Beschreibung

Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements

Diese Patentanmeldung beansprucht die Prioritäten der deutschen Patentanmeldung 10 2007 044 869.6 und der deutschen Patentanmeldung 10 2007 053 286.7, deren Offenbarungsgehalte hiermit durch Rückbezug aufgenommen werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einer Strahlungsemittierenden Schichtenfolge und einer Wellenlängenkonversionsschicht anzugeben.

Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor .

Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen

Bauelements gemäß einer Ausführungsform umfasst insbesondere die Schritte

A) Bereitstellen einer Strahlungsemittierenden Schichtenfolge mit einem aktiven Bereich, der im Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung abstrahlt,

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B) Bereitstellen einer die PrimärStrahlung zumindest teilweise in elektromagnetische Sekundärstrahlung umwandelnden ersten Wellenlängenkonversionsschicht und

C) Anordnen der ersten Wellenlängenkonversionsschicht auf der

Strahlungsemittierenden Schichtenfolge im Strahlengang der Primärstrahlung.

Ein derartiges Verfahren kann es ermöglichen, dass die Strahlungsemittierende Schichtenfolge und die erste Wellenlängenkonversionsschicht getrennt voneinander herstellbar sind und erst nach der vollständigen Herstellung miteinander angeordnet werden. Ein Vorteil einer solchen getrennten Herstellung der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge und der ersten Wellenlängenkonversionsschicht kann dabei darin liegen, dass beispielsweise für die Bereitstellung der ersten Wellenlängenkonversionsschicht Prozessschritte durchgeführt werden können, die die Strahlungsemittierende Schichtenfolge in ihrer Beschaffenheit und/oder Funktionsweise beeinträchtigen würden. Insbesondere Methoden der thermischen Behandlung, Bestrahlung mit UV-Licht oder anderer elektromagnetischen Strahlung oder mit Teilchen wie etwa Elektronen sind dabei denkbar, die einerseits für die Bereitstellung der ersten Wellenlängenkonversionsschicht vorteilhaft und andererseits für die Strahlungsemittierende Schichtenfolge schädigend sein können. Ebenso kann etwa durch das obige Verfahren das Vorhandensein beispielsweise von Lösungsmitteln, Wasser oder reaktiven Gasen als von außen zugeführte Mittel oder als Reaktionsprodukte während der Bereitstellung der ersten Wellenlängenkonversionsschicht möglich sein.

Dass eine Schicht oder ein Element „auf" oder „über" einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder

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aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar im direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht angeordnet sein.

Die Anordnung der ersten Wellenlängenkonversionsschicht auf der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge im Strahlengang der PrimärStrahlung gemäß dem oben genannten Verfahrensschritt C kann dabei das Befestigen der ersten Wellenlängenkonversionsschicht auf der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge mittels Kleben, Laminieren, einer mechanischen Befestigungsart wie etwa Klemmen oder einer Kombination daraus umfassen. Insbesondere kann dadurch eine dauerhafte und widerstandsfähige Verbindung der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge und der ersten Wellenlängenkonversionsschicht ermöglicht werden. Als Klebstoff kann beispielsweise ein Material auf Silikon- oder Epoxidbasis Anwendung finden, das bei Zimmertemperatur oder bei einer für die Strahlungsemittierende Schichtenfolge verträglichen Temperatur ausgehärtet werden kann. Vorteilhafterweise ist dabei der Brechungsindex des Klebstoffs an den der Wellenlängenkonversionsschicht und/oder den der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge angepasst.

Weiterhin kann der Verfahrensschritt B folgende Teilschritte umfassen:

Bl) Aufbringen eines Wellenlängenkonversionsstoffs auf einem Trägersubstrat ,

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B2) Aufbringen eines Binders auf dem Trägersubstrat und B3) Härten des Binders zur Fixierung des Wellenlängenkonversionsstoffs .

Das Trägersubstrat kann beispielsweise ein transparentes Material aufweisen oder aus einem solchen sein. Geeignete Trägersubstratmaterialien können beispielsweise Glas, Kunststoff oder Metall in Platten- oder Folienform sein, oder Kombinationen oder Mischung daraus.

Der Wellenlängenkonversionsstoff und der Binder, die weiter unten näher beschrieben werden, können somit zusammen mit dem Trägersubstrat die erste Wellenlängenkonversionsschicht bilden.

Das Aufbringen eines Wellenlängenkonversionsstoffs kann beispielsweise mittels Aufsprühen, Aufdrucken oder Bestäuben erfolgen.

