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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine optoelektronische Vorrichtung,
die aufweist einen ein organisches Material enthaltenden Schichtenstapel
mit einem zur Emission elektromagnetischer Strahlung ausgebildeten
aktiven Bereich und ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen
Vorrichtung.
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Optoelektronische
Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden als organische Leuchtdioden
(OLED, auf Englisch „Organic
Light-Emitting Diode")
bezeichnet. Derartige optoelektronische Vorrichtungen werden vorrangig
als Bildschirme (Fernseher, PC-Bildschirme, Displays für Automobile,
Displays für
Mobiltelefone, Touchscreen-Displays und ähnliches) verwendet. Ein weiteres
Einsatzgebiet stellt die insbesondere großflächige Raumbeleuchtung dar.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine optoelektronische Vorrichtung
und ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung
zu schaffen, mit der bzw. mit dem in einfacher Weise ein kompakter
Aufbau der optoelektronischen Vorrichtung ermöglicht ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß eines
ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine optoelektronische
Vorrichtung, die aufweist einen ein organisches Material enthaltenden
Schichtenstapel mit einem zur Emission elektromagnetischer Strahlung
ausgebildeten aktiven Bereich, und eine elektronische Steuereinheit, die
ausgebildet ist zur Steuerung und/oder Regelung des Schichtenstapels,
wobei der Schichtenstapel und die elektronische Steuereinheit auf
einem gemeinsamen Substrat angeordnet sind.
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So
ist in vorteilhafter Weise eine gemeinsame Nutzung des Substrats
als Trägermaterial
sowohl für
den das organische Material enthaltenden Schichtenstapel mit dem
zur Emission elektromagnetischer Strahlung ausgebildeten aktiven
Bereich als auch für
die elektronische Steuereinheit möglich.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
weisen der Schichtenstapel erste Elektroden und die elektronische
Steuereinheit zweite Elektroden auf, und mindestens eine der ersten
Elektroden und mindestens eine der zweiten Elektroden sind elektrisch leitend
miteinander gekoppelt. Dies hat den Vorteil, dass so eine elektrische
Kopplung des Schichtenstapels mit der elektronischen Steuereinheit
innerhalb des über
das gemeinsame Substrat hergestellten Verbunds der optoelektronischen
Vorrichtung aus dem Schichtenstapel und der elektronischen Steuereinheit
möglich
ist.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform hat die optoelektronische
Vorrichtung eine Schutzschicht, die so angeordnet und ausgebildet
ist, dass die elektronische Steuereinheit wenigstens teilweise zwischen
dem Substrat und der Schutzschicht angeordnet ist. Dies hat den
Vorteil, dass keine eigene Verkapselung der elektronischen Steuereinheit mittels
einer eigenen Schutzschicht erforderlich ist.
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Vielmehr
können
der Schichtenstapel und die elektronische Steuereinheit, die ausgebildet
ist zur Steuerung und/oder Regelung des Schichtenstapels, mittels
einer einzigen Schutzschicht verkapselt werden. Dies ermöglicht insbesondere
auch einen langzeitstabilen Verbund des Schichtenstapels und der
elektronischen Steuereinheit, wobei die gemeinsame Schutzschicht
besonders kostengünstig
ausgeführt
sein kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist das Substrat
und/oder die Schutzschicht ein formstabiles Material auf. Damit
können
der Schichtenstapel und die elektronische Steuereinheit, die ausgebildet
ist zur Steuerung und/oder Regelung des Schichtenstapels, mechanisch
stabil miteinander gekoppelt werden.
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Vorteilhaft
ist auch, wenn das Substrat und/oder die Schutzschicht Glas aufweist.
Auf diese Weise können
das Substrat und/oder die Schutzschicht kostengünstig ausgebildet sein. Glas
zeichnet sich insbesondere durch seine gute Eignung für optoelektronische
Vorrichtungen aus.
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Weiterhin
ist vorteilhaft, wenn das Substrat und/oder die Schutzschicht ein
Material aufweist, das für
die von dem aktiven Bereich emittierbare elektromagnetische Strahlung
transparent ausgebildet ist. Damit kann die von dem aktiven Bereich
emittierte elektromagnetische Strahlung in einen Bereich außerhalb
der optoelektronischen Vorrichtung gelangen, in dem sie genutzt
werden kann.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführung
besteht darin, dass eine der ersten Elektroden und/oder eine der
zweiten Elektroden mindestens eine Schicht aufweisen, die ein elektrisch
leitendes Oxid und/oder ein Metall umfasst.
