WO2015011027A2 - Strahlungsemittierende vorrichtung - Google Patents

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WO2015011027A2
WO2015011027A2 PCT/EP2014/065440 EP2014065440W WO2015011027A2 WO 2015011027 A2 WO2015011027 A2 WO 2015011027A2 EP 2014065440 W EP2014065440 W EP 2014065440W WO 2015011027 A2 WO2015011027 A2 WO 2015011027A2
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layer
radiation
scattering
region
emitting device
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PCT/EP2014/065440
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Thomas Wehlus
Johannes Rosenberger
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Osram Oled Gmbh
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Publication date
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Priority to DE112014003447.9T priority patent/DE112014003447B4/de
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Publication of WO2015011027A3 publication Critical patent/WO2015011027A3/de

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    • H10K2102/302—Details of OLEDs of OLED structures
    • H10K2102/3023—Direction of light emission
    • H10K2102/3031—Two-side emission, e.g. transparent OLEDs [TOLED]

Definitions

  • Radiation-emitting device A radiation-emitting device is specified.
  • OLEDs Organic light-emitting diodes
  • OLEDs are suitable as large-area, thin lighting elements. In many applications, it is desirable that the device over the entire
  • Radiation-emitting devices according to the prior art in some areas of the radiating surface does not emit radiation. This may be the case, for example, because these areas are covered by contacting elements or insulating elements, or because there is no active radiation-emitting layer in these areas
  • At least one object of certain embodiments is to provide a radiation-emitting device which has a greater extent, in particular the entire Expansion of at least one of their surfaces
  • Another object is to achieve the most homogeneous possible luminance over the
  • radiation-emitting device is a substrate
  • the layer sequence comprises at least one first electrode surface, at least one second electrode surface and at least one functional layer between the first electrode surface and the second
  • the functional layer is suitable for generating electromagnetic radiation in the wavelength range in an activated operating state.
  • Device further comprises a radiation-emitting
  • Between two other layers or elements may be arranged and applied, here and in the following mean that the one layer or the one element is arranged directly in direct mechanical and / or electrical contact on the other layer or the other element It can also mean that the one layer or the one element is indirectly on
  • the radiation-emitting device comprises a scattering layer comprising a first region and a second region, wherein in an orthogonal
  • the scattering layer is arranged between the layer sequence and the substrate, in particular between the first electrode surface and the substrate.
  • the first and second regions of the litter layer correspond to first and second regions of the device, which in one Top view of the litter layer with the first and second region of the litter layer come to coincide. That is, the first region of the device is that region of the device
  • a device which is projected on the scattering layer on the first region of the scattering layer in an orthogonal projection, and the second region of the device is that region of the device which in a
  • orthogonal projection on the litter layer is projected onto the second area of the litter layer.
  • the wavelength range is preferably an area in the visible electromagnetic spectrum.
  • the first area of the device preferably adjoins the second area of the device.
  • the first area may be a central area
  • the second area may be a
  • the second region may at least partially enclose the first region, in particular enclose annularly and may have a substantially constant width.
  • the shape of the first region may correspond to the shape of the entire device.
  • the first area is larger than the second area.
  • In the second region may be contact elements, insulating elements and other elements, which in a conventional radiation-emitting device according to the prior
  • the Device may be a region in which the functional layer is formed, and the second region of the device may be a part in which no functional layer is formed.
  • the second region can thus be free of radiation-generating elements.
  • the radiation-emitting device may be transparent or at least translucent, and in particular as a transparent OLED, at least in a partial region or as a whole
  • both the first region of the device and the second region of the device can be transparent or at least translucent.
  • both the first region of the device and the second region of the device can be transparent or at least translucent.
  • Insulation elements o.a. are also transparent or at least translucent in this case.
  • the scattering layer is designed to at least partially scatter radiation incident on the first region of the scattering layer so that it is incident into the second region of the radiation layer
  • the scattering layer is adapted to the first region of the scattering layer
  • the scattered radiation can pass in a straight line from the scattering point into the second region of the scattering layer or be reflected at least once at an interface of the scattering layer before it reaches the second region of the scattering layer.
  • the scattered radiation at at least one interface
  • the scattering layer thus acts as a waveguide. Radiation scattered at an angle under which it is totally reflected at the interfaces of the litter layer is effectively optically isolated from the first and second electrode surfaces and the functional layer and no longer interacts with them. Depending on the angle, under the radiation from the functional layer
  • Radiation-emitting device in the first region of the device, the functional layer is formed and is adapted to emit radiation in the direction of the litter layer, and that in the second
  • the insulating elements may comprise a resist material, for example a polyimide, which is applied to electrically isolate different parts of the device, for example the first and second electrode surfaces. According to at least one embodiment of the
  • Radiation-emitting device is provided that the substrate, the at least one first electrode surface, the at least one functional layer and the at least one second electrode surface are arranged in this order.
  • Radiation-emitting device is provided that the Substrate and the first electrode surface are transparent, so that the radiation-emitting
  • the radiation-emitting surface is preferably a surface of the substrate or of an encapsulation layer applied to the substrate
  • the second electrode surface may be transparent, so that the radiation-emitting device is referred to as a so-called “top emitter” emitter "is executed.
  • the top emitter emitter
  • Radiation emitting surface preferably one
  • the radiation-emitting device can be embodied both as a “top emitter” and as a “bottom emitter”; in this case, the radiation emitter includes
  • the scattering layer acts by volume scattering.
  • the scattering layer can be a matrix material and scattering particles with a different material to the matrix material
  • the litter layer can act by interfacial scattering.
  • the litter layer can act by interfacial scattering.
  • the litter layer can act by interfacial scattering.
  • the litter layer can act by interfacial scattering.
  • volume spread has compared to Interfacial scattering the advantage that in this case the total reflection at the interfaces of the litter layer is not disturbed.
  • Radiation-emitting device is provided that the radiation-emitting device further comprises a
  • the low refractive index layer is a layer that is in the
  • Wavelength range has a low refractive index, preferably a refractive index between 1 and 1.4, more preferably between 1.1 and 1.3.
  • low refractive index polymers having a refractive index of about 1.3 in the visible wavelength range are commercially available.
  • the low-refractive layer can also
  • silica nanorod structures which have an effective refractive index close to 1 in the visible wavelength range, as they mostly from
  • Cavities that may be filled with air or nitrogen.
  • the low-refraction layer preferably adjoins the scattering layer and has a lower refractive index in the wavelength range than the scattering layer. This ensures that radiation which impinges on the low refractive index layer at a sufficiently flat angle from the litter layer is totally reflected and thus remains in the litter layer, so that the radiation in the
  • the low-refractive-index layer is preferably arranged between the functional layer and the scattering layer. This prevents radiation that has been scattered by the litter layer at a sufficiently shallow angle, the Litter layer leaves in the direction of the functional layer.
  • the refractive index of the low refractive index layer in the wavelength region is also lower than the refractive index of the first and second electrode surfaces and / or the functional layer.
  • Electrode surface and the litter layer arranged.
  • Radiation-emitting device is provided that the scattering layer is formed by the substrate. This ensures that no additional layer must be applied to provide a litter layer.
  • the scattering layer is an additional layer different from the substrate.
  • This additional layer is preferably arranged on the side of the substrate facing away from the radiation-emitting surface. This ensures that the litter layer is protected inside the device.
  • the reflection or total reflection at the interfaces of the scattering layer in this case can not be disturbed by impurities, for example fingerprints, on the outer surfaces of the device.
  • impurities for example fingerprints
  • the litter layer is adjacent to the substrate.
  • the scattering layer is preferably located directly between the Substrate and a low-refractive layer, and that
  • Wavelength range a lower refractive index than the litter layer. This ensures that radiation which propagates at a sufficiently flat angle is totally reflected at both boundary surfaces of the litter layer and thus remains in the litter layer.
  • the litter layer has a thickness of 1 ym to 5 mm, preferably 50 ym to 500 ym and more preferably 100 ym to 200 ym
  • the thickness of the litter layer can over the
  • Vary scatter layer This can be a
  • Planarization to compensate for different layer thicknesses can be achieved.
