die erste und zweite Schicht vertikal übereinander angeordnet sind und dass die erste Schicht vom Substrat weiter beabstandet ist als die zweite Schicht, die zweite Schicht also zwischen dem Substrat und der ersten Schicht angeordnet ist.
Insbesondere kann die erste Elektrode zwischen dem Substrat und dem organischen funktionellen Schichtenstapel und weiterhin zwischen der Grundschicht und dem organischen funktionellen Schichtenstapel angeordnet sein, während der organische funktionelle Schichtenstapel zwischen der ersten Elektrode und der transparenten zweiten Elektrode angeordnet ist. Der organische funktionelle Schichtenstapel kann mindestens eine organische Licht emittierende Schicht aufweisen, die dazu vorgesehen und eingerichtet ist, im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements Licht zu erzeugen. Das Licht kann zumindest durch die transparente Elektrode hindurch abgestrahlt werden, so dass auf der dem organischen funktionellen Schichtenstapel abgewandten Seite der zweiten Elektrode eine Lichtauskoppelfläche des organischen Licht emittierenden Bauelements ist, über die im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements im organischen funktionellen Schichtenstapel erzeugtes Licht abgestrahlt wird. Insbesondere kann das organische Licht emittierende Bauelement als organische Licht emittierende Diode (OLED) ausgebildet sein, die im Betrieb in eine vom organischen funktionellen Schichtenstapel gesehen dem Substrat abgewandte Richtung sichtbares Licht abstrahlen kann. Auf der Substratseite kann das organische Licht emittierende Bauelement nicht-transparent sein, insbesondere beispielsweise aufgrund eines nicht-transparenten Substrats und/oder einer nicht-transparenten Grundschicht und/oder einer nicht-transparenten ersten Elektrode.
Mit „transparent“ wird hier und im Folgenden eine Schicht bezeichnet, die durchlässig zumindest für sichtbares Licht ist. Dabei kann die transparente Schicht klar durchscheinend oder auch zumindest teilweise Licht streuend und/oder teilweise Licht absorbierend sein, so dass eine als transparent bezeichnete Schicht beispielsweise auch diffus oder milchig durchscheinend sein kann. Besonders bevorzugt ist eine hier als transparent bezeichnete Schicht möglichst derart durchlässig für sichtbares Licht ausgebildet, dass insbesondere die Absorption von im organischen Licht emittierenden Bauelement erzeugtem Licht so gering wie möglich ist. „Nicht-transparent“ bedeutet entsprechend undurchlässig für Licht, insbesondere für das im organischen Licht emittierenden Bauelement erzeugte Licht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das organische Licht emittierende Bauelement einen aktiven Bereich und einen den aktiven Bereich in lateraler Richtung umgebenden Randbereich auf. Das bedeutet mit anderen Worten, dass der aktive Bereich bei einer Aufsicht in vertikaler Richtung auf das organische Licht emittierende Bauelement vom Randbereich umschlossen ist. Die erste Elektrode, die zweite Elektrode und der organische funktionelle Schichtenstapel sind im aktiven Bereich auf dem Substrat aufgebracht, während der Randbereich insbesondere frei vom organischen funktionellen Schichtenstapel ist. Das bedeutet, dass das organische Licht emittierende Bauelement im aktiven Bereich mittels der ersten und zweiten Elektrode und dem organischen funktionellen Schichtenstapel im Betrieb Licht erzeugen kann, das im aktiven Bereich direkt durch die Lichtauskoppelfläche abgestrahlt werden kann. Der Randbereich hingegen kann im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements nicht-leuchtend erscheinen. Ein derartiger Bereich kann auch als „Totbereich“ bezeichnet werden. Besonders bevorzugt kann der Abstand zwischen dem Rand der ersten Hauptoberfläche des Substrats und dem aktiven Bereich oder einzelnen Elementen des Bauelements wie beispielsweise den im Folgenden beschriebenen Metallisierungs- und Isolatorschichten oder dem organischen funktionellen Schichtenstapel kleiner oder gleich 4 mm oder kleiner oder gleich 3 mm oder kleiner oder gleich 2 mm sein. Weiterhin kann der Abstand bevorzugt größer oder gleich 100 µm oder größer oder gleich 200 µm oder größer oder gleich 500 µm oder größer oder gleich 1 mm sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die erste Elektrode in zumindest zwei voneinander mechanisch und elektrisch getrennte Funktionsbereiche unterteilt. Mit anderen Worten weist die erste Elektrode zwei unabhängig voneinander elektrisch kontaktierbare Bereiche auf, die lateral nebeneinander angeordnet sind. Hierdurch können voneinander getrennt betreibbare Leuchtsegmente des organischen Licht emittierenden Bauelements gebildet werden, so dass das organische Licht emittierende Bauelement segmentiert ist. Die Funktionsbereiche können beispielsweise mittels einer Isolatorschicht und/oder mittels einer Beabstandung in lateraler Richtung voneinander getrennt sein. Besonders bevorzugt können die Funktionsbereiche zumindest teilweise einen lateralen Abstand von kleiner oder gleich 100 µm oder kleiner oder gleich 50 µm oder kleiner oder gleich 25 µm sowie größer 0 µm aufweisen. Die dadurch gebildete Lücke zwischen den Funktionsbereichen kann mit der Isolatorschicht oder mit Material des organischen funktionellen Schichtenstapels aufgefüllt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zweite Elektrode zusammenhängend über der ersten Elektrode angeordnet. Das kann insbesondere bedeuten, dass die zweite Elektrode zusammenhängend über den zumindest zwei Funktionsbereichen der ersten Elektrode angeordnet ist. Weiterhin kann auch der organische funktionelle Schichtenstapel zusammenhängend über der ersten Elektrode und damit zusammenhängend über den Funktionsbereichen der ersten Elektrode aufgebracht sein. Die Segmentierung des organischen Licht emittierenden Bauelements kann also allein durch die Segmentierung der ersten Elektrode in die zumindest zwei Funktionsbereiche erfolgen. Hierdurch kann erreicht werden, dass das Aufbringen des organischen funktionellen Schichtenstapels und der zweiten Elektrode den minimalen Abstand der Leuchtsegmente des Bauelements zueinander nicht limitieren. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die zweite Elektrode und/oder der organische funktionelle Schichtenstapel segmentiert sind, wobei die Segmente der zweiten Elektrode und/oder des organischen funktionellen Schichtenstapels unterschiedlich zueinander und/oder zu den Funktionsbereichen der ersten Elektrode sein können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist über der ersten und zweiten Elektrode und dem organischen funktionellen Schichtenstapel eine Verkapselung aufgebracht, die den aktiven Bereich und zumindest teilweise den Randbereich überdeckt. Mit anderen Worten ragt die Verkapselung lateral über den aktiven Bereich hinaus, so dass die Verkapselung den organischen funktionellen Schichtenstapel von der Seite her, also aus lateraler Richtung, verkapseln kann. Die Verkapselung kann besonders bevorzugt durch eine so genannte Dünnfilmverkapselung gebildet sein, die zumindest eine oder mehrere dünne Schichten aufweist, die mittels eines Abscheideverfahrens, bevorzugt mittels eines chemischen Gasphasenabscheideverfahrens und/oder eines Atomlagenabscheideverfahrens, auf den Elektroden und dem organischen funktionellen Schichtenstapel aufgebracht ist. Die Verkapselung ist insbesondere transparent ausgebildet, so dass das im Betrieb im organischen funktionellen Schichtenstapel erzeugte Licht durch die transparente zweite Elektrode und die Verkapselung nach außen abgestrahlt werden kann. Die Verkapselung kann eine dem Substrat abgewandte Außenschicht des Bauelements bilden, so dass eine Außenseite der Verkapselung eine Lichtauskoppelfläche des Bauelements bilden kann. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass auf der Verkapselung noch eine Schutzschicht, beispielsweise aus einem transparenten Kunststoff wie etwa Acryl, als mechanischer Kratzschutz und/oder eine andere Barrierefolie und/oder optische Strukturen zur Erhöhung der Lichtauskopplung aufgebracht werden.
