WO2017021372A1 - Organisches optoelektronisches bauelement und verfahren zum herstellen eines organischen optoelektronischen bauelements - Google Patents
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Classifications
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- H10K50/84—Passivation; Containers; Encapsulations
- H10K50/844—Encapsulations
Definitions
- the invention relates to an organic optoelectronic component and to a method for producing an organic optoelectronic component.
- organic optoelectronic components are finding increasing popularity.
- organic light-emitting diodes organic light-emitting diode (OLED) are increasingly being used in general lighting, for example as area light sources.
- OLED organic light-emitting diode
- An organic optoelectronic component for example an OLED, may comprise an anode and a cathode and, between them, an organic functional layer system.
- the organic functional layer system may include one or more emitter layers in which electromagnetic radiation is generated, a charge carrier pair generation layer structure of two or more each
- Charge pair generation charge carrier pair generation layers CGL
- one or more electron block layers also referred to as hole transport layer (HTL)
- one or more hole blocker layers also referred to as electron transport layers
- electron transport layer w - ETL electron transport layers
- Illuminating picture can lead.
- thin metallic busbars are formed on the respective electrodes. These busbars are highly conductive lead structures and increase current carrying capacity compared to using a corresponding electrode without busbars. The busbars contribute to a sufficient amount of busbars.
- the busbars can be formed for example by means of sputtering or in a PVD method and one or more subsequent lithography processes.
- the busbars may include or be formed of metal layer structures such as alternating layers of Cr-Al-Cr or Mo-Al-Mo, or single layers of, for example, copper. These structures are coated with an organic insulator, in particular a resist, for example with synthetic resin, in order to effect a charge carrier injection of the
- Lifespan of OLED can be reduced and / or a Leucht moraleinengung and / or a pixel shrinkage can take place, in which the luminous surface of the OLED over time becomes darker inwardly from the edge.
- An object of the invention is to provide an organic compound
- Optoelectronic device to provide a uniform luminance distribution and a uniform Luminous image has over its optically active surface and has a long life.
- An object of the invention is to provide a method for
- organic optoelectronic device in operation has a uniform luminance distribution and a uniform luminous image over its optically active surface and has a long life.
- an organic optoelectronic component having a substrate which has at least one first electrode, a dielectric insulator layer structure which is arranged on the substrate and which is in direct physical contact with the first electrode, a dielectric Barrier layer, which is formed directly on the insulator layer structure and at least partially directly on the first electrode and the lateral side surfaces of the
- Insulator layer structure covered, an organic compound
- Substrate in cooperation completely enclose and / or embed the insulator layer structure, at least in the region of the organic functional layer structure.
- planar overmolding of the insulator layer structure reduces and / or prevents leakage of decomposition products of the material of the insulator layer structure during production of the organic optoelectronic component and during operation of the organic optoelectronic component.
- Optoelectronic device can be increased because on the substrate existing particles of the dielectric
- Barrier layer can be enclosed and then less or no longer harmful, resulting in a yield in the production of organic optoelectronic
- Component can be increased.
- the material having the insulator layer structure or of which the insulator layer structure is formed may be, for example, an organic material, in particular, an organic resist, in particular, a synthetic resin.
- the material of the dielectric barrier layer is designed to be electrically insulating.
- the dielectric barrier layer may be formed so thin that its electrical function, in particular its electrically insulating function is not or at least approximately not given.
- the dielectric barrier layer may be formed so thin that at least theoretically charge carriers can tunnel through them unhindered or at least almost unhindered. The dielectric barrier layer thus essentially serves to prevent the outgassing of
- the substrate has a first contact section which is electrically connected to the second
- Electrode is coupled and the for electrical contacting the second electrode is used.
- An insulator layer structure has a first isolation barrier that electrically isolates the first electrode from the first contact portion.
- the dielectric barrier layer is formed directly on the first isolation barrier and covers lateral side surfaces of the first
- the first isolation barrier is completely enclosed by the substrate and the dielectric barrier layer, at least in the region of the organic functional layer structure. This helps to prevent decomposition materials of the material from outgassing the first isolation barrier and penetrating into the overlying and / or adjacent organic functional layer structure.
- the first contact portion may be completely or partially covered by the dielectric barrier layer.
- the dielectric barrier layer is formed so thinly over the first contact section that, when the first contact section is electrically contacted via the dielectric barrier layer, charge carriers from the first contact section through the dielectric contact layer
- Contact portion with the dielectric barrier layer may help to reduce or prevent oxidation of the first contact portion.
- the material having the first isolation barrier or of which the first isolation barrier is formed may, for example, be an organic material, in particular an organic resist, in particular synthetic resin.
- the material of the first insulation barrier is designed to be electrically insulating.
- the substrate has a
- the dielectric Insulator layer structure has insulator layers formed directly on the power distribution structure and covering the lateral side surfaces of the power distribution structure.
- the dielectric barrier layer is formed directly on the insulator layers and covers lateral
- the material of the power distribution structure has a high electrical conductivity.
- Insulator layers serve to prevent
- the power distribution structure may include one or more busbars and / or busbars each covered by one of the insulator layers.
- the current distribution structure is covered by the insulator layers and the insulator layers are of the first electrode and the dielectric
- Barrier layer completely enclosed, at least in the area of the organic functional layer structure. This helps to prevent decomposition materials of the material of the insulator layers from outgassing and penetrating into the overlying and / or adjacent organic functional layer structure.
- the material having the insulator layers or of which the insulator layers are formed may be, for example, an organic material, in particular an organic resist, in particular synthetic resin.
- Insulator layers is formed electrically insulating.
- the dielectric barrier layer covering the insulator layers may be made so thin as to be
- the dielectric barrier layer has thus substantially the effect of preventing decomposition of the material of the insulator layers in the surrounding organic functional layer structure
- the substrate has a second contact section, which is electrically coupled to the first electrode and which serves for electrically contacting the first electrode.
- a second isolation barrier may be formed between the second contact section and the organic functional layer structure and / or the second electrode.
- the second isolation barrier may be covered by the dielectric barrier layer, whereby outgassing of decomposition substances from the second
- Isolation barrier can be prevented and / or reduced.
- the second contact portion may be completely or partially covered by the dielectric barrier layer.
- the dielectric barrier layer is made so thin above the second contact section that, when the second contact section is electrically contacted via the dielectric barrier, charge carriers from the second contact section pass through the dielectric layer
- Contact portion with the dielectric barrier layer may help to reduce or prevent oxidation of the second contact portion.
- the material having the second isolation barrier or of which the second isolation barrier is formed may be, for example, an organic material.
- the material of the second isolation barrier is designed to be electrically insulating. According to a development, the dielectric
- the dielectric barrier layer is formed so thin that in the operation of the organic optoelectronic device on the
- dielectric barrier layer can tunnel charge carriers from the first electrode through the dielectric barrier layer to the organic functional layer structure or in the opposite direction.
- the covering of the first electrode with the dielectric barrier layer may contribute to the formation of the dielectric
- Barrier layer is particularly simple, since the dielectric barrier layer has little or no structure.
- the substrate has the first electrode and optionally the first and / or the second contact section and / or optionally the first and / or second insulation barrier and / or optionally the current distribution structure and the
- the substrate may be understood as the basis on which the organic functional layer structure is formed.
- the first electrode, the contact portions, the insulator layers and / or the isolation barriers can each via
- the first electrode itself may serve as a carrier.
- Covering the substrate with the dielectric barrier layer may help to make the formation of the dielectric barrier layer particularly easy because the dielectric barrier layer is easily formed over the entire area and does not need to be patterned. According to a development, the dielectric
- Barrier layer has a thickness of from 0.1 nm to 20 nm
- the dielectric Barrier layer no or at least only one
- Barrier layer A1 2 0 3 Ti0 2 , ZrQx, ZnQx, HfOx and / or Alucone, Titanocone or a self-oxygenating monolayer (Seif Assembling Mono layer - SAM) on or is formed from it.
- the object is achieved according to a further aspect of the invention by a method for producing an organic optoelectronic component.
- the substrate having at least the first electrode,
- the dielectric insulator layer structure is formed on the substrate in direct physical contact with the first electrode.
- Barrier layer is formed directly on the insulator layer structure and at least partially directly on the first electrode so that they lateral side surfaces of the
- Insulator layer structure covered.
- the organic functional layer structure is formed over the first electrode and on the dielectric barrier layer.
- the substrate may be deposited prior to application of the dielectric
- the substrate is formed so that it has the first contact portion which is electrically coupled to the second electrode and the
- the dielectric insulator layer structure is formed to have the first isolation barrier electrically insulating the first electrode from the first contact portion.
- the dielectric barrier slab is formed directly on the first isolation barrier so as to cover lateral side surfaces and a vertical surface of the first isolation barrier.
- the substrate is formed so that it has the current distribution structure which is formed directly on the first electrode.
- Insulator layer structure is formed so that they
- Power distribution structure are formed and cover the lateral side surfaces of the power distribution structure.
- the dielectric barrier layer is directly on the
- Insulator layers are formed so that they are lateral
- Barrier layer formed in an ALD method, an MLD method, an MVD method or a PECVD method is formed in an ALD method, an MLD method, an MVD method or a PECVD method.
- the dielectric remains
- Isolator layer structure after its formation for a predetermined period of time before the dielectric Barrier layer is formed on it. This causes a particularly large number of decomposition substances to be formed from the material prior to the formation of the dielectric barrier layer
- Can outgas isolator layer structure This contributes to the fact that a probability that decomposition substances can penetrate into the organic functional layer structure after the formation of the dielectric barrier layer is particularly low.
- the predetermined period of time can be
- the substrate and / or the insulator layer structure are heated before and / or during the application of the dielectric barrier layer.
- the substrate or the insulator layer structure can be opposite to one another
- Room temperature have significantly elevated temperature. This can help to keep a density of the dielectric
- the temperature for the production of the thin dielectric barrier layer for example, from A1 2 0 3 and / or produced in an ALD method, for example, with a thickness of 4 nm to 6 nm, to achieve a particularly dense barrier layer
- Insulator layer structure are present, whereby a
- a quality of the first electrode in particular if it has a TCO layer or is formed thereof, can be improved by means of the elevated temperature. Further improvement can be achieved by adding oxygen just prior to the application of the dielectric barrier layer.
- Figure 1 is a sectional view of an embodiment of an organic optoelectronic device
- Figure 2 is a sectional view of an embodiment of an organic optoelectronic device
- Figure 3 is a sectional view of an embodiment of an organic optoelectronic device
- Figure 4 is a sectional view of an embodiment of an organic optoelectronic device
- Figure 5 is a sectional view of an embodiment of an organic optoelectronic device
- Figure 6 is a sectional view of an embodiment of an organic optoelectronic device
- FIG. 7 shows a detailed representation of an exemplary embodiment of an organic optoelectronic component
- FIG. 8 shows a detailed representation of an exemplary embodiment of an organic optoelectronic component
- FIG. 9 shows an example of a voltage-luminous intensity diagram
- Figure 10 is an example of a voltage-current density diagram
- Fig. 11 is an example of a voltage-luminous efficiency diagram
- FIG. 12 is a flowchart of an embodiment of a
- Orientations can be positioned, the serves
- An organic optoelectronic component may emit an organic electromagnetic radiation
- Electromagnetic radiation absorbing device may for example be a solar cell.
- electromagnetic radiation emitting device can be an organic electromagnetic radiation emitting semiconductor device and / or as a organic electromagnetic radiation emitting diode or as an organic electromagnetic radiation emitting
- the radiation can be formed.
- the radiation can be formed.
