DE102008061928A1

DE102008061928A1 - Organisch elektronische Schaltung

Info

Publication number: DE102008061928A1
Application number: DE102008061928A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Ullmann; Klaus Schmidt
Original assignee: PolylC GmbH and Co KG
Current assignee: PolylC GmbH and Co KG
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-06-17
Also published as: CN102318069A; TW201030963A; CN102318069B; EP2377157A1; US20110253989A1; WO2010075953A1; KR20110099696A; WO2010075953A8

Abstract

Die Erfindung betrifft eine organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3), die ein Hauptsubstrat (80, 80a, 80b) und eine organische Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) in Form eines mehrschichtigen Folienkörpers aufweist. Der mehrschichtige Folienkörper weist eine oder mehrere elektrisch leitende Funktionsschichten (101, 105) und eine oder mehrere elektrisch halbleitende Funktionsschichten (103) auf. In einem ersten Bereich (90) der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) ist eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten (101, 105) der organischen der Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) als eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) ausgeformt. In dieser einen der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten sind ein oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Feldeffekttransistoren oder organische Dioden ausgeformt. Diese eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten ist weiter in Form einer ersten Kondensatorplatte (201) ausgeformt. Diese eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten bildet so einen integralen Bestandteil der organischen Elektronikbaugruppe (10, 11, 12). In einem zweiten Bereich (91) der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) ist eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten (101, 105) der organischen der Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) als eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) ausgeformt. In ...

Description

Die Erfindung betrifft eine organisch elektronische Schaltung.
Wie beispielsweise in DE 103 49 027 B4 beschrieben, werden organisch elektronische Schaltungen zum Beispiel in organischen RFID-Transpondern (RFID = Radio Frequency Identification) verwendet. Insbesondere werden RFID-Transponder zur Kennzeichnung, beispielsweise als Preisschild, und zum Schutz von Waren und Dokumenten eingesetzt. Organisch elektronische Schaltungen sollten somit eine hohe Flexibilität und eine geringe Baugröße aufweisen und dabei dennoch mechanisch beanspruchbar sein. Bei den organisch elektronischen Schaltungen handelt es sich um in Massenproduktion gefertigte Produkte. Die organisch elektronischen Schaltungen weisen im Allgemeinen mehrere übereinanderliegende elektrische Funktionsschichten auf, die nacheinander und aufeinander angeordnet werden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte organisch elektronische Schaltung bereitzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die organisch elektronische Schaltung gelöst, die ein Hauptsubstrat und eine organische Elektronikbaugruppe in Form eines mehrschichtigen Folienkörpers aufweist, welcher eine oder mehrere elektrisch leitende Funktionsschichten und eine oder mehrere elektrisch halbleitende Funktionsschichten aufweist, wobei in einem ersten Bereich der organisch elektronischen Schaltung eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten der organischen der Elektronikbaugruppe, welche eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe ist, in welcher ein oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Feldeffekttransistoren oder organische Dioden ausgeformt sind, weiter in Form einer ersten Kondensatorplatte ausgeformt ist, die so einen integralen Bestandteil der organische Elektronikbaugruppe bildet, und in einem zweiten Bereich der organisch elektronischen Schaltung eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten der organischen Elektronikbaugruppe, welche eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe ist, in welcher ein oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Feldeffekttransistoren oder organische Dioden ausgeformt sind, weiter in Form einer zweiten Kondensatorplatte ausgeformt ist, die so einen integrierten Bestandteil der organischen Elektronikbaugruppe bildet, dass die Elektronikschaltung und das Hauptsubstrat miteinander laminiert sind, dass das Hauptsubstrat eine elektrisch leitfähige Schicht aufweist, welche in Form einer dritten Kondensatorplatte ausgeformt ist und dass die dritte Kondensatorplatte so ausgeformt und die Elektronikbaugruppe und das Hauptsubstrat so miteinander laminiert sind, dass die dritte Kondensatorplatte die erste Kondensatorplatte und die zweite Kondensatorplatte jeweils zumindest teilweise überdeckt, und die erste Kondensatorplatte, die zweite Kondensatorplatte und die dritte Kondensatorplatte einen Kondensator der organisch elektronischen Schaltung ausbilden.
