Organische elektronische Bauelemente

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf organische elektronische Bauelemente, insbesondere organische Leuchtdioden (OLEDs) oder organische Solarzellen. OLEDs weisen hierbei ein in der Regel aus mehreren organischen Schichten aufgebautes organisches Schichtsystem auf, welches mittels zweier Elektroden kontaktiert ist. Dies gilt ebenso für die organischen Solarzellen. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich hierbei insbesondere mit der Kühlung der organischen elektronischen Bauelemente, mit der Generierung von Effekten (beispielsweise der Erzielung von Farbänderungen oder der Darstellung von Schriftzeichen oder Symbolen durch OLEDs) . Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich darüberhinaus mit dem Schutz (zur Lebensdauerverlängerung) solcher organischer elektronischer Bauelemente .

Organische elektronische Bauelemente sind aus dem

Stand der Technik bereits bekannt: Beispielsweise ist es bei der Herstellung von OLEDs üblich, Trockenmittel, wie Zeolithe oder CaO-basierte Systeme einzusetzen, da die schädliche Wirkung von Wasser auf die OLEDs bereits bekannt ist. ähnliches gilt für organische Solarzellen. Darüberhinaus ist es bekannt, dass die Temperatur der Bauelemente ihre Lebensdauer, ihre Leistung und ihre Stabilität beeinflusst. Im Betrieb kommt es in der Regel zu einer Temperaturerhöhung der Bauelemente, die sich negativ auf diese Eigenschaften, insbesondere auch die Lebensdauer der Bauelemente auswirkt .

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Standard- Trockenmitteln (CaO- und Zeolith-haltige Produkte) ist es bekannt, CaO-basierende Trockenmittel in Form von Klebepads aufzukleben. Zeolith-basierte Produkte werden in der Regel als Flüssigtrockenmittel (beispielsweise Zeolithpasten) aus einer Lösung aufge- bracht. Die Zeolithe müssen hierbei vor ihrem Einsatz aktiviert werden, was beispielsweise durch IR-Strah- lung und/oder durch Einbringen in ein Vakuum erfolgen kann.

Wie bereits angedeutet, kann es zur Degradation der organischen elektronischen Bauelemente durch Lichteinfall kommen. Eine Ursache ist die Bildung von Sin- gulett-Sauerstoff durch die Lichtanregung von Photosensibilatoren (beispielsweise Phthalocyaninen) und aufgrund des Energieübertrags auf den Sauerstoff.

Dieses kann insbesondere für Außenraumanwendungen von OLEDs oder von organischen Solarzellen ein Problem darstellen, da die aktiven Flächen dann lange der Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind. Hierbei reichen bereits geringe Mengen an Sauerstoff aus (welche beispielsweise durch Klebenähte durchdringen können) , um

die Lebensdauer der Bauelemente merklich zu verringern.

Schließlich ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Farbfolien, welche beispielsweise auf die OLEDs geklebt werden können, zur Erzielung von Lichteffekten einzusetzen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, basierend auf den aus dem Stand der Technik bekannten organischen elektronischen Bauelemente deren Lebensdauer auf möglichst einfache und kostengünstige Art und Weise zu verlängern. Hierbei ist es insbesondere eine Aufgabe, die Kühlung von organischen elektronischen Bauelementen zu verbessern. Darüberhinaus ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, organische elektronische Bauelemente wie insbesondere OLEDs zur Verfügung zu stellen, mit welchen auf einfache, günstige und flexible Art und Weise Lichteffekte erzielbar sind.

Die vorstehenden Aufgaben werden durch ein organisches elektronisches Bauelement nach Anspruch 1, durch ein organisches elektronisches Bauelement nach Anspruch 21, durch ein organisches elektronisches Bauelement nach Anspruch 27 und durch ein Display nach Anspruch 38 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind hierbei den jeweiligen abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Darüberhinaus werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verfahren zur Verfügung gestellt (siehe Ansprüche 39 bis 41) , welche im Rahmen der oben genannten Aufgabenlösung ebenfalls Einsatz finden können. Erfindungsgemäße Verwendungen sind in Anspruch 42 beschrieben.

Die grundlegende Idee der Lösung der oben genannten Aufgaben basiert zum einen darauf, die Trocknung und die Kühlung der vorgenannten organischen elektroni- sehen Bauelemente zu integrieren. Weitere grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung ist es, photochrome und/oder elektrochrome Schichten zum Schutz der organischen elektronischen Bauelemente und/oder zur Generierung von Effekten mit solchen Bauelementen einzusetzen.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend ausführlich anhand mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben. Die hierbei dargestellten einzelnen erfindungs- gemäßen Merkmale können nicht nur in einer Kombination, wie sie in den einzelnen speziellen vorteilhaften Ausführungsbeispielen gezeigt wird, auftreten, sondern können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch in beliebigen anderen Kombinationsmöglichkeiten aus- gebildet sein oder verwendet werden.

