(57)【要約】【課題】波長変換層を有している、放射放出型の層列を備えたオプトエレクトロニクス素子を提供する。【解決手段】オプトエレクトロニクス素子が基板と、基板上に配置されている第１の電極と、駆動時に電磁的な１次放射を放出する活性領域を備えた放射放出型の層列と、放射放出型の層列上に配置されている、１次放射に対して透過性である第２の電極と、第２の電極上に析出されているカプセル化装置とを有し、カプセル化装置は、少なくとも１つの第１のバリア層と、１次放射を少なくとも部分的に電磁的な２次放射に変換する少なくとも１つの第１の波長変換層とを備えた積層体を有し、カプセル化装置は少なくとも部分的に１次放射および／または２次放射に対して透過性である。【選択図】図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス素子において、
基板（１）と、
前記基板（１）上に配置されている第１の電極（２）と、
駆動時に電磁的な１次放射を放出する活性領域（３０）を備えた放射放出型の層列（３）と、
前記放射放出型の層列（３）上に配置されている、前記１次放射に対して透過性である第２の電極（４）と、
前記第２の電極（４）上に析出されているカプセル化装置（１０）とを有し、
前記カプセル化装置（１０）は、少なくとも１つの第１のバリア層（６）と、前記１次放射を少なくとも部分的に電磁的な２次放射に変換する少なくとも１つの第１の波長変換層（５）とを備えた積層体を有し、
前記カプセル化装置（１０）は少なくとも部分的に前記１次放射および／または前記２次放射に対して透過性であることを特徴とする、オプトエレクトロニクス素子。
【請求項２】
前記第１のバリア層（６）は酸化物または窒化物または窒素酸化物を含有する、請求項１記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項３】
前記の酸化物または窒化物または窒素酸化物はアルミニウムまたはケイ素またはスズまたは亜鉛を有する、請求項２記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項４】
前記第１のバリア層（６）は蒸着法または成長法によって被着される、請求項１から３までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項５】
前記第１のバリア層（６）は前記第２の電極（４）上に配置されており、前記第１の波長変換層（５）は前記第１のバリア層（６）上に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項６】
前記第１の波長変換層（５）は前記第２の電極（４）上に配置されており、前記第１のバリア層（６）は前記第１のバリア層（５）上に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項７】
前記カプセル化装置（１０）は第２のバリア層（６２）を有し、
前記第１の波長変換層（５）は前記第１のバリア層（６１）と前記第２のバリア層（６２）との間に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項８】
前記第１のバリア層（６１）内に前記第２のバリア層（６２）へと向かうマイクロチャネルが存在し、前記波長変換層（５）は前記第１のバリア層（６１）と前記第２のバリア層（６２）との間の一貫したマイクロチャネルを阻止する、請求項１から７までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項９】
前記カプセル化装置（１０）は複数のバリア層（６１，６２，６３）および／または複数の波長変換層（５１，５２）を有し、該複数のバリア層（６１，６２，６３）と該複数の波長変換層（５１，５２）は交互に重なって配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項１０】
前記１次放射は第１の特性波長を有し、
前記２次放射は第２の特性波長を有し、
前記バリア層（６）は前記第１の特性波長および／または前記第２の特性波長以下且つ前記第１の特性波長および／または前記第２の特性波長の１／１０以上の厚さを有する、請求項１から９までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項１１】
前記波長変換層（５）は波長変換材料（５０１）をマトリクス材料（５０２）内に有し、該マトリクス材料（５０２）は、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリル、ポリメチルメタクリラート、エポキシ、ポリシロキサン、ポリウレタンおよびポリマー、コポリマーおよびそれらの混合物によって形成されるグループの内の少なくとも１つを含有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項１２】
前記波長変換材料（５０１）は、希土類のガーネットおよびアルカリ土類金属のガーネット、窒化物、ニトリドシリケート、サイオン、サイアロン、アルミン酸塩、酸化物、ハロホスフェート、オルトシリケート、硫化物、バナジウム酸塩およびクロロシリケート、ペリレン、ベンゾピレン、クマリン、ローダミンおよびアゾ系色素によって形成されるグループの内の少なくとも１つの材料を含有する、請求項１から１１までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項１３】
前記カプセル化装置（１０）は前記放射放出型の層列（３）とは反対側の表面上に表面構造化部（７０）を有する、請求項１から１２までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項１４】