- Component for example, as an organic light emitting diode (Organic Light Emitting Diode, OLED) or as an organic light emitting diode (Organic Light Emitting Diode, OLED) or as an organic light emitting diode (Organic Light Emitting Diode, OLED) or as an organic light emitting diode (Organic Light Emitting Diode, OLED) or as an organic light emitting diode (Organic Light Emitting Diode, OLED) or as OLED.
- OLED Organic Light Emitting Diode
- Fig. 1 shows an embodiment of an organic optoelectronic device 1.
- Optoelectronic component 1 has a carrier 12.
- the carrier 12 may be translucent or transparent.
- the carrier 12 serves as a carrier element for electronic
- the carrier 12 may be, for example, plastic,
- the carrier 12 may comprise or be formed from a plastic film or a laminate with one or more plastic films.
- the carrier 12 may be mechanically rigid or mechanically flexible.
- Layer structure has a first electrode layer 14, which has a first electrode 20.
- a first electrode layer 14 which has a first electrode 20.
- Contact section 16 and a second contact section 18 are formed laterally outside on the first electrode layer 14. Between the carrier 12 and the first
- Electrode layer 14 may be formed a first barrier thin film.
- the first electrode 20 is electrically conductive from the first contact portion 16 by means of a first isolation barrier 21 isolated.
- the second contact section 18 is connected to the first electrode 20 of the optoelectronic layer structure
- the first electrode 20 may be formed as an anode or as a cathode.
- the first electrode 20 may be translucent or transparent.
- the first electrode 20 comprises an electrically conductive material, for example metal and / or a conductive conductive oxide (TCO) or a
- the first electrode layer 14 and in particular the first electrode 20 may, for example, a
- the first electrode layer 14 and in particular the first electrode 20 may comprise, as an alternative or in addition to the mentioned materials: networks of metallic nanowires and particles, for example of Ag, networks of carbon nanotubes, graphene particles and layers and / or networks of semiconducting nanowires.
- an organic functional layer structure 22 of the optoelectronic layer structure is formed over the first electrode 20, an organic functional layer structure 22 of the optoelectronic layer structure is formed.
- the organic functional layer structure 20 is formed adjacent to the first isolation barrier 21 and a second isolation barrier 23.
- the organic functional layer structure 22 may be at least partially over the first and / or second
- the organic functional layer structure 22 may, for example, have one, two or more partial layers.
- the organic functional layer structure 22 may be a
- Hole injection layer a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a hole transport layer, a
- Emitter layer an electron transport layer and / or an electron injection layer.
- Hole injection layer serves to reduce the band gap between the first electrode and hole transport layer.
- the hole conductivity is larger than the electron conductivity.
- the hole transport layer serves to transport the holes.
- the electron conductivity is larger than that
- the electron transport layer serves to transport the electrons.
- Electron injection layer serves to reduce the
- the organic functional layer structure 22 may be one, two or more
- Layer structure is formed, which is electrically coupled to the first contact portion 16.
- Contact section 18 is of the organic functional
- the second electrode 23 may be formed according to any of the configurations of the first electrode 20, the first one
- Electrode 20 and the second electrode 23 is equal to or
- the first electrode 20 serves, for example, as the anode or cathode of
- the second electrode 23 serves as a cathode or anode of the optoelectronic layer structure corresponding to the first electrode.
- Carrier 12 with the first electrode layer 14, that is to say with the first electrode 20, the first contact section 16, the second contact section 18 and with the isolation barriers 21, 23 may be referred to as the substrate.
- the optoelectronic layer structure is an electrically and / or optically active region.
- the active region is, for example, the region of the organic optoelectronic Components 1, in which electric current for operation of the organic optoelectronic component 1 flows and / or in which electromagnetic radiation is generated or absorbed.
- a getter structure (not shown) may be arranged on or above the active area.
- the getter layer can be translucent, transparent or opaque.
- the getter layer may include or be formed of a material that absorbs and binds substances that are detrimental to the active area.
- an encapsulation layer 24 of the optoelectronic layer structure is formed, which encapsulates the optoelectronic layer structure.
- Encapsulation layer 24 may be formed as a second barrier thin film.
- the encapsulation layer 24 may also be referred to as thin-layer encapsulation.
- Encapsulation layer 24 forms a barrier to chemical contaminants or atmospheric agents, especially to water (moisture) and oxygen.
- the encapsulation layer 24 may be formed as a single layer, a layer stack, or a layered structure.
- the encapsulation layer 24 may include or be formed from: alumina, zinc oxide, zirconia,
- Indium tin oxide Indium tin oxide, indium zinc oxide, aluminum doped zinc oxide, poly (p-phenylene terephthalamide), nylon 66, and mixtures and alloys thereof. If necessary, the first
- Barrier layer on the carrier 12 corresponding to a configuration of the encapsulation layer 24 may be formed.
- Encapsulation layer 24 a second contact region 34 is exposed.
- the first contact region 32 serves for
- the adhesive layer 36 comprises, for example, an adhesive, for example an adhesive,
- the adhesive layer 36 may comprise, for example, particles which scatter electromagnetic radiation, for example light-scattering particles.
- the adhesive layer 36 serves to secure the cover body 38 to the encapsulation layer 24.
- the cover body 38 has, for example, plastic, glass
- the cover body 38 may be formed substantially of glass and a thin
- the cover body 38 serves to protect the organic optoelectronic component 1,
- cover body 38 for distributing and / or
- the glass of the covering body 38 can serve as protection against external influences, and the metal layer of the covering body 38 can serve for distributing and / or dissipating the heat arising during operation of the organic optoelectronic component 1.
- the isolation barriers 21, 23 are part of a
- Insulator layer structure Above the substrate and directly on the Insulator layer structure and in particular the
- Isolation barriers 21, 23 each have a dielectric barrier layer 40 is formed such that in Figure 1 above vertical surfaces and lateral side surfaces of the insulator layer structure and in particular the
- the isolation barriers 21, 23 are completely enclosed by the substrate and the dielectric barrier layer 40.
- the organic is functional
- Isolation barriers 21, 23 are formed can
- an organic material for example, be an organic material, in particular an organic resist, in particular synthetic resin.
- the material of the dielectric barrier layer 40 is formed electrically insulating.
- Barrier layer 40 is formed so thin that its electrical function, in particular its electrical
- the dielectric is not or at least approximately not given.
- the dielectric is not or at least approximately not given.
- the dielectric barrier layer 40 formed so thin that at least theoretically charge carriers can tunnel through them unhindered or at least almost unhindered.
- the dielectric barrier layer 40 has a thickness of 0.1 nm to 20 nm, for example from 1 nm to 10 nm,
- the dielectric barrier layer 40 serves to prevent the outgassing of decomposition substances from the
- Insulator layer structure and in particular the
- the barrier layer 40 is thus so thin that the dielectric barrier layer 40 is electrically and / or optically inactive regardless of the material used for the dielectric barrier layer 40 and yet provides sufficient protection against decomposition of the underlying insulator layer structure into the organic functional layer
- the dielectric barrier layer 40 can be deposited directly on the substrate and the insulator layer structure, in particular from the gas phase, for example in an ALD method.
- the dielectric barrier layer 40 may
- an MLD layer alternatively an MLD layer, an MVD layer or a
- the dielectric barrier layer 40 is deposited from the gas phase.
- the dielectric barrier layer 40 may be formed by sputtering.
- the dielectric barrier layer 40 has, for example, Al 2 O 3 , ⁇ O 2 , ZrO x, ⁇ , HfQ x and / or alucons, titanocones or a self-aligning monolayer (Seif Assembling Mono layer - SAM) or is formed therefrom.
- the dielectric barrier layer 40 is an ALD layer of Al 2 O 3 with a thickness of 4 nm to 6 nm and has no appreciable influence on the electrooptical behavior of the organic optoelectronic component 1 during operation, especially instantaneous, but prevents this in the medium and long term Outgassing the
- Fig. 2 shows an embodiment of an organic optoelectronic device, for example, largely corresponds to the embodiment shown in Figure 1.
- the optoelectronic component 1 has the dielectric
- Embodiment not only on the isolation barriers 21, 23 but also over the entire first electrode 20 extends. However, the electrical function of the first electrode remains unchanged or at least approximately unchanged, since the dielectric barrier layer 40 is formed so thin that the charge carriers can tunnel through it.
- the dielectric barrier layer 40 is formed from an electrically insulating material and formed so thin that charge carriers, for example holes or electrons, can pass from the underlying first electrode 20 to the organic functional layer structure 22 lying above the dielectric barrier layer 40, or the other way around, for example about
- the dielectric barrier layer 40 is formed as a flat closed layer.
- FIG. 3 shows an exemplary embodiment of an organic optoelectronic component which largely corresponds, for example, to the exemplary embodiment shown in FIG.
- the optoelectronic component 1 has the dielectric
- Embodiment not only on the isolation barriers 21, 23 and the first electrode 20 but also on the first and second contact portion 16, 18 extends.
- contact portions 16, 18 remain unchanged or at least approximately unchanged, since the dielectric Barrier layer 40 is formed so thin that the charge carriers can tunnel through them.
- the dielectric barrier layer 40 is formed of an electrically insulating material and formed so thin that charge carriers, such as holes or electrons, from the underlying contact portions 16, 18 to not shown in Figure 3 via the dielectric barrier layer 40 electrical contacts for electrical contacting of the organic optoelectronic component 1 or the other way around,
- dielectric barrier layer 40 is a sheet-like closed layer
- Barrier layer 40 help to prevent the first contact region 32 and / or the second contact region 34 oxidize.
- FIG. 4 shows an exemplary embodiment of an organic optoelectronic component which largely corresponds, for example, to the exemplary embodiment shown in FIG.
- the optoelectronic component 1 has the dielectric
- Embodiment not only on the isolation barriers 21, 23 but also on a power distribution structure 42 and
- Insulator layers 44 extends.
- the power distribution structure 42 has several
- busbars also referred to as busbars, on or are formed thereof.
- the power distribution structure 42 and in particular the busbars are each one of
- Insulator layers 44 covered. In particular, they cover
- the insulator layers 44 have an electrical
- the current distribution structure 42 and the insulator layers 44 are part of the substrate of the organic optoelectronic component 1.
- the insulator layers 44 are of the dielectric
- the dielectric barrier layer 40 prevents outgassing of decomposition substances from the material of
- Insulator layer structure in particular of the insulator layers 44.
- the dielectric barrier layer 40 is not limited.
- FIG. 5 shows an exemplary embodiment of an organic optoelectronic component which largely corresponds, for example, to the exemplary embodiment shown in FIG.
- the optoelectronic component 1 has the dielectric
- Insulator layers 44 extends but also over the first electrode 20th
- FIG. 6 shows an exemplary embodiment of an organic optoelectronic component which largely corresponds, for example, to the exemplary embodiment shown in FIG.
- the Optoelectronic component 1 has the dielectric
- Fig. 7 shows a detailed view of a
- the power distribution structure 42 has three
- first bus bar layer 46 formed directly on the first electrode 20
- second busbar layer 48 formed on the first bus bar layer 46
- third busbar layer 50 formed on the second bus bar layer 48.
- the first bus bar layer 46 has
- the second busbar layer 48 comprises, for example, aluminum or is formed thereof and the third busbar layer 50 comprises, for example molybdenum or is formed thereof.
- the first electrode 20 and the insulator layers 44 completely enclose the current distribution structure 42, in particular the busbars.
- Fig. 8 shows a detailed view of a
- Embodiment of an organic optoelectronic device for example, with reference to Figure 7 illustrated organic optoelectronic device 1, wherein on the first electrode 20 and the insulator layer 44, the dielectric barrier layer 40 is formed and wherein on the dielectric barrier layer 40, the
- organic functional layer structure 22 is formed.