Die mit den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ausführlich beschriebenen organischen elektronischen Bauelemente gemäß der Erfindung haben vor allen Din- gen die folgenden Vorteile gegenüber den aus dem

Stand der Technik bekannten organischen elektronischen Bauelementen: • Das erfindungsgemäß verbesserte Bauelementdesign erhöht die Wirkung von Maßnahmen zur Kühlung; ins- besondere wird die Wärmeleitung zu entsprechenden Kühlelementen bzw. Kühlkörpern deutlich verbessert. Nicht nur starre, sondern auch flexible bzw. flexibel verkapselte Bauelemente können erfindungsgemäß besser Wärme abführen. • Insbesondere bei organischen Solarzellen kann erfindungsgemäß die Abwärme auch zur Energiegewin-

nung verwendet werden.

• Die erfindungsgemäßen organischen elektronischen Bauelemente sind deutlich besser vor lebensdauerverkürzender Lichteinwirkung geschützt. • Mittels der erfindungsgemäßen organischen elektronischen Bauelemente lassen sich auf einfache und kostengünstige Art und Weise nahezu beliebige Effekte generieren.

• Sowohl gegen die Degradation durch Wärme als auch gegen die Degradation durch Licht kann durch die vorliegende Erfindung eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik erreicht werden, was insbesondere bei angestrebten Leuchtdichten von 1000 cd/m ² und mehr sowie bei zunehmendem In- tegrationsbedarf der Bauelemente in Endprodukten eine Rolle spielt (der Wärmeerzeugung und -abfuhr kommt als lebensdauer- und eigenschaftsbeeinflus- sender Parameter eine immer größere Bedeutung zu) .

• Insbesondere durch die Kopplung der Wärmeabfuhr und der Aufnahme von Feuchtigkeit durch das integrierte Vorsehen von einem thermisch leitfähigen Material in der Trockenmittelschicht sowie die darauffolgende Ankopplung dieser Schicht an eine thermisch leitfähige Schicht ergibt sich hinsicht- lieh der oben genannten Aspekte ein deutlicher

Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik.

Es zeigen:

Figur 1 ein erstes organisches elektronisches Bauelement der Erfindung in Form einer OLED.

Figur 2 ein flexibles organisches elektronisches Bauelement in Form einer OLED gemäß der Erfindung.

Figur 3 ein erstes und ein zweites organisches elektronisches Bauelement in Form einer OLED, welches eine photochrome und/oder elektrochro- me Schicht aufweist.

Figur 4 einen Anwendungsfall für ein er- findungsgemäßes organisches e- lektronisches Bauelement in Form einer OLED.

Figuren 5 bis 7 weitere elektronische Bauelemente in Form von OLEDs, welche elekt- rochrome Schichten aufweisen.

Figur 1 zeigt ein erstes Beispiel für ein erfindungsgemäßes organisches elektronisches Bauelement in Form einer organischen Leuchtdiode.

Auf einem Glassubstrat bzw. einer Substratbasis 1 ist angrenzend an diesem Glassubstrat eine erste Elektrode (hier: transparente ITO-Anode) 2 angeordnet. Wird im Laufe der weiteren Beschreibung lediglich davon gesprochen, dass ein erstes Element auf einem zweiten Element angeordnet ist (und nicht auch davon, dass beide Elemente aneinander angrenzen) , so bedeutet dies nicht, dass das erste Element unmittelbar angrenzend an das zweite Element angeordnet ist, d.h. es können dann zwischen dem ersten und dem zweiten Element ohne weiteres noch ein oder mehrere weitere Elemente angeordnet sein. Auf der ersten Elektrode 2 und angrenzend an diese ist ein organisches Schicht-

System 3 (OLED-Stack) angeordnet, welches hier mehre ^¬ re Schichten aus organischen Materialien aufweist (der genaue Aufbau eines solchen OLED-Stacks ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bekannt) . Auf dem OLED-Stack und angrenzend an diesen ist die zweite Elektrode (Kathode 4) angeordnet. Die erste und die zweite Elektrode 2, 4 sind hierbei als Flächenelektroden ausgebildet. Auf der zweiten Elektrode 4 und angrenzend an diese ist eine Schicht aus einem Wärme- leitmaterial, auch als zweite thermisch leitfähige