  • the litter layer has a matrix material and scattering particles having a diameter of 5 nm to 500 nm, preferably 200 nm to 400 nm and more preferably 250 nm to 350 nm.
  • Wavelength range a different refractive index than the matrix material.
  • the scattering particles may have a higher refractive index than the matrix material.
  • scattering particles are the
  • titanium oxide, titanium dioxide, aluminum oxide (sapphire) or zirconium oxide contain or consist of.
  • the scattering particles may have a lower refractive index than the matrix material.
  • the scattering particles may contain or consist of silicon dioxide, for example or be formed as pores, for example as air-filled pores.
  • Radiation-emitting device that the concentration of the scattering particles in the first region of the scattering layer is lower than in the second region of the scattering layer.
  • the radiation is increasingly scattered at angles at which they are from the second region of the
  • Litter layer can escape and be emitted.
  • the concentration of the scattering particles in the scattering layer may have a gradient, wherein the
  • Concentration increases from the first region of the litter layer to the second region of the litter layer.
  • concentration of the scattering particles may be constant in each case in the first region of the scattering layer and may be constant in the second region of the scattering layer.
  • the thickness of the litter layer and the concentration of the scattering particles can be used to set how much light is scattered into the litter layer and how much light is scattered out of the litter layer.
  • the scattering in the first area and in the second area must be coordinated with each other.
  • the Spreading particles 0.1 to 20 volume percent of the litter layer.
  • the scattering particles in the first region of the scattering layer occupy 0.1 to 5 percent by volume, more preferably 0.1 to 2 percent by volume, of the scattering layer.
  • the scattering particles in the second region of the litter layer occupy 2 to 20 percent by volume, more preferably 10 to 15 percent by volume, of the litter layer.
  • the concentration of scattering particles in the litter layer is significantly lower than in a typical one
  • Coupling layer according to the prior art, ie a layer which is adapted to couple radiation by scattering from the device.
  • the scattering layer is formed so that on the
  • Radiation emitting surface gives a homogeneous luminance.
  • the scattering layer can be designed so that the subjective impression of a homogeneous luminance arises. As the luminance on the edge of a luminous
  • Radiation-emitting surface if required, a higher luminance can also be brought about at the edge of the radiation-emitting surface than in the middle. Since the luminance distribution on the radiation-emitting surface in a complicated manner on the geometry of the
  • Litter layer depends, the properties of the Litter layer, for example the distribution of
  • a mirror element is provided, for example, a reflective layer, which may for example consist of silver.
  • Mirror element is preferably located between the first electrode surface and the second region of the scattering layer, more preferably between the first electrode surface and the low-refractive layer or between the
  • the mirror element does not limit the radiation incident on the scattering layer. According to at least one embodiment of the
  • Radiation-emitting device is provided that the device is at least partially mirrored on at least one surface which is not provided as a radiation-emitting surface. This ensures that
  • Radiation-emitting device is provided that the radiation-emitting device a
  • Discharge element for example, a decoupling layer comprises.
  • the outcoupling element is as
  • Discharge layer in the layer sequence executed. This ensures that radiation which is otherwise at low angles to an interface of the layer sequence, in particular an interface between the layer sequence and the
  • the features according to the invention can be combined with the features of known radiation-emitting devices which have internal coupling-out.
  • the radiation-emitting device is designed as a surface, which, however, does not have to be flat, but can also be flexible, for example.
  • Electrode surface preferably contains or consists of a transparent conductive oxide (TCO).
  • Transparent conductive oxides are transparent, conductive materials, usually metal oxides, such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide,
  • ITO indium tin oxide
  • At least one functional layer preferably comprises an organic functional layer, in particular an organic electroluminescent layer.
  • the radiation-emitting device may in particular be designed as an organic light-emitting diode (OLED) or comprise such.
  • OLED organic light-emitting diode
  • a functional region having one or more functional layers of organic materials can be applied over the first electrode surface.
  • the functional layers can, for example, as
  • Electron transport layers electroluminescent
  • Layers and / or hole transport layers may be formed. Above the functional layers can be the second
  • Layers can be electromagnetic in an active region by electron and hole injection and recombination
  • Radiation can be generated with a single wavelength or a range of wavelengths.
  • Functional layer may in particular an organic
  • the organic functional layer stack can, for example, a
  • Hole injection layer a hole transport layer, an electron blocking layer, a hole blocking layer, an electron transport layer and / or a
  • the functional layers may be organic polymers, organic oligomers, organic monomers, organic small, non-polymeric molecules ("small molecules”) or
  • Suitable materials as well as arrangements and structuring of the materials for functional layers are those skilled in the art are known and will therefore not be further elaborated at this point.
  • the litter layer may preferably be a transparent one
  • Material for example, glass or a transparent polymer, for example, a transparent epoxy resin, contain or consist of.
  • the substrate may, for example, glass, quartz, a
  • Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of a
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a radiation-emitting device
  • FIG. 3 is a schematic representation of
  • Figure 4 is a schematic representation of a beam path in the litter layer of the first
  • Figure 5 is a schematic cross-sectional view of a third embodiment of a
  • identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals.
  • the illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale; Rather, individual elements, such as layers, components, components and areas may be disproportionately large for better representability and / or better understanding; This can affect individual dimensions or all
  • FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a first exemplary embodiment of a total of 100
  • Then-emitting device designated radiation-emitting device.
  • Radiation-emitting device 100 comprises a substrate 10, for example a glass substrate. Furthermore, the substrate 10, for example a glass substrate. Furthermore, the
  • Radiation-emitting device 100 a layer sequence comprising an anode 12 serving as a first electrode surface, a cathode 16 serving as a second electrode surface, and a function layer 14 disposed between the anode 12 and the cathode 16, which is suitable, in a switched-on operating state generate electromagnetic radiation in a wavelength range.
  • An encapsulation layer 18 protects the cathode 16 as well as the lateral surfaces of the functional layer 14 against external influences.
  • the radiation-emitting device 100 comprises a radiation-emitting surface 20 and a scattering layer 22.
  • the refractive index in the wavelength range is lower than the refractive index of the scattering layer 22.
  • the refractive index of Substrate 10 is in the
  • the radiation-emitting device 100 comprises a first area designated as a whole by 26, and a second area designated as a whole by 28, in each of which first and second areas of the scattering layer also lie.
  • the second area 28 encloses the first area 26
  • the second region 28 disintegrates into two regions on both sides of the first region 26.
  • the functional layer 14 and the cathode 16 are formed in the first region 26 of the device, but not in the second region 28.
  • the substrate 10, the anode 12, the scattering layer 22 and the low refractive index layer 24 are for radiation in the
  • Wavelength range essentially permeable. Radiation generated in the functional layer 14 can thus penetrate these layers and be emitted at the radiation-emitting surface 20. Since the functional layer 14 is formed only in the first region 26, this transmitted radiation is substantially only in the first Area 26 of the device emitted. However, part of the radiation is scattered at the scattering layer 22. Because the
  • Litter layer 22 in the wavelength range has a lower refractive index than both the low-refractive index
  • the scattering layer 22 thus serves as a waveguide.
  • radiation incident on the scattering layer 22 and scattered there in the first region 26 can reach the second region 28, in which it in turn can be scattered on the scattering layer 22 and emitted in the second region 28 through the radiation-emitting surface 20.
  • the second region 28 of the device is between the anode 12 and the low refractive layer 24 a
  • Silver mirror 32 is provided, which serves as a mirror element and radiation, which in the second region 28 through the
  • Litter layer 22 is scattered toward the anode 12, reflected, so that this radiation in the second region 28 can be emitted to the radiation-emitting surface 20.
  • the silver mirror 32 also between the
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of a second exemplary embodiment of a total of 200
  • Then-emitting device designated radiation-emitting device.