Es hat sich gezeigt, dass durch eine derartige Ausgestaltung der organisch elektronischen Schaltung die Güte der Kondensatoren, die die organisch elektronische Schaltung aufweist, verbessert wird. D. h. der Ausschuss bedingt durch einen fehlerhaften Produktionsprozess ist verringert und der Herstellungsprozess weist Kostenvorteile auf. Die dritte Kondensatorplatte, als Bauteil des Hauptsubstrats, verbessert schon während der Herstellung die mechanische Beanspruchbarkeit der organisch elektronischen Schaltung. Das Hauptsubstrat mit der dritten Kondensatorplatte stellt ein Substrat dar, dass sich gut zum Aufbau der organischen Elektronikbaugruppe eignet. Für die Herstellung der organischen Elektronikbaugruppe können Technologien wie Drucken, Rakeln oder Sputtern eingesetzt werden, die umfangreiche Spezialausrüstungen benötigen, aber Kostenvorteile für die Massenfertigung bieten. Es hat sich gezeigt, dass die für die herkömmliche Kontaktierung der mittels einer derartigen Herstellungstechnologie hergestellten Elektronikbaugruppen eingesetzten Leitkleber zu mechanisch anfälligen galvanischen Verbindung führen. Dies liegt darin begründet, dass diese Leitkleber im ausgehärteten Zustand nicht mehr flexibel sind. Durch die Erfindung ist es möglich, die Verwendung von Leitkleber für die Herstellung der organisch elektronischen Schaltung zu reduzieren, denn bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Kondensators bestehend aus den drei Kondensatorplatten, wobei die erste und die zweite Kondensatorplatte je als Elektrode eines Halbleiterbauteils ausgeformt ist, etwa eines organischen Feldeffekttransistors oder einer organischen Diode, kann auf den Einsatz eines kostenintensiven Leitklebers verzichtet werden. Mit der erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung ist es möglich, verbesserte Schaltungen, die Kondensatoren aufweisen, zu realisieren. Die erfindungsgemäße organisch elektronische Schaltung ist nicht nur durch einen verbesserten Herstellungsprozess vorteilhaft, sondern weist auch eine verbesserte Ausfallsicherheit auf, d. h. die Wahrscheinlichkeit, dass fehlerhafte Lackschichten auftreten, die zu Leckströmen in den Kondensatoren führen und diese dadurch unbrauchbar sind, ist reduziert.
Die organisch elektronische Schaltung gemäß einer bevorzugten Ausführung weist eine organische Elektronikbaugruppe auf, die sich in den verwendeten Materialien und Herstellungsprozessen grundlegend von einem üblicherweise für integrierte Schaltungen verwendetem Silizium-Chip unterscheidet. Die elektrisch leitenden, halbleitenden und/oder isolierenden Funktionsschichten dieser organischen Elektronikbaugruppe werden von Schichten eines mehrschichtigen Folienkörpers gebildet, welche durch Drucken, Rakeln, Aufdampfen oder Aufsputtern aufgebracht sind. Die elektrisch leitenden, halbleitenden und/oder isolierenden Funktionsschichten der organischen Elektronikbaugruppe werden hierbei im Gegensatz zu einem Silizium-Chip auf einem flexiblen Trägersubstrat bestehend aus einer Kunststofffolie und/oder Papier einer Dicke von 10 μm bis 100 μm aufgebaut. Diese Folie bildet so das Trägersubstrat der integrierten elektronischen Schaltung, d. h. die organische Elektronikbaugruppe, anstelle eines Siliziumdioxidplättchens bei einer, von einem Silizium-Chip gebildeten integrierten elektronischen Schaltung. Die halbleitenden Funktionsschichten dieser Schaltung werden vorzugsweise in einer Lösung aufgebracht und somit beispielsweise durch Drucken, Sprühen, Rakeln oder Gießen aufgebracht. Als Materialen der halbleitenden Funktionsschichten kommen hierbei vorzugsweise halbleitende Funktionspolymere wie Polythiophen, Polyterthiophen, Polyfluoren, Pentaceen, Tetraceen, Oligothiophen, in angoranischem Silizium eingebettet in einer Polymermatrix, Nano-Silizium oder Polyarylamin in Frage, jedoch auch anorganische Materialien, welche in Lösung oder durch Sputtern oder Aufdampfen aufbringbar sind, beispielsweise ZnO, a-Si. Die erste und die zweite Kondensatorplatte bilden einen integralen Bestandteil dieser organischen Elektronikbaugruppe und sind in einer oder verschiedener Elektrodenschichten der Elektronikbaugruppe ausgeformt, in welchen weitere ein oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Feldeffekttransistoren oder organische Dioden ausgeformt sind. Die erste und die zweite Kondensatorplatte bilden so einen integralen Bestandteil der von den elektrischen leitenden, halbleitenden und/oder isolierenden Funktionsschichten des mehrschichtigen Folienkörpers gebildeten integrierten elektronischen Schaltung. Ein Teilbereich eines zusammenhängenden elektrisch leitfähigen Bereichs einer Elektrodenschicht der organisch elektronischen Schaltung bildet so eine Elektrode eines organischen Feldeffekttransistors oder einer organischen Diode aus. Ein Bereich des Hauptsubstrats, welches der Träger der organisch elektronischen Schaltung ist, weist einen elektrisch leitfähigen Bereich auf. Dieser Bereich weist eine dritte Kondensatorplatte auf, die zumindest die erste und die zweite Kondensatorplatte unter Ausbildung eines Kondensators teilweise überdeckt. Ein solcher Bereich der elektrisch leitfähigen Schicht der organischen Elektronikbaugruppe bildet einerseits eine Elektrode eines aktiven organisch elektrischen Bauelements und steht somit beispielsweise in Kontakt mit einer halbleitenden Schicht der organischen Elektronikbaugruppe und bildet andererseits eine Kondensatorplatte zur Ausbildung eines Kondensators mittels der weiteren Kondensatorplatte der organischen Elektronikbaugruppe und der dritten Kondensatorplatte des Hauptsubstrats aus, d. h. sodass die organisch elektronische Schaltung mittels der drei Kondensatorplatten einen Kondensator ausbildet.
Unter einem organischen elektronischen Bauelement wird hier ein elektrisches Bauelement verstanden, das überwiegend aus organischem Material besteht, insbesondere zu mindestens 90 Gew.-% aus organischem Material besteht. Ein einzelnes organisches Bauelement setzt sich dabei aus unterschiedlichen Schichtlagen mit elektrischer Funktion, insbesondere in Form von nicht selbsttragenden, dünnen Schichten, und weiterhin mindestens aus den, den Schichtlagen zuordenbaren Bereichen eines Trägersubstrats zusammen, auf welchem sich die Schichtlagen befinden. Die einzelnen Schichtlagen können dabei aus organischem oder anorganischem Material gebildet sein, wobei nur organische, nur anorganische, oder organische und anorganische Schichtlagen in Kombination zur Bildung eines organischen Bauelements eingesetzt werden können. So wird ein elektrisches Bauelement umfassend ein organisches Trägersubstrat und ausschließlich anorganische Schichtlagen mit elektrischer Funktion aufgrund der üblicherweise großen Masse des Trägersubstrats im Vergleich zur Masse der Funktionsschichten insgesamt als organisches Bauelement angesehen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung überdeckt die dritte Kondensatorplatte den ersten Bereich und den zweiten Bereich vollflächig. Die Kapazität des Kondensators wird somit erhöht.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die dritte Kondensatorplatte streifenförmig ausgebildet. Insbesondere kann die dritte Kondensatorplatte streifenförmig als schmaler Streifen ausgebildet sein, der eine Länge aufweist, die mindestens 2-mal größer ist als eine Breite des Streifens. Hierdurch wird eine optimale Nutzung der Fläche der Funktionsschichten des mehrschichtigen Folienkörpers erzielt.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die erste Kondensatorplatte und die zweite Kondensatorplatte in der selben elektrisch leitenden Funktionsschicht der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten der Elektronikbaugruppe ausgeformt.
Es kann bei einer bevorzugten Ausführung auch vorgesehen sein, dass die erste Kondensatorplatte und die zweite Kondensatorplatte in verschiedenen elektrisch leitenden Funktionsschichten der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten der Elektronikbaugruppe ausgeformt sind.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind der erste Bereich der organisch elektronischen Schaltung und der zweite Bereich der organisch elektronischen Schaltung zueinander so angeordnet, dass die erste Kondensatorplatte und die zweite Kondensatorplatte weniger als 100 μm voneinander beabstandet sind. Vorzugsweise sind die erste Kondensatorplatte und die zweite Kondensatorplatte mit einem Abstand von 5 μm bis 10 μm voneinander beabstandet.