Weiterhin kann der Verfahrensschritt B auch folgende

Teilschritte umfassen:

Bl') Bereitstellen eines Gemisches aus einem

Wellenlängenkonversionsstoff und einem Matrixmaterial, B2') Aufbringen des Gemisches auf einem Trägersubstrat, B3 ' ) Härten des Gemisches .

Dabei können der Wellenlängenkonversionsstoff und das Matrixmaterial zusammen mit dem Trägersubstrat die Wellenlängenkonversionsschicht bilden. Weiterhin kann nach dem Schritt B3' in einem weiteren Verfahrensschritt auch das gehärtete Gemisch, das den Wellenlängenkonversionsstoff und das gehärtete Matrixmaterial umfasst, vom Trägersubstrat mittels mechanischer, optischer und/oder chemischer Methoden

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abgelöst werden. Das gehärtete Gemisch kann dann ohne das Trägersubstrat die Wellenlängenkonversionsschicht bilden.

Weiterhin kann der Verfahrensschritt auch folgende

Teilschritte umfassen:

Bl' ') Bereitstellen eines Gemisches aus einem

Wellenlängenkonversionsstoff und einem Matrixmaterial, B2' ⁷ ) Ausformen einer Folie oder Platte aus dem Gemisch, B3'') Härten des Gemisches zur ersten

Wellenlängenkonversionsschicht .

Das Ausformen des Gemisches zu einer Folie oder Platte kann durch Spritzgießen, Spritzpressen, Formpressen, Extrudieren, Walzen oder Folienziehen erfolgen.

Der Wellenlängenkonversionsstoff kann geeignet sein, die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise zu absorbieren und als Sekundärstrahlung mit einem zumindest teilweise von der PrimärStrahlung verschiedenen Wellenlängenbereich als Sekundärstrahlung zu emittieren. Die elektromagnetische Primärstrahlung und elektromagnetische Sekundärstrahlung können eine oder mehrere Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche in einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich umfassen, insbesondere in einem sichtbaren Wellenlängenbereich. Dabei können das Spektrum der Primärstrahlung und/oder das Spektrum der Sekundärstrahlung schmalbandig sein, das heißt, dass die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung einen einfarbigen oder annähernd einfarbigen Wellenlängenbereich aufweisen können. Das Spektrum der PrimärStrahlung und/oder das Spektrum der Sekundärstrahlung kann alternativ auch breitbandig sein, das heißt, dass die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung einen mischfarbigen

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Wellenlängenbereich aufweisen kann, wobei der mischfarbige Wellenlängenbereich ein kontinuierliches Spektrum und/oder mehrere diskrete spektrale Komponenten mit verschiedenen Wellenlängen aufweisen kann. Beispielsweise kann die elektromagnetische PrimärStrahlung einen Wellenlängenbereich aus einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich aufweisen, während die elektromagnetische Sekundärstrahlung einen Wellenlängenbereich aus einem blauen bis infraroten Wellenlängenbereich aufweisen kann. Besonders bevorzugt können die Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung überlagert einen weißfarbigen Leuchteindruck erwecken. Dazu kann die PrimärStrahlung vorzugsweise einen blaufarbigen Leuchteindruck erwecken und die Sekundärstrahlung einen gelbfarbigen Leuchteindruck, der durch spektrale Komponenten der Sekundärstrahlung im gelben Wellenlängenbereich und/oder spektrale Komponenten im grünen und roten Wellenlängenbereich entstehen kann.

Insbesondere kann das optoelektronische Bauelement eine überlagerung aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung abstrahlen. Für einen externen Beobachter kann daher der oben erwähnte mischfarbige Leuchteindruck durch die überlagerung der elektromagnetischen PrimärStrahlung und elektromagnetischen SekundärStrahlung wahrgenommen werden. Der mischfarbige Leuchteindruck kann dabei von den relativen Anteilen der Primärstrahlung und Sekundärstrahlung zueinander abhängen.