  • Radiation-emitting device 200 has the same structure in many parts as the radiation-emitting
  • Embodiment does not have a separate scattering layer; rather, in this case, the substrate 10 serves as
  • Layer 24 is arranged. Since the air beyond the substrate 10 has a refractive index close to 1 in the wavelength region which is lower than the refractive index of the substrate, total reflection also occurs at the radiation-emitting surface 20 when radiation propagates at a sufficiently shallow angle in the substrate 10 serving as a scattering layer , Thus, also in this embodiment, radiation after repeated reflection at the interfaces of the substrate 10 serving as the scattering layer becomes the first one
  • FIG. 3 shows a schematic representation of
  • the scattering layer 22 acts by volume scattering on distributed in the litter layer 22 scattering particles 40. Radiation 42, which is not on
  • Scattering particle 40 hits, passes through the low-refractive Layer 24, the scattering layer 22 and the substrate 10 and is emitted at the radiation-emitting surface 20.
  • FIG. 3 shows radiation 44 which is scattered on a scattering particle 40 in such a way that the scattered radiation 46 impinges on the boundary surface between the scattering layer 22 and the substrate 10 at a sufficiently flat angle so that it is totally reflected there.
  • FIG. 4 shows a schematic representation of a
  • Section 26 of the device as well as a part of the second portion 28 of the device.
  • radiation 44 which strikes a scattering particle 40 is scattered thereon so that the scattered radiation 46 impinges at a sufficiently shallow angle on the interface between the scattering layer 22 and the substrate 10 to be totally reflected there.
  • the reflected radiation 48 propagates further in the scattering layer 22 and reaches the second region of the scattering layer 22. There, a significantly higher level is achieved
  • FIG. 5 shows a schematic cross-sectional view of a third exemplary embodiment of a total of 300
  • Then-emitting device designated radiation-emitting device.
  • Radiation-emitting device 300 has the same structure in many parts as the radiation-emitting
  • Embodiment is designed to be transparent overall or at least translucent, in particular as a transparent OLED.
  • both the first region of the device 26 and the second region of the device 28 are transparent or at least translucent.
  • no mirror elements 32 are arranged, but
  • Radiation-emitting device 300 has two
  • the radiation emitting device 300 does not have a separate low refractive index layer; however, in an embodiment not shown, it is provided as in the embodiment shown in Figure 1.
  • Encapsulation element 34 is arranged, which is a
  • Laminierklebertik and a cover glass comprises.
  • the scattering layer 22 acting as a waveguide has a higher refractive index than the substrate 10.
  • Light that can not leave the radiation-emitting device 300 passes through the scattering layer 22 until it is completely attenuated or a scattering event occurs in the scattering layer 22.
  • Radiation-emitting device 300 By matching the scattering concentrations on the surface and the thickness of the
  • Litter layer 22 a homogeneous brightness impression over the entire component can be achieved.
  • a transparent, full-surface luminous OLED can be provided.
  • the radiation-emitting device is also overall transparent or at least translucent, in particular as a transparent OLED. Similar to the embodiment shown in Figure 2, the
  • a return of the light is prevented in the upper part of the radiation-emitting device, so that an absorption of the light is reduced and the light can travel longer distances in the radiation-emitting device.
  • Litter layer for example, by selecting the concentration of scattering particles, it is possible to produce scattering, which is not perceived by the human eye when looking through the litter layer, since the light that passes through the litter layer, is scattered only to a small extent.
  • the propagation length is higher than that of the scattering layer

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Abstract

Es wird eine Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200) angegeben, umfassend ein Substrat (10); mindestens eine auf dem Substrat (10) angeordnete, zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich geeignete Schichtenfolge mit mindestens einer ersten Elektrodenfläche (12), mindestens einer zweiten Elektrodenfläche (16) und mindestens einer Funktionsschicht (14) zwischen der ersten Elektrodenfläche (12) und der zweiten Elektrodenfläche (16), wobei die Funktionsschicht (14) dazu geeignet ist, in einem eingeschalteten Betriebszustand elektromagnetische Strahlung in dem Wellenlängenbereich zu erzeugen; eine Strahlungsemittierende Oberfläche (20); und eine Streuschicht (22) mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, wobei die Streuschicht (22) dazu ausgebildet ist, auf den ersten Bereich der Streuschicht (22) einfallende Strahlung zumindest teilweise derart zu streuen, dass sie in den zweiten Bereich der Streuschicht (22) gelangt.

Description

Beschreibung
Strahlungsemittierende Vorrichtung Es wird eine strahlungsemittierende Vorrichtung angegeben.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102013108039.1, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Strahlungsemittierende Vorrichtungen und insbesondere
organische Leuchtdioden (OLEDs) eignen sich als großflächige, dünne Leuchtelemente. In vielen Anwendungsfällen ist es wünschenswert, dass die Vorrichtung über die gesamte
Ausdehnung einer ihrer Oberflächen hinweg elektromagnetische Strahlung emittiert, wobei die Leuchtdichte der Strahlung über die Oberfläche hinweg möglichst homogen ist. Aufgrund verschiedener Umstände wird jedoch bei
Strahlungsemittierenden Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik in manchen Bereichen der strahlenden Oberfläche keine Strahlung emittiert. Dies kann beispielsweise deswegen der Fall sein, weil diese Bereiche durch Kontaktierungselemente oder Isolierungselemente abgedeckt sind, oder weil in diesen Bereichen keine aktive strahlungsemittierende Schicht
ausgebildet ist.
Insbesondere leuchten auch vollflächig transparent
ausgebildete OLED nur in der aktiven Fläche. Die Randbereiche leuchten nicht, da dort keine aktive Fläche vorhanden ist.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine strahlungsemittierende Vorrichtung anzugeben, welche über eine größere Ausdehnung, insbesondere die gesamte Ausdehnung mindestens einer ihrer Oberflächen hinweg
elektromagnetische Strahlung emittiert. Insbesondere ist es eine Aufgabe, zu ermöglichen, dass die strahlungsemittierende Vorrichtung auch dort Strahlung emittiert, wo dies,
beispielsweise aus den oben beschriebenen Gründen,
herkömmlicherweise nicht möglich ist. Eine weitere Aufgabe ist es, eine möglichst homogene Leuchtdichte über die
strahlungsemittierende Oberfläche hinweg zu erzielen, beziehungsweise die subjektive Wahrnehmung einer möglichst homogenen Leuchtdichte über die strahlungsemittierende
Oberfläche hinweg zu erreichen.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand gemäß dem
unabhängigen Patentanspruch gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des
Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst eine
strahlungsemittierende Vorrichtung ein Substrat und
mindestens eine auf dem Substrat angeordnete Schichtenfolge, welche zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich geeignet ist. Die Schichtenfolge umfasst mindestens eine erste Elektrodenfläche, mindestens eine zweite Elektrodenfläche und mindestens eine Funktionsschicht zwischen der ersten Elektrodenfläche und der zweiten
Elektrodenfläche. Die Funktionsschicht ist dazu geeignet, in einem eingeschalteten Betriebszustand elektromagnetische Strahlung in dem Wellenlängenbereich zu erzeugen. Die
Vorrichtung umfasst ferner eine strahlungsemittierende
Oberfläche . Dass eine Schicht oder ein Element „auf" oder „über" einer anderen Schicht oder einem anderen Element oder auch
„zwischen" zwei anderen Schichten oder Elementen angeordnet oder 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 oder dem einen und dem anderen Element angeordnet sein.
Des Weiteren umfasst die Strahlungsemittierende Vorrichtung eine Streuschicht, welche einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich umfasst, wobei in einer orthogonalen
Projektion auf die Streuschicht derjenige Bereich der
Funktionschicht, von dem in einem eingeschalteten
Betriebszustand Strahlung auf die Streuschicht einfällt, auf den ersten Bereich der Streuschicht projiziert wird. Somit fällt im Wesentlichen nur in dem ersten Bereich der
Streuschicht von der Funktionsschicht erzeugte Strahlung direkt auf die Streuschicht ein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Streuschicht zwischen der Schichtenfolge und dem Substrat, insbesondere zwischen der ersten Elektrodenfläche und dem Substrat angeordnet.