Die Verkapselung kann das Substrat auf der ersten Hauptoberfläche bevorzugt bis auf einen oder mehrere elektrische Anschlussbereiche, mit dem oder denen das organische Licht emittierende Bauelement von außen elektrisch kontaktiert werden kann, bedecken. Der oder die elektrischen Anschlussbereiche können Elektrodenanschlusstücke sein und geeignet sein, die erste und zweite Elektrode mit einer externen Strom- und/oder Spannungsversorgung zu verbinden. Die Verkapselung kann auf der ersten Hauptoberfläche bis an einen oder mehrere oder alle Ränder der ersten Hauptoberfläche reichen. Hierbei ist die Verkapselung insbesondere auf die erste Hauptoberfläche begrenzt. Mit anderen Worten ist die Verkapselung nur auf der ersten Hauptoberfläche aufgebracht und reicht nicht über diese hinaus. Hierdurch ist eine Fertigung des organischen Licht emittierenden Bauelements in einem Folienverbund mit einer Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Bauelementen möglich, deren Schichten im Verbund auf einer großflächigen Substratfolie aufgebracht werden. Durch ein Zerteilen des Verbunds können die einzelnen Bauelemente erhalten werden. Weiterhin kann die Verkapselung nicht bis zu einem Rand der Hauptoberfläche reichen. Ist zumindest ein Bereich des Randbereichs frei von der Verkapselung, kann die Grundschicht in lateraler Richtung unter der Verkapselung hervorragen. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die Verkapselung zumindest teilweise im Randbereich unmittelbar auf der Grundschicht angeordnet und aufgebracht ist. Dadurch, dass die Grundschicht wie die Verkapselung ein anorganisches Material wie ein Oxid, Nitrid oder Oxinitrid aufweisen kann, kann sich eine sehr gute Haftung der Verkapselung auf der Grundschicht ergeben. Weiterhin können die Grundschicht und die Verkapselung auch ein gleiches oder ähnliches Material aufweisen, wodurch sich für beide Schichten gleiche oder ähnliche thermische Ausdehnungskoeffizienten ergeben können, was eine verlässliche Haftung weiter begünstigen kann. Weiterhin kann die Verkapselung über die erste Hauptoberfläche hinausragen und sich auf eine oder mehrere oder alle Seitenflächen des Substrats erstrecken. Dies kann insbesondere dann möglich sein, wenn die Verkapselung auf ein einzelnes, sich nicht in einem Verbund befindliches Bauelement aufgebracht wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist in Kontakt mit der ersten Elektrodenschicht eine Metallisierungsschicht aufgebracht. Die Metallisierungsschicht kann insbesondere in unmittelbarem Kontakt mit der ersten Elektrode angeordnet sein, insbesondere auf, neben oder unter der ersten Elektrode. Dass die Metallisierungsschicht in unmittelbarem Kontakt zur ersten Elektrode steht, bedeutet insbesondere, dass ein Teil der Metallisierungsschicht in Kontakt mit der ersten Elektrode steht. Ein anderer Teil der Metallisierungsschicht kann auch nicht in Kontakt mit der ersten Elektrode stehen. Ein solcher Teil kann beispielsweise mit der zweiten Elektrode in unmittelbarem Kontakt stehen. Beispielsweise kann die Metallisierungsschicht zwischen der Grundschicht und der ersten Elektrode angeordnet sein. Hierbei kann die Metallisierungsschicht auch unter der gesamten ersten Elektrode angeordnet sein. Weiterhin kann die Metallisierungsschicht im Randbereich vom Substrat aus gesehen auf der ersten Elektrode angeordnet sein. Darüber hinaus ist auch eine Anordnung der Metallisierungsschicht in lateraler Richtung neben der ersten Elektrode möglich. Insbesondere kann es auch möglich sein, dass die Metallisierungsschicht ausschließlich im Randbereich angeordnet ist. Die Metallisierungsschicht kann in lateraler Richtung unter der Verkapselung hervorragen. Weiterhin kann die Verkapselung zumindest teilweise im Randbereich unmittelbar auf der Metallisierungsschicht angeordnet sein. Die Metallisierungsschicht und die erste Elektrode können unterschiedlich oder auch gleich oder teilweise gleich sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bildet zumindest ein Teil der Metallisierungsschicht ein Elektrodenanschlussstück oder eine Mehrzahl von Elektrodenanschlussstücken zum elektrischen Anschluss des organischen Licht emittierenden Bauelements an eine externe Strom- und Spannungsversorgung. Hierbei können beispielsweise voneinander getrennte Teile der Metallisierungsschicht jeweils zumindest ein Elektrodenanschlussstück in Kontakt mit jedem der Funktionsbereiche der ersten Elektrode und mit der zweiten Elektrode bilden. Mit anderen Worten kann die Metallisierungsschicht zumindest drei voneinander getrennte Bereiche aufweisen, mittels derer die zumindest zwei Funktionsbereiche der ersten Elektrode und die zweite Elektrode elektrisch kontaktiert werden können. Voneinander getrennte Bereiche der Metallisierungsschicht können wie die Funktionsbereiche der ersten Elektrode voneinander getrennt sein und/oder Abstände zueinander wie die Funktionsbereiche der ersten Elektrode aufweisen.
