光電子器件和用于制造光電子器件的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種光電子器件和一種用于制造光電子器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在光電子器件、尤其有機(jī)發(fā)光二極管(0LED)中，僅將所產(chǎn)生的光的一部分直接耦 合輸出。能夠觀察到下述損失通道:透明的、設(shè)置在所發(fā)射的輻射的射束路徑中的襯底的波 導(dǎo)效應(yīng);有機(jī)層中的和透明的、設(shè)置在所發(fā)射的輻射的射束路徑中的電極的波導(dǎo)效應(yīng)；由于 所發(fā)射的輻射穿過的材料而引起的吸收損失;和表面等離子體激元的構(gòu)成、尤其在金屬電 極例如陰極處的表面等離子體激元的構(gòu)成。
[0003] 在損失通道中引導(dǎo)的光在沒有技術(shù)上的附加措施的情況下尤其不能夠從0LED中 親合輸出。
[0004] 迄今為止，為了提高光耦合輸出從而提高例如在襯底外側(cè)的具有散射顆粒的薄膜 上的放射的光功率，使用具有表面結(jié)構(gòu)化部、例如微透鏡的薄膜。也已知的是，設(shè)有襯底外 側(cè)的直接的結(jié)構(gòu)化部或者將散射顆粒引入到襯底，例如玻璃中。這些方法途徑中的一些、例 如使用散射薄膜已經(jīng)在在商業(yè)上使用并且尤其能夠在構(gòu)成為發(fā)光模塊的0LED中關(guān)于放射 面按比例增加。然而這些用于光耦合輸出的方法途徑具有如下主要缺點(diǎn)：耦合輸出效率被 限制于在襯底中傳導(dǎo)的光的大致60%至70%，并且顯著地影響0LED的外觀，因?yàn)橥ㄟ^所施 加的層或者膜產(chǎn)生乳狀的、漫反射的表面。
[0005] 此外已知如下方法途徑:將在有機(jī)層中或者在透明電極中引導(dǎo)的光耦合輸出。然 而這些方法途徑迄今為止仍未在商業(yè)上在0LED產(chǎn)品中得以實(shí)現(xiàn)。例如在文獻(xiàn)Y. Sun, S.R.Forrest，Nature Photonics 2483(2008)中提出構(gòu)成所謂的"低折射率網(wǎng)格low-index grids"，其中將結(jié)構(gòu)化的、具有低折射率材料的區(qū)域施加到透明的電極上。此外也已知的 是，在聚合的基體材料中將高折射的散射區(qū)域施加在透明的電極下方，例如在文獻(xiàn)US 2007/0257608中描述。在此，聚合的基體材料通常具有在n= 1.5范圍中的折射率并且以濕 化學(xué)的方式施加。
[0006] 然而，通過這種措施不能夠影響在0LED的有源區(qū)域中所產(chǎn)生的光的在等離子體激 元中轉(zhuǎn)換的份額或者完全不能夠?qū)⑵漶詈陷敵觥?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 待實(shí)現(xiàn)的目的在于：提出一種光電子器件以及一種用于制造光電子器件的方法， 所述光電子器件具有電磁輻射的改進(jìn)的耦合輸出和效率。
[0008] 該目的通過具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的主題實(shí)現(xiàn)。所述主題的有利的實(shí)施方式和 改進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中提出并且從下述描述和附圖中得出。
[0009] 根據(jù)一個實(shí)施方式的光電子器件包括:至少一個具有有源區(qū)域的有機(jī)功能層，所 述有源區(qū)域發(fā)射電磁輻射;耦合輸出元件，所述耦合輸出元件設(shè)置在所發(fā)射的電磁輻射的 射束路徑中，其中耦合輸出元件包括基體材料和至少一個設(shè)置在其中的分離相或者多個分 離相，所述相與基體材料不同。在此，分離相的折射率小于基體材料的折射率。通過基體材 料中的分離相產(chǎn)生電磁輻射在耦合輸出元件中的散射。