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Weiter
ist vorteilhaft, wenn mindestens eine der ersten Elektroden und/oder
eine der zweiten Elektroden eine Schichtenfolge mit zumindest einer ersten
Schicht mit einem elektrisch leitenden Oxid und einer zweiten Schicht
mit einem Metall aufweist. Dies hat den Vorteil, dass die ersten
Elektroden und/oder die zweiten Elektroden sowohl für den Schichtenstapel
mit dem zur Emission elektromagnetischer Strahlung ausgebildeten
aktiven Bereich als auch für
die elektronische Steuereinheit, die ausgebildet ist zur Steuerung
und/oder Regelung des Schichtenstapels, einsetzbar sind.
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Weiter
ist vorteilhaft, wenn das Metall aus einer Gruppe aus Kupfer, Aluminium,
Silber und Chrom ausgewählt
ist. Diese Metalle haben den Vorteil eines geringen elektrischen
Widerstands. Des Weiteren kann ein derartiges Material eine besonders
gute Haftung der zweiten Schicht an einem elektrisch leitenden Oxid
einer ersten Schicht ermöglichen.
Damit kann eine stabile elektrisch leitende und mechanische Kopplung
zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht erreicht werden.
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Weiter
ist vorteilhaft, wenn mindestens eine der ersten Elektroden mit
einer Mehrzahl von zweiten Elektroden elektrisch leitend gekoppelt
ist. Damit ist es möglich,
mittels der ersten und der zweiten Elektroden den Aufbau von komplexen
elektronischen Schaltstrukturen zu realisieren.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen benachbarte
der Mehrzahl von zweiten Elektroden zumindest teilweise jeweils
einen Abstand von etwa 100 Mikrometer bis 300 Mikrometer voneinander
auf. Dies ermöglicht
eine miniaturisierte Ausbildung der elektronischen Steuereinheit
in der optoelektronischen Vorrichtung und damit eine Platz sparende
Ausführung
der elektronischen Steuereinheit zur Steuerung beziehungsweise Regelung
des Schichtenstapels.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die optoelektronische
Vorrichtung eine Mehrzahl von Schichtenstapeln auf. Dies ermöglicht die
Ausbildung einer großflächigen optoelektronischen
Vorrichtung.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die elektronische
Steuereinheit eine Mehrzahl von elektronischen Untersteuereinheiten, die
räumlich
getrennt voneinander angeordnet sind. Dies ermöglicht es, die elektronischen
Untersteuereinheiten auf dem Substrat, auf dem die Schichtenstapel
und die elektronische Steuereinheit angeordnet sind, zu verteilen.
Insbesondere kann dadurch eine homogene Emission elektromagnetischer
Strahlung über
die gesamte optoelektronische Vorrichtung erreicht werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine Gruppe
von Schichtenstapeln jeweils durch eine der elektronischen Untersteuereinheiten ansteuerbar.