Für ein Verfahren zur Herstellung des organischen Licht emittierenden Bauelements können für die feine Strukturierung und genaue Positionierung der Metallisierungsschicht und insbesondere deren getrennter Bereiche, der ersten Elektrode und insbesondere deren Funktionsbereiche sowie gegebenenfalls einer Isolatorschicht, beispielsweise zur elektrischen Isolation von Funktionsbereichen, eines oder mehrere Verfahren verwendet werden, die ausgewählt sein können aus Fotolithographie, Drucktechniken, Lasertechniken sowie Kombinationen dieser. Mittels dieser Verfahren kann erreicht werden, dass die Grundschicht auf dem Substrat unbeschadet bleibt und dass für die feine Strukturierung der vorab genannten Schichten keine Bedampfungsschattenmasken mit mechanischem Alignment zur Schichtstrukturierung verwendet werden müssen. Hierdurch können sehr geringe Abstände und vorteilhafte Dimensionen der Schichten und Funktionsbereiche erreicht werden, die in diesen Größen bei bisher bekannten flexiblen OLEDs nicht erreicht wurden. Die vorab und im Folgenden beschriebenen Merkmale gelten gleichermaßen für das organische Licht emittierende Bauelement wie auch für das Verfahren zur Herstellung des organischen Licht emittierenden Bauelements.
Insbesondere die Verbindung aus einem hermetisch dichten Substrat mit einer Metallfolie und einer anorganischen elektrisch isolierenden Grundschicht sowie einer Dünnfilmverkapselung kann eine Automotive-taugliche Robustheit des Bauelements ermöglichen. Die jeweils feinstrukturierte und mit hoher Genauigkeit positionierte Metallisierungsschicht, erste Elektrode und Isolatorschicht ermöglichen feine Segmentgrenzen und definierte „Totbereiche“ in bevorzugter Ausdehnung.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
2 und 3 schematische Darstellungen von organischen Licht emittierenden Bauelementen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen,
4A bis 4C schematische Darstellungen von Details von organischen Licht emittierenden Bauelementen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen und
5 eine schematische Darstellung eines organischen Licht emittierenden Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In 1 ist in einer schematischen Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel für ein organisches Licht emittierendes Bauelement 100 gezeigt. Das Bauelement 100 ist insbesondere als organische Licht emittierende Diode (OLED) ausgebildet.
Das organische Licht emittierende Bauelement 100 weist ein Substrat 11 auf, auf dem auf einer ersten Hauptoberfläche 111 zwischen einer ersten und zweiten Elektrode 14 und 16 ein organischer funktioneller Schichtenstapel 15 angeordnet ist. Der organische funktionelle Schichtenstapel 15 weist zumindest eine organische Licht emittierende Schicht auf, so dass das Bauelement 100 im Betrieb Licht erzeugen und abstrahlen kann. Die zweite Elektrode 16 ist transparent ausgebildet, so dass im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 im organischen funktionellen Schichtenstapel 15 erzeugtes Licht durch die transparente zweite Elektrode 16 hindurch vom organischen funktionellen Schichtenstapel 15 abgestrahlt werden kann. Auf der der ersten Hauptoberfläche 111 abgewandten Seite weist das Substrat 11 eine zweite Hauptoberfläche 112 auf, die eine Außenfläche des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 bildet. Der Bereich des organischen Licht emittierenden Bauelements 100, in dem der organische funktionelle Schichtenstapel 15 ausgebildet ist und in dem im Betrieb somit Licht erzeugt werden kann, bildet einen aktiven Bereich 20 des Bauelements 100. Der aktive Bereich 20 ist in lateraler Richtung von einem Randbereich 21 umgeben, der frei vom organischen funktionellen Schichtenstapel 15 ist.
Das Substrat 11 ist flexibel und kann bis zu einem minimalen Biegeradius gebogen und/oder geknickt und/oder gerollt werden, ohne dass es dabei in seiner Funktionalität beschädigt oder zerstört wird. Durch das flexible Substrat 11 ist auch das organische Licht emittierende Bauelement 100 flexibel. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Substrat 11 durch eine Metallfolie gebildet. Alternativ hierzu kann das Substrat 11 auch eine Metallfolie aufweisen, beispielsweise einen Folienverbund mit einer Metallfolie, auf der eine Polymerfolie ein- oder beidseitig aufkaschiert ist. Das Substrat 11 kann insbesondere mit einer Folie mit oder aus Stahl und/oder mit oder aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung und/oder mit oder aus Kupfer und/oder mit oder aus Nickel ausgebildet sein und eine Dicke von größer oder gleich 10 µm und kleiner oder gleich 150 µm oder kleiner oder gleich 100 µm oder kleiner oder gleich 60 µm oder sogar kleiner oder gleich 40 µm aufweisen. Es sind auch andere Materialien wie oben im allgemeinen Teil beschrieben möglich. Das Substrat 11 ist insbesondere hermetisch dicht und bildet damit einen Schutz vor Feuchtigkeit und Schadgasen, durch die beispielsweise der organische funktionelle Schichtenstapel 15 geschädigt werden könnte. Das Substrat 11 ermöglicht somit eine gute Biegbarkeit in Kombination mit einer ausreichenden Dichtigkeit.
Zur Herstellung des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 kann ein Foliensubstrat bereitgestellt werden, das einen Verbund einer Vielzahl noch nicht vereinzelter Substrate 11 darstellt. Auf dem Foliensubstrat können lateral nebeneinander eine Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Bauelementen 100 durch Aufbringen der im Folgenden beschriebenen Schichten definiert werden. Durch ein anschließendes Zerteilen kann der Verbund in eine Mehrzahl von organischen Licht emittierenden Bauelementen 100 vereinzelt werden. Eine solche Herstellung im Folienverbund kann auch bedeuten, dass die im Folgenden beschriebenen Schichten ausschließlich auf der ersten Hauptoberfläche 111 aufgebracht sind und nicht über die erste Hauptoberfläche 111 hinaus beispielsweise auf eine Seitenfläche oder bis auf die zweite Hauptoberfläche 112 des Substrats 11 reichen. Alternativ zu einer Herstellung im Verbund kann das Bauelement 100 auch durch Aufbringen der nachfolgend beschriebenen Schichten auf einem bereits in der endgültigen Größe bereitgestellten Substrat 11 hergestellt werden.