Schicht bezeichnet, angeordnet (Schicht 9) . Unmittelbar angrenzend an die Wärmeleitschicht 9 (hier handelt es sich um eine Kupferschicht) ist eine ein Trockenmaterial sowie ein thermisch leitfähiges Material enthaltende Trockenmittelschicht 6 (alternativ auch als Getterschicht bezeichnet) angeordnet. Diese Get- terschicht umfasst hier zeolithhaltige Materialien, wie sie dem Fachmann bekannt sind, wobei jedoch erfindungsgemäß in die Zeolithschicht ein thermisch leitfähiges Material in Form von Metallpartikeln eingebracht ist. Diese Metallpartikel sind gleichmäßig über die gesamte Schichtdicke der Getterschicht 6 verteilt. Die Metallpartikel haben hier eine durchschnittliche Größe von 10 bis 100 μm und sind mit ei- nem Volumenanteil von etwa 30 % in der Getterschicht 6 enthalten. Als Material wurde hier Kupfer gewählt. Die Schichtdicke der Getterschicht 6 beträgt 1 μm.

Unmittelbar angrenzend an die Getterschicht 6 und auf dieser ist eine erste thermisch leitfähige Schicht (Kupferschicht) 7 angeordnet. Angrenzend an diese thermisch leitfähige Schicht 7 und auf ihr angeordnet ist ein Deckglas 5 mit einer Kavität, welche das organische elektronische Bauelement auf der substratge- genüberliegenden Seite abschließt. Die Kavität ist hierbei quaderförmig in das Deckglas 5 eingelassen

und nimmt die thermisch leitfähige Schicht 7, die Getterschicht 6 sowie die zweite Wärmeleitmaterialschicht 9 auf . Die erste thermisch leitfähige Schicht 7 bedeckt hierbei die dem Glassubstrat 1 zugewandte Kavität des Deckglases 5 vollständig so, dass sie die Getterschicht 6 an deren Oberseite und deren Schmalseiten vollständig umschließt und auch das Wärmeleitmaterial 9 seitlich (an den Schmal- bzw. Stirnseiten) thermisch kontaktiert. Der größte Teil der ersten thermisch leitfähigen Schicht 7, die komplette Getterschicht 6, die komplette zweite Wärmeleitmaterial - schicht 9, der größte Teil der Kathode 4, der komplette OLED-Stack 3 sowie der größte Teil der ITO- Anode 2 werden somit von dem Deckglas 5 mit Kavität nach außen hin abgeschlossen und geschützt.

In der Schichtebene gesehen wird nun die erste thermisch leitfähige Schicht 7 seitlich aus dem Bereich des Deckglases herausgeführt, indem zwei Wärmebrü- ckenanschlüsse 7a-l und 7a-2 ausgebildet sind. Die Wärmebrückenanschlüsse 7a sind (beispielsweise mit einer Kupferleitung) mit einem externen, passiven Kühlkörper 8 verbunden. Somit kann die im OLED-Stack 3 erzeugte Wärme über das Wärmeleitmaterial 9, auf das jedoch auch verzichtet werden kann, die Getterschicht mit Wärmeleitpartikeln 6, die thermisch mit dieser Schicht in Kontakt stehende thermisch leitfähige Schicht 7 sowie die Wärmebrückenanschlüsse 7a einfach und effizient in den Kühlkörper 8 zur Kühlung des OLED-Stacks 3 überführt werden. Der Klebstoff, welcher das Deckglas 5 mit Kavität auf dem Glassubstrat 1 bzw. auf Abschnitten der Elektroden 2, 4 befestigt, ist hier als thermisch leitender Klebstoff ausgeführt und steht in thermischem Kontakt mit der thermisch leitfähigen Schicht 7 sowie ihren Wärmebrückenanschlüssen 7a- 1 und 7a-2, was die Wärmeableitung

weiter optimiert.

Die Wärmebrückenanschlüsse 7a- 1 und 7a- 2 sind an ihrer Unterseite (also an dem dem Glassubstrat 1 zuge- wandten Abschnitt) mit einer elektrischen Isolierung 10a, 10b versehen. Unmittelbar angrenzend an diese elektrische Isolierung 10a, 10b sind dann jeweils e- lektrische Anschlüsse 2a, 4a der beiden Elektroden 2, 4 ausgebildet (welche somit ebenfalls seitlich aus dem vom Deckglas 5 überdeckten Bereich herausgeführt sind) , um dem OLED-Stack 3 über die erste und zweite Elektrode 2, 4 die geeignete Spannung zuzuführen. Die Wärmebrückenanschlüsse 7a und die beiden elektrischen Anschlusskontakte 2a, 4a sind somit mit Hilfe des e- lektrisch isolierenden Abschnitts 10a, 10b gekoppelt und bilden jeweils gemeinsame thermoelektrische Kontaktierungen des organischen SchichtSystems bzw. O- LED-Stacks 3 aus.