Den ersten und zweiten Bereichen der Streuschicht entsprechen erste und zweite Bereiche der Vorrichtung, welche in einer Draufsicht auf die Streuschicht mit dem ersten bzw. zweiten Bereich der Streuschicht zur Deckung kommen. Das heißt, der erste Bereich der Vorrichtung ist derjenige Bereich der
Vorrichtung, welcher bei einer orthogonalen Projektion auf die Streuschicht auf den ersten Bereich der Streuschicht projiziert wird, und der zweite Bereich der Vorrichtung ist derjenige Bereich der Vorrichtung, welcher bei einer
orthogonalen Projektion auf die Streuschicht auf den zweiten Bereich der Streuschicht projiziert wird.
Der Wellenlängenbereich ist vorzugsweise ein Bereich im sichtbaren elektromagnetischen Spektrum.
Vorzugsweise grenzt der erste Bereich der Vorrichtung an den zweiten Bereich der Vorrichtung. Der erste Bereich kann ein zentraler Bereich sein, und der zweite Bereich kann ein
Randbereich sein. Der zweite Bereich kann den ersten Bereich zumindest teilweise umschließen, inbesondere ringförmig umschließen und kann dabei eine im Wesentlichen konstante Breite aufweisen. Die Form des ersten Bereichs kann der Form der gesamten Vorrichtung entsprechen. Vorzugsweise ist der erste Bereich größer als der zweite Bereich. In dem zweiten Bereich können sich Kontaktelemente, Isolierungselemente und weitere Elemente befinden, welche bei einer herkömmlichen strahlungsemittierenden Vorrichtung gemäß dem Stand der
Technik verhindern würden, dass die Strahlungsemittierende Oberfläche in dem zweiten Bereich Strahlung emittiert.
Wahlweise oder zusätzlich kann der erste Bereich der
Vorrichtung ein Bereich sein, in dem die Funktionsschicht ausgebildet ist, und der zweite Bereich der Vorrichtung kann ein Teil sein, in dem keine Funktionsschicht ausgebildet ist. Der zweite Bereich kann somit frei von Strahlungserzeugenden Elementen sein. Die strahlungsemittierende Vorrichtung kann zumindest in einem Teilbereich oder insgesamt transparent oder zumindest transluzent und insbesondere als transparente OLED
ausgebildet sein. Insbesondere kann sowohl der erste Bereich der Vorrichtung als auch der zweite Bereich der Vorrichtung transparent oder zumindest transluzent ausgebildet sein. In dem zweiten Bereich befindliche Kontaktelemente,
Isolierungselemente o.a. sind in diesem Fall ebenfalls transparent oder zumindest transluzent ausgebildet.
Die Streuschicht ist dazu ausgebildet, auf den ersten Bereich der Streuschicht einfallende Strahlung zumindest teilweise derart zu streuen, dass sie in den zweiten Bereich der
Streuschicht gelangt. Vorzugsweise ist die Streuschicht dazu ausgebildet, auf den ersten Bereich der Streuschicht
einfallende Strahlung zumindest teilweise derart zu streuen, dass sie sich in der Streuschicht ausbreitet und innerhalb der Streuschicht in den zweiten Bereich der Streuschicht gelangt. Dabei kann die gestreute Strahlung geradlinig von der Streustelle in den zweiten Bereich der Streuschicht gelangen oder mindestens einmal an einer Grenzfläche der Streuschicht reflektiert werden, bevor sie in den zweiten Bereich der Streuschicht gelangt. Vorzugsweise kann die gestreute Strahlung an mindestens einer Grenzfläche,
besonders bevorzugt an beiden Grenzflächen der Streuschicht totalreflektiert werden, wenn sie sich unter einem genügend flachen Winkel zu den Grenzflächen ausbreitet. Dadurch wird erreicht, dass sich die gestreute Strahlung im Wesentlichen verlustfrei in der Streuschicht ausbreiten kann, so dass ein möglichst großer Teil der Strahlung in den zweiten Bereich der Streuschicht gelangen kann. Die Streuschicht wirkt somit als Wellenleiter. Strahlung, welche in einen Winkel gestreut wurde, unter dem sie an den Grenzflächen der Streuschicht totalreflektiert wird, ist effektiv optisch von den ersten und zweiten Elektrodenflächen und der Funktionsschicht isoliert und interagiert nicht mehr mit diesen. Je nach dem Winkel, unter dem Strahlung von der Funktionsschicht
emittiert wird, kann sie auch an anderen Grenzflächen
reflektiert werden und in anderen Schichten propagieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass in dem ersten Bereich der Vorrichtung die Funktionsschicht ausgebildet ist und dazu ausgelegt ist, Strahlung in Richtung der Streuschicht zu emittieren, und dass in dem zweiten
Bereich der Vorrichtung entweder keine Funktionsschicht ausgebildet ist oder aufgrund von abdeckenden Elementen, beispielsweise Kontaktierungselementen oder
Isolierungselementen, keine Strahlung von der
Funktionsschicht in Richtung der Streuschicht emittiert werden kann. Die Isolierungselemente können ein Resist- Material, beispielsweise ein Polyimid, umfassen, welches aufgebracht wird, um verschiedene Teile der Vorrichtung, beispielsweise die erste und zweite Elektrodenfläche, voneinander elektrisch zu isolieren. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Substrat, die mindestens eine erste Elektrodenfläche, die mindestens eine Funktionsschicht und die mindestens eine zweite Elektrodenfläche in dieser Reihenfolge angeordnet sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass das Substrat und die erste Elektrodenfläche transparent ausgebildet sind, so dass die Strahlungsemittierende
Vorrichtung als so genannter „bottom emitter" ausgeführt ist. In diesem Fall ist die Strahlungsemittierende Oberfläche vorzugsweise eine Oberfläche des Substrats oder einer auf das Substrat aufgebrachten Verkapselungsschicht. Wahlweise kann die zweite Elektrodenfläche transparent ausgebildet sein, so dass die Strahlungsemittierende Vorrichtung als so genannter „top emitter" ausgeführt ist. In diesem Fall ist die
Strahlungsemittierende Oberfläche vorzugsweise eine
Oberfläche der zweiten Elektrodenfläche oder einer auf die zweite Elektrodenfläche aufgebrachten Verkapselungsschicht. Außerdem kann die Strahlungsemittierende Vorrichtung sowohl als „top emitter" als auch als „bottom emitter" ausgeführt sein; in diesem Fall umfasst die Strahlungsemittierende
Vorrichtung zwei Strahlungsemittierende Oberflächen; wie oben bereits erläutert, kann die Strahlungsemittierende
Vorrichtung dann insgesamt transparent oder zumindest
transluzent ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Streuschicht durch Volumenstreuung wirkt. Inbesondere kann die Streuschicht ein Matrixmaterial und Streupartikel mit einem zu dem Matrixmaterial unterschiedlichen
Brechungsindex aufweisen. Wahlweise kann die Streuschicht durch Grenzflächenstreuung wirken. Insbesondere kann
mindestens eine Grenzfläche der Streuschicht, vorzugsweise die der Strahlungsemittierenden Oberfläche zugewandte
Grenzfläche der Streuschicht, eine Korrugation oder
Nanostrukturen oder Mikrostrukturen aufweisen, beispielsweise Mikrolinsen, Mikropyramiden oder durch Aufrauen geschaffene Mikrostrukturen. Die Volumenstreuung hat gegenüber der Grenzflächenstreuung den Vorteil, dass in diesem Fall die Totalreflexion an den Grenzflächen der Streuschicht nicht gestört wird. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Strahlungsemittierende Vorrichtung ferner eine
niedrigbrechende Schicht umfasst. Bei der niedrigbrechenden Schicht handelt es sich um eine Schicht, die in dem
Wellenlängenbereich einen niedrigen Brechungsindex aufweist, vorzugsweise einen Brechungsindex zwischen 1 und 1,4, besonders bevozugt zwischen 1,1 und 1,3. Beispielsweise sind niedrigbrechende Polymere mit einem Brechungsindex von ungefähr 1,3 im sichtbaren Wellenlängenbereich kommerziell verfügbar. Die niedrigbrechende Schicht kann auch
beispielsweise Siliziumdioxid-Nanorod-Strukturen aufweisen, welche im sichtbaren Wellenlängenbereich einen effektiven Brechungsindex nahe 1 haben, da sie größtenteils aus
Hohlräumen bestehen, die mit Luft oder Stickstoff gefüllt sein können.