Auf dem Substrat 11 und unterhalb der Elektroden 14, 16 und dem organischen funktionellen Schichtenstapel 15 wird auf der ersten Hauptoberfläche 111 eine Grundschicht 12 aufgebracht. Insbesondere kann die Grundschicht 12 die gesamte erste Hauptoberfläche 111 des Substrats 11 bedecken. Besonders bevorzugt kann die Grundschicht 12 direkt auf dem Substrat 11 aufgebracht sein und beispielsweise zur Planarisierung und/oder zur elektrischen Isolierung der ersten Hauptoberfläche 111 des Substrats 11 dienen. Hierzu ist die Grundschicht 12, die besonders bevorzugt eine anorganische Schicht ist und entsprechend ein anorganisches Material aufweist, elektrisch isolierend ausgebildet. Die Grundschicht 12 kann insbesondere mittels eines Abscheideverfahrens, bevorzugt mittels eines chemischen Gasphasenabscheideverfahrens und/oder eines Atomlagenabscheideverfahrens aufgebracht werden und eines oder mehrere der oben im allgemeinen Teil beschriebenen Materialien aufweisen, beispielsweise Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid und/oder Tantaloxid. Die Grundschicht 12 kann auch eine Schichtenfolge aus einer Mehrzahl von Schichten aufweisen oder daraus sein. Die Dicke der Grundschicht kann beispielsweise größer oder gleich 10 nm und kleiner oder gleich 10 µm sein. Auf die Grundschicht 12 werden anschließend alle weiteren Schichten des Bauelements aufgebracht. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die Grundschicht 12 zusätzlich auf der zweiten Hauptoberfläche 112 oder umlaufend, also zusätzlich noch auf den Seitenflächen des Substrats 11, aufgebracht wird. Darüber hinaus kann auch noch eine Planarisierungsschicht, beispielsweise mit oder aus einem Polymer, auf oder unter der Grundschicht 12 aufgebracht werden. Die Planarisierungsschicht kann strukturiert sein und beispielsweise nur im aktiven Bereich 20 aufgebracht sein. Die Grundschicht 12 kann insbesondere in lateraler Richtung, also entlang der ersten Hauptoberfläche 111, hermetisch dicht sein und so eine laterale Diffusion von schädigenden Gasen und Feuchtigkeit verhindern.
Die erste Elektrode 14 kann beispielsweise ein Metall oder ein transparentes leitendes Oxid („transparent conductive oxide“, TCO) oder eine Schichtkombination mit diesen Materialien aufweisen oder daraus sein. Hierbei muss die erste Elektrode 14 nicht transparent sein, sondern kann auch nicht-transparent und bevorzugt reflektierend sein. Die zweite Elektrode 16 kann ein TCO oder ein transparentes Metall, also ein Metall oder eine Metalllegierung mit einer ausreichend geringen Dicke im Bereich von einigen zehn Nanometern oder weniger, oder eine Schichtkombination mit diesen Materialien aufweisen oder daraus sein. Weiterhin kann die zweite Elektrode 16 auch metallische Netzstrukturen beziehungsweise leitende Netzwerke, beispielsweise mit oder aus Silber, und/oder Graphen beziehungsweise kohlenstoffhaltige Schichten oder eine Kombination der genannten transparenten Materialien aufweisen. TCOs sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Aluminiumzinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid und Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂ oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n-dotiert sein. Für die Elektroden 14, 16 geeignete Metalle können ausgewählt sein aus Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Calcium, Kupfer und Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen damit. Die erste Elektrode 14 kann beispielsweise als Anode ausgebildet sein, während die zweite Elektrode 16 als Kathode ausgebildet sein kann. Bei entsprechender Materialwahl ist aber auch ein hinsichtlich der Polarität umgekehrter Aufbau möglich.
Der organische funktionelle Schichtenstapel 15 kann zusätzlich zur zumindest einen organischen Licht emittierenden Schicht weitere organische Schichten aufweisen, beispielsweise eine oder mehrere Schichten ausgewählt aus Lochinjektionsschichten, Lochtransportschichten, Elektronenblockierschichten, Löcherblockierschichten, Elektronentransportschichten, Elektroneninjektionsschichten und ladungserzeugenden Schichten („charge generation layer“, CGL), die geeignet sind, Löcher bzw. Elektronen zur organischen Licht emittierenden Schicht zu leiten bzw. den jeweiligen Transport zu blockieren. Weiterhin können auch mehrere Licht emittierende Schichten vorhanden sein. Die Schichten des organischen funktionellen Schichtstapels 15 können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules“) oder Kombinationen daraus aufweisen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn der organische funktionelle Schichtenstapel 15 eine funktionelle Schicht aufweist, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist, um eine effektive Löcherinjektion in die zumindest eine organische Licht emittierende Schicht zu ermöglichen. Als Materialien für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen. Als Materialien für die Licht emittierende Schicht eignen sich elektrolumineszierende Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, beispielsweise Polyfluoren, Polythiophen oder Polyphenylen oder Derivate, Verbindungen, Mischungen oder Copolymere davon.
Die erste Elektrode 14 ist in zumindest zwei voneinander mechanisch und elektrisch getrennte Funktionsbereiche 141 unterteilt, also in zwei unabhängig voneinander elektrisch kontaktierbare Bereiche, die lateral nebeneinander auf der ersten Hauptoberfläche 111 angeordnet sind. Durch die zumindest zwei Funktionsbereiche 141 können im aktiven Bereich 20 voneinander getrennt betreibbare Leuchtsegmente des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 gebildet werden, so dass das organische Licht emittierende Bauelement 100 segmentiert ist. Es können auch mehr als die rein beispielhaft gezeigten zwei Funktionsbereiche 141 vorhanden sein. Jeder der Funktionsbereiche 141 kann eine gewünschte Form aufweisen, die dann die Form des daraus resultierenden Leuchtsegments bestimmt. Der organische funktionelle Schichtenstapel 15 und die zweite Elektrode 16 sind zusammenhängend über der ersten Elektrode 14 und damit zusammenhängend über den zumindest zwei Funktionsbereichen 141 der ersten Elektrode 14 angeordnet. Die Funktionsbereiche 141 der ersten Elektrode 14 sowie die zweite Elektrode 16 sind jeweils großflächig, also nicht in Pixelform, ausgebildet, so dass das organische Licht emittierende Bauelement 100 als segmentierte Flächenlichtquelle ausgeformt ist. Die Funktionsbereiche 141 können bevorzugt eine Fläche von größer oder gleich einigen Quadratmillimetern, bevorzugt größer oder gleich einem Quadratzentimeter und sogar größer oder gleich einem Quadratdezimeter aufweisen. Die Formen der Funktionsbereiche 141 und entsprechend auch des aktiven Bereichs 20 können gemäß dem gewünschten Leuchtmuster ausgebildet sein, beispielsweise polygonal oder rund. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass insbesondere in komplexen Designs, insbesondere bei einer Vielzahl von Funktionsbereichen 141, der organische funktionelle Schichtenstapel 15 in beispielsweise zwei oder mehr nicht zusammenhängende, etwa durch eine Schattenmaske grob strukturierte Bereiche unterteilt wird. Hierdurch kann es möglich sein, dass eine bessere Kontaktierung der zweiten Elektrode 16 erreicht wird. Darüber hinaus kann insbesondere bei sehr komplexen Designs auch die zweite Elektrode 16 mehr als einen zusammenhängenden Bereich und somit zwei oder mehr Segmente aufweisen.