Erfindungsgemäß wird so beim ersten Ausführungsbeispiel auf dem der OLED 3 zugewandten Seite des Deckglases 5 eine thermisch leitfähige Schicht 7 (welche hier aus Kupfer ausgebildet ist, jedoch auch aus Aluminium, Silber, Nickel, Kalzium, Magnesium, Zink, Sn, Eisen, Gold oder einer Legierung aus mehreren dieser Metalle ausgebildet sein kann) abgeschieden. Diese Schicht 7 weist hier eine Dicke zwischen 50 nm und 1 mm auf. Erfindungsgemäß wesentlicher Aspekt ist hier die Ausbildung der Getterschicht 7, also die Applika- tion eines Trockenmittels, welches durch Einbringen der thermisch leitfähigen Materialien (Metallpartikel ebenfalls aus den oben genannten Metallen bzw. Legierungen) für einen schnellen Abtransport der Wärme aus dem OLED-Stack 3 sorgt.

Optional ist hier eine zusätzliche Wärmeleitmaterial-

Schicht 9 ausgebildet, welche sich im Kontakt mit dem OLED-Stacksystem 3 und der thermisch leitenden Trockenmittelschicht 6 befindet. Neben der notwendigen elektrischen Kontaktierung des Bauelements über die elektrischen Anschlüsse 2a, 4a wird die thermisch leitfähige Schicht 7 über die Wärmebrückenanschlüsse 7a (ebenfalls aus Kupfer) kontaktiert, um ein optimales Abfließen der Wärme zu ermöglichen. Mit dieser Wärmebrücke 7, 7a ist dann die externe Kühlkörper- struktur 8 (deren genaue Ausbildung dem Fachmann bekannt ist) thermisch verbunden.

Je nach Anwendung kann in einem solchen erfindungsgemäßen Bauelement neben der gezeigten passiven Kühlung zusätzlich ein aktives Kühlelement verwendet werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Ventilator oder um ein flüssigkeitsgekühltes System handeln, wie sie dem Fachmann bekannt sind. Das aktive Kühl- element wird dann so ausgebildet und/oder angeordnet, dass der bereits beschriebene Wärmeabtransport zusätzlich unterstützt wird. Bei organischen Solarzellen kann es weiterhin vorteilhaft sein, die beschriebene passive Kühlung in ein Flüssigkeitsreservoir einzubetten: Durch die abtransportierte Wärme wird dann dieses Flüssigkeitsreservoir (beispielsweise wassergefüllt) erwärmt, das erwärmte Wasser bzw. dessen Wärme kann dann weiter verwendet werden (beispielsweise durch Nachschaltung eines Systems zur Warmwassererzeugung bzw. -Verteilung) . Je nach Anwen- düng kann sich eine solche Einbettung in ein Flüssigkeitsreservoir auch für OLEDs oder andere organische elektronische Bauteile eignen, welche eine ausreichende Abwärme erzeugen.

Wie bereits beschrieben, sind die Elektroden 2 und 4 durch Vorsehen der elektrischen Anschlusskontakte 2a

und 4a, welche mittels elektrischen Isolierungen 10a und 10b an die Wärmebrückenanschlüsse 7a- 1 und 7a- 2 gekoppelt sind, so ausgeführt, dass eine gemeinsame elektrisch- thermische Kontaktierung des OLED-Stacks 3 erfolgt. Im vorliegenden Fall sind somit die wärmeleitenden Schichten nicht spannungsführend, also die wärmeführende Schicht 7 und die elektrischen Teile voneinander entkoppelt. Wie dem Fachmann jedoch bekannt ist, sind auch alternative Ausgestaltungsformen möglich, bei denen die wärmeleitenden Schichten 7, 7a gleichzeitig für die elektrische Kontaktierung eingesetzt werden können.