Vorzugsweise grenzt die niedrigbrechende Schicht an die Streuschicht an und weist in dem Wellenlängenbereich einen niedrigeren Brechungsindex auf als die Streuschicht. Dadurch wird erreicht, dass Strahlung, welche unter einem genügend flachem Winkel von der Streuschicht auf die niedrigbrechende Schicht auftrifft, totalreflektiert wird und somit in der Streuschicht verbleibt, so dass die Strahlung in der
Streuschicht in den zweiten Bereich der Vorrichtung gelangen kann. Vorzugsweise ist die niedrigbrechende Schicht zwischen der Funktionsschicht und der Streuschicht angeordnet. Dadurch wird verhindert, dass Strahlung, die durch die Streuschicht in einem genügend flachen Winkel gestreut wurde, die Streuschicht in Richtung der Funktionsschicht verlässt.
Vorzugsweise ist der Brechungsindex der niedrigbrechenden Schicht in dem Wellenlängenbereich auch niedriger als der Brechungsindex der ersten und zweiten Elektrodenflächen und/oder der Funktionsschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die
niedrigbrechende Schicht zwischen der Schichtenfolge und der Streuschicht, insbesondere zwischen der ersten
Elektrodenfläche und der Streuschicht angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Streuschicht durch das Substrat gebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass keine zusätzliche Schicht aufgebracht werden muss, um eine Streuschicht bereitzustellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Streuschicht eine von dem Substrat verschiedene zusätzliche Schicht ist. Vorzugsweise ist diese zusätzliche Schicht auf der der strahlungsemittierenden Oberfläche abgewandten Seite des Substrats angeordnet. Dadurch wird erreicht, dass die Streuschicht im Innern der Vorrichtung geschützt ist.
Beispielsweise kann die Reflexion bzw. Totalreflexion an den Grenzflächen der Streuschicht in diesem Fall nicht durch Verunreinigungen, beispielsweise Fingerabdrücke, auf den Außenflächen der Vorrichtung gestört werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Streuschicht an das Substrat angrenzt. Insbesondere befindet sich die Streuschicht vorzugsweise unmittelbar zwischen dem Substrat und einer niedrigbrechenden Schicht, und das
Substrat weist vorzugsweise ebenfalls in dem
Wellenlängenbereich einen niedrigeren Brechungsindex auf als die Streuschicht. Dadurch wird erreicht, dass Strahlung, welche sich unter einem genügend flachem Winkel ausbreitet, an beiden Grenzflächen der Streuschicht totalreflektiert wird und somit in der Streuschicht verbleibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Streuschicht eine Dicke von 1 ym bis 5 mm, vorzugsweise 50 ym bis 500 ym und besonders bevorzugt 100 ym bis 200 ym
aufweist. Die Dicke der Streuschicht kann über die
Streuschicht hinweg variieren. Dadurch kann eine
Planarisierung zum Ausgleich verschiedener Schichtdicken erreicht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Streuschicht ein Matrixmaterial sowie Streupartikel mit einem Durchmesser von 5 nm bis 500 nm, vorzugsweise 200 nm bis 400 nm und besonders bevorzugt 250 nm bis 350 nm aufweist.
Vorzugsweise weisen die Streupartikel in dem
Wellenlängenbereich einen anderen Brechungsindex auf als das Matrixmaterial. Beispielsweise können die Streupartikel einen höheren Brechungsindex als das Matrixmaterial aufweisen.
Hierzu eignen sich insbesondere Streupartikel, die
beispielsweise Titanoxid, Titandioxid, Aluminiumoxid (Saphir) oder Zirkonoxid enthalten oder daraus bestehen. Wahlweise können die Streupartikel einen niedrigeren Brechungsindex als das Matrixmaterial aufweisen. Die Streupartikel können dabei beispielsweise Siliziumdioxid enthalten oder daraus bestehen oder als Poren, beispielsweise als luftgefüllte Poren, ausgebildet sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Konzentration der Streupartikel in dem ersten Bereich der Streuschicht niedriger ist als in dem zweiten Bereich der Streuschicht. Dadurch wird erreicht, dass ein Großteil der Strahlung, die in dem ersten Bereich der Vorrichtung von der Funktionsschicht direkt auf die Streuschicht einfällt, durch die Streuschicht hindurchtritt und in dem ersten Bereich emittiert wird; dass sich die in die Streuschicht gestreute Strahlung in dem ersten Bereich möglichst verlustfrei in der Streuschicht ausbreiten kann; und dass in dem zweiten
Bereich, in dem eine erhöhte Auskopplung der Strahlung erwünscht ist, die Strahlung vermehrt in Winkel gestreut wird, unter denen sie aus dem zweiten Bereich der
Streuschicht austreten und emittiert werden kann.
Insbesondere kann die Konzentration der Streupartikel in der Streuschicht einen Gradienten aufweisen, wobei die
Konzentration von dem ersten Bereich der Streuschicht zu dem zweiten Bereich der Streuschicht hin zunimmt. Wahlweise kann die Konzentration der Streupartikel jeweils in dem ersten Bereich der Streuschicht konstant sein und in dem zweiten Bereich der Streuschicht konstant sein. Über die Dicke der Streuschicht und die Konzentration der Streupartikel kann eingestellt werden, wieviel Licht in die Streuschicht hineingestreut wird und wieviel Licht aus der Streuschicht herausgestreut wird. Die Streuung im ersten Bereich und im zweiten Bereich muss aufeinander abgestimmt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Streupartikel 0,1 bis 20 Volumenprozent der Streuschicht einnehmen. Vorzugsweise nehmen die Streupartikel in dem ersten Bereich der Streuschicht 0,1 bis 5 Volumenprozent, besonders bevorzugt 0,1 bis 2 Volumenprozent der Streuschicht ein. Vorzugsweise nehmen die Streupartikel in dem zweiten Bereich der Streuschicht 2 bis 20 Volumenprozent, besonders bevorzugt 10 bis 15 Volumenprozent der Streuschicht ein.