前記表面構造化部（７０）は粗面化部、溝、プリズム、レンズまたは円錐断端形状部の内の少なくとも１つを有する、請求項１から１３までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項１５】
前記カプセル化装置（１０）は外部層（７）を有し、該外部層（７）上に前記表面構造化部（７０）が設けられている、請求項１３または１４記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項１６】
前記カプセル化装置（１０）は少なくとも１つのバリア層および少なくとも１つの波長変換層を備えた別の層列を、前記基板（１）の有機半導体層列側とは反対側の表面上に有する、請求項１から１５までのいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス素子。
【請求項１７】
オプトエレクトロニクス素子を製造する方法において、
Ａ）第１の電極（１）と、該第１の電極上（１）に設けられている放射放出側の層列（３）と、該放射放出型の層列（３）上に設けられている第２の電極（４）とを有する基板（１）を準備するステップと、
Ｂ）少なくとも１つの第１のバリア層（６）および少なくとも１つの第１の波長変換層（５）からなる積層体を有するカプセル化装置（１０）を前記放射放出型の層列（３）上に被着させるステップとを有することを特徴とする、オプトエレクトロニクス素子を製造する方法。
【請求項１８】
前記ステップＢ）において少なくとも１つの前記第１のバリア層（６）を蒸着法または成長法により被着させる、請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
前記ステップＢ）は以下の部分ステップ、
Ｂ１）前記第１のバリア層（６）を前記第２の電極（４）上に被着させるステップと、
Ｂ２）前記第１の波長変換層（５）を前記第１のバリア層（６）上に被着させるステップとを有する、請求項１７または１８記載の方法。
【請求項２０】
前記ステップＢ）は以下の部分ステップ、
Ｂ１’）前記第１の波長変換層（５）を前記第２の電極（４）上に被着させるステップと、
Ｂ２’）前記第１のバリア層（６）を前記第１の波長変換層（５）上に被着させるステップとを有する、請求項１７または１８記載の方法。
【請求項２１】
前記ステップＢ）は以下の別の部分ステップ、
Ｂ３）第２のバリア層（６２）を前記第１のバリア層（６１）および前記第１の波長変換層（５）上に被着させるステップを有する、請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記ステップＢ）において、複数のバリア層（６１，６２，６３）および複数の波長変換層（５１，５２）を交互に被着させる、請求項１７から２１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
Ｃ）表面構造化部（７０）を、前記カプセル化装置（１０）の前記放射放出型の層列（３）側とは反対側の表面上に被着させる、請求項１７から２２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
前記ステップＣ）において、前記表面構造化部（７０）を型押し、エッチング、粗面化またはレーザ除去の内の少なくとも１つによって形成する、請求項２３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプトエレクトロニクス素子およびオプトエレクトロニクス素子の製造方法に関する。
【０００２】
本明細書は、ドイツ連邦共和国特許明細書第10 2007 044 865.3号およびドイツ連邦共和国特許明細書第10 2007 052 181.4号の優先権を主張するものであり、それらの開示内容は参照により本願に含まれるものとする。
【０００３】
以下では、放射放出型の層列、すなわち放射を発する層列を備えたオプトエレクトロニクス素子およびオプトエレクトロニクス素子の製造方法を説明する。
【背景技術】
【０００４】
放射放出型の層列を備えたオプトエレクトロニクス素子は電磁放射を放出することができ、この電磁放射は観察者のもとで色印象を与えることができる。放射放出型の層列のこの色印象を少なくとも部分的にルミネセンス変換により変更することは努力に値する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、波長変換層を有している、放射放出型の層列を備えたオプトエレクトロニクス素子を提供することである。さらに、オプトエレクトロニクス素子の製造方法を提供することも本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
オプトエレクトロニクス素子に関する課題は、オプトエレクトロニクス素子が基板と、基板上に配置されている第１の電極と、駆動時に電磁的な１次放射を放出する活性領域を備えた放射放出型の層列と、放射放出型の層列上に配置されている、１次放射に対して透過性である第２の電極と、第２の電極上に析出されているカプセル化装置とを有し、カプセル化装置は、少なくとも１つの第１のバリア層と、１次放射を少なくとも部分的に電磁的な２次放射に変換する少なくとも１つの第１の波長変換層とを備えた積層体を有し、カプセル化装置は少なくとも部分的に１次放射および／または２次放射に対して透過性であることによって解決される。
【０００７】
オプトエレクトロニクス素子の製造方法に関する課題は、方法が、第１の電極と、第１の電極上に設けられている放射放出側の層列と、放射放出型の層列上に設けられている第２の電極とを有する基板を準備するステップと、少なくとも１つの第１のバリア層および少なくとも１つの第１の波長変換層からなる積層体を有するカプセル化装置を放射放出型の層列上に被着させるステップとを有することによって解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