Durch eine Anordnung der ersten, der zweite und der dritten Kondensatorplatte werden weniger ungewünschte Ströme durch benachbarte Bauelemente in den Kondensator induziert und es wird die Signalqualität der organisch elektronischen Schaltung verbessert.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die erste Kondensatorplatte, die zweite Kondensatorplatte, und/oder die dritte Kondensatorplatte großflächig ausgebildet. Es ist möglich, dass die erste Kondensatorplatte, die zweite Kondensatorplatte, und/oder die dritte Kondensatorplatte jeweils eine Fläche von 4 mm² bis 100 mm² aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist zwischen ersten Kondensatorplatte und der dritten Kondensatorplatte, sowie zwischen der zweiten Kondensatorplatte und der dritten Kondensatorplatte eine Isolationsschicht angeordnet. Die Isolationsschicht überdeckt bevorzugt die die dritte Kondensatorplatte und/oder die erste und die zweite Kondensatorplatte vollständig.
Gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Isolationsschicht aus einer anorganischen, dielektrischen Schicht einer Schichtdicke zwischen 5 und 100 nm. Die anorganische, dielektrische Schicht ist vorzugsweise auf der Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht des Hauptsubstrats aufgebracht. Weiter ist vorzugsweise zwischen der Isolationsschicht und der Elektronikbaugruppe eine Kleberschicht angeordnet. Die Schichtdicke der Kleberschicht beträgt bevorzugt weniger als 1 μm, weiter bevorzugt weniger als 500 nm.
Die anorganische, dielektrische Schicht ist vorzugsweise auf die Oberfläche der elektrisch leitenden Schicht des Hauptsubstrats mittels eines Beschichtungsverfahrens, beispielsweise mittels Bedampfen oder Sputtern aufgebracht. Die anorganische, dielektrische Schicht besteht hierbei vorzugsweise aus Silziumdioxid.
Weiter ist es auch möglich, dass die anorganische, dieelektrische Schicht von einer Metalloxid-Schicht gebildet wird, die durch oberflächliche Oxidation der elektrisch leitfähigen Schicht des Hauptsubstrats, die in diesem Fall aus einem Metall besteht, ausgebildet wird. In diesem Fall beträgt die Schichtdicke der Metalloxidschicht zwischen 5 und 10 nm.
Ferner besteht die Isolationsschicht bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung aus einem elektrisch nichtleitenden zähen Kunststoff. Bei dem Kunststoff kann es sich um eine elektrisch nichtleitende zähe Kunststofffolie oder um einen elektrisch nichtleitenden zähen Kunststofflack handeln.
Die mechanisch zähe Isolationsfolie erhöht einerseits die Kapazität des Kondensators, und andererseits wird die organisch elektronische Schaltung mechanisch beanspruchbarer. Der mehrschichtige Folienkörper weist dennoch eine hohe Flexibilität auf. Bei der Herstellung als auch bei Verwendung der organischen elektronischen Schaltung wird mittels der zähen Isolationsfolie die Wahrscheinlichkeit für das Auftreten von Leckströmen zwischen der dritten und der ersten bzw. der zweiten Kondensatorplatte vermindert. Das Auftreten von Leckströmen gefährdet die ordnungsgemäße Funktionsfähigkeit der organisch elektronischen Schaltung.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die dritte Kondensatorplatte als Metallfolie ausgebildet. Die Metallfolie kann ein oder mehrere Metalle ausgewählt aus der Gruppe von Al (Al = Aluminium), Cu (Cu = Kupfer) aufweisen. Insbesondere kann die Metallfolie eine Metalllegierung aufweisen.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht die erste Kondensatorplatte, die zweite Kondensatorplatte und/oder die dritte Kondensatorplatte aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe Al (Al = Aluminium), Cu (Cu = Kupfer), Ag (Ag = Silber), Au (Au = Gold), Fe (Fe = Eisen) oder leitfähige Polymere oder Leitsilber bzw. Carbon Black.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die erste Kondensatorplatte, die zweite Kondensatorplatte, und/oder die dritte Kondensatorplatte ein Dicke von 10 nm bis 100 nm, vorzugsweise von 1 μm bis 50 μm, aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die organisch elektronische Schaltung zwischen der dritten Kondensatorplatte und der Isolationsschicht eine erste Kleberschicht auf. Es kann auch vorgesehen sein, dass die organisch elektronische Schaltung zwischen der ersten Kondensatorplatte und der Isolationsschicht sowie zwischen der zweiten Kondensatorplatte und der Isolationsschicht eine zweite Kleberschicht aufweist.