Vorzugsweise ist die Konzentration der Streupartikel in der Streuschicht deutlich geringer als in einer typischen
Auskopplungsschicht gemäß dem Stand der Technik, also einer Schicht, die dazu ausgebildet ist, Strahlung durch Streuung aus der Vorrichtung auszukoppeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Streuschicht so ausgebildet ist, dass sich auf der
Strahlungsemittierenden Oberfläche eine homogene Leuchtdichte ergibt. Wahlweise kann die Streuschicht so ausgebildet sein, dass der subjektive Eindruck einer homogenen Leuchtdichte entsteht. Da die Leuchtdichte am Rand einer leuchtenden
Fläche durch den Kontrast mit der angrenzenden nicht
leuchtenden Fläche subjektiv erhöht wahrgenommen wird, kann es hierzu erforderlich sein, am Rand der
Strahlungsemittierenden Oberfläche eine geringere
Leuchtdichte herbeizuführen als im Inneren der
Strahlungsemittierenden Oberfläche. Wahlweise kann bei Bedarf auch am Rand der strahlungsemittierenden Oberfläche eine höhere Leuchtdichte herbeigeführt werden als in der Mitte. Da die Leuchtdichteverteilung auf der strahlungsemittierenden Oberfläche auf komplizierte Weise von der Geometrie der
Vorrichtung und den Eigenschaften der Streuschicht,
beispielsweise der Verteilung von Streupartikeln in der
Streuschicht, abhängt, werden die Eigenschaften der Streuschicht, beispielsweise die Verteilung von
Streupartikeln in der Streuschicht, vorteilhafterweise durch eine Computersimulation so optimiert, dass sich die
gewünschte Leuchtdichteverteilung ergibt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass in dem zweiten Bereich der Vorrichtung ein Spiegelelement vorgesehen ist, beispielsweise eine reflektierende Schicht, welche beispielsweise aus Silber bestehen kann. Das
Spiegelelement befindet sich vorzugsweise zwischen der ersten Elektrodenfläche und dem zweiten Bereich der Streuschicht, besonders bevorzugt zwischen der ersten Elektrodenfläche und der niedrigbrechenden Schicht oder zwischen der
niedrigbrechenden Schicht und dem zweiten Bereich der
Streuschicht. Dadurch wird erreicht, dass Strahlung, welche im zweiten Bereich der Vorrichtung die Streuschicht in
Richtung der Funktionsschicht verläßt, in Richtung der
Streuschicht zurückgeworfen wird und nicht verlorengeht. Da in dem zweiten Bereich der Vorrichtung ohnehin im
Wesentlichen keine Strahlung von der Funktionsschicht direkt auf die Streuschicht einfällt, begrenzt das Spiegelelement nicht die auf die Streuschicht einfallende Strahlung. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung an mindestens einer Oberfläche, die nicht als Strahlungsemittierende Oberfläche vorgesehen ist, zumindest teilweise verspiegelt ist. Dadurch wird erreicht, dass
Strahlung, welche die Vorrichtung sonst durch die mindestens eine Oberfläche verlassen würde, in die Vorrichtung
zurückgeworfen wird und nicht verlorengeht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Strahlungsemittierenden Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Strahlungsemittierende Vorrichtung ein
Auskopplungselement, beispielsweise eine Auskopplungsschicht, aufweist. Vorzugsweise ist das Auskopplungselement als
Auskopplungsschicht in der Schichtenfolge ausgeführt. Dadurch wird erreicht, dass Strahlung, die ansonsten unter flachen Winkeln auf eine Grenzfläche der Schichtenfolge, insbesondere eine Grenzfläche zwischen der Schichtenfolge und dem
Substrat, auftreffen und reflektiert, insbesondere
totalreflektiert werden würde, gestreut wird und unter einem günstigeren Winkel die Schichtenfolge verlassen kann. Die erfindungsgemäßen Merkmale können mit den Merkmalen bekannter strahlungsemittierender Vorrichtungen kombiniert werden, welche interne Auskopplung aufweisen.
Bevorzugt ist die Strahlungsemittierende Vorrichtung als Fläche ausgebildet, welche jedoch nicht eben sein muss, sondern beispielsweise auch flexibel ausgebildet sein kann.
Die erste Elektrodenfläche und/oder die zweite
Elektrodenfläche enthält vorzugsweise ein transparentes leitendes Oxid (Transparent Conductive Oxide, TCO) oder besteht aus einem solchen. Transparente leitende Oxide sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid,
Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Die
zumindest eine Funktionsschicht umfasst vorzugsweise eine organische Funktionsschicht, insbesondere eine organische elektrolumineszierende Schicht. Die Strahlungsemittierende Vorrichtung kann insbesondere als organische Leuchtdiode (OLED) ausgebildet sein oder eine solche umfassen. Über der ersten Elektrodenfläche kann beispielsweise ein funktionaler Bereich mit einer oder mehreren funktionalen Schichten aus organischen Materialien aufgebracht sein. Die funktionalen Schichten können dabei beispielsweise als
Elektronentransportschichten, elektrolumineszierende
Schichten und/oder Lochtransportschichten ausgebildet sein. Über den funktionalen Schichten kann die zweite
Elektrodenfläche aufgebracht sein. In den funktionalen
Schichten kann in einem aktiven Bereich durch Elektronen- und Löcherinjektion und -rekombination elektromagnetische
Strahlung mit einer einzelnen Wellenlänge oder einem Bereich von Wellenlängen erzeugt werden. Die mindestens eine
Funktionsschicht kann insbesondere einen organischen
funktionellen Schichtenstapel mit einer organischen
elektrolumineszierenden Schicht umfassen. Der organische funktionelle Schichtenstapel kann beispielsweise eine
Lochinjektionsschicht, eine Löchertransportschicht, eine Elektronenblockierschicht , eine Löcherblockierschicht, eine Elektronentransportschicht und/oder eine
Elektroneninjektionsschicht aufweisen, die geeignet sind, Löcher bzw. Elektronen zu der organischen
elektrolumineszierenden Schicht zu leiten bzw. den jeweiligen Transport zu blockieren. Geeignete Schichtaufbauten für den organischen funktionellen Schichtenstapel sind dem Fachmann bekannt und werden daher hier nicht weiter ausgeführt.
Die funktionalen Schichten können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules") oder
Kombinationen daraus enthalten oder aus solchen bestehen.
Geeignete Materialien sowie Anordnungen und Strukturierungen der Materialien für funktionale Schichten sind dem Fachmann bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt .
Die Streuschicht kann vorzugsweise ein transparentes
Material, beispielsweise Glas oder ein transparentes Polymer, beispielsweise ein transparentes Epoxidharz, enthalten oder daraus bestehen.
Das Substrat kann beispielsweise Glas, Quarz, eine
Kunststofffolie, Metall, eine Metallfolie, einen
Siliziumwafer oder ein anderes geeignetes Substratmaterial enthalten oder daraus bestehen.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und
Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in
Verbindung mit den Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispielen .
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer
strahlungsemittierenden Vorrichtung, Figur 2 eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer
strahlungsemittierenden Vorrichtung,
Figur 3 eine schematische Darstellung von
Strahlenverläufen in dem ersten Bereich der Streuschicht des ersten Ausführungsbeispiels einer
strahlungsemittierenden Vorrichtung, Figur 4 eine schematische Darstellung eines Strahlenverlaufs in der Streuschicht des ersten
Ausführungsbeispiels einer Strahlungsemittierenden
Vorrichtung, und
Figur 5 eine schematische Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer
strahlungsemittierenden Vorrichtung . In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen; vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis überproportional groß dargestellt sein; dies kann sich auf einzelne Abmessungen oder auf alle
Abmessungen der Elemente beziehen.
Figur 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer insgesamt mit 100
bezeichneten Strahlungsemittierenden Vorrichtung. Die
Strahlungsemittierende Vorrichtung 100 umfasst ein Substrat 10, beispielsweise ein Glassubstrat. Ferner umfasst die
Strahlungsemittierende Vorrichtung 100 eine Schichtenfolge, welche eine Anode 12 umfasst, die als erste Elektrodenfläche dient, eine Kathode 16, die als zweite Elektrodenfläche dient, sowie eine zwischen der Anode 12 und der Kathode 16 angeordnete Funktionsschicht 14, welche geeignet ist, in einem eingeschalteten Betriebszustand elektromagnetische Strahlung in einem Wellenlängenbereich zu erzeugen. Eine Verkapselungsschicht 18 schützt die Kathode 16 sowie die seitlichen Oberflächen der Funktionsschicht 14 vor äußeren Einflüssen. Des Weiteren umfasst die strahlungsemittierende Vorrichtung 100 eine strahlungsemittierende Oberfläche 20 sowie eine Streuschicht 22. Zwischen der Streuschicht 22 und der Anode 12 ist zudem eine niedrigbrechende Schicht 24 angeordnet, deren Brechungsindex in dem Wellenlängenbereich niedriger ist als der Brechungsindex der Streuschicht 22. Auch der Brechungsindex des Substrats 10 ist in dem
Wellenlängenbereich niedriger als der Brechungsindex der Streuschicht 22.
Die strahlungsemittierende Vorrichtung 100 umfasst einen insgesamt mit 26 bezeichneten ersten Bereich sowie einen insgesamt mit 28 bezeichneten zweiten Bereich, in denen auch jeweils erste und zweite Bereiche der Streuschicht liegen. Die Grenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich der
Vorrichtung ist in Figur 1 mit 30 bezeichnet; dies ist jedoch keine Grenzfläche zwischen verschiedenen Materialien. Der zweite Bereich 28 umschließt den ersten Bereich 26
ringförmig; in der Querschnittsansicht zerfällt der zweite Bereich 28 in zwei Bereiche zu beiden Seiten des ersten Bereichs 26. Die Funktionsschicht 14 und die Kathode 16 sind in dem ersten Bereich 26 der Vorrichtung ausgebildet, nicht aber in dem zweiten Bereich 28.