１つの実施例によるオプトエレクトロニクス素子は殊に、
基板と、
基板上に配置されている第１の電極と、
駆動時に電磁的な１次放射を放出する活性領域を備えた放射放出型の層列と、
放射放出型の層列上に配置されている、１次放射に対して透過性である第２の電極と、
第２の電極上に析出されているカプセル化装置とを有し、
カプセル化装置が、少なくとも１つの第１のバリア層と、１次放射を少なくとも部分的に電磁的な２次放射に変換する少なくとも１つの第１の波長変換層とを備えた積層体を有し、
カプセル化装置は少なくとも部分的に１次放射および／または２次放射に対して透過性である。
【０００９】
ここで、また以下の記載において、層または構成要素が別の層または別の構成要素の「上」または「上方」に配置または被着されているということは、それらの層または構成要素が直に別の層または別の構成要素上において直接的に機械的および／または電気的に接触して配置されていることを意味する。さらにこれは、層または構成要素が間接的に別の層または別の構成要素の上にないし上方に配置されていることを意味していても良い。別の層および／または構成要素が一方の層と他方の層との間に配置されていても良い。
【００１０】
カプセル化装置は電極および放射放出型の層列を湿気および／または酸化物質、例えば酸素から保護することに適している。同時に、このカプセル化装置はオプトエレクトロニクス素子によって観察者に与えることができる光印象を波長変換層の適切な選択および配置構成によって調整することができる。したがってカプセル化装置内の第１のバリア層と第１の波長変換層の組み合わせによって、小型のオプトエレクトロニクス素子を実現することができ、さらにこのオプトエレクトロニクス素子を技術的に簡単に制御可能で廉価な製造プロセスにより製造することができる。
【００１１】
シールモールドまたはカバーの形の従来のカプセル化はしたがって必要ない。例えば、混色光を生成するために複数の異なる活性領域を使用する場合に生じる可能性がある、特異な色劣化を回避するために、カプセル化装置における波長変換層の使用は有利である。他方では、オプトエレクトロニクス素子の光印象の色位置を、放射放出型の層列の電子的な特性に依存せずに最適化することができる。
【００１２】
殊に、オプトエレクトロニクス素子が１次放射と２次放射とを重畳した放射を放出することができる。１次放射の一部を変換せずに波長変換層および第１のバリア層を通過させ、カプセル化装置から放出させることができる。さらに、電磁的な２次放射もカプセル化装置から出て、このカプセル化装置から放出させることができる。したがって電磁的な１次放射と電磁的な２次放射を重畳させることによって外部の観察者に対して混色の光印象を与えることができる。混色の光印象を１次放射と２次放射の相対的な割合に依存させることができる。１次放射および２次放射は相互に異なる波長領域を有することができる。これによって、例えば電磁放射の異なる色の混色を形成することができ、この混色により所望の結果の色を有する全体の放射が生じる。
【００１３】
第１のバリア層は、電極および半導体層列を環境の損害的な影響、すなわち例えば酸素および／または湿気から保護することに適している。殊に、バリア層は酸素および／または湿気に対して非透過性であるか、それらを殆ど通過させない。例えば、バリア層は酸化物、窒化物または窒素酸化物を有することができる。例えば酸化物、窒化物または窒素酸化物はさらにアルミニウム、ケイ素、スズまたは亜鉛を含有していてもよい。バリア層が誘電性または導電性の特性を有していてもよく、例えば酸化ケイ素、例えばＳｉＯ2、窒化ケイ素、例えばＳｉ2Ｎ3、酸窒化ケイ素（ＳｉＯxＮy）、酸化アルミニウム、例えばＡｌ2Ｏ3、窒化アルミニウム、酸化スズ、酸化インジウムスズ、酸化亜鉛または酸化アルミニウム亜鉛を有することができる。択一的または付加的に、バリア層は酸素および／または湿気と結合し、これによりバリア層の通過を阻止することに適している材料を有することができる。このために適切な材料は例えばアルカリ金属およびアルカリ土類金属である。
【００１４】
第１のバリア層を例えば、蒸着方法または析出方法などの被着方法によって製造することができる。その種の被着方法は例えば化学気相成長法（ＣＶＤ：chemical vapor deposition CVD）または物理気相成長法（ＰＶＤ：physical vapor deposition）、もしくはその種の方法の組み合わせでよい。その種の被着方法の例として熱的な蒸着、電子ビーム蒸着、レーザ蒸着、アーク蒸着、分子ビーム蒸着、スパッタリング、イオン注入およびプラズマ支援式の化学気相析出が挙げられる。
【００１５】
さらに第１の波長変換層は、電磁的な１次放射を少なくとも部分的に吸収し、この１次放射とは少なくとも部分的に異なる波長領域を有する２次放射として放出することに適している１つまたは複数の波長変換材料を有することができる。電磁的な１次放射および電磁的な２次放射は、赤外線から紫外線までの波長領域、殊に可視の波長領域にある１つまたは複数の波長および／または波長領域を有することができる。１次放射のスペクトルおよび／または２次放射のスペクトルは狭帯域でよい。すなわち１次放射および／または２次放射は単色またはほぼ単色の波長領域を有することができる。１次放射のスペクトルおよび／または２次放射のスペクトルは択一的に広帯域でもよい。すなわち、１次放射および／または２次放射は混色の波長領域を有することができ、この混色の波長領域は連続的なスペクトルまたは、異なる波長を有する複数の離散的なスペクトル成分を有することができる。例えば、電磁的な１次放射は紫外線から緑色の波長領域からなる波長領域を有することができ、電磁的な２次放射は青色から赤外線の波長領域からなる波長領域を有することができる。殊に有利には、１次放射および２次放射を重畳させ白色の光印象を与えることができる。このために、１次放射は有利には青色の光印象を与えることができ、２次放射は黄色の光印象を与えることができ、これを黄色の波長領域にある２次放射のスペクトル成分および／または緑色および赤色の波長領域にあるスペクトル成分によって生じさせることができる。