Unterstützt werden kann die erfindungsgemäße Wärmeab- fuhr durch den Einsatz von Substraten 1 und/oder Deckgläsern 5, welche besonders gut wärmeleitend sind. Diese müssen nicht zwangsläufig aus Glas bestehen, jedoch ist zumindest in der Ausbildung als OLED oder organische Solarzelle notwendig, dass eines der Elemente 1, 5 zumindest teilweise für Lichtstrahlung einer gewünschten Wellenlänge transparent ist.

Figur 2 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes organisches elektronisches Bauelement in Form einer flexi- bei biegbaren organischen Leuchtdiode.

Grundsätzlich ist die in Figur 2 gezeigte OLED so aufgebaut wie diejenige in Figur 1, so dass nachfolgend nur die Unterschiede beschrieben werden: Das bei der Ausführungsform in Figur 1 starre Glassubstrat 1 ist hier durch ein dreischichtiges, flexibles Foliensubstrat 1 ersetzt. Ebenso sind die beiden Elektroden 2, 4 sowie der OLED-Stack aus flexibel biegbaren bzw. duktilen Materialien aufgebaut.

Ebenso ist das bei der Ausführungsform von Figur 1 starre Deckglas 5 mit Kavität samt thermisch leitfähiger Schicht 7 im vorliegenden Fall durch ein flexibel biegbare Abdeckelement, welches aus einem flexi - bei biegbaren Schichtsystem besteht, ersetzt. Das flexibel biegbare Schichtsystem 5 weist hierbei drei übereinander angeordnete Schichten auf, es könnnen jedoch auch mehr oder weniger als drei Schichten sein (in Richtung von der substratabgewandten Seite hin zur Substratzugewandten Seite gesehen) : Eine oberste, äußerste Deckschicht aus einer Trägerfolie aus Polypropylen, Polyethylen, PI oder PET (Bezugszeichen 5a) . Daran angrenzend angeordnet folgt eine aus zwei Schichten bestehende Wärmeleitfolie 12 (die hier also ein Bestandteil des Abdeckelements 5 ist) . Die fo- liensubstratabgewandte Schicht dieser Wärmeleitfolie 12 ist hierbei als metallisierte Schicht 12a aus duktilem Cu oder Al aufgebaut. Angrenzend an die Schicht 12a folgt die zweite Schicht 12b der Wärmeleitfolie 12 (welche je nach geometrischer Ausgestaltung an die erste Elektrode 2, die zweite Elektrode 4 und/oder das Foliensubstrat 1 in den den OLED-Stapel 3 umgebenden Bereichen angrenzt) . Diese Schicht 12b ist hier als PP-, PE-, PI-, PET- oder Polycarbonat- Schicht ausgebildet.

Die Folienschicht 12b bildet somit im Bereich des OLED-Stapels 3 analog zum in Figur 1 gezeigten Fall eine Kavität aus. In dieser Kavität sind der OLED- Stapel 3 sowie ein diesen an seiner Oberseite sowie an seinen Seitenflächen umgebendes weiteres Wärmeleitmaterial 9 angeordnet. Auf diesem, also zwischen Wärmeleitmaterial 9 (hier als flüssiges oder pastö- ses, nicht leitfähiges und die OLEDs nicht schädigendes Material ausgebildet, z. B. Harz oder Silikonöl) und Schicht 12b und an die Elemente 9 und 12b angrenzend ist hier ebenfalls eine Getterschicht 6 mit ein-

gebrachten Wärmeleitpartikeln (analog zum in Figur 1 gezeigten Fall) angeordnet. Die Getterschicht 6 ist hier optional .

Beim in Figur 2 gezeigten flexiblen, d.h. vollflächig biegbaren Bauelement ist die Verkapselung bzw. das Abdeckelement 5 durch ein flexibel biegbares Schichtsystem, welches eine Wärmeleitfolie 12 aufweist, ersetzt. Alternativ hierzu oder auch kumulativ hierzu kann jedoch auch das Substrat eine entsprechende Wärmeleitfolie aufweisen. Die Wärmeleitfolie kann, wie hier gezeigt, der Bestandteil eines mehrschichtigen Systems sein, sie kann jedoch auch einziger Bestandteil des Substrats bzw. der Verkapselung sein. Vor- zugsweise ist hierbei zumindest eine Schicht der Wärmeleitfolie 12 metallisiert, dies kann nicht nur zur Wärmeleitung, sondern auch zur Erhöhung der Barriere- eigenschaften gegenüber Wasser und Sauerstoff dienen. Bei der Ausbildung des Foliensubstrats 1 und des fle- xiblen Abdeckelements 5 ist darauf zu achten, dass mindestens eine dieser beiden Oberflächenseiten des organischen elektronischen Bauelements transparent ist.