Das Substrat 10, die Anode 12, die Streuschicht 22 und die niedrigbrechende Schicht 24 sind für Strahlung in dem
Wellenlängenbereich im Wesentlichen durchlässig. In der Funktionsschicht 14 erzeugte Strahlung kann somit diese Schichten durchdringen und an der Strahlungsemittierenden Oberfläche 20 emittiert werden. Da die Funktionsschicht 14 nur in dem ersten Bereich 26 ausgebildet ist, wird diese transmittierte Strahlung im Wesentlichen nur in dem ersten Bereich 26 der Vorrichtung emittiert. Ein Teil der Strahlung wird jedoch an der Streuschicht 22 gestreut. Da die
Streuschicht 22 in dem Wellenlängenbereich einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als sowohl die niedrigbrechende
Schicht 24 als auch das Substrat 10, wird die gestreute
Strahlung an den Grenzflächen der Streuschicht 22
totalreflektiert, wenn sie sich in genügend flachem Winkel zu der Grenzfläche ausbreitet. Die Streuschicht 22 dient somit als Wellenleiter. Dadurch kann in dem ersten Bereich 26 auf die Streuschicht 22 einfallende und dort gestreute Strahlung in den zweiten Bereich 28 gelangen, in welchem sie wiederum an der Streuschicht 22 gestreut und im zweiten Bereich 28 durch die strahlungsemittierende Oberfläche 20 emittiert werden kann. Somit emittiert die strahlungsemittierende
Vorrichtung 100 über die gesamte strahlungsemittierende
Oberfläche 20 hinweg Strahlung. Durch geeignete Wahl einer räumlichen Variation des Streuvermögens der Streuschicht 22 kann über die strahlungsemittierende Oberfläche 20 hinweg eine homogene Leuchtdichte bzw. der subjektive Eindruck einer homogenen Leuchtdichte erreicht werden.
In dem zweiten Bereich 28 der Vorrichtung ist zwischen der Anode 12 und der niedrigbrechenden Schicht 24 ein
Silberspiegel 32 vorgesehen, der als Spiegelelement dient und Strahlung, welche in dem zweiten Bereich 28 durch die
Streuschicht 22 zur Anode 12 hin gestreut wird, reflektiert, so dass auch diese Strahlung im zweiten Bereich 28 an der Strahlungsemittierenden Oberfläche 20 emittiert werden kann. Wahlweise kann der Silberspiegel 32 auch zwischen der
niedrigbrechenden Schicht 24 und dem zweiten Bereich der
Streuschicht 22 und somit unmittelbar auf dem zweiten Bereich der Streuschicht 22 angeordnet sein. Figur 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer insgesamt mit 200
bezeichneten Strahlungsemittierenden Vorrichtung. Die
Strahlungsemittierende Vorrichtung 200 weist in weiten Teilen denselben Aufbau auf wie die Strahlungsemittierende
Vorrichtung 100; es werden daher nur diejenigen Elemente näher beschrieben, in denen sich die Strahlungsemittierende Vorrichtung 200 von der Strahlungsemittierenden Vorrichtung 100 unterscheidet.
Die Strahlungsemittierende Vorrichtung 200 des zweiten
Ausführungsbeispiels weist keine gesonderte Streuschicht auf; vielmehr dient in diesem Fall das Substrat 10 als
Streuschicht. Auch in diesem Fall ist über dem als
Streuschicht dienenden Substrat 10 eine niedrigbrechende
Schicht 24 angeordnet. Da die Luft jenseits des Substrats 10 in dem Wellenlängenbereich einen Brechungsindex nahe 1 hat, der niedriger als der Brechungsindex des Substrats ist, findet auch an der Strahlungsemittierenden Oberfläche 20 Totalreflexion statt, wenn sich Strahlung unter genügend flachem Winkel in dem als Streuschicht dienenden Substrat 10 ausbreitet. Somit wird auch in diesem Ausführungsbeispiel Strahlung nach wiederholter Reflexion an den Grenzflächen des als Streuschicht dienenden Substrats 10 von dem ersten
Bereich 26 in den zweiten Bereich 28 geleitet.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung von
Strahlenverläufen in dem ersten Bereich der Streuschicht des ersten Ausführungsbeispiels einer Strahlungsemittierenden Vorrichtung 100. In diesem Fall wirkt die Streuschicht 22 durch Volumenstreuung an in der Streuschicht 22 verteilten Streupartikeln 40. Strahlung 42, welche nicht auf ein
Streupartikel 40 trifft, durchtritt die niedrigbrechende Schicht 24, die Streuschicht 22 und das Substrat 10 und wird an der Strahlungsemittierenden Oberfläche 20 emittiert.
Strahlung 44, welche auf ein Streupartikel 40 trifft, wird dagegen gestreut. In Figur 3 ist Strahlung 44 gezeigt, welche an einem Streupartikel 40 derart gestreut wird, dass die gestreute Strahlung 46 in genügend flachem Winkel auf die Grenzfläche zwischen der Streuschicht 22 und dem Substrat 10 auftrifft, dass sie dort totalreflektiert wird. Die
reflektierte Strahlung 48 breitet sich weiter in der
Streuschicht 22 aus und erreicht, gegebenenfalls nach
weiteren Reflexionen an den Grenzflächen der Streuschicht 22, den zweiten Bereich der Streuschicht 22.
Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung eines
Strahlenverlaufs in der Streuschicht des ersten
Ausführungsbeispiels einer Strahlungsemittierenden
Vorrichtung 100. Hier sind sowohl ein Teil des ersten
Bereichs 26 der Vorrichtung als auch ein Teil des zweiten Bereichs 28 der Vorrichtung gezeigt. Wiederum wird Strahlung 44, welche auf ein Streupartikel 40 trifft, an diesem derart gestreut, dass die gestreute Strahlung 46 in genügend flachem Winkel auf die Grenzfläche zwischen der Streuschicht 22 und dem Substrat 10 auftrifft, um dort totalreflektiert zu werden. Die reflektierte Strahlung 48 breitet sich weiter in der Streuschicht 22 aus und erreicht den zweiten Bereich der Streuschicht 22. Dort liegt eine deutlich höhere
Konzentration an Streupartikeln 40 vor als in dem ersten Bereich der Streuschicht 22. Daher trifft ein Großteil der in den zweiten Bereich der Streuschicht 22 gelenkten Strahlung 48 dort wiederum auf ein Streupartikel 50. In Figur 4 ist
Strahlung gezeigt, welche an dem Streupartikel 50 in Richtung der Strahlungsemittierenden Oberfläche 20 gestreut wird; die gestreute Strahlung 52 durchtritt das Substrat 10 und wird durch die strahlungsemittierende Oberfläche 20 emittiert. Wird in den zweiten Bereich der Streuschicht 22 gelenkte Strahlung dagegen von einem Streupartikel 50 in Richtung des Silberspiegels 32 gestreut, welcher hier unmittelbar auf dem zweiten Bereich der Streuschicht 22 angeordnet gezeigt ist, so wird sie von diesem reflektiert, durchläuft noch einmal die Streuschicht 22 und das Substrat 10 und wird dann an der Strahlungsemittierenden Oberfläche 20 emittiert. Figur 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer insgesamt mit 300
bezeichneten Strahlungsemittierenden Vorrichtung. Die
strahlungsemittierende Vorrichtung 300 weist in weiten Teilen denselben Aufbau auf wie die strahlungsemittierende
Vorrichtung 100; es werden daher nur diejenigen Elemente näher beschrieben, in denen sich die strahlungsemittierende Vorrichtung 300 von der Strahlungsemittierenden Vorrichtung 100 unterscheidet. Die strahlungsemittierende Vorrichtung 300 des dritten
Ausführungsbeispiels ist insgesamt transparent oder zumindest transluzent ausgebildet, insbesondere als transparente OLED. Hierbei sind sowohl der erste Bereich der Vorrichtung 26 als auch der zweite Bereich der Vorrichtung 28 (insbesondere alle in diesen Bereichen angeordneten Elemente) transparent oder zumindest transluzent ausgebildet. In dem zweiten Bereich 28 sind keine Spiegelelemente 32 angeordnet, sondern
Kontaktelemente 36, welche ebenfalls transparent oder
zumindest transluzent ausgebildet sind. Die
strahlungsemittierende Vorrichtung 300 weist zwei
gegenüberliegende strahlungsemittierende Oberflächen 20 auf. Die Strahlungsemittierende Vorrichtung 300 weist keine gesonderte niedrigbrechende Schicht auf; in einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist sie jedoch wie bei dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel vorgesehen.