【００１６】
波長変換材料は以下に挙げる材料のうちの１つまたは複数を有することができる：希土類のガーネットおよびアルカリ土類金属のガーネット、例えばＹＡＧ：Ｃｅ3+、窒化物、ニトリドシリケート、サイオン、サイアロン、アルミン酸塩、酸化物、ハロホスフェート、オルトシリケート、硫化物、バナジウム酸塩およびクロロシリケート。さらに波長変換材料は付加的または択一的に有機材料を含有することができ、この有機材料をペリレン、ベンゾピレン、クマリン、ローダミンおよびアゾ系色素からなるグループから選択することができる。別の例および実施形態は、ドイツ連邦共和国特許出願第102007049005.6号に記載されており、その開示内容は参照により本願に取り入れられる。波長変換層は適切な混合物および／または前述の波長変換材料の組み合わせを有することができる。これによって、例えば上述したように、波長変換層は青色の第１の波長領域において吸収し、緑色および赤色の波長および／または黄色の波長領域を有する第２の波長領域において放射することも可能となる。
【００１７】
さらに、波長変換層は透明なマトリクス材料を含有することができ、このマトリクス材料は１つまたは複数の波長変換材料を包含または含有するか、１つまたは複数の波長変換材料と結合されている。透明なマトリクス材料は例えばシロキサン、エポキシド、アクリラート、メタクリル酸メチル、イミド、カーボネート、オレフィン、スチレン、ウレタンまたは、モノマー、オリゴマーまたはポリマーの形のそれらの誘導体、またさらにそれらとの混合物、コポリマーまたは化合物を有することができる。例えばマトリクス材料はエポキシ樹脂、ポリメチルメタクリラート（ＰＭＭＡ）、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアクリル、ポリウレタンまたはシリコーン樹脂、例えばポリシロキサンまたはそれらの混合物でよい、もしくはそれらを含有することができる。
【００１８】
１つまたは複数の波長変換材料を均一にマトリクス材料内に分散させることができる。さらに、波長変換層は複数の波長変換材料を有することができ、これらの波長変換材料は波長変換層における異なる層内に配置されている。殊に、１つまたは複数の波長変換材料を波長変換層の被着前には液相で存在しているマトリクス材料内に含有させることができる。１つまたは複数の波長変換材料を有する液状のマトリクス材料を第２の電極の上方に被着させることができ、また乾燥処理および／または架橋処理によって層状に波長変換層として形成することができる。択一的に、波長変換材料を有するマトリクス材料を蒸着させることもできる。さらに、波長変換材料を有するマトリクス材料をその後の架橋反応によって硬化させることができる。
【００１９】
１つまたは複数の波長変換材料は、２μｍ〜１０μｍの大きさを有することができる粒子の形で成形されていても良い。さらに、粒子は少なくとも部分的に１次放射および／または２次放射を散乱させることができる。したがって波長変換材料を同時に、１次放射の放射を少なくとも吸収し、且つ２次放射を放出する発光中心として、また１次放射および／または２次放射に対する散乱中心として構成することができる。したがって波長変換材料のこの種の散乱特性により放射の出力結合を改善することができる。散乱効果により例えば波長変換層における１次放射の吸収の確率を高めることができ、これによって波長変換層に必要とされる層の厚さを薄くすることができる。
【００２０】
カプセル化装置を、第１のバリア層が第２の電極上に配置されており、且つ第１の波長変換層が第１のバリア層上に配置されているように第２の電極上に被着させることができる。さらに、第２の電極上に第１のバリア層を被着する前に、例えば上記においてマトリクス材料と関連させて挙げた材料からなる平坦化層を被着させることができる。これによって、第２の電極上の一貫したバリア層を実現することができる。平坦化層は、その下に位置する層、例えば第２の電極の起伏部の厚みよりも厚くてもよい。
【００２１】
さらに、第１の波長変換層を第２の電極上に被着し、第１のバリア層を第１の波長変換層上に被着することができる。これによって、第１の波長変換層は付加的に上述の平坦化層の機能を担うことができる。
【００２２】
付加的に、カプセル化装置は第２のバリア層を有することができる。第２のバリア層は上記において第１のバリア層と関連させて説明したような材料を含有することができる。第２のバリア層は第１のバリア層と同じ材料またはそれとは異なる材料を含有することができる。さらに、第２のバリア層は第１のバリア層と同一の材料を有することができるが、別のマイクロ構造および／または変性を有するように構成されていてもよい。つまり第１のバリア層は例えばα酸化アルミニウムとして存在していても良く、他方第２のバリア層はγ酸化アルミニウムとして存在していても良い。これによって、一方のバリア層から他方のバリア層に延びる可能性がある一貫したマイクロチャネル、いわゆる「ピンホール」の形成を回避することができる。
【００２３】
第１の波長変換層をさらに第１のバリア層と第２のバリア層との間に配置することができる。その種の配置構成もバリア層における一貫した「ピンホール」の形成を回避することができ、これによって酸素および／または湿気に対するカプセル化装置の浸透性を回避することができる。
【００２４】