- the dielectric barrier layer 40 and the first electrode 20 completely enclose the insulator layer structure, in particular the insulator layer 44.
- the dielectric barrier layer 40 prevents or reduces the outgassing of decomposition substances from the insulator layer structure, in particular the insulator layer 44, into the organic layer
- the dielectric barrier layer ⁇ or TiOx has or is formed thereof and / or has a thickness in a range of, for example, 2 nm to 7 nm.
- Pig. 9 shows an example of a voltage-luminance diagram. In the voltage-luminosity diagram several curves are drawn, which have a luminosity in
- Power distribution structures 42 with different busbars in particular different with respect to the material from which they are formed, and various trained on it
- Dielectric barrier layers 40 in particular different with respect to the material used from which they are formed, wherein the dielectric barrier layers 40 all have a thickness in the range of 2 nm to 7 nm.
- the measured curves are so close to each other that they can not be shown separated from each other on the scale shown.
- the voltage-light intensity diagram thus shows that the dielectric barrier layer 40 has no appreciable or at least only negligible influence on the luminous intensity of the organic
- Fig. 10 shows an example of a voltage-current density diagram.
- the voltage-current density diagram several measurement curves are plotted, which is a current density of a current, which in operation via the organic optoelectronic
- Component 1 flows, depending on a to the
- organic optoelectronic device 1 applied voltage.
- the various measurement curves relate to different power distribution structures 42, in particular
- Power distribution structures 42 with different busbars in particular different with respect to the material from which they are formed, and various formed thereon
- Dielectric barrier layers 40 in particular different with respect to the material used, from which they are formed, wherein the dielectric barrier layers 40 all have a thickness of 2 nm or 3 nm.
- the measured curves lie in the relevant operating range from 6 V at least partially so close to each other that they can not be shown separated from each other in the relevant operating range on the scale shown. From the
- Voltage-current density diagram thus shows that the dielectric barrier layer 40 no significant or has at least only negligible influence on the current density in the organic optoelectronic component 1.
- Fig. 11 shows an example of a voltage-luminous efficiency diagram.
- the voltage-luminous efficiency diagram several measurement curves are plotted, which have a luminous efficiency of the organic optoelectronic component 1 in FIG.
- the various measurement curves relate to different power distribution structures 42, in particular
- Power distribution structures 42 with different busbars in particular different with respect to the material from which they are formed, and various formed thereon
- Dielectric barrier layers 40 in particular different with respect to the material used, from which they are formed, wherein the dielectric barrier layers 40 all have a thickness of 2 nm or 3 nm.
- the measured curves lie in the relevant operating range between 6 V and 12 V at least partially so close to each other that they can not be displayed separately from each other in the relevant operating range on the scale shown. From the voltage-light efficiency diagram is thus apparent that the dielectric barrier layer 40 no
- Fig. 12 shows a flowchart of a method for
- Electrode formed For example, the substrate is formed with the first electrode 20. Optionally, that can Substrate be formed so that it is the first electrode 20.
- Electrode layer 14, in particular the first electrode 20, and the contact portions 16, 18 has. Furthermore, optionally in step S2 already a part of
- Insulator layer structure 42 are formed, in particular, the isolation barriers 21, 23 are formed.
- the isolation barriers 21, 23 may be parts of the substrate.
- Power distribution structure are formed.
- the power distribution structure 42 may be formed on the first electrode 20.
- an insulator layer structure becomes
- the above-described insulator layer structure 42 is formed.
- Insulator layer structure 42 includes isolation barriers 21, 23 and / or insulator layers 44.
- the insulator layers 44 may be applied to the
- a dielectric barrier layer is formed.
- the above-described dielectric barrier layer 40 is formed.
- the dielectric barrier layer 40 may be over the entire
- Substrate are formed. Alternatively, the
- dielectric barrier layer 40 only over the
- Insulator layer structure in particular the
- Isolation barriers 21, 23 and / or the insulator layers 44, and / or the first electrode 20 are formed.
- the dielectric barrier layer 40 is deposited from the gas phase directly on the substrate, in particular in an ALD process. Alternatively, the dielectric
- Process or a PECVD process are deposited or formed by sputtering.
- it may be left for a predetermined period of time before the dielectric barrier layer 40 is formed thereover. During this predetermined period of time, the
- the predetermined duration may, for example, be between 1 and 3 hours, for example about 2 hours.
- the substrate may be heated with the dielectric barrier layer 40, thereby promoting the outgassing of the decomposers prior to forming the dielectric barrier layer 40.
- an organic, in particular an organic functional layer structure is formed.
- step S10 the organic compound
- a second electrode is formed.
- the second electrode 23 is above the
- organic functional layer structure 22 is formed.
- a cover may be formed or disposed over the second electrode.
- the cover may comprise the encapsulation layer 24, the adhesive layer 36 and / or the cover body 38.
- one of the isolation barriers 21, 23, for example the second isolation barrier 23, can be dispensed with.
- the Insulator layer structure further insulating structures, which are formed by the material that outgases decomposition substances over time, and the corresponding insulating structures can also from the
- dielectric barrier layer 40 be covered dielectric barrier layer 40.
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Abstract
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein organisches optoelektronisches Bauelement (1) bereitgestellt. Das organische optoelektronische Bauelement (1) weist auf ein Substrat, das mindestens eine erste Elektrode (20) aufweist, eine dielektrische Isolatorschichtstruktur, die auf dem Substrat angeordnet ist und die in direktem körperlichen Kontakt mit der ersten Elektrode (20) ist, eine dielektrische Barriereschicht (40), die direkt auf der Isolatorschichtstruktur und zumindest teilweise direkt auf der ersten Elektrode (20) ausgebildet ist und die laterale Seitenflächen der Isolatorschichtstruktur bedeckt, eine organische funktionelle Schichtenstruktur (22), die über der ersten Elektrode (20) und auf und/oder neben der dielektrischen Barriereschicht (40) ausgebildet ist, und eine zweite Elektrode (23), die über der organischen funktionellen Schichtenstruktur (22) ausgebildet ist.
Description
ORGANISCHES OPTOELEKTRONISCHES BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES ORGANISCHEN OPTOELEKTRONISCHEN BAUELEMENTS
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein organisches optoelektronisches Bauelement und ein Verfahren zum Herstellen eines organischen optoelektronischen Bauelements .
Optoelektronische Bauelemente auf organischer Basis,
sogenannte organische optoelektronische Bauelemente, finden zunehmend verbreitete Anwendung. Beispielsweise halten organische Leuchtdioden (organic light emitting diode - OLED) zunehmend Einzug in die Allgemeinbeleuchtung, beispielsweise als Flächenlichtquellen.
Ein organisches optoelektronisches Bauelement, beispielsweise eine OLED, kann eine Anode und eine Kathode und dazwischen ein organisches funktionelles Schichtensystem aufweisen. Das organische funktionelle Schichtensystem kann aufweisen eine oder mehrere Emitterschichten, in denen elektromagnetische Strahlung erzeugt wird, eine Ladungsträgerpaar-Erzeugungs- Schichtenstruktur aus jeweils zwei oder mehr
Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichten („Charge generating layer", CGL) zur Ladungsträgerpaarerzeugung, sowie eine oder mehrere Elektronenblockadeschichten, auch bezeichnet als Lochtransportschichten („hole transport layer* -HTL) , und eine oder mehrere Lochblockadeschichten, auch bezeichnet als Elektronentransportschichten („electron transport layerw - ETL) , um den Stromfluss zu richten. Die einzelnen Schichten können lateral strukturiert sein.
Um bei einer großflächigen OLED über die gesamte Fläche eine gleichmäßige und hohe Effizienz zu erreichen, ist eine gleichmäßige Stromverteilung über die entsprechende Fläche der OLED erforderlich. Dünne transparente Elektroden sind häufig bezüglich ihrer elektrischen Leitfähigkeit limitiert
und weisen dann für großflächige Anwendungen eine
unzureichende Stromleitfähigkeit auf, was im Betrieb der OLED beispielsweise zu einer lateral ungleichmäßigen Leuchtdichte und dadurch bedingt zu einem lateral ungleichmäßigen
Leuchtbild führen kann. Um dies zu vermeiden, werden dünne metallische Sammelschienen (Busbars) auf den entsprechenden Elektroden ausgebildet. Diese Busbars sind hochleitfähige Zuleitungsstrukturen und erhöhen die Stromtragfähigkeit im Vergleich zur Verwendung einer entsprechenden Elektrode ohne Busbars. Die Busbars tragen so zu einer ausreichenden
Stromverteilung über die gesamte Fläche der OLED bei, was zu einer gleichmäßigen Leuchtdichte und damit zu einem
gleichmäßigen Leuchtbild beitragen kann. Die Busbars können beispielsweise mittels Sputtems oder in einem PVD-Verfahren und einem oder mehreren anschließenden Lithographieprozessen ausgebildet werden. Die Busbars können Metallschichtstrukturen, wie beispielsweise alternierende Schichten von Cr-Al-Cr oder Mo-AI-Mo, oder Einzelschichten, beispielsweise aus Kupfer, aufweisen oder davon gebildet sein. Diese Strukturen werden mit einem organischen Isolator, insbesondere einen Resist, beispielsweise mit Kunstharz, überzogen, um eine Ladungsträgerinjektion von der
entsprechenden Elektrode in die organischen funktionellen Schichten ausschließlich durch die entsprechende Elektrode zu ermöglichen. Dies hat jedoch den Nachteil, dass durch den Fertigungsprozess bedingt Zersetzungsprodukte des organischen Isolators aus in für die Abstrahleigenschaften der OLED wichtige Bereiche, insbesondere in die organischen
funktionellen Schichten, eindringen können, wodurch die
Lebensdauer der OLED verringert werden kann und/oder eine Leuchtflächeneinengung und/oder ein Pixelschrumpfen erfolgen kann, bei dem die Leuchtfläche der OLED im Laufe der Zeit vom Rand her nach innen dunkler wird.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein organisches
optoelektronisches Bauelement bereitzustellen, das eine gleichmäßige Leuchtdichteverteilung und ein gleichmäßiges
Leuchtbild über seine optisch aktive Fläche hat und das eine lange Lebensdauer hat.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum
Herstellen eines organischen optoelektronischen Bauelements bereitzustellen, das einfach und/oder kostengünstig
durchführbar ist und/oder das dazu beiträgt, dass das
organische optoelektronische Bauelement im Betrieb eine gleichmäßige Leuchtdichteverteilung und ein gleichmäßiges Leuchtbild über seine optisch aktive Fläche hat und eine lange Lebensdauer hat.
Die Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der Erfindung gelöst durch ein organisches optoelektronisches Bauelement, mit einem Substrat, das mindestens eine erste Elektrode aufweist, einer dielektrischen Isolatorschichtstruktur, die auf dem Substrat angeordnet ist und die in direktem körperlichen Kontakt mit der ersten Elektrode ist, einer dielektrischen Barriereschicht, die direkt auf der Isolatorschichtstruktur und zumindest teilweise direkt auf der ersten Elektrode ausgebildet ist und die laterale Seitenflächen der
Isolatorschichtstruktur bedeckt, einer organischen
funktionellen Schichtenstruktur, die über der ersten
Elektrode und auf der dielektrischen Barriereschicht
ausgebildet ist, und einer zweiten Elektrode, die über der organischen funktionellen Schichtenstruktur ausgebildet ist.
Somit können die dielektrische Barriereschicht und das
Substrat in Zusammenwirken die Isolatorschichtstruktur vollständig umschließen und/oder einbetten, zumindest im Bereich der organischen funktionellen Schichtenstruktur.