Der Wellenlängenkonversionsstoff kann dabei einen oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Granate der Seltenen Erden und der Erdalkalimetalle, beispielsweise YAG: Ce ³⁺ , Nitride, Nitridosilikate, Sione, Sialone, Aluminate, Oxide, Halophosphate , Orthosilikate, Sulfide,

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Vanadate und Chlorosilikate. Weiterhin kann der Wellenlängenkonversionsstoff zusätzlich oder alternativ ein organisches Material umfassen, das aus einer Gruppe ausgewählt sein kann, die Perylene, Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine und Azo-Farbstoffe umfasst. Weitere Beispiele und Ausführungsformen sind in der Patentanmeldung DE 102007049005.6 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird. Die

Wellenlängenkonversionsschicht kann geeignete Mischungen und/oder Kombinationen der genannten

Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen. Dadurch kann es beispielsweise möglich sein, dass, wie oben beschrieben, die Wellenlängenkonversionsschicht in einem blauen ersten Wellenlängenbereich absorbiert und in einem zweiten Wellenlängenbereich emittiert, der grüne und rote Wellenlängen und/oder gelbe Wellenlängenbereiche aufweist.

Der Wellenlängenkonversionsstoff kann zumindest teilweise in Form von Partikeln vorliegen, die eine Größe von 2 bis 10 μm aufweisen können. Weiterhin können die Partikel neben der oben beschriebenen Konversionseigenschaft geeignet sein, zumindest teilweise die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung zu streuen. Damit kann ein Wellenlängenkonversionsstoff gleichzeitig als ein Leuchtzentrum, das Strahlung der Primärstrahlung teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung emittiert, und als Streuzentrum für die PrimärStrahlung und/oder die Sekundärstrahlung ausgebildet sein. Derartige Streueigenschaften eines Wellenlängenkonversionsstoffs können somit zu einer verbesserten Strahlungsauskopplung führen. Die Streuwirkung kann beispielsweise auch zu einer Steigerung der Absorptionswahrscheinlichkeit von PrimärStrahlung in der Wellenlängenkonversionsschicht führen, wodurch eine geringere

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Schichtdicke der Wellenlängenkonversionsschicht zur Erreichung einer notwendigen Konversionseffizienz ausreichend sein kann. Alternativ oder zusätzlich können dem Wellenlängenkonversionsstoff noch Streupartikel zugemischt sein. Insbesondere können die Streupartikel beispielsweise ein Metalloxid, so etwa Titanoxid oder Aluminiumoxid wie etwa Korund, und/oder Glaspartikel umfassen. Die Streupartikel können dabei Durchmesser oder Korngrößen von weniger als einem Mikrometer bis zu einer Größenordnung von 10 μm oder auch bis zu 100 μm aufweisen.

Das Matrixmaterial oder der Binder können für die PrimärStrahlung und die Sekundärstrahlung zumindest teilweise transparent sein und geeignet sein, den Wellenlängenkonversionsstoff zu umgeben und/oder an den Wellenlängenkonversionsstoff chemisch oder adhäsiv gebunden zu werden. Das Matrixmaterial oder der Binder können beispielsweise härtbare organische Materialien wie etwa Siloxane, Epoxide, Acrylate, Methylmethacrylate, Imide, Carbonate, Olefine, Styrole, Urethane oder Derivate davon in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen damit aufweisen. Beispielsweise können das Matrixmaterial oder der Binder ein Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA) , Polystyrol, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyurethan oder ein Silikonharz wie etwa Polysiloxan oder Mischungen daraus umfassen oder sein. Alternativ oder zusätzlich können das Matrixmaterial oder der Binder auch anorganische Materialien aufweisen. Vorteilhafterweise kann dabei der Brechungsindex des Matrixmaterials oder Binders an den der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge angepasst sein.

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Das Härten des Matrixmaterials oder des Binders kann durch Verdunstung oder Verdampfung von Lösungsmitteln oder Reaktionsprodukten und/oder durch Vernetzungsreaktionen erfolgen. Das Härten kann dabei durch mechanische Einwirkung, etwa Druckbeaufschlagung, durch thermische Einwirkung, etwa Erwärmen, durch Lichteinwirkung, etwa Bestrahlung mit Licht im ultraviolettem bis infrarotem Wellenlängenbereich, durch Teilcheneinwirkung, etwa Bestrahlen mit Elektroden, und/oder durch Zusatz von weiteren Materialien, die im Matrixmaterial Vernetzungsreaktion bewirken können, erfolgen.

Der oder die Wellenlängenkonversionsstoffe können dabei homogen im Matrixmaterial beziehungsweise nach dem Aufbringen des Binders in diesem verteilt sein. Weiterhin kann die Wellenlängenkonversionsschicht mehrere Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen, die in verschiedenen Schichten in der Wellenlängenkonversionsschicht angeordnet sind.