カプセル化装置は複数のバリア層および複数の波長変換層を有することができる。ここで、また以下の記載において「複数の層」とは少なくとも２つ以上の層を意味する。この複数のバリア層のうちの幾つかのバリア層は上述したように同一の材料もしくは異なる材料を有することができ、また同一の材料変性またはマイクロ構造もしくは異なる材料変性またはマイクロ構造を有することができる。複数のバリア層の各バリア層ないし複数の波長変換層の各層は上述の第１のバリア層ないし第１の波長変換層に関する特徴を有することができる。
【００２５】
殊に、複数のバリア層および／または波長変換層が配置されている場合には、個々の層は例えばバリア層ないし波長変換層がただ１つしか設けられていない場合よりも薄い厚さをそれぞれ有することができ、この際にカプセル化装置のバリア特性ないし波長変換特性が低減されることはない。それぞれが薄い厚さを有する複数のバリア層および／または波長変換層を使用することによって、カプセル化装置の光学的な特性、例えば出力結合効率および１次放射および／または２次放射の考察角度に依存しない放出を改善することができる。個々のバリア層および／または波長変換層のそれぞれの厚さが薄くなればなるほど、例えば個々の層の導波特性を低減させることができる。このために例えば少なくとも、第１のバリア層または複数のバリア層のうちの幾つかまたは全てのバリア層が、１次放射および／または２次放射の特性波長以下の厚さを有することができる。さらに厚さは１次放射および／または２次放射の特性波長の半分または１／４以下でよい。またさらに厚さは１次放射および／または２次放射の特性波長の１／１０以上または１／８以上でもよい。
【００２６】
特性波長は１次放射ないし２次波長のスペクトルの最も強い強度の波長を表す。択一的に、特性波長は１次放射ないし２次波長が存在するスペクトル領域の中間波長を表していても良い。さらに特性波長は、個々のスペクトル強度を介して重み付けられた、１次放射ないし２次波長のスペクトルの平均波長を表していても良い。１次放射はこの意味において第１の特性波長を有することができ、また２次放射は第２の特性波長を有することができる。
【００２７】
さらにカプセル化装置は、放射放出型の層列とは反対側の表面、例えばオプトエレクトロニクス素子の放射出力結合面で良い表面上に表面構造化部を有することができる。その種の表面構造化部は粗面化部、溝、プリズム、レンズまたは円錐断端形状部またはそれらの組み合わせを有することができ、これらは例えば１次放射および２次放射のカプセル化装置からの放射出力結合を高め、また改善することができる。表面構造化部をカプセル化装置の構成に応じてバリア層または波長変換層内に形成することができる。択一的または付加的に、カプセル化装置は第１のバリア層上および第１の波長変換層上に、または複数のバリア層上および複数の波長変換層上に外部層を有することができ、この外部層内に表面構造化部が形成されている。外部層は例えば、上記においてマトリクス材料との関連において説明した材料、例えばポリマー材料を有することができる。
【００２８】
カプセル化装置は電極を有する全体の放射放出型の層列を覆うことができる。さらに、カプセル化装置は基板の表面の少なくとも一部を覆うことができ、この基板上には第１の電極および第２の電極を有する放射放出型の層列が配置されている。付加的に、カプセル化装置は基板全体を囲むことができる。択一的に、基板はカプセル化装置と共に電極および放射放出型の層列のためのカプセル化部を形成することができる。カプセル化装置は別の層、例えば平坦化層、バリア層、水および／または酸素を吸収する層、結合層またはそれらの組み合わせを有することができる。択一的または付加的に、カプセル化装置は少なくとも１つのバリア層および／または少なくとも１つの波長変換層を備えた別の層列を放射放出型の層列とは反対側の基板表面上に有することができる。
【００２９】
第２の電極が１次放射に対して透過性であることによって、またカプセル化装置が少なくとも部分的に１次放射および／または２次放射に対して透過性であることによって、オプトエレクトロニクス素子をいわゆる「トップエミッタ」として実施することができ、１次放射および／または２次放射をカプセル化装置から放出することができる。これによって例えば基板材料をその光学特性に依存せずに選択することができる。
【００３０】
基板はガラス、水晶、プラスチック、ポリマーシート、金属、金属シート、シリコンウェハ、または任意の他の適切な基板材料を含むことができ、また剛性またはフレキシブルに実施することができる。付加的に、オプトエレクトロニクス素子をいわゆる「ボトムエミッタ」として実施することができる場合、すなわち活性領域において生成される放射が基板を介して放出される場合、基板は活性領域において生成される電磁的な１次放射の少なくとも一部に対して透過性でよい。オプトエレクトロニクス素子を「ボトムエミッタ」と「トップエミッタ」の組み合わせとしても実施することができる。オプトエレクトロニクス素子はオフの状態において可視光または可視光の少なくとも一部に対して少なくとも部分的に透過性でよい。
【００３１】
オプトエレクトロニクス素子は放射放出型の素子として半導体層列を有することができる。
【００３２】
殊に有利には、オプトエレクトロニクス素子を有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）として実施することができる。ＯＬＥＤは例えば第１の電極を基板上に有することができる。第１の電極上には有機材料からなる１つまたは複数の機能層を備えた機能領域を被着させることができる。機能層を例えば電子輸送層、エレクトロルミネセンス層及び／又は正孔輸送層として構成することができる。機能層上に第２の電極を被着させることができる。機能層においては電子および正孔の注入と再結合によって個々の波長または複数の波長領域を有する電磁的な放射を生成することができる。上述したように、観察者には狭帯域または広帯域の１次放射の放出によって、この１次放射の単一色、複数色および／または混色の色印象を与えることができる。
【００３３】