Durch die flächige Überformung der Isolatorschichtstruktur wird eine Entweichung von Zerlegungsprodukten des Materials der Isolatorschichtstruktur während der Herstellung des organischen optoelektronischen Bauelements und während des Betriebs des organischen optoelektronischen Bauelements reduziert und/oder verhindert. Insbesondere werden
Entweichungen von Zerlegungsprodukten des Materials der
Isolatorschichtstruktur, die aufgrund einer, beispielsweise für eine transparente erste Elektrode, optimierte
Prozessführung entstanden sind, verringert und/oder
verhindert. Dies trägt dazu bei, dass beispielsweise bei einer OLED eine Leuchtdichte über die aktive Fläche und ein Leuchtbild gleichmäßig sind und dass eine Leuchtfeldeinengung verringert und/oder verhindert wird. Dies trägt dazu bei, dass eine Lebensdauer des organischen optoelektronischen Bauelements besonders hoch ist.
Zusätzlich kann eine Robustheit des organischen
optoelektronischen Bauelements erhöht werden, da auf dem Substrat vorhandene Partikel von der dielektrischen
Barriereschicht umschlossen werden können und dann weniger oder gar nicht mehr schädlich sind, wodurch eine Ausbeute bei der Herstellung des organischen optoelektronischen
Bauelements erhöht werden kann.
Das Material, das die Isolatorschichtstruktur aufweist oder von dem die Isolatorschichtstruktur gebildet ist, kann beispielsweise ein organisches Material sein, insbesondere ein organischer Resist, insbesondere Kunstharz. Das Material der dielektrischen BarriereSchicht ist elektrisch isolierend ausgebildet. Die dielektrische Barriereschicht kann jedoch derart dünn ausgebildet sein, dass ihre elektrische Funktion, insbesondere ihre elektrisch isolierende Funktion nicht oder zumindest näherungsweise nicht gegeben ist. Insbesondere kann die dielektrische Barriereschicht derart dünn ausgebildet sein, dass zumindest theoretisch Ladungsträger ungehindert oder zumindest nahezu ungehindert durch sie hindurchtunneln können. Die dielektrische Barriereschicht dient somit im Wesentlichen zum Verhindern des Ausgasens von
Zersetzungsstoffen aus der Isolatorschichtstruktur und nicht zum elektrischen Isolieren der Isolatorschichtstruktur.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Substrat einen ersten Kontaktabschnitt auf, der elektrisch mit der zweiten
Elektrode gekoppelt ist und der zum elektrischen Kontaktieren
der zweiten Elektrode dient. Die dielektrische
Isolatorschichtstruktur weist eine erste Isolierungsbarriere auf, die die erste Elektrode von dem ersten Kontaktabschnitt elektrisch isoliert. Die dielektrische Barriereschicht ist direkt auf der ersten Isolierungsbarriere ausgebildet und bedeckt laterale Seitenflächen der ersten
Isolierungsbarriere. Somit ist die erste Isolierungsbarriere von dem Substrat und der dielektrischen Barriereschicht vollständig umschlossen, zumindest im Bereich der organischen funktionellen Schichtenstruktur. Dies trägt dazu bei, zu verhindern, dass Zersetzungsstoffe des Materials der ersten Isolierungsbarriere ausgasen und in die darüber und/oder daneben liegende organische funktionelle Schichtenstruktur eindringen.
Optional kann der erste Kontaktabschnitt ganz oder teilweise von der dielektrischen BarriereSchicht bedeckt sein. Über dem ersten Kontaktabschnitt ist gegebenenfalls die dielektrische Barriereschicht derart dünn ausgebildet, dass bei einem elektrischen Kontaktieren des ersten Kontaktabschnitts über die dielektrische Barriereschicht Ladungsträger von dem ersten Kontaktabschnitt durch die dielektrische
Barriereschicht hin zu dem entsprechenden elektrischen
Kontakt tunneln können. Das Bedecken des ersten
Kontaktabschnitts mit der dielektrischen Barriereschicht kann dazu beitragen, eine Oxidation des ersten Kontaktabschnitts zu verringern oder zu verhindern.
Das Material, das die erste Isolierungsbarriere aufweist oder von dem die erste Isolierungsbarriere gebildet ist, kann beispielsweise ein organisches Material sein, insbesondere ein organischer Resist, insbesondere Kunstharz. Das Material der ersten Isolierungsbarriere ist elektrisch isolierend ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Substrat eine
Stromverteilungsstruktur auf, die direkt auf der ersten
Elektrode ausgebildet ist. Die dielektrische
Isolatorschichtstruktur weist Isolatorschichten auf, die direkt auf der Stromverteilungsstruktur ausgebildet sind und die laterale Seitenflächen der Stromverteilungsstruktur bedecken. Die dielektrische Barriereschicht ist direkt auf den Isolatorschichten ausgebildet und bedeckt laterale
Seitenflächen der Isolatorschichten. Die
Stromverteilungsstruktur dient dazu, Ladungsträger
gleichmäßig über die gesamte Fläche der ersten Elektrode zu verteilen. Das Material der Stromverteilungsstruktur weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. Die
Isolatorschichten dienen dazu, zu verhindern, dass
Ladungsträger direkt von der Stromverteilungsstruktur in die organische funktionelle Schichtenstruktur eindringen ohne die erste Elektrode zu durchwandern. Die Stromverteilungsstruktur kann eine oder mehrere Stromsammelschienen und/oder Busbars aufweisen, die jeweils von einer der Isolatorschichten bedeckt sind. Somit ist die Stromverteilungsstruktur von den Isolatorschichten bedeckt und die Isolatorschichten sind von der ersten Elektrode und von der dielektrischen
Barriereschicht vollständig umschlossen, zumindest im Bereich der organischen funktionellen Schichtenstruktur. Dies trägt dazu bei, zu verhindern, dass Zersetzungsstoffe des Materials der Isolatorschichten ausgasen und in die darüber und/oder daneben liegende organische funktionelle Schichtenstruktur eindringen.
Das Material, das die Isolatorschichten aufweisen oder von dem die Isolatorschichten gebildet sind, kann beispielsweise ein organisches Material sein, insbesondere ein organischer Resist, insbesondere Kunstharz. Das Material der
Isolatorschichten ist elektrisch isolierend ausgebildet.
Die dielektrische Barriereschicht, die die Isolatorschichten bedeckt, kann derart dünn ausgebildet sein, dass sie
keinerlei elektrische Funktion hat, insbesondere nicht elektrisch isolierend wirkt, und dass zumindest theoretisch Ladungsträger durch die dielektrische Barriereschicht hindurch tunneln können. Die dielektrische Barriereschicht
hat somit im Wesentlichen die Wirkung, zu verhindern, dass Zersetzungsstoffe des Materials der Isolatorschichten in die umliegende organische funktionelle Schichtenstruktur
eindringen können.
Gemäß einer Weiterbildung weist das Substrat einen zweiten Kontaktabschnitt auf, der elektrisch mit der ersten Elektrode gekoppelt ist und der zum elektrischen Kontaktieren der ersten Elektrode dient. Zwischen dem zweiten Kontaktabschnitt und der organischen funktionellen Schichtenstruktur und/oder der zweiten Elektrode kann eine zweite Isolierungsbarriere ausgebildet sein. Die zweite Isolierungsbarriere kann von der dielektrischen Barriereschicht bedeckt sein, wodurch ein Ausgasen von Zersetzungsstoffen von der zweiten
Isolierungsbarriere verhindert und/oder verringert werden kann.
Optional kann der zweite Kontaktabschnitt ganz oder teilweise von der dielektrischen Barriereschicht bedeckt sein. Ober dem zweiten Kontaktabschnitt ist gegebenenfalls die dielektrische Barriereschicht derart dünn ausgebildet, dass bei einem elektrischen Kontaktieren des zweiten Kontaktabschnitts über die dielektrische Barriereschiebt Ladungsträger von dem zweiten Kontaktabschnitt durch die dielektrische
Barriereschicht hin zu dem entsprechenden elektrischen
Kontakt tunneln können. Das Bedecken des zweiten
Kontaktabschnitts mit der dielektrischen Barriereschicht kann dazu beitragen, eine Oxidation des zweiten Kontaktabschnitts zu verringern oder zu verhindern.
Das Material, das die zweite Isolierungsbarriere aufweist oder von dem die zweite Isolierungsbarriere gebildet ist, kann beispielsweise ein organisches Material sein,
insbesondere ein organischer Resist, insbesondere Kunstharz. Das Material der zweiten Isolierungsbarriere ist elektrisch isolierend ausgebildet .
Gemäß einer Weiterbildung ist die dielektrische
Barriereschicht über der gesamten ersten Elektrode
ausgebildet. Über der ersten Elektrode ist die dielektrische Barriereschicht derart dünn ausgebildet, dass im Betrieb des organischen optoelektronischen Bauelements über die
dielektrische Barriereschicht Ladungsträger von der ersten Elektrode durch die dielektrische Barriereschicht hin zu der organischen funktionellen Schichtenstruktur oder in die entgegengesetzte Richtung tunneln können. Das Bedecken der ersten Elektrode mit der dielektrischen BarriereSchicht kann dazu beitragen, dass das Ausbilden der dielektrischen
Barriereschicht besonders einfach ist, da die dielektrische Barriereschicht nur wenig oder gar nicht strukturiert werden muss .
Gemäß einer Weiterbildung ist die dielektrische
Barriereschicht über dem gesamten Substrat ausgebildet. Das Substrat weist die erste Elektrode und optional den ersten und/oder den zweiten Kontaktabschnitt und/oder gegebenenfalls die erste und/oder zweite Isolierungsbarriere und/oder gegebenenfalls die Stromverteilungsstruktur und die
Isolatorschichten auf. In anderen Worten kann das Substrat als die Grundlage verstanden werden, auf der die organische funktionelle Schichtenstruktur ausgebildet wird. Die erste Elektrode, die Kontaktabschnitte die Isolatorschichten und/oder die Isolierungsbarrieren können jeweils über
und/oder auf einem Träger ausgebildet sein. Alternativ dazu kann die erste Elektrode selbst als Träger dienen. Das
Bedecken des Substrats mit der dielektrischen BarriereSchicht kann dazu beitragen, dass das Ausbilden der dielektrischen Barriereschicht besonders einfach ist, da die dielektrische Barriereschicht einfach vollflächig ausgebildet wird und nicht strukturiert werden muss. Gemäß einer Weiterbildung weist die dielektrische
Barriereschicht eine Dicke auf von 0,1 nm bis 20 nm,
beispielsweise von 1 nm bis 10 nm, beispielsweise von 2 nm bis 7 nm. Dies trägt dazu bei, dass die dielektrische
Barriereschicht keine oder zumindest nur eine
vernachlässigbare elektrische Punktion hat. Dies ermöglicht, die dielektrische Barriereschicht vollflächig über der ersten Elektrode und/oder vollflächig über dem Substrat auszubilden.
Gemäß einer Weiterbildung weist die dielektrische
Barriereschicht A1203, Ti02, ZrQx, ZnQx, HfOx und/oder Alucone, Titanocone oder eine selbstauerichtende Monoschicht (Seif Assembling Mono layer - SAM)auf oder ist daraus gebildet.
Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines organischen optoelektronischen Bauelements. Bei dem Verfahren wird das Substrat, das zumindest die erste Elektrode aufweist,
ausgebildet. Die dielektrische Isolatorschichtstruktur wird auf dem Substrat in direktem körperlichen Kontakt mit der ersten Elektrode ausgebildet. Die dielektrische
Barriereschicht wird direkt auf der Isolatorschichtstruktur und zumindest teilweise direkt auf der ersten Elektrode so ausgebildet wird, dass sie laterale Seitenflächen der
Isolatorschichtstruktur bedeckt. Die organische funktionelle Schichtenstruktur wird über der ersten Elektrode und auf der dielektrischen Barriereschicht ausgebildet. Die zweite
Elektrode wird über der organischen funktionellen
Schichtenstruktur ausgebildet.