Auf der transparent ausgebildeten Kathode 16 ist ein
Verkapselungselement 34 angeordnet, welches eine
Laminierkleberschicht und ein Deckglas umfasst. Die als Wellenleiter wirkende Streuschicht 22 hat einen höheren Brechungsindex als das Substrat 10. Licht, welches die Strahlungsemittierende Vorrichtung 300 nicht verlassen kann, durchquert die Streuschicht 22, bis es vollständig gedämpft ist oder sich ein Streuereignis in der Streuschicht 22 ereignet.
Findet ein Streuereignis in der Streuschicht 22 statt, so gibt es die Möglichkeit, dass Licht in der Streuschicht 22 gefangen wird. Dieses Licht propagiert dann in den in dem zweiten Bereich 28 gelegenen Teil der Streuschicht 22. Dort steigt die Konzentration der Streuer in der Streuschicht 22 an, so dass das Licht die Streuschicht 22 wieder verlassen kann und bei passendem Streuwinkel auch die
Strahlungsemittierende Vorrichtung 300. Durch eine Abstimmung der Streukonzentrationen auf die Fläche und die Dicke der
Streuschicht 22 kann ein homogener Helligkeitseindruck über das ganze Bauelement erreicht werden. Auf diese Weise kann beispielsweise eine transparente, vollflächig leuchtende OLED bereitgestellt werden.
In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Strahlungsemittierende Vorrichtung ebenfalls insgesamt transparent oder zumindest transluzent ausgebildet, insbesondere als transparente OLED. Ähnlich wie in dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die
Strahlungsemittierende Vorrichtung keine gesonderte
Streuschicht auf; vielmehr dient das Substrat als
Streuschicht. Im Substrat ist hierdurch Licht gefangen, welches das Substrat aufgrund seines Propagationswinkels nicht verlassen kann. Durch Totalreflexion wie oben
beschrieben wird ein Rücklauf des Lichts in den oberen Teil der Strahlungsemittierenden Vorrichtung verhindert, so dass eine Absorption des Lichts reduziert wird und das Licht größere Strecken in der Strahlungsemittierenden Vorrichtung zurücklegen kann.
Durch geeignete Einstellung der Streulänge in der
Streuschicht beispielsweise durch Wahl der Konzentration an Streupartikeln ist es möglich, Streuung zu erzeugen, die vom menschlichen Auge beim Blick durch die Streuschicht nicht wahrgenommen wird, da das Licht, welches die Streuschicht durchquert, nur in geringem Maße gestreut wird.
Wenn die Streulänge viel größer ist als die Dicke der
Streuschicht, so ist eine Wechselwirkung des Lichts mit den Streuerpartikeln in der Streuschicht sehr unwahrscheinlich. Die Streuschicht erscheint hierdurch transparent.
Bewegt sich das Licht dagegen längs der Streuschicht und ist die laterale Ausdehnung der Streuschicht viel größer als deren Dicke, so ist die Propagationslänge höher als die
Streulänge und das Licht wird gestreut.
Wird in der Streuschicht wie oben beschrieben eine inhomogene Streukonzentration vorgesehen, bei der die
Streupartikelkonzentration unter dem unbeleuchteten Bereich der strahlungsemittierenden Vorrichtung höher ist, so wird das zuvor in die Streuschicht eingekoppelte Licht dort gestreut und verlässt die Strahlungsemittierende Vorrichtung.
Dadurch wird der unbeleuchtete Rand der transparent
ausgebildeten strahlungsemittierenden Vorrichtung als
leuchtend wahrgenommen.

Claims

Patentansprüche
1. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200, 300),
umfassend
- ein Substrat (10),
- mindestens eine auf dem Substrat (10) angeordnete, zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich geeignete Schichtenfolge mit
- mindestens einer ersten Elektrodenfläche (12), - mindestens einer zweiten Elektrodenfläche (16), und
- mindestens einer Funktionsschicht (14) zwischen der ersten Elektrodenfläche (12) und der zweiten Elektrodenfläche (16), wobei die Funktionsschicht (14) dazu geeignet ist, in einem eingeschalteten
Betriebszustand elektromagnetische Strahlung in dem Wellenlängenbereich zu erzeugen, und
- eine Streuschicht (22) mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich, wobei nur in dem ersten Bereich der Streuschicht (22) von der Funktionsschicht erzeugte
Strahlung direkt auf die Streuschicht einfällt und wobei die Streuschicht (22) dazu ausgebildet ist, auf den ersten Bereich der Streuschicht (22) einfallende
Strahlung zumindest teilweise derart zu streuen, dass sie in den zweiten Bereich der Streuschicht (22) gelangt .
2. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 1, wobei die Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200) eine organische Leuchtdiode ist.
3. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Streuschicht (22) ein Matrixmaterial und Streupartikel (40, 50) mit einem zu dem Matrixmaterial unterschiedlichen Brechungsindex umfasst .
4. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 3, wobei die Konzentration der Streupartikel
(40, 50) in dem ersten Bereich der Streuschicht (22) geringer ist als in dem zweiten Bereich der Streuschicht
(22) .
5. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Streupartikel (40) in dem ersten Bereich der Streuschicht (22) 0,1 bis 5
Volumenprozent der Streuschicht (22) einnehmen und die Streupartikel (50) in dem zweiten Bereich der
Streuschicht (22) 2 bis 20 Volumenprozent der
Streuschicht (22) einnehmen.
6. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Streupartikel (40, 50) einen Durchmesser von 5 nm bis 1000 nm
aufweisen .
7. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der Funktionsschicht (14) und der Streuschicht (22) eine niedrigbrechende Schicht (24) angeordnet ist, die in dem Wellenlängenbereich einen niedrigeren Brechungsindex aufweist als die Streuschicht (22) .
8. Strahlungsemittierende Vorrichtung (200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Streuschicht durch das Substrat (10) gebildet ist. - 2 \
9. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Streuschicht (22) eine von dem Substrat (10) verschiedene zusätzliche Schicht ist.
10. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200) an
mindestens einer Oberfläche, die nicht als
Strahlungsemittierende Oberfläche vorgesehen ist, zumindest teilweise verspiegelt ist.
11. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei zwischen der ersten Elektrodenfläche (12) und dem zweiten Bereich der
Streuschicht (22) ein Spiegelelement (32) angeordnet ist .
12. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste
Bereich der Streuschicht (22) ein zentraler Bereich der
Streuschicht (22) ist und der zweite Bereich der
Streuschicht (22) ein Randbereich der Streuschicht (22) ist .
13. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200, 300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Bereich der Streuschicht (22) den ersten Bereich der Streuschicht (22) zumindest teilweise umschließt.
14. Strahlungsemittierende Vorrichtung (100, 200, 300) nach Anspruch 13, wobei der zweite Bereich der Streuschicht (22) den ersten Bereich der Streuschicht (22) ringförmig umschließt .
15. Strahlungsemittierende Vorrichtung (300) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die
Strahlungsemittierende Vorrichtung (300) zumindest in einem Teilbereich oder insgesamt transparent oder zumindest transluzent ausgebildet ist.
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