Weiterhin können der oder die Wellenlängenkonversionsstoffe im Matrixmaterial, das in einer flüssigen Phase vorliegen kann, enthalten sein. Das flüssige Matrixmaterial mit dem oder den Wellenlängenkonversionsstoffen kann dann auf dem Trägersubstrat aufgebracht werden oder ausgeformt werden und durch Trocknungs- und/oder Vernetzungsprozesse Schichtförmig als Wellenlängenkonversionsschicht ausgebildet werden. Alternativ können das Matrixmaterial mit dem Wellenlängenkonversionsstoff im oben beschriebenen Verfahrensschritt B2' oder der Binder im oben beschriebenen Verfahrensschritt B2 auch aufgedampft werden. Weiterhin kann des Matrixmaterial mit dem Wellenlängenkonversionsstoff danach durch Vernetzungsreaktionen ausgehärtet werden.

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Der Wellenlängenkonversionsstoff und/oder der Binder und/oder das Matrixmaterial mit dem Wellenlängenkonversionsstoff können großflächig oder lateral strukturiert aufgebracht werden, beispielsweise mittels Siebdruck. „Lateral strukturiert" kann dabei bedeuten, dass Bereiche auf dem Trägersubstrat frei vom Wellenlängenkonversionsstoff und/oder vom Binder und/oder vom Matrixmaterial mit dem Wellenlängenkonversionsstoff bleiben während andere Bereiche bedeckt davon sind. Dadurch kann es möglich sein, dass eine strukturierte Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements erreichbar ist, durch die eine Information beispielsweise mittels zumindest eines Zeichens, Buchstabens und/oder Piktogramms an einen Beobachter vermittelt werden kann.

Auf zumindest einer Oberfläche der

Wellenlängenkonversionsschicht kann eine Oberflächenstruktur in einem weiteren Verfahrensschritt hergestellt werden. Die Oberfläche der Wellenlängenkonversionsschicht kann dabei bevorzugt eine Oberfläche sein, die nach dem Anordnen der Wellenlängenkonversionsschicht auf der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge eine von der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge abgewandte Oberfläche der Wellenlängenkonversionsschicht ist. Die

Oberflächenstruktur kann Aufrauungen, Gräben, Prismen, Linsen oder Kegelstümpfe oder Kombinationen daraus aufweisen, die beispielsweise die Strahlungsauskopplung der PrimärStrahlung und der Sekundärstrahlung aus der Verkapselungsanordnung erhöhen und verbessern können. Die Oberflächenstruktur kann dabei je nach Ausgestaltung der

Wellenlängenkonversionsschicht im Matrixmaterial, im Binder oder im Trägersubstrat erzeugt werden. Dabei kann die OberflächeStruktur vor dem Verfahrensschritt C, nämlich dem

Anordnen der Wellenlängenkonversionsschicht auf der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge, durch Prägen, ätzen, Aufrauen oder Laserabtragung oder eine Kombination daraus aufgebracht werden.

Alternativ oder zusätzlich kann auf der Wellenlängenkonversionsschicht eine weitere Schicht aufgebracht werden, in der die Oberflächenstruktur ausgebildet wird. Die weitere Schicht kann beispielsweise ein wie weiter oben im Zusammenhang mit dem Matrixmaterial ausgeführtes Material, etwa ein Polymermaterial, aufweisen. Die Wellenlängenkonversionsschicht mit Oberflächenstruktur kann derart auf der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge angeordnet werden, dass die Oberfläche der

Wellenlängenkonversionsschicht mit der Oberflächenstruktur eine von der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge im Strahlengang der PrimärStrahlung und Sekundärstrahlung abgewandte Oberfläche ist.

Weiterhin kann die Wellenlängenkonversionsschicht in beliebiger Größe herstellbar sein und die Größe durch Schneiden, Stanzen, Brechen oder Sägen veränderbar sein. Insbesondere kann dadurch die Größe der

Wellenlängenkonversionsschicht an die Größe, insbesondere die flächige Ausdehnung der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge angepasst werden. Dadurch können beispielsweise Produktionskosten, insbesondere bei kleinen oder im Produktionsprozess wechselnden Bauelementgrößen, verringert werden.

Ferner kann zumindest eine zweite

Wellenlängenkonversionsschicht bereitgestellt werden. Zur Bereitstellung kann die zumindest eine zweite

Wellenlängenkonversionsschicht mit einem Verfahren herstellbar sein, dass eines oder mehrere Merkmale der oben bezüglich der ersten Wellenlängenkonversionsschicht genannten Verfahrensschritte aufweist.