Die Funktionsbereiche 141 können beispielsweise mittels einer Isolatorschicht 18 und/oder mittels einer Beabstandung in lateraler Richtung voneinander getrennt sein. Die Isolatorschicht 18 kann beispielsweise durch ein Polymer gebildet werden, beispielsweise einen organischen Resist, also einen Fotolack. Alternativ hierzu kann auch ein anorganisches elektrisch isolierendes Material möglich sein, beispielsweise ein Oxid, Nitrid oder Oxinitrid, die weiter oben in Verbindung mit der Grundschicht 12 beschrieben sind.
Weitere Merkmale zur elektrischen Isolierung der Leuchtsegmente voneinander sind weiter unten in Verbindung mit den 4A bis 4C erläutert. Besonders bevorzugt können die Funktionsbereiche 141 einen lateralen Abstand von kleiner oder gleich 100 µm oder kleiner oder gleich 50 µm oder kleiner oder gleich 25 µm sowie größer 0 µm aufweisen. Die Segmentierung des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 wird also allein durch die Segmentierung der ersten Elektrode 14 in die zumindest zwei Funktionsbereiche 141 bewirkt, wobei hierbei die beschriebenen geringen Abstände von 100 µm und weniger möglich sind.
Zur elektrischen Kontaktierung der Elektroden 14 und 16 ist eine Metallisierungsschicht 13 vorhanden, die im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen der Grundschicht 12 und der ersten Elektrode 14 und damit vom Substrat 11 aus gesehen unter der ersten Elektrode 14 aufgebracht ist. Die Metallisierungsschicht 13 ist in Kontakt mit der ersten Elektrode 14 angeordnet. Insbesondere weist die Metallisierungsschicht 13 in einem Teilbereich einen unmittelbaren Kontakt zur ersten Elektrode 14 auf. Die Metallisierungsschicht 13 steht weiterhin in Kontakt, besonders bevorzugt in unmittelbarem Kontakt, mit der zweiten Elektrode 16. Wie in 1 erkennbar ist, ist die Metallisierungsschicht 13 hierzu in elektrisch und mechanisch voneinander getrennte Bereiche unterteilt, die die Funktionsbereiche 141 der ersten Elektrode 14 sowie die zweite Elektrode 16 getrennt voneinander kontaktierten. Voneinander getrennte Bereiche der Metallisierungsschicht 13 können wie die Funktionsbereiche 141 der ersten Elektrode 14 voneinander getrennt sein und/oder Abstände zueinander wie die Funktionsbereiche 141 der ersten Elektrode 14 aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Metallisierungsschicht 13 unter der gesamten ersten Elektrode 14 angeordnet und ragt in lateraler Richtung im Randbereich 21 unter der ersten Elektrode 14 und der weiter unten beschriebenen Verkapselung 19 hervor. Hierbei kann die Verkapselung 19 zumindest teilweise im Randbereich 21 unmittelbar auf der Metallisierungsschicht 13 angeordnet sein.
Im Rahmen der Herstellung des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 können die beschriebenen Schichten beispielsweise unstrukturiert aufgebracht werden. „Unstrukturiert“ kann hierbei auch bedeuten, dass eine Schicht mittels einer Schattenmaske grob in einem gewünschten Bereich aufgebracht wird. Anschließend können zur Strukturierung und genauen Positionierung der Metallisierungsschicht 13 und insbesondere deren getrennter Bereiche, der ersten Elektrode 14 und insbesondere deren Funktionsbereiche 141 sowie gegebenenfalls der Isolatorschicht 19 eines oder mehrere Verfahren verwendet werden, die ausgewählt sein können aus Fotolithographie, Drucktechniken, Lasertechniken sowie Kombinationen dieser. Im Vergleich zu üblichen Aufbringverfahren können dadurch feinere Segmentgrenzen und ein definierter Randbereich in bevorzugten Ausdehnungen erreicht werden. Insbesondere kann somit eine größere Freiheit in der Gestaltung der Leuchtfläche, beispielsweise hinsichtlich komplexer Formen, möglich sein.
Freiliegende Teile der Metallisierungsschicht 13 bilden in Anschlussbereichen des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 Elektrodenanschlussstücke 17 zum elektrischen Anschluss des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 an eine externe Strom- und Spannungsversorgung. Hierbei bilden die voneinander getrennten Teile der Metallisierungsschicht 13 jeweils zumindest ein Elektrodenanschlussstück 17 in Kontakt mit jedem der Funktionsbereiche 141 der ersten Elektrode 14 und mit der zweiten Elektrode 16. Entsprechend weist im gezeigten Ausführungsbeispiel die Metallisierungsschicht 13 zumindest drei voneinander getrennte Bereiche und somit drei Elektrodenanschlussstücke 17 auf, von denen zwei in der in 1 gezeigten Schnittdarstellung erkennbar sind. Die Metallisierungsschicht 13 kann wie gezeigt durch eine Metallschicht, beispielsweise mit oder Al und/oder Cu, oder auch durch einen Metallschichtstapel, beispielsweise Cr/Al/Cr, Mo/Al/Mo oder Ag/Mg, gebildet sein. Weiterhin können unter den Begriff „Metallisierungsschicht“ auch Kombinationen mit einer TCO-Schicht und einer oder mehreren Metallschichten fallen.
Über dem organischen funktionellen Schichtenstapel 15 und den Elektroden 14, 16 ist weiterhin eine Verkapselung 19 zum Schutz des organischen funktionelle Schichtenstapels 15 und der Elektroden 14, 16 angeordnet. Die Verkapselung 19 ist transparent für das im Betrieb des organischen Licht emittierenden Bauelements 100 erzeugte Licht, so dass das im Betrieb erzeugte Licht durch die transparente zweite Elektrode 16 und die Verkapselung 19 nach außen abgestrahlt werden kann. Die Verkapselung 19 kann eine dem Substrat 11 abgewandte Außenschicht des Bauelements 100 bilden, so dass eine Außenseite der Verkapselung 19 eine Lichtauskoppelfläche des Bauelements 100 bilden kann. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass auf der Verkapselung 19 noch eine Schutzschicht, beispielsweise aus einem transparenten Kunststoff wie etwa Acryl, als mechanischer Kratzschutz und/oder eine andere Barrierefolie und/oder optische Strukturen zur Erhöhung der Lichtauskopplung aufgebracht werden.