Die im Vorhergehenden genannten Weiterbildungen und/oder Vorteile des organischen optoelektronischen Bauelements können ohne weiteres auf das Verfahren zum Herstellen des organischen optoelektronischen Bauelements übertragen werden.
Da die dielektrische Barriereschicht vor dem Aufbringen der organischen funktionellen Schichtenstruktur ausgebildet wird, kann das Substrat vor dem Aufbringen der dielektrischen
Barriereschicht erhitzt werden und/oder die dielektrische Barriereschicht kann bei einer hohen Temperatur ausgebildet werden
Gemäß einer Weiterbildung wird das Substrat so ausgebildet, dass es den ersten Kontaktabschnitt aufweist, der elektrisch mit der zweiten Elektrode gekoppelt ist und der zum
elektrischen Kontaktieren der zweiten Elektrode dient. Die dielektrische Isolatorschichtstruktur wird so ausgebildet, dass sie die erste Isolierungsbarriere aufweist, die die erste Elektrode von dem ersten Kontaktabschnitt elektrisch isoliert. Die dielektrische Barriereschiebt wird direkt auf der ersten Isolierungsbarriere so ausgebildet, dass sie laterale Seitenflächen und eine vertikale Oberfläche der ersten Isolierungsbarriere bedeckt.
Gemäß einer Weiterbildung wird das Substrat so ausgebildet, dass es die Stromverteilungsstruktur aufweist, die direkt auf der ersten Elektrode ausgebildet ist. die dielektrische
Isolatorschichtstruktur wird so ausgebildet, dass sie
Isolatorschichten aufweist, die direkt auf der
Stromverteilungsstruktur ausgebildet sind und die laterale Seitenflächen der Stromverteilungsstruktur bedecken. Die dielektrische Barriereschicht wird direkt auf den
Isolatorschichten so ausgebildet, dass sie laterale
Seitenflächen und vertikale Oberflächen der Isolatorschichten bedeckt . Gemäß einer Weiterbildung wird die dielektrische
Barriereschicht über der gesamten ersten Elektrode
ausgebildet .
Gemäß einer Weiterbildung wird die dielektrische
Barriereschicht über dem gesamten Substrat ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung wird die dielektrische
Barriereschicht in einem ALD-Verfahren, einem MLD-Verfahren, einem MVD-Verfahren oder einem PECVD-Verfahren ausgebildet.
Gemäß einer Weiterbildung bleibt die dielektrische
IsolatorechichtBtruktur nach ihrem Ausbilden für eine vorgegebene Zeitdauer frei bevor die dielektrische
Barriereschicht auf ihr ausgebildet wird. Dies bewirkt, dass besonders viele Zersetzungsstoffe noch vor dem Ausbilden der dielektrischen Barriereschicht aus dem Material der
Isolatorschichtstruktur ausgasen können. Dies trägt dazu bei, dass eine Wahrscheinlichkeit, dass nach dem Ausbilden der dielektrischen Barriereschicht Zersetzungsstoffe in die organische funktionelle Schichtenstruktur eindringen können, besonders gering ist. Die vorgegebene Zeitdauer kann
beispielsweise ca. 2 Stunden betragen.
Gemäß einer Weiterbildung werden das Substrat und/oder die Isolatorschichtstruktur vor und/oder während dem Aufbringen der dielektrischen Barriereschicht beheizt. Dadurch können das Substrat bzw. die Isolatorschichtstruktur beim Aufbringen der dielektrischen Barriereschicht eine gegenüber der
Raumtemperatur deutlich erhöhte Temperatur haben. Dies kann dazu beitragen, dass eine Dichte der dielektrischen
Barriereschicht im Vergleich zu einer bei niedrigeren
Temperaturen, beispielsweise bei Zimmertemperatur oder weniger, erzeugten dielektrischen Barriereschicht erhöht ist, wodurch die Barrierewirkung gegenüber den Zersetzungsstoffen besonders gut ist. Insbesondere kann so die Temperatur für die Herstellung der dünnen dielektrischen Barriereschicht, beispielsweise aus A1203 und/oder hergestellt in einem ALD- Verfahren, beispielsweise mit einer Dicke von 4 nm bis 6 nm, zum Erreichen einer besonders dichten Barriereschicht
optimiert werden. Darüber hinaus bewirkt das Erhöhen der Temperatur des Materials der Isolatorschichtstruktur ein verstärktes Ausgasen der Zersetzungsstoffe aus dem Material der Isolatorschichtstruktur vor dem Aufbringen der
dielektrischen Barriereschicht. Dies bewirkt, dass zum
Zeitpunkt des Aufbringens der dielektrischen Barriereschicht nur noch wenige Zersetzungsstoffe in dem Material der
Isolatorschichtstruktur vorhanden sind, wodurch eine
Wahrscheinlichkeit, dass die Zersetzungsstoffe die
dielektrische Barriereschicht durchdringen, aufgrund deren geringer Anzahl besonders gering ist.
Ferner kann eine Qualität der ersten Elektrode, insbesondere falls sie eine TCO Schicht aufweist oder davon gebildet ist, mittels der erhöhten Temperatur verbessert werden. Eine weitere Verbesserung kann durch Zugabe von Sauerstoff kurz vor dem Aufbringen der dielektrischen Barriereschicht erzielt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines organischen optoelektronischen Bauelements;
Figur 2 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines organischen optoelektronischen Bauelements ;
Figur 3 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines organischen optoelektronischen Bauelements;
Figur 4 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines organischen optoelektronischen Bauelements;
Figur 5 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines organischen optoelektronischen Bauelements;
Figur 6 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines organischen optoelektronischen Bauelements;
Figur 7 eine Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines organischen optoelektronischen Bauelements ;
Figur 8 eine Detaildarstellung eines Ausführungsbeispiels eines organischen optoelektronischen Bauelements;
Figur 9 ein Beispiel eines Spannung-Leuchtstärke-Diagramms;
Figur 10 ein Beispiel eines Spannung-Stromdichte-Diagramms;
Figur 11 ein Beispiel eines Spannung-Leuchteffizienz- Diagramms ;
Figur 12 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines
Verfahrens zum Herstellen eines organischen
optoelektronischen Bauelements . In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Da Komponenten von
Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener
Orientierungen positioniert werden können, dient die
Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. In den Figuren sind identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Ein organisches optoelektronisches Bauelement kann ein organisches elektromagnetische Strahlung emittierendes
Bauelement oder ein organisches elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement sein. Ein organisches
elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement kann beispielsweise eine Solarzelle sein. Ein organisches
elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement kann
ein organisches elektromagnetische Strahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement sein und/oder als eine organische elektromagnetische Strahlung emittierende Diode oder als ein organischer elektromagnetische Strahlung emittierender
Transistor ausgebildet sein. Die Strahlung kann
beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein. In diesem Zusammenhang kann das
organische elektromagnetische Strahlung emittierende
Bauelement beispielsweise als organische Licht emittierende Diode (Organic Light Emitting Diode, OLED) oder als
organischer Licht emittierender Transistor ausgebildet sein.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines organischen optoelektronischen Bauelements 1. Das organische
optoelektronische Bauelement 1 weist einen Träger 12 auf. Der Träger 12 kann transluzent oder transparent ausgebildet sein. Der Träger 12 dient als Trägerelement für elektronische
Elemente oder Schichten, beispielsweise lichtemittierende Elemente. Der Träger 12 kann beispielsweise Kunststoff,
Metall, Glas, Quarz und/oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Träger 12 eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Träger 12 kann mechanisch rigide oder mechanisch flexibel ausgebildet sein.
Auf dem Träger 12 ist eine optoelektronische
Schichtenstruktur ausgebildet. Die optoelektronische
Schichtenstruktur weist eine erste Elektrodenschicht 14 auf, die eine erste Elektrode 20 aufweist. Ein erster
Kontaktabschnitt 16 und ein zweiter Kontaktabschnitt 18 sind lateral außen liegend auf der ersten Elektrodenschicht 14 ausgebildet. Zwischen dem Träger 12 und der ersten
Elektrodenschicht 14 kann eine erste Barrieredünnschicht ausgebildet sein.
Die erste Elektrode 20 ist von dem ersten Kontaktabschnitt 16 mittels einer ersten Isolierungsbarriere 21 elektrisch
isoliert. Der zweite Kontaktabschnitt 18 ist mit der ersten Elektrode 20 der optoelektronischen Schichtenstruktur
elektrisch gekoppelt. Die erste Elektrode 20 kann als Anode oder als Kathode ausgebildet sein. Die erste Elektrode 20 kann transluzent oder transparent ausgebildet sein. Die erste Elektrode 20 weist ein elektrisch leitfähiges Material auf, beispielsweise Metall und/oder ein leitfähiges transparentes Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einen
Schichtenstapel mehrerer Schichten, die Metalle oder TCOs aufweisen. Die erste Elektrodenschicht 14 und insbesondere die erste Elektrode 20 können beispielsweise einen
Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs aufweisen, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn- Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag- ITO Multischichten. Die erste Elektrodenschicht 14 und insbesondere die erste Elektrode 20 können alternativ oder zusätzlich zu den genannten Materialien aufweisen: Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag, Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen- Teilchen und -Schichten und/oder Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
Über der ersten Elektrode 20 ist eine organische funktionelle Schichtenstruktur 22 der optoelektronischen Schichtenstruktur ausgebildet. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 20 ist neben der ersten Isolierungsbarriere 21 und einer zweiten Isolierungsbarriere 23 ausgebildet. Zusätzlich kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 zumindest teilweise über der ersten und/oder zweiten
Isolierungsbarriere 21, 23 ausgebildet sein. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 kann beispielsweise eine, zwei oder mehr Teilschichten aufweisen. Beispielsweise kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 eine
Lochinjektionsschicht, eine LochtransportSchicht, eine
Emitterschicht, eine ElektronentransportsChicht und/oder eine Elektroneninjektionsschicht aufweisen. Die
LochinjektionsSchicht dient zum Reduzieren der Bandlücke
zwischen erster Elektrode und Lochtransportschicht. Bei der Lochtransportschicht ist die Lochleitfähigkeit größer als die Elektronenleitfähigkeit. Die Lochtransportschicht dient zum Transportieren der Löcher. Bei der ElektronentransportSchicht ist die Elektronenleitfähigkeit größer als die
Lochleitfähigkeit. Die Elektronentransportschicht dient zum Transportieren der Elektronen. Die
ElektroneninjektionsSchicht dient zum Reduzieren der
Bandlücke zwischen zweiter Elektrode und
Elektronentransportschicht . Ferner kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 ein, zwei oder mehr
funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten, die jeweils die genannten Teilschichten und/oder weitere Zwischenschichten aufweisen.