Weiterhin kann eine Mehrzahl von gleichen oder verschiedenen Wellenlängenkonversionsschichten bereitgestellt werden, die im Strahlengang der Primärstrahlung nebeneinander oder übereinander als Schichtenstapel angeordnet werden können. Dazu können Wellenlängenkonversionsschichten vor oder nach der Anordnung auf der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge nebeneinander oder als Schichtenstapel übereinander angeordnet und miteinander verklebt oder laminiert werden. Alternativ oder zusätzlich können die erste und die zumindest eine zweite Wellenlängenkonversionsschicht auf verschiedenen Oberflächen der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge angeordnet werden. Sind die Wellenlängenkonversionsschichten beispielsweise lateral strukturiert aufgebracht, lassen sich durch einen Schichtenstapel mit mehreren unterschiedlichen Wellenlängenkonversionsschichten bildhafte Informationen wie etwa Zeichen, Buchstaben und/oder Piktogramme darstellen.

Bei einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist die Strahlungsemittierende Schichtenfolge eine organische Strahlungsemittierende Schichtenfolge, insbesondere eine organische, Strahlungsemittierende Diode (OLED) . Eine organische Strahlungsemittierende Schichtenfolge beziehungsweise eine OLED kann beispielsweise eine erste Elektrode auf einem Substrat aufweisen. über der ersten Elektrode kann ein funktionaler Bereich mit einer oder mehreren funktionalen Schichten aus organischen Materialien aufgebracht sein, die den aktiven Bereich zur Emission der PrimärStrahlung umfassen können. Die funktionalen Schichten

können dabei beispielsweise Elektronentransportschichten, elektrolumineszierende Schichten und/oder Lochtransportschichten aufweisen. über den funktionalen Schichten kann eine zweite Elektrode aufgebracht sein.

Beispielsweise kann das Substrat Glas, Quarz, Kunststoff- folien, Metall, Metallfolien, Siliziumwafer oder ein anderes geeignetes Substratmaterial umfassen. Ist die OLED als so genannter „Bottom-Emitter" ausgeführt, das heißt, dass die in den funktionellen Schichten erzeugte Strahlung durch das Substrat abgestrahlt wird, so kann das Substrat vorteilhafterweise eine Transparenz für zumindest einen Teil der ersten Strahlung aufweisen.

In der Bottom-Emitter-Konfiguration kann vorteilhafterweise auch die erste Elektrode eine Transparenz für zumindest einen Teil der PrimärStrahlung aufweisen. Eine transparente erste Elektrode, die als Anode ausgeführt sein kann und somit als Löcher-injizierendes Material dient, kann beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid aufweisen oder aus einem transparenten leitenden Oxid bestehen. Transparente leitende Oxide (transparent conductive oxides, kurz „TCO") sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO) . Neben binären MetallsauerstoffVerbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO ₂ oder In ₂ O ₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoff- Verbindungen, wie beispielsweise Zn ₂ SnO ₄ , CdSnO ₃ , ZnSnO ₃ , MgIn ₂ O ₄ / GaInO ₃ , Zn ₂ In ₂ O ₅ oder In ₄ Sn ₃ Oi ₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs . Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n- dotiert sein.

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Die funktionalen Schichten können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules") oder Kombinationen daraus aufweisen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn eine funktionale Schicht als Lochtransportschicht ausgeführt ist um eine effektive Löcherinjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich zu ermöglichen. Als Materialien für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn eine funktionelle Schicht als elektrolumineszierende Schicht ausgeführt ist. Als Materialien hierzu eignen sich Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, beispielsweise Polyfluoren, Polythiophen oder Polyphenylen oder Derivate, Verbindungen, Mischungen oder Copolymere davon. Abhängig von den Materialien in den funktionellen Schichten kann die erzeugte erste Strahlung einzelne Wellenlängen oder Bereiche oder Kombinationen daraus aus dem ultravioletten bis rotem Spektralbereich aufweisen.

Die zweite Elektrode kann als Kathode ausgeführt sein und somit als Elektronen-injizierendes Material dienen. Als Kathodenmaterial können sich unter anderem insbesondere Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Kalzium oder Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen davon als vorteilhaft erweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Elektrode auch transparent ausgeführt sein und/oder die erste Elektrode kann als Kathode und die zweite Elektrode als Anode ausgeführt sein. Das

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bedeutet insbesondere, dass die OLED auch als „Top-Emitter" ausgeführt sein kann.