Die Verkapselung 19 ist insbesondere als Dünnfilmverkapselung ausgeführt. Unter einer als Dünnfilmverkapselung ausgebildeten Verkapselung wird vorliegend eine Vorrichtung verstanden, die dazu geeignet ist, eine Barriere gegenüber atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Feuchtigkeit und Sauerstoff und/oder gegenüber weiteren schädigenden Substanzen wie etwa korrosiven Gasen, beispielsweise Sauerstoff und Schwefelwasserstoff, zu bilden. Mit anderen Worten ist die Dünnfilmverkapselung derart ausgebildet, dass sie von atmosphärischen Stoffen höchstens zu sehr geringen Anteilen durchdrungen werden kann. Diese Barrierewirkung wird bei der Dünnfilmverkapselung im Wesentlichen durch eine oder mehrere als dünne Schichten ausgeführte Barriereschichten und/oder Passivierungsschichten erzeugt, die Teil der Verkapselung 19 sind. Die Schichten der Verkapselung 19 weisen in der Regel eine Dicke von kleiner oder gleich einigen Mikrometern oder sogar kleiner oder gleich einigen 100 nm auf und sind auf dem Substrat 11 und den vorab beschriebenen weiteren Schichten aufgebracht.
Insbesondere kann die Dünnfilmverkapselung eine oder mehrere dünne Schichten aufweisen oder aus diesen bestehen, die für die Barrierewirkung der Verkapselung verantwortlich sind. Die dünnen Schichten können beispielsweise mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens („atomic layer deposition“, ALD) oder Moleküllagenabscheideverfahrens („molecular layer deposition“, MLD) aufgebracht werden. Die Verkapselung 19 wird somit nicht durch ein selbsttragendes Element gebildet, sondern wird erst durch das Aufbringen hergestellt. Geeignete Materialien für die Schichten der Verkapselungsanordnung können beispielsweise Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Lanthanoxid, Tantaloxid sowie die oben genannten TCOs sein, so etwa Aluminiumzinnoxid. Bevorzugt weist die Verkapselung eine Schichtenfolge mit einer Mehrzahl der dünnen Schichten auf, die jeweils eine Dicke zwischen einer Atomlage und einigen 100 nm aufweisen.
Alternativ oder zusätzlich zu mittels ALD oder MLD hergestellten dünnen Schichten kann die Verkapselung 19 zumindest eine oder eine Mehrzahl weiterer Schichten, also insbesondere Barriereschichten und/oder Passivierungsschichten, aufweisen, die durch thermisches Aufdampfen oder mittels eines plasmagestützten Prozesses, etwa Sputtern, chemischer Gasphasenabscheidung („chemical vapor deposition“, CVD) oder plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung („plasma-enhanced chemical vapor deposition“, PECVD), abgeschieden werden. Geeignete Materialien dafür können die vorab genannten Materialien sowie Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminiumzinkoxid, Aluminiumoxid sowie Mischungen und Legierungen der genannten Materialien sein. Die eine oder die mehreren weiteren Schichten können beispielsweise jeweils eine Dicke zwischen 1 nm und 5 µm und bevorzugt zwischen 1 nm und 400 nm aufweisen, wobei die Grenzen eingeschlossen sind. Weiterhin kann die Verkapselung auch eine oder mehrere polymere Pufferschichten zwischen einem oder mehreren Paaren von benachbarten Schichten aus anorganischen Materialien aufweisen.
Die Verkapselung 19 bedeckt insbesondere den aktiven Bereich 20 und den Randbereich 21, so dass zusammen mit dem Substrat 11 ein möglichst allseitiger Schutz insbesondere des organischen funktionellen Schichtenstapels 15 erreicht werden kann. Insbesondere kann die Verkapselung 19 die erste Hauptoberfläche 111 des Substrats 11 bis auf die vorab beschriebenen elektrischen Anschlussbereiche und damit bis auf die Elektrodenanschlussstücke 17 bedecken. Hierbei kann die Verkapselung 19 auch bis an einen oder mehrere Ränder oder Randbereiche der ersten Hauptoberfläche 111 des Substrats 11 reichen. Die Verkapselung 19 kann zumindest teilweise auch unmittelbar auf der Grundschicht 12 aufgebracht werden. Dadurch, dass die Grundschicht 12 wie die Verkapselung 19 ein anorganisches Material wie ein Oxid, Nitrid oder Oxinitrid aufweist, kann sich eine sehr gute Haftung der Verkapselung 19 auf der Grundschicht 12 ergeben, wodurch der Randbereich 21 in einem solchen Bereich sehr schmal ausgebildet sein kann. Weiterhin können die Grundschicht 12 und die Verkapselung 19 auch ein gleiches Material aufweisen, wodurch sich für beide Schichten gleiche oder ähnliche thermische Ausdehnungskoeffizienten ergeben können, was eine verlässliche Haftung weiter begünstigen kann.
Das organische Licht emittierende Bauelement 100, das entsprechend dem zuvor beschriebenen Aufbau als flexible, deckseitig emittierende, segmentierte OLED ausgebildet ist, kann die Merkmale Biegbarkeit und feine Segmentierung in sich vereinen und dabei eine Robustheit bieten, wie sie im Automotive-Bereich erforderlich ist. Die Biegbarkeit liegt dabei über der von herkömmlichen OLEDs mit ultradünnen Glassubstraten, während die Automotive-Robustheit zuverlässiger und einfacher zu erreichen ist als im Fall von OLEDs auf Kunststofffolien. Insbesondere kann sich das hier beschriebene Bauelement 100 als biegbare, robuste, Metallfolien-basierte OLED auszeichnen mit Leuchtsegmenten, die Abstände von kleiner oder gleich 100 µm oder sogar kleiner oder gleich 50 µm oder sogar kleiner oder gleich 25 µm aufweisen. Weiterhin ist ein definierter Abstand zwischen dem aktiven Bereich, also der Leuchtfläche, und dem Rand der ersten Hauptoberfläche und damit dem Rand des Substrats möglich, der beispielsweise im Bereich von 1 bis 2 mm oder weniger liegen kann. Durch den beschriebenen Aufbau ergibt sich insbesondere die Möglichkeit zur Vermeidung der Delamination der Verkapselung im Randbereich beziehungsweise die Bereitstellung eines Verkapselungsbereichs im Randbereich, ohne den Füllfaktor, also das Flächenverhältnis von aktivem Bereich zum Randbereich, extrem zu verringern.
