光電子器件和用于制造光電子器件的方法
【技術領域】
[0001] 本發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】
[0002] 在光電子器件、尤其有機發光二極管(0LED)中，僅將所產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、設置在所發射的輻射的射束路徑中的襯底的波 導效應;有機層中的和透明的、設置在所發射的輻射的射束路徑中的電極的波導效應；由于 所發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成、尤其在金屬電 極例如陰極處的表面等離子體激元的構成。
[0003] 在損失通道中引導的光在沒有技術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，使用具有表面結構化部、例如微透鏡的薄膜。也已知的是，設有襯底外 側的直接的結構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在在商業上使用并且尤其能夠在構成為發光模塊的0LED中關于放射 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：耦合輸出效率被 限制于在襯底中傳導的光的大致60%至70%，并且顯著地影響0LED的外觀，因為通過所施 加的層或者膜產生乳狀的、漫反射的表面。
[0005] 此外已知如下方法途徑:將在有機層中或者在透明電極中引導的光耦合輸出。然 而這些方法途徑迄今為止仍未在商業上在0LED產品中得以實現。例如在文獻Y. Sun, S.R.Forrest，Nature Photonics 2483(2008)中提出構成所謂的"低折射率網格low-index grids"，其中將結構化的、具有低折射率材料的區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域施加在透明的電極下方，例如在文獻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的有源區域中所產生的光的在等離子體激 元中轉換的份額或者完全不能夠將其耦合輸出。
【發明內容】
[0007] 待實現的目的在于：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的耦合輸出和效率。
[0008] 該目的通過具有獨立權利要求的特征的主題實現。所述主題的有利的實施方式和 改進方案在從屬權利要求中提出并且從下述描述和附圖中得出。
[0009] 根據一個實施方式的光電子器件包括:至少一個具有有源區域的有機功能層，所 述有源區域發射電磁輻射;耦合輸出元件，所述耦合輸出元件設置在所發射的電磁輻射的 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 料中的分離相產生電磁輻射在耦合輸出元件中的散射。
[0010]發明人已確認:包括基體材料和至少一個分離相的耦合輸出元件，與常規的光電 子器件的常規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 進和電磁輻射的改進的散射。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)以進行光耦合輸出的常規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將電磁輻射稱為 "光，，或者"可見光，，。
[0012]在本申請的范圍中，將術語"器件"不僅理解為已制成的器件，例如有機發光二極 管(0LED)，而且將其理解為襯底和/或有機層序列。有機層序列與第一電極和第二電極的復 合件例如已經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]根據至少一個實施方式，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功能層和/或其它功能層構成的層結構。
[0017] 特別地，耦合輸出元件能夠適合于并且設置用于進行所謂的內部的耦合輸出、即 用于減少在發光層中產生的輻射功率或在該處產生的光的如下部分，所述部分在有機功能 層和/或半透明的電極中引導。
[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。尤其優選的是，在此稱為半透明的層盡可 能透明地構成，使得尤其對光的吸收是盡可能低的。
[0019] 在本發明的范圍中，設置或者施加在第二層"上"或"上方"的第一層是指:第一層 以直接的機械接觸和/或電接觸的方式直接設置或施加在第二層上。此外，也能夠表示間接 接觸，其中其它的層設置在第一層和第二層之間。
[0020] 根據另一實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] -由至少一個有機功能層和/或其它功能層構成的層結構，所述層結構施加在第一 電極上方，
[0024]-施加在層結構上方的第二電極，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]根據另一實施方式，由至少一個有機功能層和/或其它功能層構成的層結構能夠 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構的一部分具 有散射光和電傳導的特性。
[0026] 在此并且在下文中，將"分離相"能夠理解為限界的空間區域，在所述空間區域中 特定的物理和/或化學參數是均勻的。尤其密度、折射率和/或聚集態屬于物理參數。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別在于至少一個 化學的和/或物理的參數，使得在分離相和基體材料的邊界面處至少一個化學的和/或物理 的參數突然地改變。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，例如無機的納米顆粒在本發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：光在該介質中波長和相 速度比在真空中小以何種因數。折射率的值通常針對鈉 D線在589nm中的波長來說明。介質 在此例如表示耦合元件中的基體材料或者分離相。成形為層的有機功能層也能夠稱為介 質。
[0028]根據一個實施方式，耦合輸出元件的折射率大于或等于1.65。
[0029]根據一個實施方式，基體材料的折射率大于或等于1.65。
[0030]根據一個實施方式，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，由具有有源區域的至少一個 有機功能層發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功能層、襯底和第一 和/或第二電極的改進的相容性。此外，耦合輸出元件改進光電子器件的改進的光耦合輸出 和效率。
[0034] 根據另一個實施方式，所述耦合輸出元件相對于常規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] 根據一個實施方式，分離相是氣態的和/或液態的。
[0036] 根據一個實施方式，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在此表示氮的氣態氧化物的集合名稱，因為由 于氮的多種氧化態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的和/或氣態的。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一個實施方式包括處于固態聚集態 中的基體材料和至少一個處于氣態的和/或液態的聚集態中的分離相。分離相和基體材料 之間的聚集態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]根據一個實施方式，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]根據另一實施方式，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構或幾何形狀，所述幾何結構或幾