機能層は有機ポリマー、有機オリゴマー、有機モノマー、有機の小さな非ポリマー分子（小分子）またはそれらの組み合わせを有することができる。機能層のための適切な材料ならびにこの材料の適切な配置および構造化は当業者には公知であるので、ここでは詳細には説明しない。
【００３４】
殊に、第１の電極および／または第２の電極を殊に有利には平面状に実施することができるか、択一的に第１の電極部分領域ないし第２の電極部分領域に構造化して実施することもできる。例えば第１の電極を相互に平行に並んで配置されている第１の電極ストライプの形で実施することができ、また第２の電極をそれに対して垂直に延在して、平行に並んで配置されている第２の電極ストライプの形で実施することができる。したがって第１の電極ストライプと第２の電極ストライプの重畳を別個に制御可能な発光領域として実施することができる。またさらに、第１の電極のみまたは第２の電極のみを構造化することができる。殊に有利には第１の電極および／または第２の電極または電極部分領域が第１の導体路と導電的に接続されている。電極または電極部分領域を例えば第１の導体路内へ移行させることができるか、第１の導体路とは別個に実施し、第１の導体路と導電的に接続させることができる。
【００３５】
例えばアノードとして実施することができ、したがって正孔注入材料として使用することができる第１の電極は例えば透過性の導電性酸化物を有することができるか、透過性の導電性酸化物から構成することができる。透過性の導電性酸化物（透明導電性酸化物、略して「ＴＣＯ」）は、透過性の導電性材料、通常の場合は酸化亜鉛、酸化スズ、酸化カドミウム、酸化チタン、酸化インジウムまたは殊に有利には酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）のような金属酸化物である。例えばＺｎＯ、ＳｎＯ2またはＩｎ2Ｏ3のような二元金属酸素化合物の他に、例えばＺｎ2ＳｎＯ4、ＣｄＳｎＯ3、ＺｎＳｎＯ3、ＭｇＩｎ2Ｏ4、ＧａＩｎＯ3、Ｚｎ2Ｉｎ2Ｏ5またはＩｎ4Ｓｎ3Ｏ12のような三元金属酸素化合物または種々の透明な導電性酸化物の混合物もＴＣＯのグループに属する。さらに、ＴＣＯは必ずしも化学量論的な組成に対応していなければならいのではなく、ｐドープまたはｎドープされていてもよい。第１の電極を有利には基板上に配置することができ、また例えば金属および／または金属合金および／または層列を有することができるか、材料Ａｇ、Ａｌ、Ｃｒ、ＭｏおよびＡｕの内の少なくとも１つを含有するものから構成することができる。
【００３６】
第２の電極をカソードとして実施し、電子注入材料として使用することができる。カソード材料としては殊にアルミニウム、バリウム、インジウム、銀、金、マグネシウム、カルシウムまたはリチウム並びにそれらの化合物、組み合わせ、合金が有利であることが判明している。第２の電極は１ｎｍ以上且つ５０ｎｍ以下の厚さ、殊に１０ｎｍ以上且つ３０ｎｍ以下の厚さを有することができ、したがって１次放射に対して透過性である。
【００３７】
さらに第２の電極は上述のＴＣＯのうちの１つを有することができるか、その種のものから構成することができる。第２の電極を例えば、上記において第１のバリア層と関連させて説明したＣＶＤ法またはＰＶＤ法を用いて被着させることができる。
【００３８】
択一的に、上述の材料またはそれらの組み合わせを用いることにより、第１の電極をカソードとして形成し、また第２の電極をアノードとして構成することができる。さらに電極は導電性または半導体性の有機材料を有することができる。
【００３９】
さらに放射放出型の層列はエピタキシ層列、すなわちエピタキシャル成長された無機の半導体層列として実施することもできる。半導体層列を、例えばＩｎＧａＡｌＮのような無機材料をベースとして、例えばＧａＮ薄膜半導体層列として実施することができる。ＩｎＧａＡｌＮベースの半導体層列には殊に、通常の場合は異なる単一層から成る層列を有するエピタキシャル製造された半導体層列が、ＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ（但し０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１）のＩＩＩ‐Ｖ族化合物半導体材料系からなる材料を有する少なくとも１つの単一層を有する半導体層列が含まれる。
【００４０】
択一的または付加的に、半導体層列はＩｎＧａＡｌＰをベースとしていてもよく、すなわち半導体層列は異なる単一層を有することができ、そのうち少なくとも１つの単一層はＩｎxＡｌyＧａ1-x-yＰ（但し０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１およびｘ＋ｙ≦１）のＩＩＩ‐Ｖ族化合物半導体材料系からなる材料を有する。択一的または付加的に、半導体層列は他のＩＩＩ‐Ｖ族化合物半導体材料系、例えばＡｌＧａＡｓベースの材料またはＩＩ‐ＶＩ族化合物半導体材料系を有することができる。
【００４１】
少なくとも１つの別の実施形態によるオプトエレクトロニクス素子の製造方法は殊に以下のステップを有する：
Ａ）第１の電極と、第１の電極上に設けられている放射放出側の層列と、放射放出型の層列上に設けられている第２の電極とを有する基板を準備するステップ、
Ｂ）少なくとも１つの第１のバリア層および少なくとも１つの第１の波長変換層からなる積層体を有するカプセル化装置を被着させるステップ。
【００４２】
オプトエレクトロニクス素子は１つまたは複数の上述した特徴を有することができる。
【００４３】
さらに、ステップＢにおいては少なくとも１つの第１のバリア層を上述したような蒸着法または成長法を用いて被着させることができる。
【００４４】
殊に本方法はステップＢにおいて以下の部分ステップを有することができる：
Ｂ１）第１のバリア層を第２の電極上に被着させるステップ、