Damit können
einzelne Untersteuereinheiten, die ausgebildet sind zur Steuerung
und/oder Regelung der Schichtenstapel, jeweils eine Teilmenge von
Schichtenstapeln steuern beziehungsweise regeln. Es ist so möglich, eine
gute Verteilung der elektrischen Last auf die verschiedenen elektronischen
Untersteuereinheiten zu erreichen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die optoelektronische
Vorrichtung eine einzige externe elektrische Zuleitung auf, die
elektrisch leitend mit der elektronischen Steuereinheit gekoppelt
ist. Dies schafft die Möglichkeit,
die optoelektronische Vorrichtung mittels einer einzigen externen Zuleitung über die
elektronische Steuereinheit an eine externe Strom- und/oder Spannungsversorgung anzuschließen, wodurch
die Montage der optoelektronischen Vorrichtung erleichtert werden
kann. Insbesondere kann so vermieden werden, dass eine Vielzahl
von externen elektrischen Zuleitungen an die optoelektronische Vorrichtung
herangeführt
werden müssen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die optoelektronische
Vorrichtung einen Strahlungssensor auf, der mit der elektronischen Steuereinheit
derart elektrisch gekoppelt ist, dass ein Signal des Strahlungssensors
an die elektronische Steuereinheit abgebbar ist, und wobei der Strahlungssensor
derart angeordnet und ausgebildet ist, dass der zur Emission elektromagnetischer
Strahlung ausgebildete aktive Bereich des Schichtenstapels in Abhängigkeit
von dem Signal des Strahlungssensors ansteuerbar ist. Damit kann
ein stabiles Niveau der von dem Schichtenstapel emittierten elektromagnetischen
Strahlung erreicht werden. Des Weiteren ermöglicht dies eine integrierte
Ausbildung des Strahlungssensors innerhalb der optoelektronischen
Vorrichtung, was eine besonders Platz sparende und kostengünstige Lösung darstellen
kann.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts umfasst die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer optoelektronischen Vorrichtung mit den Schritten: Bereitstellen
eines Substrats, Aufbringen einer ersten Schicht auf das Substrat,
wobei die erste Schicht ein elektrisch leitendes Oxid aufweist,
Aufbringen einer zweiten Schicht, die ein Metall aufweist, auf die
erste Schicht, Abtragen von Abschnitten der ersten Schicht und/oder
von Abschnitten der zweiten Schicht unter Ausbildung mindestens
einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode, und Aufbringen
eines aktiven Bereichs eines Schichtenstapels auf die zweite Schicht
der ersten Elektrode und elektronischer Bauteile auf die zweite
Schicht der zweiten Elektrode, derart, dass die elektronischen Bauteile
elektrisch leitend mit der zweiten Elektrode gekoppelt sind. Es
ist so möglich,
verschiedene Schritte bei der Herstellung des ein organisches Material
enthaltenden Schichtenstapels und der elektronischen Steuereinheit
zur Steuerung und/oder Regelung des Schichtenstapels miteinander
zu kombinieren, anstatt sie in getrennten Schritten durchzuführen. Dies
ermöglicht
eine besonders kostengünstige
Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung
werden in dem Schritt Aufbringen des aktiven Bereichs des Schichtenstapels
auf die zweite Schicht der ersten Elektrode und elektronischer Bauteile
auf die zweite Schicht der zweiten Elektrode zuerst die elektronischen
Bauteile auf die zweite Schicht der zweiten Elektrode aufgebracht
und anschließend
wird der aktive Bereich des Schichtenstapels auf die zweite Schicht
der ersten Elektrode aufgebracht. Dies ermöglicht es, den aktiven Bereich des
Schichtenstapels erst dann aufzubringen, wenn ein Schutz des aktiven
Bereichs vor äußeren Einflüssen ermöglicht werden
kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens zur
Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung werden die elektronischen Bauteile
mittels Dickschichttechnik auf die zweite Schicht der zweiten Elektrode
aufgebracht. Verfahren der Dickschichttechnik stellen besonders
kostengünstige
und bewährte
Verfahren zum Aufbringen von elektronischen Bauteilen auf Substrate
oder Schichten dar.
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Weiterhin
ist vorteilhaft, wenn mit einem weiteren Schritt zwischen den Schritten
Aufbringen der ersten Schicht auf das Substrat und Aufbringen der zweiten
Schicht auf die erste Schicht ein Abtragen von Abschnitten der ersten
Schicht erfolgt. Damit kann die erste Schicht, die vorzugsweise
elektrisch leitendes Oxid aufweist, vorteilhafter Weise bereits vor
den weiteren Schritten bearbeitet werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgen
in weiteren Schritten nach dem Schritt Aufbringen eines aktiven
Bereichs eines Schichtenstapels auf die zweite Schicht der ersten
Elektrode und elektronischer Bauteile auf die zweite Schicht der
zweiten Elektrode ein Bereitstellen einer externen elektrischen
Zuleitung und ein Herstellen einer elektrisch leitenden Kopplung
der externen elektrischen Zuleitung mit der elektronischen Steuereinheit.