Zusätzlich können beim in Figur 2 gezeigten Fall die weiteren bereits im Rahmen der Figur 1 beschriebenen Maßnahmen ergriffen werden (beispielsweise externe Kühlkörper und dergleichen) .

Figur 3a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein weiteres erfindungsgemäßes organisches elektronisches Bauelement in Form einer OLED, welches eine photochrome und/oder elektrochrome Schicht aufweist. Figur 3b zeigt ein weiteres solches Ausführungsbeispiel, bei dem diese Schicht im Vergleich zum in Figur 3a gezeigten Fall auf der dem OLED-Stack 3 zugewandten

Oberflächenseite der Substratbasis 1 angeordnet ist.

Der grundsätzliche Aufbau des in Figur 3a gezeigten OLED-Elements ist wie derjenige des in Figur 1 ge- zeigten Elements. Zur Vereinfachung ist hier nur der elektrische Kontakt 4a angedeutet, die elektrischen und thermischen Anschlüsse 2a, 7a-l und 7a-2 (samt der Elemente 10a, 10b) sind hier nicht gezeigt. Einziger Unterschied ist somit, dass das Substrat 1 auf der dem Deckel 5 abgewandten Seite eine angrenzend an das Substrat 1 angeordnete Schicht aus einem photochromen und/oder elektrochromen Material 11 aufweist. Auf dieser und angrenzend an dieser ist auf der der Substratbasis 1 abgewandten Seite eine Schutzlack- schicht 13 angeordnet, welche mechanische Beschädigungen der Schicht 11 verhindert.

Entsprechende photochrome und/oder elektrochrome Materialien sind für andere Anwendungszwecke bereits vorbeschrieben worden und dem Fachmann somit bekannt:

• H. Bonas, H. Dürr „Organic photochronism" , Pure Appl. Chem., Vol. 73, No. 4, pp. 639-665, 2001.

• G. Sonnez et al „A Red, Green and Blue Polymerie

Electrochronic Device: The Dawning of the PECD Era", Angew. Chem. 2004, 116, 1523-1528.

• R. Mortiner "Organic electrochronic materials" , Electrochimica Acta 44 (1999) , 2971-2981

• C. Lampert "Chromogenic Smart materials", materials today, March 2004, pp 28 - 35 it Hilfe einer entsprechenden photochromen und/oder

elektrochromen Schicht lassen sich nun, wie nachfolgend beschrieben, verschiedene Aspekte realisieren. Mit Hilfe von photochromen Schichten (wie sie beispielsweise in selbsttönenden Brillen verwendet wer- den) können gezielt störende Lichtwellenlängen bzw. Lichtwellenlängenbereiche herausgefiltert werden. Hierzu wird eine photochrome Schicht 11 aufgebracht, welche ein entsprechendes Absorptionsband aufweist. Bei erfindungsgemäßen organischen Solarzellen (hier nicht gezeigt) ist dies nur bedingt möglich, da das Licht zur Energieerzeugung benötigt wird. Aber auch in diesem Fall kann es sinnvoll sein, ggf. in Abhängigkeit von der auftreffenden Lichtintensität einen Teil der Wellenlängen und/oder einen Teil der Licht- intensität herauszufiltern.

Bei OLEDs kann dieses Verfahren insbesondere bei solchen OLEDs angewendet werden, die nur in einem schmalen Wellenlängenbereich Licht emittieren, wie es bei- spielsweise bei monochromen OLEDs der Fall ist. Zusätzlich können OLEDs für Außenanwendungen, die beispielsweise nachts eingeschaltet werden, vor Sonnenlicht im gesamten Lichtspektrum geschützt werden.

Die erfindungsgemäß eingesetzten photochromen Materialien können in einer Schicht oder in mehrere Schichten auf dem Substrat aufgebracht werden. Auch eine Integration einer entsprechenden Schicht bzw. eine Integration des photochromen Materials in das Sub- strat oder auch in das Verkapselungsmaterial (Topemittierende OLEDs) ist möglich. Zur Abdeckung des gewünschten Lichtspektrums kann ein photochromes Material verwendet werden, es können jedoch ebenso auch mehrere photochrome Materialien, welche dann Vorzugs - weise in mehreren parallel zueinander angeordneten

Schichten angeordnet werden können, verwendet werden.

Es können somit sowohl Einzelschichten, als auch Schichtsysteme eingesetzt werden.