Weiterhin kann die OLED eine Verkapselung aufweisen, um für die Elektroden und den funktionalen Bereich einen Schutz vor Feuchtigkeit und/oder oxidierenden Substanzen wie etwa Sauerstoff zu erreichen. Dabei kann die Verkapselung die gesamte OLED einschließlich des Substrats umgeben. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat einen Teil der Verkapselung bilden. Die Verkapselung kann dabei eine oder mehrere Schichten umfassen, wobei die Schichten der Verkapselung beispielsweise Planarisierungsschichten, Barriereschichten, Wasser und/oder Sauerstoff absorbierende Schichten, Verbindungsschichten oder Kombinationen daraus sein können.

Weiterhin kann die strahlungsemittierende Schichtenfolge eine Epitaxieschichtenfolge, also eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, aufweisen. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis eines anorganischen Materials, etwa InGaAlN, wie etwa als GaN- Dünnfilm-Halbleiterschichtenfolge, ausgeführt sein. Unter InGaAlN-basierte Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge, die in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem In _x AIyGa ₁ - _X - _Y N mit O ≤ x ≤ l, O ≤ y ≤ l und x+y < 1 aufweist.

Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweist, wovon mindestens eine Einzelschicht ein Material

aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem In _x Al _y Gai- _x . _y P mit O ≤ x ≤ l, O ≤ y ≤ l und x+y < 1 aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch andere Ill-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme, beispielsweise ein AlGaAs-basiertes Material, oder II-VI- Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen .

Die als Epitaxieschichtenfolge ausgeführte Strahlungsemittierende Schichtenfolge kann dabei wie die organische strahlungsemittierende Schichtenfolge zwischen der ersten und zweiten Elektrode auf einem Substrat angeordnet sein und/oder eine Verkapselung aufweisen.

Die erste Wellenlängenkonversionsschicht und/oder die zumindest eine zweite Wellenlängenkonversionsschicht können dabei auf der dem aktiven Bereich abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Verkapselung angeordnet sein.

Durch ein Verfahren mit den oben beschriebenen Merkmalen können beispielsweise verschiedene

Wellenlängenkonversionsschichten mit verschiedenen Abmessungen wie Dicke und Fläche sowie mit verschiedenen Mischungen und Konzentrationen des

Wellenlängenkonversionsstoffs bereitgestellt werden, die je nach Anforderung ausgewählt und mit anderen

Wellenlängenkonversionsschichten kombiniert werden können, um verschiedenfarbige optoelektronische Bauelemente herzustellen.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren IA bis 4C beschriebenen Ausführungsformen.

Es zeigen:

Figuren IA bis IE schematische Darstellungen eines Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel, Figuren 2A bis 2E schematische Darstellungen eines Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, Figuren 3A bis 3C schematische Darstellungen eines Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel und Figuren 4A bis 4D schematische Darstellungen von optoelektronischen Bauelementen gemäß weiteren

Ausführungsbeispielen .

In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.

In den folgenden Figuren ist eine Strahlungsemittierende Schichtenfolge 1 gezeigt, die ein Substrat 11 aufweist, auf dem eine erste Elektrode 12, funktionelle Schichten mit einem aktiven Bereich 13, und darüber eine zweite Elektrode 14 angeordnet sind. Durch Anlegen eines elektrischen Stromes zwischen der ersten und zweiten Elektrode 12, 14 strahlt der aktive Bereich eine elektromagnetische blaufarbige

Primärstrahlung ab. über den Elektroden 12, 14 und dem aktiven Bereich 13 ist auf dem Substrat 11 eine Verkapselung 15 angeordnet, die die Elektroden 12, 14 und den aktiven Bereich 13 zusammen mit dem Substrat 11 vor schädigenden Einflüssen wie etwa Sauerstoff und/oder Feuchtigkeit schützt.

Die strahlungsemittierende Schichtenfolge 1 kann dabei sowohl als organische Strahlungsemittierende Schichtenfolge, insbesondere als organische Leuchtdiode (OLED) , oder als anorganische Strahlungsemittierende Schichtenfolge, insbesondere mit einer anorganischen Epitaxieschichtenfolge, wie im allgemeinen Teil beschrieben, ausgeführt sein. Rein beispielhaft ist in den folgenden Ausführungsbeispielen eine OLED als Strahlungsemittierende Schichtenfolge 1 gezeigt, die als Bottom-Emitter ausgeführt ist.

Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren IA bis IE wird ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 100 gezeigt. In einem ersten Verfahrensschritt in Figur IA wird eine wie oben beschriebene Strahlungsemittierende Schichtenfolge 1 bereitgestellt.

In den Figuren IB bis ID werden Verfahrensschritte zur Bereitstellung einer ersten Wellenlängenkonversionsschicht 2 gezeigt. Dabei wird, wie in Figur IB gezeigt, ein Trägersubstrat 20, das im gezeigten Ausführungsbeispiel als Kunststofffolie ausgeführt ist, bereitgestellt. Auf das Trägersubstrat 20 wird ein Wellenlängenkonversionsstoff 21 aufgesprüht. Der Wellenlängenkonversionsstoff 21 ist geeignet, einen Teil der PrimärStrahlung in elektromagnetische gelbfarbige Sekundärstrahlung zu konvertieren. Durch die Mischung der blauen Primärstrahlung und der gelben SekundärStrahlung kann das optoelektronische

Bauelement 100 im Betrieb einen weißfarbigen Leuchteindruck erwecken.

In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß Figur IC wird ein Bindermaterial 22, im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Silikon- oder Epoxidharz, auf das Trägersubstrat 20 und den Wellenlängenkonversionsstoff 21 aufgebracht und in einem weiteren Verfahrensschritt gemäß Figur ID ausgehärtet, wodurch die erste Wellenlängenkonversionsschicht 2 bereitgestellt wird. Bei den Verfahrensschritten gemäß der Figuren IB bis ID können dabei die im allgemeinen Teil beschrieben Prozesse angewandt und Materialien verwendet werden, die die Strahlungsemittierende Schichtenfolge 1 schädigen würden. Der Binder 22 kann beispielsweise mittels UV-Licht aushärtbar sein. Dadurch, dass die Wellenlängenkonversionsschicht 2 unabhängig von der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge 1 hergestellt und bereitgestellt wird, kann somit eine einfachere und kostengünstigere Fertigung erfolgen, da die Verfahrensschritte nicht auf eine Verträglichkeit mit der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge 1 angepasst werden müssen.

Gegebenfalls kann die erste Wellenlängenkonversionsschicht 2 durch Zuschneiden in ihrer Fläche auf die strahlungsemittierende Schichtenfolge angepasst werden (nicht gezeigt) .

In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß Figur IE wird die erste Wellenlängenkonversionsschicht 2 auf der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge 1 auf der dem aktiven Bereich abgewandten Oberfläche des Substrats angeordnet und

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mittels einer KlebstoffSchicht 3, die aus einem Epoxidharz ist, verklebt.

Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 2A bis 2E wird ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 200 gezeigt. In einem ersten Verfahrensschritt in Figur 2A wird eine wie oben beschriebene Strahlungsemittierende Schichtenfolge 1 bereitgestellt.

In den Figuren 2B und 2C werden Verfahrensschritte zur Bereitstellung einer ersten Wellenlängenkonversionsschicht 2 gezeigt. Dabei wird, wie in Figur 2B gezeigt, ein Trägersubstrat 20, das im gezeigten Ausführungsbeispiel beispielsweise als Glasplättchen oder Kunststofffolie ausgeführt ist, bereitgestellt. Auf das Trägersubstrat 20 wird ein zuvor bereitgestelltes Gemisch aus einem Matrixmaterial 22, das ein transparentes Polymer wie allgemeinen Teil beschrieben aufweist, und einem Wellenlängenkonversionsstoff 21 aufgebracht und als Schicht ausgeformt. Mittels eines Aushärtschritts wird, wie in Figur 2C gezeigt, die erste Wellenlängenkonversionsschicht 2 hergestellt .

In einem weiteren Verfahrensschritt (Figur 2D) wird in eine Oberfläche 5 der Wellenlängenkonversionsschicht 2, nämlich eine Oberfläche des Matrixmaterials 22, eine Oberflächenstruktur 50 in Form von Mikroprismen erzeugt.

In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß Figur 2E wird die Wellenlängenkonversionsschicht 2 auf der zuvor bereitgestellten Strahlungsemittierenden Schichtenfolge 1 mittels Klemmvorrichtungen 4 angeordnet und befestigt.

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Im Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 3A bis 3C wird ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements 300 gezeigt. In einem ersten Verfahrensschritt in Figur 3A wird eine wie oben beschriebene Strahlungsemittierende Schichtenfolge 1 bereitgestellt.