Damit ist es möglich,
optoelektronische Vorrichtungen in besonders einfacher Weise mit
einer einzigen externen Zuleitung auszubilden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt
in einem weiteren Schritt nach dem Schritt Aufbringen eines aktiven
Bereichs eines Schichtenstapels auf die zweite Schicht der ersten
Elektrode und elektronischer Bauteile auf die zweite Schicht der
zweiten Elektrode ein Umformen zumindest der elektronischen Steuereinheit
mit einer Schutzschicht zum Ausbilden einer Verkapselung. Damit
kann die elektronische Steuereinheit vor äußeren Einflüssen geschützt werden.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen
Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Schnittansicht einer optoelektronischen Vorrichtung,
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2 eine
schematische, teilweise gebrochene Aufsicht auf eine optoelektronische
Vorrichtung, und
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3 ein
Flussdiagramm für
ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen gekennzeichnet. Die dargestellten Elemente und deren
Größenverhältnisse
untereinander sind grundsätzlich
nicht als maßstabsgerecht
anzusehen, vielmehr können
einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente
und Bereiche zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren
Verständnis übertrieben
dick oder groß dimensioniert
dargestellt sein.
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In 1 ist
ein Ausführungsbeispiel
für eine optoelektronische
Vorrichtung gezeigt.
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Die
optoelektronische Vorrichtung weist auf einen Schichtenstapel 10,
mit einem zur Emission elektromagnetischer Strahlung ausgebildeten
aktiven Bereich 12, wobei der aktive Bereich 12 ein
organisches Material enthält.
Der aktive Bereich 12 kann organische Polymere, organische
Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („Small
Molecules") oder
Kombinationen daraus aufweisen. Geeignete Materialien sowie Anordnungen
und Strukturierungen der Materialien für den aktiven Bereich 12 sind
dem Fachmann bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht weiter
ausgeführt.
In dem aktiven Bereich 12 kann durch Elektronen- und Löcherrekombination
elektromagnetische Strahlung mit einer einzelnen Wellenlänge oder einem
Bereich von Wellenlängen
erzeugt werden. Dabei kann bei einem Betrachter ein einfarbiger,
ein mehrfarbiger und/oder ein mischfarbiger Leuchteindruck erweckt
werden.
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Benachbart
zu dem aktiven Bereich 12 sind erste Elektroden 14, 16 angeordnet.
Insbesondere können
die ersten Elektroden 14, 16 flächig oder
in Teilbereiche strukturiert ausgeführt sein. Die erste Elektrode 14 ist
bezüglich 1 unterhalb
des aktiven Bereichs 12 angeordnet und ist bevorzugt als
Anode ausgeführt,
womit sie als Löcher-induzierendes Element
dienen kann. Die erste Elektrode 14 hat eine erste Schicht 141 und
eine zweite Schicht 142, wobei die zweite Schicht 142 der
ersten Elektrode 14 der ersten Schicht 141 der
ersten Elektrode 14 zugeordnet ist.
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Die
erste Schicht 141 der ersten Elektrode 14 ist
insbesondere als elektrisch leitendes Oxid ausgebildet. Besonders
bevorzugt ist die Ausbildung der ersten Schicht 141 der
ersten Elektrode 14 als transparentes elektrisch leitendes
Oxid (Transparent Conductive Oxid, TCO).
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Transparente
elektrisch leitende Oxide sind transparente leitende Materialien,
in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid,
Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder besonders bevorzugt Indium-Zinnoxid
(ITO).
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Neben
binären
Metall-Sauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In2O3 gehören
auch ternäre
Metall-Sauerstoff-Verbindungen, wie beispielsweise Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder
In4Sn3O12 oder
Mischungen unterschiedlicher transparenter elektrisch leitender
Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin müssen die TCOs nicht zwingend
einer stöchiometrischen
Zusammensetzung entsprechen und können auch p- oder n-dotiert
sein.
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Die
zweite Schicht 142 der ersten Elektrode 14 umfasst
bevorzugt Chrom oder Kupfer.
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Die
bezüglich 1 oberhalb
des aktiven Bereichs 12 angeordnete weitere erste Elektrode 16 ist
bevorzugt als Kathode ausgeführt
und dient somit als Elektronen-induzierendes
Element. Als Material für
diese Elektrode können
insbesondere Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium,
Kalzium oder Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen
davon vorteilhaft sein.
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Die
optoelektronische Vorrichtung weist weiter eine elektronische Steuereinheit 20 auf,
die ausgebildet ist zur Steuerung und/oder Regelung des Schichtenstapels 10.