[0010]發(fā)明人已確認(rèn):包括基體材料和至少一個分離相的耦合輸出元件，與常規(guī)的光電 子器件的常規(guī)的耦合輸出元件相比，在光電子器件中具有明顯提高的光耦合輸出、效率改 進(jìn)和電磁輻射的改進(jìn)的散射。此外，光電子器件中的包括基體材料和至少一個分離相的耦 合輸出元件，與例如僅使用散射顆粒(Si0 2)以進(jìn)行光耦合輸出的常規(guī)的耦合輸出元件相比 具有更低的粗糙度。
[0011]電磁輻射在此并且在下文中優(yōu)選包括具有一個或多個波長或從紫外至紅外的光 譜范圍的波長范圍的電磁福射，尤其優(yōu)選，電磁福射是具有由大致350nm和大致800nm之間 的可見的光譜范圍中的波長或波長范圍的可見光。在此并且在下文中能夠?qū)㈦姶泡椛浞Q為 "光，，或者"可見光，，。
[0012]在本申請的范圍中，將術(shù)語"器件"不僅理解為已制成的器件，例如有機(jī)發(fā)光二極 管(0LED)，而且將其理解為襯底和/或有機(jī)層序列。有機(jī)層序列與第一電極和第二電極的復(fù) 合件例如已經(jīng)能夠是器件并且形成上級的第二器件的組成部分，在所述第二器件中例如附 加地存在電端子。
[0013]根據(jù)至少一個實(shí)施方式，光電子器件具有下述元件：
[0014]-襯底，在所述襯底上施加有所提及的耦合輸出元件，其中襯底是半透明的，
[0015] -在耦合輸出元件上方的第一電極，所述第一電極是半透明的，
[0016] -在第一電極上方的由至少一個有機(jī)功能層和/或其它功能層構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)。
[0017] 特別地，耦合輸出元件能夠適合于并且設(shè)置用于進(jìn)行所謂的內(nèi)部的耦合輸出、即 用于減少在發(fā)光層中產(chǎn)生的輻射功率或在該處產(chǎn)生的光的如下部分，所述部分在有機(jī)功能 層和/或半透明的電極中引導(dǎo)。
[0018] 在此并且在下文中以"半透明的"來表示對于可見光而言可透過的層。在此，半透 明的層能夠是透明的、即清晰透視的，或者至少部分地散射光和/或部分地吸收光，使得半 透明的層例如也能夠是漫射的或者乳狀透視的。尤其優(yōu)選的是，在此稱為半透明的層盡可 能透明地構(gòu)成，使得尤其對光的吸收是盡可能低的。
[0019] 在本發(fā)明的范圍中，設(shè)置或者施加在第二層"上"或"上方"的第一層是指:第一層 以直接的機(jī)械接觸和/或電接觸的方式直接設(shè)置或施加在第二層上。此外，也能夠表示間接 接觸，其中其它的層設(shè)置在第一層和第二層之間。
[0020] 根據(jù)另一實(shí)施方式的光電子器件具有下述元件：
[0021] -襯底，
[0022] -第一電極，所述第一電極施加在襯底上方，
[0023] -由至少一個有機(jī)功能層和/或其它功能層構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)，所述層結(jié)構(gòu)施加在第一 電極上方，
[0024]-施加在層結(jié)構(gòu)上方的第二電極，所述第二電極是半透明的并且在所述第二電極 上施加有耦合輸出元件。
[0025]根據(jù)另一實(shí)施方式，由至少一個有機(jī)功能層和/或其它功能層構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)能夠 包括耦合輸出元件。特別地，耦合輸出元件成形為層。耦合輸出元件作為層結(jié)構(gòu)的一部分具 有散射光和電傳導(dǎo)的特性。