In den nachfolgenden Figuren sind weitere Ausführungsbeispiele gezeigt, die Modifikationen und Variationen des vorab beschriebenen Ausführungsbeispiels bilden. Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich daher hauptsächlich auf die Merkmalsunterschiede.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein organisches Licht emittierendes Bauelement 100 gezeigt, bei dem im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 1 die Metallisierungsschicht 13 lateral neben der ersten Elektrode 14 angeordnet ist. Hierbei, aber auch beim vorherigen und beim nachfolgenden Ausführungsbeispiel, kann die Metallisierungsschicht 13 zumindest teilweise identisch mit der ersten Elektrode 14 sein.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein organisches Licht emittierendes Bauelement 100 gezeigt, bei dem die Metallisierungsschicht 13 auf der ersten Elektrode 14 angeordnet ist. In diesem wie auch in den vorherigen Ausführungsbeispielen kann die Metallisierungsschicht 13 insbesondere ausschließlich im Randbereich 21 angeordnet sein und die Verkapselung 19 kann teilweise direkt auf der Metallisierungsschicht 13 aufgebracht sein.
In den 4A bis 4C sind in ausschnittsweisen schematischen Darstellungen Ausführungsbeispiele für beispielhafte Ausführungen gezeigt in Bezug auf die mechanische und elektrische Trennung der Funktionsbereiche 141 der ersten Elektrode 14 zusammen mit der darunter liegenden Metallisierungsschicht 13, wie in 1 gezeigt ist, oder nur der Funktionsbereiche 141 der ersten Elektrode 14, wie in den 2 und 3 gezeigt ist, also in Bezug auf die Segmentgrenzen und die Kanten der Leuchtflächen. Weiterhin gelten die Ausführungsbeispiele auch für voneinander getrennte Bereiche der Metallisierungsschicht 13. In den 4A bis 4C kann daher die als erste Elektrode 14 gekennzeichnete oberste Schicht auch die Metallisierungsschicht aufweisen oder sein, was durch das eingeklammerte Bezugszeichen 13 angedeutet ist. Die nachfolgende Beschreibung gilt entsprechend auch für diese Fälle.
Wie in 4A zu erkennen ist, kann die Isolatorschicht 18 die Lücke zwischen den Funktionsbereichen 141 ausfüllen und die Kanten der ersten Elektrode 14 an der Lücke überdecken. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass, wie in 4B gezeigt ist, die Isolatorschicht 18 genau die Lücke ausfüllt. Alternativ zu einer Isolatorschicht 18 zur Trennung kann die Trennung auch durch eine Beabstandung erreicht werden, wie in 4C gezeigt ist. Durch ein flaches Auslaufen der Elektrode 14 kann eine sichere Überformung der Lückenkanten mit organischem Material und/oder der zweiten Elektrode und der Verkapselung ohne die Gefahr von Defekten erreicht werden. Ein vorteilhaftes Aspektverhältnis der eingezeichneten Kantenbreite 31 zur Kantenhöhe 32 kann dabei beispielsweise größer oder gleich 2 oder größer oder gleich 5 oder größer oder gleich 10 sein.
In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein organisches Licht emittierendes Bauelement 100 in einer schematischen Aufsicht in vertikaler Richtung, also in Richtung auf die erste Hauptoberfläche des Substrats, gezeigt, wobei der Übersichtlichkeit halber der organische funktionelle Schichtenstapel 15 und die Verkapselung 19 nicht gezeigt sind.
Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen ist das durch eine Metallfolie gebildete Substrat 11 mit der Grundschicht 12 bedeckt. Die erste Elektrode 14 ist rein beispielhaft in zwei Funktionsbereiche 141 unterteilt. Mit der gestrichelten Linie ist die Position der transparenten zweiten Elektrode 16 angedeutet. Die Form des Substrats 11, der ersten Elektrode 14 und deren Funktionsbereiche 141 sowie der zweiten Elektrode 16 und der Isolatorschicht 18 ist rein beispielhaft zu verstehen. Weiterhin können auch mehr als zwei Funktionsbereiche 141 vorhanden sein. Die Funktionsbereiche 141 sind wie in Verbindung mit 4C beschrieben durch eine Beabstandung elektrisch und mechanisch voneinander getrennt. Alternativ hierzu kann auch eine Trennung durch eine Isolatorschicht 18 erfolgen. Die Breite der Segmentgrenze, also der Abstand der Funktionsbereiche 141 zueinander, ist kleiner oder gleich 100 µm oder kleiner oder gleich 50 µm oder sogar kleiner oder gleich 25 µm und kann durch die in Verbindung mit der 1 beschriebenen Verfahren erreicht werden.
Weiterhin ist eine Metallisierungsschicht 13 vorhanden, die wie in Verbindung mit den 1 bis 3 beschrieben zumindest teilweise auf, neben oder unter der ersten Elektrode 14 angeordnet sein kann. Die Metallisierungsschicht 13 ist in drei voneinander getrennte Bereiche unterteilt. Jeder der Bereiche, die ebenfalls durch eine in 4C gezeigte Beabstandung mit einem Abstand von kleiner oder gleich 100 µm oder kleiner oder gleich 50 µm oder kleiner oder gleich 25 µm voneinander getrennt sind, bildet zumindest zum Teil ein Elektrodenanschlussstück 17 für jeweils einen der Funktionsbereiche 141 der ersten Elektrode 14, in der gezeigten Darstellung in einem oberen und unteren Anschlussbereich des Substrats 11, und für die zweite Elektrode 16, in der gezeigten Darstellung in einem linken Anschlussbereich des Substrats 11. Die im Anschlussbereich für die zweite Elektrode 16 gezeigte eingearbeitete sogenannte Turn-Around-Struktur ist optional und kann auch nicht vorhanden sein. Darüber hinaus sind auch feine Kammstrukturen im Übergangsbereich zwischen der Metallisierungsschicht 13 und der zweiten Elektrode 16 möglich (nicht gezeigt). Weiterhin können in den Elektrodenanschlussstücken 17 auch Markierungen 130, sogenannte Alignmentmarks, möglich sein, wie in der gezeigten Darstellung im oberen Anschlussbereich angedeutet ist. Die Markierungen können beispielsweise eine Ausrichtung eines externen Anschlusselements wie beispielsweise einer flexiblen Leiterplatte, auch als FlexPCB bezeichnet, ermöglichen. Die Alignmentmarks können auch separat von den übrigen Flächen der Schicht 13 liegen, also anstatt von Einkerbungen oder Aussparungen wie beispielhaft gezeichnet können beispielsweise auch Kreuze oder andere Formen vorliegen, so etwa in der Darstellung in 5 beispielsweise in den ansonsten freien Bereichen in den Ecken links oben und/oder links unten.