Die elektronische Steuereinheit 20 weist zweite Elektroden 24, 26 auf,
die elektronische Bauteile 22 kontaktieren. Die zweite
Elektrode 24, die bezüglich 1 unterhalb
der elektronischen Bauteile 22 angeordnet ist, hat eine
erste Schicht 241 und eine zweite Schicht 242.
Die erste Schicht 241 ist in derselben Weise ausgebildet
wie die erste Schicht 141 der ersten Elektrode 14 und
die zweite Schicht 242 der zweiten Elektrode 24 ist
ausgebildet wie die zweite Schicht 142 der ersten Elektrode 14.
Die bezüglich 1 oberhalb
der elektronischen Bauteile 22 angeordnete weitere zweite Elektrode 26 ist
ausgebildet wie die weitere erste Elektrode 16 oberhalb des
aktiven Bereichs 12 des Schichtenstapels 10.
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Die
elektronische Steuereinheit 20 kann auch Teil einer elektronischen
Schaltung sein. Insbesondere kann die elektronische Steuereinheit 20 beispielsweise
ein integrierter Schaltkreis („integrated circuit", IC) oder eine aktive
oder passive elektronische Baugruppe oder ein aktives oder passives
elektronisches Bauteil für
elektrische Schaltungen sein.
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Der
Schichtenstapel 10 und die elektronische Steuereinheit 20 sind
auf einem gemeinsamen Substrat 30 angeordnet. Besonders
bevorzugt ist, wenn das Substrat 30 Glas aufweist. Alternativ
oder zusätzlich
kann das Substrat 30 auch Quarz, Kunststofffolien, Metall,
Metallfolien, Siliziumwafer oder ein beliebiges anderes geeignetes
Substratmaterial umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat 30 auch
ein Laminat oder eine Schichtenfolge aus mehreren Schichten aufweisen.
Dabei kann zumindest eine Schicht Glas aufweisen oder aus Glas sein. Insbesondere
kann bei einem aus einer Schichtenfolge gebildeten Substrat 30 zumindest
die Schicht Glas aufweisen, auf der der Schichtenstapel 10 und
die elektronische Steuereinheit 20 angeordnet sind. Darüber hinaus
kann das Substrat 30 auch Kunststoff aufweisen.
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Ist
die optoelektronische Vorrichtung als OLED und dabei insbesondere
als so genannter „Bottom-Emitter" ausgeführt, das
heißt,
dass die in dem aktiven Bereich 12 emittierte elektromagnetische
Strahlung durch das Substrat 30 hindurch abgestrahlt wird,
so kann das Substrat 30 vorteilhafterweise eine Transparenz
für zumindest
einen Teil der im aktiven Bereich 12 erzeugten elektromagnetischen Strahlung
aufweisen.
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In
der Bottom-Emitter-Konfiguration kann vorteilhafterweise auch die
erste Elektrode 14 und die zweite Elektrode 24 eine
Transparenz zumindest für
einen Teil der im aktiven Bereich 12 erzeugten elektromagnetischen
Strahlung aufweisen.
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Die
weitere zweite Elektrode 26, die bezüglich 1 oberhalb
der elektronischen Bauteile 22 angeordnet ist, kann als
Kathode ausgeführt
sein und somit als Elektronen-induzierendes
Element dienen.
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Die
optoelektronische Vorrichtung weist weiter eine Schutzschicht 40 auf,
die derart mit dem Substrat 30 gekoppelt ist, dass der
Schichtenstapel 10 und die elektronische Steuereinheit 20 mit
den dazugehörigen
Elektroden 14, 16, 24, 26 und
dem aktiven Bereich 12 sowie den elektronischen Bauteilen 22 vor
Feuchtigkeit und/oder oxidierenden Substanzen wie etwa Sauerstoff
geschützt
werden können.
Die Verkapselung kann vorzugsweise eine oder mehrere Schichten umfassen,
wobei die Schutzschicht 40 der Verkapselung vorzugsweise
Planarisierungsschichten, Barriereschichten, Wasser und/oder Sauerstoff absorbierende
Schichten, Verbindungsschichten oder Kombinationen daraus aufweist.