Ｂ２）第１の波長変換層を第１のバリア層上に被着させるステップ。
【００４５】
択一的に、本方法はステップＢにおいて以下の部分ステップを有することができる：
Ｂ１’）波長変換層を第２の電極上に被着させるステップ、
Ｂ２’）第１のバリア層を波長変換層上に被着させるステップ。
【００４６】
別の部分ステップＢ３においては、第１のバリア層および第１の波長変換層上に第２のバリア層を被着させることができる。
【００４７】
さらに、ステップＢにおいて複数のバリア層および複数の波長変換層を交互に被着させることができる。
【００４８】
別のステップＣにおいては、上述したように表面構造化部を放射放出型の層列とは反対側のカプセル化装置の表面上に被着させることができる。ステップＣにおいては、表面構造化部を型押し、エッチング、粗面化、レーザ除去またはそれらの組み合わせによって形成することができる。
【００４９】
以下では、本発明のさらなる利点、有利な実施形態および発展形態を図１Ａから６Ｅに示された実施形態を参照しながら説明する。
【実施例】
【００５０】
実施例および図面において、同一の構成素子または同様に作用する構成素子にはそれぞれ同一の参照符号を付してある。図示されている構成要素およびそれらの相互のサイズ比は、基本的に縮尺通りに示されたものではなく、むしろ個々の構成要素、例えば層、構成部分、素子および領域はより見やすくするため、および／または、より良い理解のために過度に厚くまたは大きく描かれている場合もある。
【００５１】
図１Ａから１Ｃには、有機オプトエレクトロニクス素子１００の製造方法が示されている。
【００５２】
図１Ａによる第１のステップＡにおいては基板１、例えばガラス基板が準備される。択一的または付加的に、基板１は例えば金属シートまたはプラスチックシートも有することができる、もしくは金属シートまたはプラスチックシートでもよい。基板１上には第１の電極２が被着される。第１の電極２上には放射放出型の層列３が配置されており、この放射放出型の層列３は機能層３１および３２ならびに活性領域３０を有する。図示されている実施例において、オプトエレクトロニクス素子は有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）として実施されている。したがって放射放出型の層列３は、上記において説明したような有機機能層を有する。放射放出型の層列３上には第２の電極４が配置されている。
【００５３】
活性領域３０は、第１の電極２および第２の電極４に電流が印加された際に、青色の波長領域にある電磁的な１次放射を放出することに適している。第２の電極４は金属またはＴＣＯを有し、また１次放射に対して透過性である。
【００５４】
さらなるステップＢにおいては、図１Ｂおよび図１Ｃに示されているように、カプセル化装置１０が第２の電極上に被着される。第１の部分ステップＢ１では、図１Ｂに示されているように、液相からなるマトリクス材料５０２内に埋込まれている波長変換材料５０１を有する波長変換層５が被着される。マトリクス材料は透明なプラスチック、図示されている実施例においてはシリコーンを有する。マトリクス材料５０２を架橋することによって、波長変換層５が硬化される。
【００５５】
波長変換材料５０１は、青色の１次放射を部分的に吸収し、黄色の２次放射を放出することに適している。１次放射と２次放射を重畳させることにより、オプトエレクトロニクス素子１００は駆動時に白色の光印象を観察者に与えることができる。
【００５６】
さらなる部分ステップＢ２においては、図１Ｃに示されているように、波長変換層５上にバリア層６が被着される。バリア層６はＣＶＤ法により被着され、電極２，４および放射放出型の層列３を酸素および／または湿気による損傷から保護する。バリア層６は酸化アルミニウムを有する。択一的または付加的に、上記において説明した材料の中から別の材料も被着させることができる。波長変換層５のマトリクス材料５０２によって、波長変換層５は同時に第２の電極４上の平坦化層としても使用され、この波長変換層５上にバリア層６を同質且つ一様に被着させることができる。
【００５７】
波長変換層５およびバリア層６を有する積層体を包含するカプセル化装置１０は基板１と共に放射放出型の層列３および電極２，４を包囲する。
【００５８】
オプトエレクトロニクス素子１００では変換コンセプトの利点を利用することができる。すなわち、活性領域３０の特異な色劣化の回避、ならびに認識可能な色位置と放射放出型の層列３の電子的な特性の別個の最適化を利用することができる。さらに「トップエミッタ」コンセプトの利点を利用することができる。すなわち、光学的な特性に依存せずに基板１を選択する可能性、ならびにカプセル化装置１０からの放射の出力結合、ならびに廉価で技術的に簡単に製造可能なカプセル化部の利点を利用することができる。
【００５９】
後続の図面には、図１Ａから図１Ｃに示した実施例のヴァリエーションを表す別の実施例が示されている。したがって、以下では主としてそれらの前述の実施例との相違点を説明する。
【００６０】
図２には、オプトエレクトロニクス素子２００の実施例が示されている。オプトエレクトロニクス素子２００はカプセル化装置１０を有し、このカプセル化装置１０はバリア層６を第２の電極４上に有する。第１の部分ステップＢ１’において第２の電極４上に被着されているバリア層６上には、第２のステップＢ２’において波長変換層５が被着されている。カプセル化装置１０はさらに第２の電極４とバリア層６との間に平坦化層を有していてもよい（図示せず）。
【００６１】
図３には、オプトエレクトロニクス素子３００の実施例が示されており、この実施例においては図１Ａから図１Ｃのオプトエレクトロニクス素子１００の実施例と同様にカプセル化装置１０はバリア層６を波長変換層５上に有している。バリア層６は付加的に基板１も包囲しているので、バリア層６によって、したがってカプセル化装置１０によって基板１は電極２，４および放射放出型の層列３と一緒にカプセル化されている。このためにカプセル化装置１０は基板上に別の層、例えば平坦化層または別のバリア層を有していてもよい（図示せず）。