[0026] 在此并且在下文中，將"分離相"能夠理解為限界的空間區(qū)域，在所述空間區(qū)域中 特定的物理和/或化學(xué)參數(shù)是均勻的。尤其密度、折射率和/或聚集態(tài)屬于物理參數(shù)。分離相 與耦合輸出元件的基體材料具有至少一個邊界面。分離相和基體材料的區(qū)別在于至少一個 化學(xué)的和/或物理的參數(shù)，使得在分離相和基體材料的邊界面處至少一個化學(xué)的和/或物理 的參數(shù)突然地改變。折射率例如能夠在分離相和基體材料的過渡部中提高和/或減小。分布 在耦合輸出元件的基體材料中的分離相是電磁輻射的散射中心。顆粒，例如Si0 2、Ti02、 Zr02、Al2〇3，和其它的微粒，例如無機(jī)的納米顆粒在本發(fā)明的范圍中不被視為分離相。顆粒 能夠作為填充材料包含在基體材料和分離相中。
[0027] 介質(zhì)的折射率η在本文中作為物理的無量綱的變量說明：光在該介質(zhì)中波長和相 速度比在真空中小以何種因數(shù)。折射率的值通常針對鈉 D線在589nm中的波長來說明。介質(zhì) 在此例如表示耦合元件中的基體材料或者分離相。成形為層的有機(jī)功能層也能夠稱為介 質(zhì)。
[0028]根據(jù)一個實(shí)施方式，耦合輸出元件的折射率大于或等于1.65。
[0029]根據(jù)一個實(shí)施方式，基體材料的折射率大于或等于1.65。
[0030]根據(jù)一個實(shí)施方式，分離相的折射率小于1.65。
[0031]在分離相(η小于1.65)和基體材料(η大于1.65)的過渡部中折射率能夠跳躍式地 變大。通過在分離相和基體材料之間的邊界面處的折射率差，由具有有源區(qū)域的至少一個 有機(jī)功能層發(fā)射的電磁輻射被散射。
[0032] 在本文中將電磁輻射的"散射"理解為電磁輻射在分離相在基體材料中的相邊界 處的轉(zhuǎn)向。
[0033] 分離相的小的粗糙度引起整個耦合輸出元件與其它的有機(jī)功能層、襯底和第一 和/或第二電極的改進(jìn)的相容性。此外，耦合輸出元件改進(jìn)光電子器件的改進(jìn)的光耦合輸出 和效率。
[0034] 根據(jù)另一個實(shí)施方式，所述耦合輸出元件相對于常規(guī)的耦合輸出元件小地吸收或 者不吸收要耦合輸出的電磁輻射。
[0035] 根據(jù)一個實(shí)施方式，分離相是氣態(tài)的和/或液態(tài)的。
[0036] 根據(jù)一個實(shí)施方式，分離相聚集第一化合物，所述第一化合物選自：Ν2、⑶2、⑶、 Ν0Χ、ΝΗ3、水、極性化合物和非極性化合物。Ν0Χ在此表示氮的氣態(tài)氧化物的集合名稱，因?yàn)橛?于氮的多種氧化態(tài)而存在多種氮氧化合物。因此，氧化氮Ν0 Χ例如能夠是Ν20(-氧化二氮）、 Ν0(-氧化氮）、Ν2〇3(三氧化二氮）、Ν〇2(二氧化氮）、Ν2〇4(四氧化二氮)和Ν 2〇5(五氧化二氮）。 第一化合物能夠是液態(tài)的和/或氣態(tài)的。特別地，分離相的折射率因此小于1. 〇〇 1，例如氮 (Ν2)的折射率為1.000300并且二氧化碳(C02)的折射率為1.000450。水的折射率為1.33。 [0037]光電子器件、例如0LED中的耦合輸出元件根據(jù)一個實(shí)施方式包括處于固態(tài)聚集態(tài) 中的基體材料和至少一個處于氣態(tài)的和/或液態(tài)的聚集態(tài)中的分離相。分離相和基體材料 之間的聚集態(tài)差引起電磁輻射的散射。由此提高離開光電子器件的光耦合輸出和光耦合輸 出效率。
[0038]根據(jù)一個實(shí)施方式，分布在基體材料中的分離相分別具有5nm和5μηι之間的、尤其 200nm至2μηι之間的大小。
[0039]根據(jù)另一實(shí)施方式，分布在基體材料中的分離相的幾何形狀能夠是任意的。分離 相能夠具有可不精確描述的幾何結(jié)構(gòu)或幾何形狀，所述幾何結(jié)構(gòu)或幾