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Weiterhin
kann die optoelektronische Vorrichtung optoelektronische Elemente
aufweisen, die dem aktiven Bereich 12 in Abstrahlrichtung
der elektromagnetischen Strahlung nachgeordnet sind. Insbesondere
kann etwa auf der Außenseite
des Substrats 30 (beim Bottom-Emitter) oder über der
Schutzschicht 40 (bei einem Top-Emitter) ein Zirkularpolarisator
angeordnet sein, mit dem auf vorteilhafte Weise vermieden werden
kann, dass Licht, das von außen in
die optoelektronische Vorrichtung hineingestrahlt wird und das beispielsweise
an den Elektroden 14, 16, 24, 26 reflektiert
werden kann, wieder aus der optoelektronischen Vorrichtung austreten
kann.
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Die
optoelektronische Vorrichtung weist weiter eine externe elektrische
Zuleitung 50 auf, die mit der elektronischen Steuereinheit 20 elektrisch
gekoppelt ist. Die externe elektrische Zuleitung 50 ist
in der hier gezeigten Ausführungsform
als eine einzige externe elektrische Zuleitung ausgebildet, die
dazu dient, die optoelektronische Vorrichtung mit weiteren elektronischen
Steuereinheiten und/oder einer Strom- und/oder einer Spannungsversorgung
elektrisch zu koppeln. Alternativ kann die optoelektronische Vorrichtung
auch mehrere externe elektrische Zuleitungen aufweisen.
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In 2 ist
eine schematische Darstellung der optoelektronischen Vorrichtung
in einer teilweise gebrochenen Aufsicht dargestellt.
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Die
optoelektronische Vorrichtung hat eine Mehrzahl von ersten Elektroden 14, 16 und
eine Mehrzahl von zweiten Elektroden 24, 26. Aus
Gründen
der Übersichtlichkeit
sind hier die ersten Elektroden 14, 16 und die
zweiten Elektroden 24 nur teilweise oder gebrochen dargestellt
und die weiteren zweiten Elektroden 26 nicht gezeigt. Die
ersten Elektroden 14 und die zweiten Elektroden 24 sind
vorzugsweise im Wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet.
Die weiteren ersten Elektroden 16 sind vorzugsweise im
Wesentlichen in einer Ebene angeordnet, die verschieden ist von
der gemeinsamen Ebene, in der die ersten Elektroden 14 und
die zweiten Elektroden 24 angeordnet sind.
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Die
elektronische Steuereinheit 20 umfasst eine Mehrzahl von
elektronischen Untersteuereinheiten 20a, 20b, 20c, 20d,
die auf dem Substrat 30 verteilt angeordnet sind. Die elektronischen
Untersteuereinheiten 20a, 20b, 20c, 20d sind
in der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform in Eckbereichen
des Substrats 30 angeordnet, können jedoch alternativ in anderen
Bereichen des Substrats 30 angeordnet sein, wobei insbesondere
eine Anordnung in Randbereichen des Substrats 30 bevorzugt
ist, wodurch eine gleichmäßige Leuchtdichte
der optoelektronischen Vorrichtung erreicht werden kann.
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Die
ersten Elektroden 14 und die zweiten Elektroden 24 sind
elektrisch leitend miteinander gekoppelt. Vorzugsweise sind die
ersten Elektroden 14 unterhalb des aktiven Bereichs 12 des
Schichtenstapels 10 ausgebildet in Form parallel nebeneinander angeordneter
Leiterbahnen und die weiteren ersten Elektroden 16 oberhalb
des aktiven Bereichs 12 des Schichtenstapels 10 als
senkrecht zu den ersten Elektroden 14 verlaufende parallel
nebeneinander angeordnete Leiterbahnen. Die aktiven Bereiche 12 des
Schichtenstapels 10 sind zwischen den ersten Elektroden 14 und
den weiteren ersten Elektroden 16 angeordnet.
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Die
elektronische Untersteuereinheiten 20a, 20b, 20c, 20d sind
derart ausgebildet und angeordnet, dass jede der elektronischen
Untersteuereinheiten 20a, 20b, 20c, 20d eine
Gruppe 11 von Schichtenstapeln 10 mit den aktiven
Bereichen 12 ansteuern kann. Dies ist beispielhaft rechts
oben in 2 in Bezug auf die elektronische
Untersteuereinheit 20b dargestellt.