Über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 22 ist eine zweite Elektrode 23 der optoelektronischen
Schichtenstruktur ausgebildet, die elektrisch mit dem ersten Kontaktabschnitt 16 gekoppelt ist. Der zweite
Kontaktabschnitt 18 ist von der organischen funktionellen
Schichtenstruktur 22 und von der zweiten Elektrode 23 mittels der zweiten Isolierungsbarriere 23 elektrisch isoliert. Die zweite Elektrode 23 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 20 ausgebildet sein, wobei die erste
Elektrode 20 und die zweite Elektrode 23 gleich oder
unterschiedlich ausgebildet sein können. Die erste Elektrode 20 dient beispielsweise als Anode oder Kathode der
optoelektronischen Schichtenstruktur. Die zweite Elektrode 23 dient korrespondierend zu der ersten Elektrode als Kathode bzw. Anode der optoelektronischen Schichtenstruktur. Der
Träger 12 mit der ersten Elektrodenschicht 14, also mit der ersten Elektrode 20, dem ersten Kontaktabschnitt 16, dem zweiten Kontaktabschnitt 18 und mit den Isolierungsbarrieren 21, 23 kann als Substrat bezeichnet werden.
Die optoelektronische Schichtenstruktur ist ein elektrisch und/oder optisch aktiver Bereich. Der aktive Bereich ist beispielsweise der Bereich des organischen optoelektronischen
Bauelemente 1, in dem elektrischer Strom zum Betrieb des organischen optoelektronischen Bauelements 1 fließt und/oder in dem elektromagnetische Strahlung erzeugt oder absorbiert wird. Auf oder über dem aktiven Bereich kann eine Getter- Struktur (nicht dargestellt) angeordnet sein. Die Getter- Schicht kann transluzent, transparent oder opak ausgebildet sein. Die Getter-Schicht kann ein Material aufweisen oder daraus gebildet sein, das Stoffe, die schädlich für den aktiven Bereich sind, absorbiert und bindet.
Über der zweiten Elektrode 23 und teilweise über dem ersten Kontaktabschnitt 16 und teilweise über dem zweiten
Kontaktabschnitt 18 ist eine VerkapselungsSchicht 24 der optoelektronische Schichtenstruktur ausgebildet, die die optoelektronische Schichtenstruktur verkapselt. Die
Verkapselungsschicht 24 kann als zweite Barrieredünnschicht, ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 24 kann auch als Dünnschichtverkapselung bezeichnet werden. Die
Verkapselungsschicht 24 bildet eine Barriere gegenüber chemischen Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff. Die Verkapselungsschicht 24 kann als eine einzelne Schicht, ein Schichtstapel oder eine Schichtstruktur ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 24 kann aufweisen oder daraus gebildet sein: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid,
Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid Lanthaniumoxid,
Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid,
Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Poly(p-phenylenterephthalamid) , Nylon 66, sowie Mischungen und Legierungen derselben. Gegebenenfalls kann die erste
Barriereschicht auf dem Träger 12 korrespondierend zu einer Ausgestaltung der Verkapselungsschicht 24 ausgebildet sein.
In der Verkapselungsschicht 24 sind über dem ersten
Kontaktabschnitt 16 eine erste Ausnehmung der
Verkapselungsschicht 24 und über dem zweiten Kontaktabschnitt 18 eine zweite Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24
ausgebildet. In der ersten Ausnehmung der
Verkapselungsschicht 24 ist ein erster Kontaktbereich 32 freigelegt und in der zweiten Ausnehmung der
Verkapselungsschicht 24 ist ein zweiter Kontaktbereich 34 freigelegt. Der erste Kontaktbereich 32 dient zum
elektrischen Kontaktieren des ersten Kontaktabschnitts 16 und der zweite Kontaktbereich 34 dient zum elektrischen
Kontaktieren des zweiten Kontaktabschnitts 18.
Über der Verkapselungsschicht 24 ist eine Haftmittelschicht 36 ausgebildet. Die Haftmittelschicht 36 weist beispielsweise ein Haftmittel, beispielsweise einen Klebstoff,
beispielsweise einen Laminierklebstoff, einen Lack und/oder ein Harz auf. Die Haftmittelschicht 36 kann beispielsweise Partikel aufweisen, die elektromagnetische Strahlung streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel.
Ober der Haftmittelschicht 36 ist ein Abdeckkörper 38
ausgebildet. Die Haftmittelschicht 36 dient zum Befestigen des Abdeckkörpers 38 an der Verkapselungsschicht 24. Der Abdeckkörper 38 weist beispielsweise Kunststoff, Glas
und/oder Metall auf. Beispielsweise kann der Abdeckkörper 38 im Wesentlichen aus Glas gebildet sein und eine dünne
Metallschicht/ beispielsweise eine Metallfolie, und/oder eine Graphitschicht, beispielsweise ein Graphitlaminat, auf dem Glaskörper aufweisen. Der Abdeckkörper 38 dient zum Schützen des organischen optoelektronischen Bauelements 1,
beispielsweise vor mechanischen Krafteinwirkungen von außen. Ferner kann der Abdeckkörper 38 zum Verteilen und/oder
Abführen von Hitze dienen, die in dem organischen
optoelektronischen Bauelement 1 erzeugt wird. Beispielsweise kann das Glas des Abdeckkörpers 38 als Schutz vor äußeren Einwirkungen dienen und die Metallschicht des Abdeckkörpers 38 kann zum Verteilen und/oder Abführen der beim Betrieb des organischen optoelektronischen Bauelements 1 entstehenden Wärme dienen.
Die Isolierungsbarrieren 21, 23 sind Teil einer
Isolatorschichtstruktur. Über dem Substrat und direkt auf der
Isolatorschichtstruktur und insbesondere den
Isolierungsbarrieren 21, 23 ist jeweils eine dielektrische Barriereschicht 40 derart ausgebildet, dass in Figur 1 oben liegende vertikale Oberflächen und laterale Seitenflächen der Isolatorschichtstruktur und insbesondere der
Isolierungsbarrieren 21, 23 von der dielektrischen
Barriereschicht 40 vollständig bedeckt sind. In anderen
Worten sind die Isolierungsbarrieren 21, 23 vollständig von dem Substrat und der dielektrischen Barriereschicht 40 umschlossen. Somit ist die organische funktionelle
Schichtenstruktur 20 neben und/oder, falls die organische funktionelle Schichtenstruktur 20 über zumindest teilweise auf auf Mit dem Begriff „vertikale Oberfläche" werden in dieser Beschreibung Oberflächen von Strukturen bezeichnet, die in den Figuren in vertikaler Richtung oben liegen, sich jedoch in horizontaler Richtung erstrecken. Somit bezieht sich der Begriff „vertikal* in diesem Zusammenhang nicht auf die Erstreckungsrichtung der entsprechenden Oberfläche sondern auf deren Position in den Figuren.
Das Material, das die Isolatorschichtstruktur und
insbesondere die Isolierungsbarrieren 21, 23 aufweisen oder von dem die Isolatorschichtstruktur und die
Isolierungebarrieren 21, 23 gebildet sind, kann
beispielsweise ein organisches Material sein, insbesondere ein organischer Resist, insbesondere Kunstharz.
Das Material der dielektrischen Barriereschicht 40 ist elektrisch isolierend ausgebildet. Die dielektrische
Barriereschicht 40 ist derart dünn ausgebildet, dass ihre elektrische Funktion, insbesondere ihre elektrisch
isolierende Funktion nicht oder zumindest näherungsweise nicht gegeben ist. Insbesondere ist die dielektrische
Barriereschicht 40 derart dünn ausgebildet, dass zumindest theoretisch Ladungsträger ungehindert oder zumindest nahezu ungehindert durch sie hindurchtunneln können. Insbesondere weist die dielektrische Barriereschicht 40 eine Dicke auf von
0,1 nm bis 20 nm, beispielsweise von 1 nm bis 10 nm,
beispielsweise von 2 nm bis 7 nm.
Die dielektrische Barriereschicht 40 dient zum Verhindern des Ausgasens von Zersetzungsstoffen aus der
Isolatorschichtstruktur und insbesondere den
Isolierungsbarrieren 21, 23. Die dielektrische
Barriereschicht 40 ist somit so dünn, dass die dielektrische Barriereschicht 40 unabhängig von dem für die dielektrische Barriereschicht 40 verwendeten Material elektrisch und/oder optisch inaktiv ist und dennoch ausreichend Schutz davor bietet, dass Zersetzungsstoffe aus der darunterliegenden Isolatorschichtstruktur in die organische funktionelle
Schichtenstruktur 22 drangen.
Die dielektrische Barriereschicht 40 kann direkt auf dem Substrat und der Isolatorschichtstruktur abgeschieden werden, insbesondere aus der Gasphase, beispielsweise in einem ALD- Verfahren. Die dielektrische Barriereschicht 40 kann
alternativ eine MLD-Schicht, eine MVD-Schicht oder eine
PECVD-Schicht sein, wobei grundsätzlich die dielektrische Barriereschicht 40 aus der Gasphase abgeschieden wird.
Alternativ dazu kann die dielektrische Barriereschicht 40 mittels Sputtems ausgebildet sein.
Die dielektrische Barriereschicht 40 weist beispielsweise AI2O3, Τίθ2, ZrOx, Ζηθχ, HfQx und/oder Alucone, Titanocone oder eine selbstausrichtende Monoschicht (Seif Assembling Mono layer - SAM) auf oder ist daraus gebildet.
Beispielsweise ist die dielektrische Barriereschicht 40 eine ALD-Schicht aus AI2O3 mit einer Dicke von 4 nm bis 6 nm und hat im Betrieb kurzfristig, insbesondere instantan, keinen nennenswerten Einfluss auf das elektrooptische Verhalten des organischen optoelektronischen Bauelements 1, verhindert jedoch mittel- und langfristig das Ausgasen der
Zersetzungsstoffe des Materials der Isolatorschichtstruktur. Die dielektrische Barriereschicht 40 hat somit mittel- bis
langfristig eine positive Auswirkung auf eine gleichmäßige Leuchtdichte und ein gleichmäßiges Leuchtbild und auf die Lebensdauer des organischen optoelektronischen Bauelements 1. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines organischen optoelektronischen Bauelements, das beispielsweise weitgehend dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht. Das optoelektronische Bauelement 1 weist die dielektrische
Barriereschicht 40 auf, die sich in diesem
Ausführungsbeispiel nicht nur über die Isolierungsbarrieren 21, 23 sondern auch über die gesamte erste Elektrode 20 erstreckt. Die elektrische Funktion der ersten Elektrode bleibt jedoch unverändert oder zumindest näherungsweise unverändert, da die dielektrische Barriereschicht der 40 derart dünn ausgebildet ist, dass die Ladungsträger durch sie hindurchtunneln können.
Insbesondere ist die dielektrische Barriereschicht 40 aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet und so dünn ausgebildet, dass Ladungsträger, beispielsweise Löcher oder Elektronen, von der darunter liegenden ersten Elektrode 20 zu der über der dielektrischen Barriereschicht 40 liegenden organischen funktionellen Schichtenstruktur 22 oder genau andersherum gelangen können, beispielsweise über
Tunneleffekte, obwohl die dielektrische Barriereschicht 40 als flächige geschlossene Schicht ausgebildet ist.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines organischen optoelektronischen Bauelements, das beispielsweise weitgehend dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht. Das optoelektronische Bauelement 1 weist die dielektrische
Barriereschicht 40 auf, die sich in diesem
Ausführungsbeispiel nicht nur über die Isolierungsbarrieren 21, 23 und die erste Elektrode 20 sondern auch über den ersten und zweiten Kontaktabschnitt 16, 18 erstreckt. Die elektrische Funktion der ersten Elektrode und der
Kontaktabschnitte 16, 18 bleibt jedoch unverändert oder zumindest näherungsweise unverändert, da die dielektrische
Barriereschicht 40 derart dünn ausgebildet ist, dass die Ladungsträger durch sie hindurchtunneln können.