Es ist möglich, dass die erste Kleberschicht und/oder die zweite Kleberschicht eine Vielzahl von Klebepunkten aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die erste Kleberschicht und/oder die zweite Kleberschicht dielektrisch. Die erste Kleberschicht und/oder die zweite Kleberschicht weist eine relative Dielektrizitätskonstante von 2 bis 4 auf. Die erste und/oder die zweite Kleberschicht können so die Kapazität des Kondensators erhöhen, ohne dass sich dessen Bauhöhe erhöht.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die erste Kleberschicht und/oder die zweite Kleberschicht eine Dicke von 0,5 μm bis 20 μm, vorzugsweise 1 μm, auf.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Isolationsschicht dielektrisch und weist eine relative Dielektrizitätskonstante von 2 bis 7 auf, wobei die Isolationsschicht vorzugsweise PET (PET = Polyethylenterephthalat), PP (PP = Polypropylen) und/oder Polyamid aufweist. Vorzugsweise beträgt die relative Dielektrizitätskonstante der Isolationsschicht 2.3 (PP) bis 3,2 (PET).
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Isolationsschicht eine Dicke von 0,9 μm bis 10 μm, vorzugsweise 1,8 μm, auf.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Isolationsschicht als Kunststofffolie ausgebildet. Vorzugsweise umfasst die Kunststofffolie eine Polyethylenterephthalat-Folie, d. h. eine PET-Folie, und/oder eine Polypropylen-Folie, d. h. eine PP-Folie. Es ist möglich, dass die Isolationsschicht ein oder mehrere Kunststofffolien aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist das Hauptsubstrat eine Substratschicht auf. Die Substratschicht besteht vorzugsweise aus Papier und/oder einer Kunststofffolie, insbesondere PET, PP.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die organische Elektronikbaugruppe in einem oder mehreren dritten Bereichen der organisch elektronischen Schaltung jeweils eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten auf. Diese jeweils eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten ist als eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe ausgebildet. In dieser Elektrodenschicht sind ein oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Feldeffekttransistoren oder organische Dioden ausgeformt. Diese jeweils eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten ist weiter in Form einer weiteren ersten Kondensatorplatte ausgeformt. Diese ein oder mehreren ersten Kondensatorplatten bilden so einen integralen Bestandteil der organisch elektronischen Schaltung. Die organische Elektronikbaugruppe weist in einem oder mehreren vierten Bereichen der organisch elektronischen Schaltung jeweils eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten auf. Diese jeweils eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten ist als eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe ausgebildet. In dieser Elektrodenschicht sind ein oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Feldeffekttransistoren oder organische Dioden ausgeformt. Diese jeweils eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten ist weiter in Form einer weiteren zweiten Kondensatorplatte ausgeformt. Die ein oder mehreren weiteren zweiten Kondensatorplatten bilden so einen integrierten Bestandteil der organisch elektronischen Schaltung. Das Hauptsubstrat weist eine elektrisch leitfähige Schicht auf. Die elektrisch leitfähige Schicht ist in Form einer oder mehrerer weiterer dritter Kondensatorplatten ausgeformt. Jede der weiteren einen oder mehreren dritten Kondensatorplatten ist so ausgeformt und die organische Elektronikbaugruppe und das Hauptsubstrat sind so miteinander laminiert, dass die jeweilige weitere dritte Kondensatorplatte, die jeweilige weitere erste Kondensatorplatte und die jeweilige weitere zweite Kondensatorplatte zumindest teilweise überdeckt. Die jeweils weitere erste Kondensatorplatte, die jeweils weitere zweite Kondensatorplatte und die jeweils weitere dritte Kondensatorplatte bilden jeweils einen weiteren Kondensator der organisch elektronischen Schaltung aus.
Auf diese Weise ist es möglich, organisch elektronische Schaltungen zu erstellen, die einen oder mehrere Kondensatoren realisieren, die drei Kondensatorplatten aufweisen. Es ist möglich, dass bei erfindungsgemäßen Ausführungen die weiteren ersten und weiteren zweiten Kondensatorplatten in der selben oder in unterschiedlichen Funktionsschichten der organischen Elektronikbaugruppe ausgebildet sind
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die organisch elektronische Schaltung eine Spule auf. Die Spule ist in dem Hauptsubstrat angeordnet. Die Spule kann als Antennenspule eines Antennenschwingenkreises eines RFID-Transponders ausgebildet sein.