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Benachbarte
der zweiten Elektroden 24 weisen jeweils einen Abstand
D zueinander auf. Der Abstand D beträgt vorzugsweise zirka 100 Mikrometer bis
300 Mikrometer, wobei der Abstand D als Mitte-zu-Mitte-Abstand zu
verstehen ist, so dass der Abstand D ein Raster von zueinander benachbarten zweiten
Elektroden 24 bezeichnet. Durch den Abstand D von etwa
100 Mikrometer bis 300 Mikrometer ist einerseits eine Miniaturisierung
der elektronischen Steuereinheit 20 ermöglicht, andererseits kann dadurch
die elektrische Kontaktierung benachbarter zweiter Elektroden 24 leicht
durchgeführt
werden. In entsprechender Weise haben benachbarte der nicht dargestellten
weiteren zweiten Elektroden 26 jeweils einen Abstand D
zueinander.
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Die
optoelektronische Vorrichtung weist weiter einen Strahlungssensor 52 auf,
der über
eine Sensorverbindungsleitung 54 mit der elektronischen Steuereinheit 20 elektrisch
gekoppelt ist. Ein Signal 56 des Strahlungssensors 52 kann über die
Sensorverbindungsleitung 54 zu der elektronischen Steuereinheit 20,
insbesondere der elektronischen Untersteuereinheit 20b,
gelangen.
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Mittels
der elektronischen Steuereinheit 20 kann das Signal 56 des
Strahlungssensors 52 ausgewertet werden. Detektiert die
zur Steuerung und/oder Regelung des Schichtenstapels 10 ausgebildete elektronische
Steuereinheit 20 mittels des Strahlungssensors 52,
dass die Emission elektromagnetischer Strahlung aus dem aktiven
Bereich 12 des Schichtenstapels 10 nicht mehr
ausreichend ist, so ist es möglich,
durch eine strom- oder spannungsgesteuerte Regelung den aktiven
Bereich 12 des Schichtenstapels 10 so anzusteuern,
dass aus diesem wieder ein ausreichend hohes Maß an elektromagnetischer Strahlung
emittiert wird.
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Optoelektronische
Vorrichtungen wie in den 1 und 2 gezeigt
können
durch die schon geschilderten Vorteile eine hohe Wirtschaftlichkeit
und geringe Kosten durch einen effizienten Materialaufwand ermöglichen.
Insbesondere können
derartige optoelektronische Vorrichtungen geeignet sein für eine Verwendung
in Anzeige- und/oder Beleuchtungseinrichtungen, die sich durch eine
kompakte, Platz sparende und flache Bauform auszeichnen.
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Durch
die Ausbildung des Schichtenstapels 10 und der elektronischen
Steuereinheit 20 auf dem gemeinsamen Substrat 30 ist
insbesondere eine besonders Platz sparende Ausbildung der optoelektronischen
Vorrichtung möglich.
Die elektronische Steuereinheit 20 benötigt aufgrund der gemeinsamen Schutzschicht 40 für die elektronische
Steuereinheit 20 und den Schichtenstapel 10 kein
separates Gehäuse.
Die Handhabung der optoelektronischen Vorrichtung kann insbesondere
durch das gemeinsame Substrat 30, die Ausbildung einer
gemeinsamen Schutzschicht 40 und einer einzigen gemeinsamen externen
elektrischen Zuleitung 50 für die elektronische Steuereinheit 20 und
den Schichtenstapel 10 sehr einfach ausgebildet sein.
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Im
Weiteren wird auf die 3 Bezug genommen, die ein Flussdiagramm
für das
Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Vorrichtung zeigt.
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In
einem Schritt S8 wird das Verfahren gestartet.
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In
einem Schritt S10 wird das Substrat 30 bereitgestellt.
Die Bereitstellung kann dabei dem Fachmann bekannte Verfahrensschritte
zur Herstellung einer geeigneten optoelektronischen Vorrichtung
aufweisen.
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In
einem Schritt S12 wird die erste Schicht 141, 241 auf
das Substrat 30 aufgebracht, wobei die erste Schicht 141, 241 ein
elektrisch leitendes Oxid aufweist. Das Aufbringen der ersten Schicht 141, 241 erfolgt
bevorzugt mittels Lithographie. In einer alternativen Ausführungsform
des Verfahrens kann die erste Schicht 141, 241 bereits
auch auf dem bereitgestellten Substrat 30 aufgebracht sein.