Insbesondere ist die dielektrische Barriereschicht 40 aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet und so dünn ausgebildet, dass Ladungsträger, beispielsweise Löcher oder Elektronen, von den darunter liegenden Kontaktabschnitten 16, 18 zu in Figur 3 nicht gezeigten über der dielektrischen Barriereschicht 40 liegenden elektrischen Kontakten zum elektrischen Kontaktieren des organischen optoelektronischen Bauelements 1 oder genau andersherum gelangen können,
beispielsweise über Tunneleffekte, obwohl die dielektrische Barriereschicht 40 als flächige geschlossene Schicht
ausgebildet ist. Außerdem kann die dielektrische
Barriereschicht 40 dazu beitragen, zu verhindern, dass der erste Kontaktbereich 32 und/oder der zweite Kontaktbereich 34 oxidieren.
Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines organischen optoelektronischen Bauelements, das beispielsweise weitgehend dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht. Das optoelektronische Bauelement 1 weist die dielektrische
Barriereschicht 40 auf, die sich in diesem
Ausführungsbeispiel nicht nur über die Isolierungsbarrieren 21, 23 sondern auch über eine Stromverteilungsstruktur 42 und
Isolatorschichten 44 erstreckt.
Die Stromverteilungsstruktur 42 weist mehrere
Stromsammeischienen, die auch als Busbars bezeichnet werden, auf oder ist davon gebildet. Die Stromverteilungsstruktur 42 und insbesondere die Busbars sind von jeweils einer der
Isolatorschichten 44 bedeckt. Insbesondere bedecken die
Isolatorschichten 44 in Figur 4 oben liegende vertikale
Oberflächen, die sich jeweils in lateraler Richtung
erstrecken, und laterale Seitenflächen, die sich in
vertikaler Richtung erstrecken, der Stromverteilungsstruktur 42. Die Isolatorschichten 44 weisen ein elektrisch
isolierendes Material auf und sind derart dick ausgebildet,
dass sie verhindern, dass Ladungsträger aus der
Stromverteilungsstruktur 42 direkt in die organische
funktionelle Schichtenstruktur 22 treten können und nur über die erste Elektrode 20 hin zu der organischen funktionellen Schichtenstruktur 22 gelangen können.
Die Stromverteilungsstruktur 42 und die Isolatorschichten 44 sind Teil des Substrats des organischen optoelektronischen Bauelements 1.
Die Isolatorschichten 44 sind von der dielektrischen
Barriereschicht 40 bedeckt. Insbesondere bedeckt die
dielektrische Barriereschicht 40 in Figur 4 oben liegende vertikale Oberflächen, die sich jeweils in lateraler Richtung erstrecken, und laterale Seitenflächen, die sich in
vertikaler Richtung erstrecken, der Isolatorschichten 44. Die dielektrische Barriereschicht 40 verhindert ein Ausgasen von Zersetzungsstoffen aus dem Material der
Isolatorschichtstruktur, insbesondere der Isolatorschichten 44.
Optional kann die dielektrische Barriereschicht 40
ausschließlich über den Isolatorschichten 44 ausgebildet sein und nicht über den Isolierungsbarrieren 21, 23.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines organischen optoelektronischen Bauelements, das beispielsweise weitgehend dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht. Das optoelektronische Bauelement 1 weist die dielektrische
Barriereschicht 40 auf, die sich in diesem
Ausführungsbeispiel nicht nur über die Isolierungsbarrieren 21, 23 und über die Stromverteilungsstruktur 42 und die
Isolatorschichten 44 erstreckt sondern auch über die erste Elektrode 20.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines organischen optoelektronischen Bauelements, das beispielsweise weitgehend dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht. Das
optoelektronische Bauelement 1 weist die dielektrische
BarriereSchicht 40 auf, die sich in diesem
Ausführungsbeispiel nicht nur über die Isolierungsbarrieren 21, 23, über die Stromverteilungsstruktur 42 und die
Isolatorschichten 44 und über die erste Elektrode 20
erstreckt sondern auch über die Kontaktabschnitte der 16, 18. In anderen Worten erstreckt sich die dielektrische
Barriereschicht 40 über das gesamte Substrat des organischen optoelektronischen Bauelements 1.
Fig. 7 zeigt eine Detaildarstellung eines
Ausführungsbeispiels eines organischen optoelektronischen Bauelements, beispielsweise eines der im Vorhergehenden mit Bezug zu den Figuren 4, 5 und 6 erläuterten organischen optoelektronischen Bauelemente 1. Insbesondere zeigt Figur 7 eine Detailansicht der Stromverteilungsstruktur 42,
insbesondere eines Busbars der Stromverteilungsstruktur 42, und der entsprechenden Isolatorschicht 44. Die Stromverteilungsstruktur 42 weist drei
übereinanderliegende Schichten auf, insbesondere eine erste Busbarschicht 46, die direkt auf der ersten Elektrode 20 ausgebildet ist, eine zweite Busbarschicht 48, die auf der ersten Busbarschicht 46 ausgebildet ist, und eine dritte Busbarschicht 50, die auf der zweiten Busbarschicht 48 ausgebildet ist. Die erste Busbarschicht 46 weist
beispielsweise Molybdän auf oder ist davon gebildet, die zweite Busbarschicht 48 weist beispielsweise Aluminium auf oder ist davon gebildet und die dritte Busbarschicht 50 weist beispielsweise Molybdän auf oder ist davon gebildet.
Im Querschnitt umschließen die erste Elektrode 20 und die Isolatorschichten 44 die Stromverteilungsstruktur 42, insbesondere den Busbars, vollständig.
Fig. 8 zeigt eine Detaildarstellung eines
Ausführungsbeispiels eines organischen optoelektronischen Bauelements, beispielsweise des mit Bezug zu Figur 7
erläuterten organischen optoelektronischen Bauelements 1, wobei auf der ersten Elektrode 20 und der Isolatorschicht 44 die dielektrische Barriereschicht 40 ausgebildet ist und wobei auf der dielektrischen Barriereschicht 40 die
organische funktionelle Schichtenstruktur 22 ausgebildet ist.
Im Querschnitt umschließen die dielektrische Barriereschicht 40 und die erste Elektrode 20 die Isolatorschichtstruktur, insbesondere die Isolatorschicht 44, vollständig. Die
Isolatorschicht 44 um die Stromverteilungsstruktur 42
verhindert, dass Ladungsträger direkt von der
Stromverteilungsstruktur 42 in die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 gelangen. Die Ladungsträger gelangen ausschließlich über Ladungsträgerpfade 52 von der
Stromverteilungsstruktur 42 in die organische funktionelle Schichtenstruktur 22. Dabei können die Ladungsträger
ungehindert oder zumindest nahezu ungehindert durch die dielektrische Barriereschicht 40 tunneln, da diese
dementsprechend dünn ausgebildet ist. Dennoch verhindert oder verringert die dielektrische Barriereschicht 40 das Ausgasen von Zersetzungsstoffen aus der Isolatorschichtstruktur, insbesondere der Isolatorschicht 44 in die organische
funktionelle Schichtenstruktur 22. Beispielsweise weist die dielektrische Barriereschicht Αΐθχ oder TiOx auf oder ist davon gebildet und/oder weist eine Dicke in einem Bereich von beispielsweise 2 nm bis 7 nm auf.
Pig. 9 zeigt ein Beispiel eines Spannung-Leuchtstärke- Diagramms. In dem Spannung-Leuchtstärke-Diagramm sind mehrere Messkurven eingezeichnet, die eine Leuchtstärke in
Abhängigkeit von einer an das organische optoelektronische Bauelement 1 angelegten Spannung zeigen. Die verschiedenen Messkurven beziehen sich auf verschiedene Stromverteilungsstrukturen 42, insbesondere
Stromverteilungsstrukturen 42 mit verschiedenen Busbars, insbesondere verschieden bezüglich des Materials, aus dem sie
gebildet sind, und verschiedenen darauf ausgebildeten
dielektrischen Barriereschichten 40, insbesondere verschieden bezüglich des verwendeten Materials, aus dem sie gebildet sind, wobei die dielektrischen Barriereschichten 40 alle eine Dicke im Bereich von 2 nm bis 7 nm haben.
Die Messkurven liegen derart nah beieinander, dass sie in dem dargestellten Maßstab nicht voneinander getrennt dargestellt werden können. Aus dem Spannung-Leuchtstärke-Diagramm geht somit hervor, dass die dielektrische Barriereschicht 40 keinen nennenswerten oder zumindest nur vernachlässigbaren Einfluss auf die Leuchtstärke des organischen
optoelektronischen Bauelements 1 hat. Fig. 10 zeigt ein Beispiel eines Spannung-Stromdichte- Diagramms. In dem Spannung-Stromdichte-Diagramm sind mehrere Messkurven eingezeichnet, die eine Stromdichte eines Stroms, der im Betrieb über das organische optoelektronische
Bauelement 1 fließt, in Abhängigkeit von einer an das
organische optoelektronische Bauelement 1 angelegten Spannung zeigen.
Die verschiedenen Messkurven beziehen sich auf verschiedene Stromverteilungestrukturen 42, insbesondere
Stromverteilungsstrukturen 42 mit verschiedenen Busbars, insbesondere verschieden bezüglich des Materials, aus dem sie gebildet sind, und verschiedenen darauf ausgebildeten
dielektrischen Barriereschichten 40, insbesondere verschieden bezüglich des verwendeten Materials, aus dem sie gebildet sind, wobei die dielektrischen Barriereschichten 40 alle eine Dicke von 2 nm oder 3 nm haben.
Die Messkurven liegen im relevanten Betriebsbereich ab 6 V zumindest teilweise derart nah beieinander, dass sie in dem relevanten Betriebsbereich in dem dargestellten Maßstab nicht voneinander getrennt dargestellt werden können. Aus dem
Spannung-Stromdichte-Diagramm geht somit hervor, dass die dielektrische Barriereschicht 40 keinen nennenswerten oder
zumindest nur vernachlässigbaren Einfluss auf die Stromdichte in dem organischen optoelektronischen Bauelement 1 hat.
Fig. 11 zeigt ein Beispiel eines Spannung-Leuchteffizienz- Diagramms. In dem Spannung-Leuchteffizienz-Diagramm sind mehrere Messkurven eingezeichnet, die eine Leuchteffizienz des organischen optoelektronischen Bauelement 1 in
Abhängigkeit von einer an das organische optoelektronische Bauelement 1 angelegten Spannung zeigen.
Die verschiedenen Messkurven beziehen sich auf verschiedene Stromverteilungsstrukturen 42, insbesondere
Stromverteilungsstrukturen 42 mit verschiedenen Busbars, insbesondere verschieden bezüglich des Materials, aus dem sie gebildet sind, und verschiedenen darauf ausgebildeten
dielektrischen Barriereschichten 40, insbesondere verschieden bezüglich des verwendeten Materials, aus dem sie gebildet sind, wobei die dielektrischen Barriereschichten 40 alle eine Dicke von 2 nm oder 3 nm haben.
Die Messkurven liegen im relevanten Betriebsbereich zwischen 6 V und 12 V zumindest teilweise derart nah beieinander, dass sie in dem relevanten Betriebsbereich in dem dargestellten Maßstab nicht voneinander getrennt dargestellt werden können. Aus dem Spannung-Leuchteffizienz-Diagramm geht somit hervor, dass die dielektrische Barriereschicht 40 keinen
nennenswerten oder zumindest nur vernachlässigbaren Einfluss auf die Leuchteffizienz des organischen optoelektronischen Bauelements 1 hat.
Fig. 12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum
Herstellen eines organischen optoelektronischen Bauelements, beispielsweise des im Vorhergehenden erläuterten
optoelektronischen Bauelements 1.