Die dreiseitig ausgebildete stegförmige Isolatorschicht 18, die im Randbereich des organischen funktionellen Schichtenstapels die erste und zweite Elektrode voneinander elektrisch isoliert und die im Wesentlichen die Position des organischen funktionellen Schichtenstapels definiert, kann eine Breite von größer oder gleich 500µm oder von größer oder gleich 1 mm und kleiner oder gleich 2 mm aufweisen. Alternativ hierzu kann bei einer geeigneten geometrischen Ausgestaltung der Elektroden und des organischen funktionellen Schichtenstapels auch keine Isolatorschicht 18 vorhanden sein. An der in der gezeigten Darstellung rechten Substratkante kann der Abstand zwischen der ersten Elektrode 14 und der Substratkante bevorzugt größer oder gleich 50 µm und kleiner oder gleich 150 µm sein. Der Abstand des aktiven Bereichs und damit der Leuchtfläche von der in der gezeigten Darstellung rechten Substratkante kann bevorzugt größer oder gleich 100 µm und kleiner oder gleich 4 mm oder größer oder gleich 200 µm und kleiner oder gleich 3 mm oder größer oder gleich 500 µm und kleiner oder gleich 2 mm sein. Damit ist in den Bereichen des Bauelements 100, in denen kein Elektrodenanschlussstück 17 vorgesehen ist, der nichtleuchtende Randbereich sehr klein.
Die in Verbindung mit den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele können gemäß weiterer Ausführungsbeispiele auch miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle derartigen Kombinationen explizit in Verbindung mit den Figuren beschrieben sind. Weiterhin können die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele zusätzlich oder alternativ Merkmale gemäß der allgemeinen Beschreibung aufweisen.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

11: Substrat
12: Grundschicht
13: Metallisierungsschicht
14: Elektrode
15: organischer funktioneller Schichtenstapel
16: Elektrode
17: Elektrodenanschlussstück
18: Isolatorschicht
19: Verkapselung
20: aktiver Bereich
21: Randbereich
31: Breite
32: Höhe
100: organisches Licht emittierendes Bauelement
111: erste Hauptoberfläche
112: zweite Hauptoberfläche
130: Markierung
141: Funktionsbereich

Claims

Organisches Licht emittierendes Bauelement (100), aufweisend - ein flexibles Substrat (11) mit einer ersten Hauptoberfläche (111), das eine Metallfolie aufweist, - eine anorganische elektrisch isolierende Grundschicht (12) auf der ersten Hauptoberfläche (111), - in einem aktiven Bereich (20) eine erste Elektrode (14), einen organischen funktionellen Schichtenstapel (15) und eine transparente zweite Elektrode (16) auf der Grundschicht (12) und - eine transparente Verkapselung (19) über dem aktiven Bereich (20) und einen den aktiven Bereich (20) in lateraler Richtung umgebenden Randbereich (21), wobei - die erste Elektrode (14) in zumindest zwei voneinander mechanisch und elektrisch getrennte Funktionsbereiche (141) unterteilt ist und - die zweite Elektrode (16) zusammenhängend über den zumindest zwei Funktionsbereichen (141) angeordnet ist.
Bauelement (100) nach Anspruch 1, wobei die zumindest zwei Funktionsbereiche (141) einen Abstand von kleiner oder gleich 100 µm zueinander aufweisen.
Bauelement (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Funktionsbereiche (141) mittels einer Isolatorschicht (18) voneinander elektrisch getrennt sind.
Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Funktionsbereiche (141) durch eine Beabstandung in lateraler Richtung voneinander getrennt sind.
Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in Kontakt mit der ersten Elektrode (14) eine Metallisierungsschicht (13) aufgebracht ist.
Bauelement (100) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die Metallisierungsschicht (13) in lateraler Richtung unter der Verkapselung (19) hervorragt.
Bauelement (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Verkapselung (19) zumindest teilweise im Randbereich (21) unmittelbar auf der Metallisierungsschicht (13) angeordnet ist.
Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Metallisierungsschicht (13) zwischen der ersten Elektrode (14) und der Grundschicht (12) angeordnet ist.
Bauelement (100) nach Anspruch 8, wobei die Metallisierungsschicht (13) vom Substrat (11) aus gesehen unter der gesamten ersten Elektrode (14) angeordnet ist.
Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Metallisierungsschicht (13) im Randbereich (21) vom Substrat (11) aus gesehen auf der ersten Elektrode (14) angeordnet ist.
Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die Metallisierungsschicht (13) in lateraler Richtung neben der ersten Elektrode (14) angeordnet ist.
Bauelement (100) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, wobei zumindest ein Teil der Metallisierungsschicht (13) ein Elektrodenanschlussstück (17) zum Anschluss des organischen Licht emittierenden Bauelements (100) an eine externe Strom- und/oder Spannungsversorgung bildet.
Bauelement (100) nach Anspruch 12, wobei voneinander getrennte Teile der Metallisierungsschicht (13) jeweils zumindest ein Elektrodenanschlussstück (13) bilden und jedes der Elektrodenanschlussstücke (13) in Kontakt mit einem der Funktionsbereiche (141) der ersten Elektrode (14) und mit der zweiten Elektrode (16) stehen.
Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Grundschicht (12) in lateraler Richtung unter der Verkapselung (19) hervorragt.
Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Grundschicht (12) die gesamte erste Hauptoberfläche (111) des Substrats (11) bedeckt.
Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verkapselung (19) zumindest teilweise im Randbereich (21) unmittelbar auf der Grundschicht (12) angeordnet ist.
Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der organische funktionelle Schichtenstapel (15) zusammenhängend über den Funktionsbereichen (141) der ersten Elektrode (14) aufgebracht ist.
Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Verkapselung (19) eine Dünnfilmverkapselung ist.
Bauelement (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Abstand zwischen einem Rand der ersten Hauptoberfläche (111) des Substrats (11) und dem aktiven Bereich (20) kleiner oder gleich 4 mm ist.
Verfahren zur Herstellung eines organischen Licht emittierenden Bauelements (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, bei dem zu einer Strukturierung einer Metallisierungsschicht (13) und/oder der ersten Elektrode (14) und/oder einer Isolatorschicht (18) eines oder mehrere Verfahren verwendet werden, die ausgewählt sind aus Fotolithographie, Drucktechniken, Lasertechniken sowie Kombinationen dieser.