Ganz analog wie die Verwendung von photochromen Schichten bzw. photochromen Schichtsystemen kann der Einsatz von elektrochromen Schichten bzw. elektroch- romen Schichtsystemen erfolgen. Der dabei erzielte Vorteil ist die Möglichkeit eines aktiven Schaltens des Sonnenschutzes dadurch, dass die entsprechende elektrochrome Schicht mit Elektrodenkontakten versehen wird, über die sich entsprechende Gleichspannungen anlegen lassen. So kann z.B. die gewünschte Lichtintensitat (welche auf eine organische Solarzelle trifft oder welche von einer organischen Leuchtdi- ode effektiv emittiert wird) durch die Wahl der Spannung eingestellt werden. Die Einstellung einer gewünschten Spannung ermöglicht auch eine abgestufte Farbänderung an einem geeigneten elektrochromen System, beispielsweise an einer Polyanilinschicht . Au- ßerdem ist es so möglich, kurzzeitig die OLED oder die Solarzelle „aktiv" für bestimmte Wellenlängen bzw. -bereiche zu schalten. Ein Anwendungsfall ist hierbei eine Ampel aus OLEDs, welche beispielsweise das rote Signal durch ein Transparentschalten der e- lektrochromen Schicht kurzzeitig sichtbar machen kann. Bei nicht- leuchtendem Signal kann entweder die OLED ausgeschaltet werden, die Wellenlängenbereiche der OLED können herausgefiltert werden oder eine Kombination von beidem kann gewählt werden. Der Strom für eine Farbänderung ist relativ gering, da der einmal eingestellte Farbzustand in der Regel ohne weiteren Stromfluss stabil bleibt.

Durch entsprechende geometrische Strukturierung in der Schichtebene (insbesondere durch lokale Variation der Konzentration an elektrochromen Material und/oder

an photochromen Material in der Schichtebene) können auch, wie nachfolgend beschrieben, Effekte erzielt werden: So können Farbänderungen durch das Anlegen einer Spannung an eine elektrochrome Schicht erzielt werden. Diese Farbänderungen sind je nach verwendetem Materialsystetn stark durch die verwendete Spannung variierbar. Mit dieser Technik können aufgrund der entsprechenden lokalen Strukturierung der photochromen oder elektrochromen Schicht auch Schriftzei- chen und Symbole durch Anlegen der Spannung sichtbar gemacht oder farblich verändert werden.

Die Dicke der entsprechenden photochromen und/oder elektrochromen Schicht bzw. Schichten hängt hierbei von dem Farbeffekt, welcher zu erzielen ist, ab. Sollen nur geringe Farbänderungen erzielt werden, so wird die entsprechende Schicht dünner zu wählen sein. Dickere Schichten bedingen stärkere Farbeffekte. Alternativ hierzu oder auch kumulativ hierzu lässt sich die Effektstärke jedoch auch über die Konzentration des photochromen und/oder elektrochromen Materials in der entsprechenden Schicht steuern. Die Farbeffekte sind dabei abhängig von der Wellenlänge und der Intensität des verwendeten Lichts.

Erfindungsgemäß kann dabei das in der OLED erzeugte Licht ausgekoppelt werden, indem geeignete Schichten mit geeigneten Schichtdicken, Schichtkonzentrationen und Schichtmaterialien vorgesehen werden, um eine solche Auskopplung zu optimieren.

Eine entsprechende Effektgenerierung kann ebenso durch rein photochrome Schichten erfolgen. So können neben Farbänderungen auch Zeichen oder Symbole sicht- bar gemacht werden, indem eine entsprechende Schicht- strukturierung vorgesehen wird. Eine Anwendung hier-

von ist beispielsweise eine Strahlungsintensitätsanzeige. Je nach Wellenlänge, auf die die photochromen Schichten reagieren, können so durch ggf . sekundäre Lichtquellen nur bestimmte Bereiche und Wellenlängen selektiv angesprochen werden. Hierbei kann auch die

OLED selbst den photochromen Effekt hervorrufen, d.h. die OLED strahlt das den photochromen Effekt in der entsprechenden Schicht bewirkende Licht aus. Zum Beispiel kann dies bei strukturierten OLEDs bzw. ent- sprechenden Displays mit mehreren Farben, die emittiert werden können, geschehen (vgl. Figur 4, wo die Buchstaben OLED in eine entsprechende Schicht strukturiert worden sind, indem lediglich in diesen lokalen Bereichen eine Konzentration des photochromen Ma- terials, welche ungleich 0 ist, vorgesehen wurde) : Figur 4A zeigt die Situation vor einem Lichteinfall von Licht geeigneter Wellenlänge, Figur 4B zeigt den Fall bei Einstrahlung von Licht der geeigneten Wellenlänge, beispielsweise durch den OLED-Stack 3 selbst.