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In
einem weiteren Schritt S14, der fakultativ ist, werden Abschnitte
der ersten Schicht 141, 241 abgetragen.
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In
einem weiteren Schritt S16 wird die zweite Schicht 142, 242,
die ein Metall aufweist, auf die erste Schicht 141, 241 aufgebracht.
Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen der zweiten Schicht 142, 242 auf die
erste Schicht 141, 241 durch Lithographie. Die zweite
Schicht 142, 242 wird insbesondere durch einen
Haftvermittler, der vorzugsweise Chrom oder Molybdän sein kann,
mit der ersten Schicht 141, 241 mechanisch gekoppelt.
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In
einem Schritt S18 werden durch Abtragen von Abschnitten der ersten
Schicht 141, 241 und/oder von Abschnitten der
zweiten Schicht 142, 242 die erste Elektrode 14 und
die zweite Elektrode 24 ausgebildet. Es wird so vorzugsweise
die Form des Schichtenstapels 10 der optoelektronischen
Vorrichtung und das Layout der Schaltungen der elektronischen Steuereinheit 20 ausgebildet.
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In
einem weiteren Schritt S20 werden der aktive Bereich 12 des
Schichtenstapels 10 auf die zweite Schicht 142 der
ersten Elektrode 14 und die elektronischen Bauteile 22 auf
die zweite Schicht 242 der zweiten Elektrode aufgebracht.
Das Aufbringen der elektronischen Bauteile 22 erfolgt derart,
dass die elektronischen Bauteile 22 elektrisch leitend
mit der zweiten Elektrode 24 gekoppelt sind.
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Das
Aufbringen der elektronischen Bauteile 22 erfolgt vorzugsweise
in Dickschichttechnik, die besonders einfach und kostengünstig realisiert
werden kann.
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Besonders
bevorzugt ist, wenn die elektronischen Bauteile 22 zuerst
auf die zweite Schicht 242 der zweiten Elektrode 24 aufgebracht
werden und anschließend
der aktive Bereich 12 des Schichtenstapels 10 auf
die zweite Schicht 142 der ersten Elektrode 14 aufgebracht
wird. Damit kann der aktive Bereich 12 des Schichtenstapels 10 zu
einem Zeitpunkt des Verfahrens auf die zweite Schicht 142 der
ersten Elektrode 14 aufgebracht werden, der kurz vor dem Aufbringen
der Schutzschicht 40 (siehe Schritt S24) liegt, wodurch
erreicht werden kann, dass der aktive Bereich 12 vor Feuchtigkeit
oder anderen äußeren Einflüssen geschützt werden
kann.
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In
einem weiteren Schritt S22 wird die externe elektrische Zuleitung 50 bereitgestellt
und die externe elektrische Zuleitung 50 mit der elektronischen Steuereinheit 20 elektrisch
leitend gekoppelt. Damit ist es möglich, die optoelektronische
Vorrichtung in besonders einfacher Weise mit einer einzigen externen
Zuleitung auszustatten. Die elektrischen Verbindungen zwischen der
elektronischen Steuereinheit 20 und dem Schichtenstapel 10 können bereits über die
geeignete Kopplung der ersten Elektroden 14, 16 und
der zweiten Elektroden 24, 26 realisiert sein.
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In
einem weiteren Schritt S24 wird zumindest die elektronische Steuereinheit 20 mittels
der Schutzschicht 40, die vorzugsweise eine Kunststoffmasse, besonders
bevorzugt ein Epoxydharz umfasst, umformt. Dadurch kann sowohl ein
Schutz der elektronischen Steuereinheit 20 vor äußeren Einflüssen als auch
eine stabile Befestigung erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich werden
der Schichtenstapel 10 oder Teile des Schichtenstapels 10 mittels
der Schutzschicht 40 umformt.
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In
einem weiteren Schritt S26 endet das Verfahren zur Herstellung einer
optoelektronischen Vorrichtung.
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Die
Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele
auf diese beschränkt.
Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination
von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in
den Patentansprüchen
beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst
nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen
angegeben ist.