In einem Schritt S2 wird ein Substrat mit einer ersten
Elektrode ausgebildet. Beispielsweise wird das Substrat mit der ersten Elektrode 20 ausgebildet. Optional kann das
Substrat so ausgebildet werden, dass es die erste
Elektrodenschicht 14, insbesondere die erste Elektrode 20, und die Kontaktabschnitte 16, 18 aufweist. Ferner kann optional in dem Schritt S2 bereits ein Teil der
Isolatorschichtstruktur 42 ausgebildet werden, insbesondere können die Isolierungsbarrieren 21, 23 ausgebildet werden. Die Isolierungsbarrieren 21, 23 können Teile des Substrats sein. In einem optionalen Schritt S4 kann eine
Stromverteilungsstruktur ausgebildet werden. Beispielsweise kann in dem Schritt S4 die Stromverteilungsstruktur 42 auf der ersten Elektrode 20 ausgebildet werden. In einem Schritt S6 wird eine Isolatorschichtstruktur
ausgebildet. Beispielsweise wird die im Vorhergehenden erläuterte Isolatorschichtstruktur 42 ausgebildet. Die
Isolatorschichtstruktur 42 weist die Isolierungsbarrieren 21, 23 und/oder die Isolatorschichten 44 auf. Insbesondere können in dem Schritt S6 die Isolatorschichten 44 auf den
entsprechenden Busbars der Isolatorschichtstruktur 42
ausgebildet werden.
In einem Schritt S8 wird eine dielektrische Barriereschicht ausgebildet. Beispielsweise wird die im Vorhergehenden erläuterte dielektrische Barriereschicht 40 ausgebildet. Die dielektrische Barriereschicht 40 kann über dem gesamten
Substrat ausgebildet werden. Alternativ dazu kann die
dielektrische Barriereschicht 40 lediglich über der
Isolatorschichtstruktur, insbesondere den
Isolierungsbarrieren 21, 23 und/oder den Isolatorschichten 44, und/oder der ersten Elektrode 20 ausgebildet werden. Die dielektrische Barriereschicht 40 wird aus der Gasphase direkt auf dem Substrat abgeschieden, insbesondere in einem ALD- Verfahren. Alternativ dazu kann die dielektrische
Barriereschicht 40 in einem MLD-Verfahren, einem MVD-
Verfahren oder einem PECVD-Verfahren abgeschieden werden oder mittels Sputterns ausgebildet werden.
Optional kann nach dem Auebilden der Isolatorschichtstruktur für eine vorgegebene Zeitdauer verweilt werden, bevor die dielektrische Barriereschicht 40 darüber ausgebildet wird. Während dieser vorgegebenen Zeitdauer können die
Zersetzungsstoffe ungehindert aus der Isolatorschichtstruktur ausgasen, ohne eine Gefahr für die organische funktionelle Schichtenstruktur darzustellen. Dies verringert die Anzahl der Zersetzungsstoffe in der Isolatorschichtstruktur noch vor dem Ausbilden der dielektrischen Barriereschicht 40. Die vorgegebene der Zeitdauer kann beispielsweise zwischen 1 und 3 Stunden betragen, beispielsweise ungefähr 2 Stunden sein. Während dieser vorgegebenen Zeitdauer kann das Substrat mit der dielektrischen Barriereschicht 40 beheizt werden, wodurch das Ausgasen der Zersetzungsstoffe vor dem Ausbilden der dielektrischen Barriereschicht 40 begünstigt wird.
In einem Schritt S10 wird eine Organik, insbesondere eine organische funktionelle Schichtenstruktur, ausgebildet.
Beispielsweise wird in dem Schritt S10 die organische
funktionelle Schichtenstruktur 22 über dem Substrat und über der dielektrischen Barriereschicht 40 ausgebildet.
In einem Schritt S12 wird eine zweite Elektrode ausgebildet. Insbesondere wird die zweite Elektrode 23 über der
organischen funktionellen Schichtenstruktur 22 ausgebildet.
In einem optionalen Schritt S14 kann eine Abdeckung über der zweiten Elektrode ausgebildet oder angeordnet werden.
Beispielsweise kann die Abdeckung die Verkapselungsschicht 24, die Haftmittelschicht 36 und/oder den Abdeckkörper 38 aufweisen.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann bei allen Ausführungsbeispielen auf eine der Isolierungsbarrieren 21, 23, beispielsweise auf die zweite Isolierungsbarriere 23, verzichtet werden. Des Weiteren kann die
Isolatorschichtstruktur weitere isolierende Strukturen aufweisen, die von dem Material gebildet sind, das im Laufe der Zeit ZersetzungsStoffe ausgast, und die entsprechenden isolierenden Strukturen können ebenfalls von der
dielektrischen Barriereschicht 40 bedeckt sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
Organisches optoelektronisches Bauelement 1
Träger 12
Erste Elektrodenschicht 14
Erster Kontaktabschnitt 16
Zweiter Kontaktabschnitt 18
Erste Elektrode 20
Erste Isolierungsbarriere 21
Organische funktionelle Schichtenstruktur 22
Zweite Isolierungsbarriere 23
Verkapselungsschicht 24
Erster Kontaktbereich 32
Zweiter Kontaktbereich 34
Haftmittelschicht 36
Abdeckkörper 38
Dielektrische Barriereschicht 40
Stromverteilungsstruktur 42
Isolatorschicht 44
Erste Busbarschicht 46
Zweite Busbarschicht 48
Dritte Busbarschicht 50
Ladungsträgerpfade 52
Schritte S2 bis S14
Claims
1. Organisches optoelektronisches Bauelement (1), mit
einem Substrat, das mindestens eine erste Elektrode (20) aufweist,
einer dielektrischen IsolatorSchichtstruktur, die auf dem Substrat angeordnet ist und die in direktem körperlichen Kontakt mit der ersten Elektrode (20) ist,
einer dielektrischen Barriereschicht (40) , die direkt auf der Isolatorschichtstruktur und zumindest teilweise direkt auf der ersten Elektrode (20) ausgebildet ist und die laterale Seitenflächen der Isolatorschichtstruktur bedeckt, einer organischen funktionellen Schichtenstruktur (22) , die über der ersten Elektrode (20) und auf und/oder neben der dielektrischen Barriereschicht (40) ausgebildet ist, und
einer zweiten Elektrode (23) , die über der organischen funktionellen Schichtenstruktur (22) ausgebildet ist.
2. Organisches optoelektronisches Bauelement (1) nach
Anspruch 1, bei dem
das Substrat einen ersten Kontaktabschnitt (16)
aufweist, der elektrisch mit der zweiten Elektrode (23) gekoppelt ist und der zum elektrischen Kontaktieren der zweiten Elektrode (23) dient, und
die dielektrische Isolatorschichtstruktur eine erste
Isolierungsbarriere (21) aufweist, die die erste Elektrode (20) von dem ersten Kontaktabschnitt (16) elektrisch
isoliert, und
die dielektrische Barriereschicht (40) direkt auf der ersten Isolierungsbarriere (21) ausgebildet ist und laterale Seitenflächen der ersten Isolierungsbarriere (21) bedeckt.
3. Organisches optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem
das Substrat eine Stromverteilungsstruktur (42)
aufweist, die direkt auf der ersten Elektrode (20)
ausgebildet ist,
die dielektrische Isolatorschichtstruktur
Isolatorschichten (44) aufweist, die direkt auf der
Stromverteilungsstruktur (42) ausgebildet sind und die laterale Seitenflächen der Stromverteilungsstruktur (42) bedecken und
die dielektrische Barriereschicht (40) direkt auf den Isolatorschichten (44) ausgebildet ist und laterale
Seitenflächen der Isolatorschichten (44) bedeckt.
4. Organisches optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Substrat einen zweiten Kontaktabschnitt (18) aufweist, der elektrisch mit der ersten Elektrode (20) gekoppelt ist und der zum
elektrischen Kontaktieren der ersten Elektrode (20) dient.
5. Organisches optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die dielektrische
Barriereschicht (40) über der gesamten ersten Elektrode (20) ausgebildet ist.
6. Organisches optoelektronisches Bauelement (1) nach
Anspruch 5, bei dem die dielektrische Barriereschicht (40) über dem gesamten Substrat ausgebildet ist.
7. Organisches optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die dielektrische
Barriereschicht (40) eine Dicke aufweist von 0,1 nm bis 20 nm, beispielsweise von 1 nm bis 10 nm, beispielsweise von 2 nm bis 7 nm.
8. Organisches optoelektronisches Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die dielektrische
Barriereschicht (40) AI2O3, Ti02, ZrOx, ZnOx, HfOx und/oder Alucone, Titanocone oder eine selbstausrichtende Monoschicht aufweist oder daraus gebildet ist.
9. Verfahren zum Herstellen eines organischen
optoelektronischen Bauelements (1) , bei dem
ein Substrat, das mindestens eine erste Elektrode (20) aufweist, ausgebildet wird,
eine dielektrische Isolatorschichtstruktur auf dem
Substrat in direktem körperlichen Kontakt mit der ersten Elektrode (20) ausgebildet wird,
eine dielektrische Barriereschicht (40) direkt auf der Xsolatorschichtstruktur und zumindest teilweise direkt auf der ersten Elektrode (20) so ausgebildet wird, dass sie laterale Seitenflächen der Isolatorschichtstruktur bedeckt, eine organische funktionelle Schichtenstruktur (22) über der ersten Elektrode (20) und auf und/oder neben der
dielektrischen Barriereschicht (40) ausgebildet wird, und eine zweite Elektrode (23) über der organischen
funktionellen Schichtenstruktur (22) ausgebildet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem
das Substrat so ausgebildet wird, dass es einen ersten Kontaktabschnitt (16) aufweist, der elektrisch mit der zweiten Elektrode (23) gekoppelt ist und der zum elektrischen Kontaktieren der zweiten Elektrode (23) dient,
die dielektrische Isolatorschichtstruktur so ausgebildet wird, dass sie eine erste Isolierungsbarriere (21) aufweist, die die erste Elektrode (20) von dem ersten Kontaktabschnitt (16) elektrisch isoliert, und
die dielektrische Barriereschicht (40) direkt auf der ersten Isolierungsbarriere (21) so ausgebildet wird, dass sie laterale Seitenflächen und eine vertikale Oberfläche der ersten Isolierungsbarriere (21) bedeckt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem das Substrat so ausgebildet wird, dass es eine
Stromverteilungsstruktur (42) aufweist, die direkt auf der ersten Elektrode (20) ausgebildet ist,
die dielektrische Isolatorschichtstruktur so ausgebildet wird, dass sie Isolatorschichten (44) aufweist, die direkt auf der Stromverteilungsstruktur (42) ausgebildet sind und die laterale Seitenflächen der Stromverteilungsstruktur (42) bedecken und
die dielektrische Barriereschicht (40) direkt auf den Isolatorschichten (44) so ausgebildet wird, dass sie laterale Seitenflächen und vertikale Oberflächen der Isolatorschichten (44) bedeckt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die dielektrische Barriereschicht (40) über der gesamten ersten Elektrode (20) ausgebildet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die dielektrische Barriereschicht (40) über dem gesamten Substrat ausgebildet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, bei dem die dielektrische Barriereschicht (40) in einem ALD-Verfahren, einem MLD-Verfahren, einem MVD-Verfahren oder einem PECVD- Verfahren ausgebildet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, bei dem die dielektrische Isolatorschichtstruktur nach ihrem Ausbilden für eine vorgegebene Zeitdauer frei bleibt bevor die
dielektrische Barriereschicht (40) auf ihr ausgebildet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, bei dem das Substrat und/oder die IsolatorSchichtstruktur vor und/oder während dem Aufbringen der dielektrischen Barriereschicht beheizt werden.
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