Erfindungsgemäß ist es hierbei selbstverständlich möglich, sowohl elektrochrome als auch photochrome Materialien in unterschiedlichen Schichten einzuset- zen (die Schichten können hierbei entweder übereinander oder auch nebeneinander angeordnet sein) . Die Schichtdicken und/oder die Konzentrationen der e- lektrochromen und/oder photochromen Materialien werden hierbei entsprechend der angestrebten Anwendung gewählt.

Insbesondere ist es vorteilhaft, die elektrochromen und/oder photochromen Schichten auf der Innenseite des Bauelements anzubringen (also auf derjenigen Sei- te des Substrats 1, welche dem OLED-Stack 3 zugewandt ist) bzw. zwischen dem Substrat 1 und dem OLED-Stack

3 (vgl. Figur 3b), da die meisten dieser Materialien vor Wasser und vor Luft zu schützen sind.

Außerdem kann erfindungsgemäß ein Teil der Elektroden mitbenutzt werden:

Figuren 5 bis 7 zeigen solche Ausführungsbeispiele. Diese Ausführungsbeispiele sind grundsätzlich wie die in Figur 3a und 3b gezeigten Ausführungsbeispiele ausgebildet, so dass nachfolgend lediglich die Unterschiede beschrieben werden. Bei dem weiteren, in Figur 5 gezeigten Beispiel ist die elektrochrome Schicht 11 unmittelbar angrenzend an die transparente ITO-Anode 2 (auf deren dem OLED-Stack 3 abgewandten Seite dieser Elektrode) angeordnet.

Auf der der transparenten Elektrode 2 abgewandten Seite der elektrochromen Schicht 11 befindet sich dann unmittelbar angrenzend an die Schicht 11 ange- ordnet, eine weitere Elektrode 14. Die elektrochrome Schicht 11 ist somit sandwichförmig zwischen der transparenten Elektrode 2 und der weiteren Elektrode 14 angeordnet, so dass mitteis dieser beiden Elektroden 11, 14 eine gewünschte Spannung an die elektro- chrome Schicht 11 angelegt werden kann. Auf der der elektrochromen Schicht 11 abgewandten Seite der weiteren Elektrode 14 (welche hier ebenfalls schichtför- mig ausgebildet ist) ist dann angrenzend das Substrat 1 angeordnet .

Im in Figur 6 gezeigten Fall ist die elektrochrome Schicht 11 wie im in Figur 3a gezeigten Fall angeordnet. Auf ihren beiden Oberflächenseiten sind jedoch zwei weitere Elektroden 14a und 14b so angeordnet, dass sich ein „Sandwich" aus Substrat 1, erster weiterer Elektrode 14a, elektrochromer Schicht 11, zwei-

ter weiterer Elektrode 14b und Schutzlackschicht 13 ergibt. Auch hier wird somit die elektrochrome Schicht 11 von zwei schichtförmigen Elektroden 14a, 14b, über die an die elektrochrome Schicht 11 die ge- eignete Spannung angelegt werden kann, eingeschlossen.

Auch der in Figur 7 gezeigte Fall ähnelt grundsätzlich demjenigen, welcher in Figur 3a gezeigt ist. Statt der Verwendung von schichtförmigen, sandwichartig angeordneten weiteren Elektroden 14a, 14b sind diese beiden weiteren Elektroden jetzt jedoch in der Schichtebene der elektrochromen Schicht 11 seitlich derselben angeordnet, so dass das von ihnen erzeugte elektrische Feld hier nicht senkrecht zur Schichtebene durch die elektrochrome Schicht 11 hindurch geht, sondern der elektrische Feldvektor E hier in Schichtebene und somit senkrecht zur Schichtdicke angeordnet ist bzw. parallel zur Schichtebene durch die elektrochrome

Schicht 11 hindurchgeht.

Im ersten (in Figur 5) gezeigten Fall wird somit die ITO-Anode 2 ebenfalls zum Betrieb der elektrochromen Schicht 11 genutzt.

Die vorbeschriebenen Möglichkeiten lassen sich ebenso bei organischen Solarzellen einsetzen, da Solarzellen neben der Stromerzeugung auch eine gewisse ästhetik haben sollen, oder ebenso bei Kombinationen von transparenten OLEDs auf organischen Solarzellen.

Erfindungsgemäß lassen sich hierbei beliebige Schriftzüge, wie Firmenbezeichnungen oder ähnliches, sichtbar machen.