【００６２】
図４から図７は別の実施例によるオプトエレクトロニクス素子の断面図を示す。図４には、積層体を備えたカプセル化装置１０を有するオプトエレクトロニクス素子４００が示されており、このオプトエレクトロニクス素子４００は第２の電極４上に第１のバリア層６１を有する。この第１のバリア層６１上には波長変換層５が被着されており、この波長変換層５上には第２のバリア層６２が配置されている。したがって第１のバリア層６１および第２のバリア層６２は波長変換層５によって相互に隔てられている。これによって、例えば第１のバリア層６１内に生じる可能性があり、また酸素および／または湿気の透過経路を表す可能性があるマイクロチャネルが後続の第２のバリア層６２の成長の際にこの第２のバリア層６２まで続かないことを達成することができる。何故ならば、第１のバリア層６１と第２のバリア層６２は波長変換層５によって相互に隔てられているからである。したがって、カプセル化効果の改善をカプセル化装置１０の浸透性の低下によって達成することができる。これによって、例えばバリア層６１および６２の全体の層厚を前述の実施例のバリア層６の層厚と比べて薄くすることができる。
【００６３】
図５にはオプトエレクトロニクス素子５００の実施例が示されており、このオプトエレクトロニクス素子５００は第２の電極４上にある第１の波長変換層５１を備えたカプセル化装置１０を有する。第１の波長変換層５１上には第１のバリア層６が被着されており、この第１のバリア層６上には第２の波長変換層５２が配置されている。２つの波長変換層５１，５２は相互に同一のもので良い、もしくは相互に異なるものでも良い。図示されている実施例におけるカプセル化装置１０によって、例えばオプトエレクトロニクス素子５００から放射される重畳された１次放射および２次放射の角度依存性を低減し、出力結合効率を高めることができる。
【００６４】
図６にはオプトエレクトロニクス素子６００の実施例が示されており、このオプトエレクトロニクス素子６００においては前述の２つの実施例の利点が組み合わされている。オプトエレクトロニクス素子６００のカプセル化装置１０は複数のバリア層６１，６２，６３および複数の波長変換層５１，５２を備えた積層体を有し、これらの層は交互に重なって配置されている。バリア層と波長変換層のそれぞれの数は単に例に過ぎず、図示されている実施例とは異なっていても良い。複数のバリア層６１，６２，６３と波長変換層５１，５２を交互に配置することによって、カプセル化装置１０を通過するマイクロチャネルの形成を効果的に回避することができる。バリア層が複数設けられていることによって個々のバリア層６１，６２，６３の厚さを例えば１次放射または２次放射の特性波長の約１／４に選択することができ、これによってバリア層、したがってカプセル化装置１０における波長の導波効率を低減することができる。それと同時に、複数の波長変換層５１，５２が設けられていることによってオプトエレクトロニクス素子が与える光印象の色位置を容易に最適化することができる。これによってカプセル化装置１０は効果的なカプセル化効果を提供するのと同時に、放出される電磁放射の出力結合効率も上昇させる。
【００６５】
図７における実施例のオプトエレクトロニクス素子７００は、カプセル化装置１０の放射放出型の層列３側とは反対側の表面に表面構造化部７０を有し、この表面構造化部７０によって放出される電磁放射に関する出力結合効率をさらに上昇させることができる。図示されている実施例においては、表面構造化部７０が、付加的なポリマー層によって形成されている外側の層７に形成されている。これに択一的に、図示されている実施例においてはマイクロプリズムとして実施されているその種の表面構造化部７０を前述の実施例のバリア層または波長変換層に形成することもできる。
【００６６】
本発明は実施例に基づく上記の説明によってそれらの実施例に限定されるものではない。むしろ本発明はあらゆる新規の特徴ならびにそれらの特徴のあらゆる組み合わせを含むものであり、これには殊に特許請求の範囲に記載した特徴の組み合わせ各々が含まれ、このことはそのような組み合わせ自体が特許請求の範囲あるいは実施例に明示的には記載されていないにしてもあてはまる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】１つの実施例によるオプトエレクトロニクス素子の製造方法の概略図を示す。
【図１Ｂ】１つの実施例によるオプトエレクトロニクス素子の製造方法の概略図を示す。
【図１Ｃ】１つの実施例によるオプトエレクトロニクス素子の製造方法の概略図を示す。
【図２】別の実施例によるオプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。
【図３】別の実施例によるオプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。
【図４】別の実施例によるオプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。
【図５】別の実施例によるオプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。
【図６】別の実施例によるオプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。
【図７】別の実施例によるオプトエレクトロニクス素子の概略図を示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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