Gemäß einem weiteren Verfahrensschritt in Figur 3B wird ein Gemisch aus einem flüssigen Matrixmaterial 22 und einem Wellenlängenkonversionsstoff 21 bereitgestellt und mittels eines Formprozesses 9 wie etwa Spritzgießen zu einer flächigen WellenlängenkonversionsSchicht 2 ausgeformt und ausgehärtet. Dabei kann eine Oberflächestruktur wie im vorherigen Ausführungsbeispiel beispielsweise durch die gewählte Spritzgussform in zumindest einer Oberfläche der Wellenlängenkonversionsschicht 2 erzeugt werden (nicht gezeigt) .

In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß Figur 3C wird die Wellenlängenkonversionsschicht 2 durch Druck- und Wärmeeinwirkung auf die Strahlungsemittierende Schichtenfolge 1 auflaminiert und mit dieser verbunden. Zusätzlich kann dazu zwischen der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge und der Wellenlängenkonversionsschicht 2 noch zusätzlich eine Klebstoffschicht angeordnet werden (nicht gezeigt) .

In den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 4A bis 4D sind weitere optoelektronische Bauelemente 400, 401, 402 und 403 gezeigt, die mittels eines der vorher gezeigten Verfahren herstellbar sind.

Das optoelektronische Bauelement 400 weist dabei einen Schichtenstapel aus einer ersten Wellenlängenkonversionsschicht 2 und einer zweiten

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Wellenlängenkonversionsschicht 2' auf, die zuerst hergestellt und bereitgestellt werden, anschließend als Schichtenstapel angeordnet und laminiert werden und danach auf dem Strahlungsemittierenden Schichtenstapel 1 angeordnet werden.

Das optoelektronische Bauelement 401 weist neben der ersten Wellenlängenkonversionsschicht 2 auf einer Oberfläche der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge 1 auf einer weiteren Oberfläche der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge 1 eine zweite Wellenlängenkonversionsschicht 2' auf. Eine derartige Ausführung ist insbesondere für eine beidseitig emittierende Strahlungsemittierende Schichtenfolge 1, also etwa für eine OLED, die gleichzeitig als Top-Emitter und als Bottom-Emitter ausgeführt ist, geeignet. Dabei kann je nach Wahl des Wellenlängenkonversionsstoffs in der ersten und in der zweiten Wellenlängenkonversionsschicht 2, 2' auf den beiden Seiten ein gleicher oder ein verschiedener Leuchteindruck bei einem Beobachter erweckt werden.

Das optoelektronische Bauelement 402 gemäß der Figur 4C weist eine erste Wellenlängenkonversionsschicht 2 und eine zweite Wellenlängenkonversionsschicht 2' auf, die nebeneinander auf der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge 1 angeordnet sind. Somit kann beispielsweise bei Wahl verschiedener Wellenlängenkonversionsstoffe für die erste bzw. zweite Wellenlängenkonversionsschicht 2, 2' in verschiedenen Bereichen des optoelektronischen Bauelements 402 ein unterschiedlicher Leuchteindruck bei einem Beobachter erweckt werden.

Das optoelektronische Bauelement 403 gemäß Figur 4D weist wie das optoelektronische Bauelement 400 gemäß Figur 400 einen Schichtenstapel mit der Wellenlängenkonversionsschicht 2 und

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der Wellenlängenkonversionsschicht 2' auf, wobei bei der Wellenlängenkonversionsstoff jeder der

Wellenlängenkonversionsschichten 2 und 2' nur einen Bereich des Substrats bedeckt. Dadurch lässt sich eine mehrfarbige, strukturierte Abstrahlung zur Vermittlung von bild- und/oder zeichenhaften Informationen ermöglichen.

Die erste und zweite Wellenlängenkonversionsschicht 2, 2' können in den gezeigten Ausführungsbeispielen mittels gleicher oder verschiedener oben beschriebener Verfahrensschritte herstellbar sein und gleiche oder verschiedene Matrixmaterialien, Bindermaterialien und/oder Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen. Zusätzlich zu den jeweiligen ersten Wellenlängenkonversionsschichten 2 und 2' der gezeigten Ausführungsbeispiele können noch weitere Wellenlängenkonversionsschichten und Schichtenstapel mit Wellenlängenkonversionsschichten im Strahlengang der Primärstrahlung der Strahlungsemittierenden Schichtenfolge 1 angeordnet werden.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.