Es kann bei einer bevorzugten Ausführung vorgesehen sein, dass die organisch elektronische Schaltung eine Spule aufweist. Die Spule weist zwei Kontakte auf. Die zwei Kontakte der Spule sind als eine erste Platte, d. h. eine Anfangsplatte, und als eine zweite Platte, d. h. eine Endplatte, ausgebildet. Die Elektronikbaugruppe weist in einer oder zwei der elektrisch leitenden einen oder mehreren Funktionsschichten eine weitere erste Platte, d. h. eine weitere erste Kondensatorplatte, und eine weitere zweite Platte, d. h. eine weitere zweite Kondensatorplatte, auf. Die erste Platte ist mit der weiteren ersten Platte zumindest teilweise überlappend ausgebildet. Die zweite Platte ist mit der weiteren zweiten Platte zumindest teilweise überlappend ausgebildet. Jeweils bilden die erste Platte mit der weiteren ersten Platte und die zweite Platte mit der weiteren zweiten Platte je einen Kondensator aus. Mittels dieser beiden Kondensatoren kann die Spule kapazitiv an die Elektronikschaltung gekoppelt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die organisch Elektronikbaugruppe mehrere organische Bauteile auf. Die mehreren organische Bauteile werden aus der Gruppe organischer Widerstand, organischer Kondensator, organische Diode, und/oder organischer Feldeffekttransistor ausgewählt.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die organisch elektronische Schaltung eine gleichrichtende Baugruppe aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die organisch elektronische Schaltung ein RFID-Transponder.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnungen beispielhaft erläutert.
1a zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung.
1b zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung.
1c zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild der ersten und der zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung.
2a zeigt eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung.
2b zeigt in einer schematischen Ansicht von oben das Hauptsubstrat und die elektrisch leitende Funktionsschicht in einer schematischen Ansicht von unten der dritten Ausführung der erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung.
3a zeigt eine schematische Schnittansicht einer vierten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung.
3b zeigt in einer schematischen Ansicht von oben das Hauptsubstrat und die elektrisch leitende Funktionsschicht in einer schematischen Ansicht von unten der vierten Ausführung der erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung.
1a zeigt eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung 1. Die organisch elektronische Schaltung 1 weist ein Hauptsubstrat 80 und eine organische Elektronikbaugruppe 10 in Form eines mehrschichtigen Folienkörpers auf. Zur Verdeutlichung sind beispielhaft 6 Funktionsschichten, nämlich die Funktionsschichten 100, 101, 102, 103, 104 und 105, gezeigt. Der mehrschichtige Folienkörper kann eine Vielzahl von Funktionsschichten aufweisen. Der mehrschichtigen Folienkörper weist eine oder mehrere elektrisch leitende Funktionsschichten 101, 105 und eine oder mehrere elektrisch halbleitende Funktionsschichten 103 auf. Die Funktionsschichten 100, 102 und 104 sind als Isolationsschichten in Form einer Kunststofffolie ausgebildet. Die Funktionsschichten 100, 102 und 104 können jedoch auch als leitende oder hableitende Funktionsschichten ausgebildet sein. In einem ersten Bereich 90 der organisch elektronischen Schaltung 1 ist eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten, nämlich die Funktionsschicht 105, der organischen der Elektronikbaugruppe 10 als eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe 10 ausgeformt. In dieser elektrisch leitenden Funktionsschicht 105 ist eine Elektrode 201 ausgeformt. Diese Elektrode 201 kann als eine Elektrode eines organischen Feldeffekttransistors oder einer organischen Diode ausgeformt sein. Diese elektrisch leitende Funktionsschicht 105 ist weiter in Form einer ersten Kondensatorplatte 201 ausgeformt. Diese elektrisch leitende Funktionsschicht 105 bildet somit einen integralen Bestandteil der organischen Elektronikbaugruppe 10. In einem zweiten Bereich 91 der organisch elektronischen Schaltung 1 ist eine andere der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten, nämlich die Funktionsschicht 101, der organischen der Elektronikbaugruppe 10 als eine weitere Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe 10 ausgeformt. In dieser elektrisch leitenden Funktionsschicht 101 ist eine Elektrode 211 ausgebildet. Diese Elektrode 211 kann, ebenso wie die der Funktionsschicht 105, als eine Elektrode eines organischen Feldeffekttransistors oder einer organischen Diode ausgeformt sein. Diese elektrisch leitende Funktionsschicht 211 ist weiter in Form einer zweiten Kondensatorplatte 211 ausgeformt. Auch diese elektrisch leitende Funktionsschicht 211 bildet somit einen integrierten Bestandteil der organischen Elektronikbaugruppe 10. Die erste Kondensatorplatte 201 und die zweite Kondensatorplatte 211 bestehen aus Ag, Au oder Cu und weisen eine Dick von 40 nm auf. Die erste Kondensatorplatte 201 besteht vorzugsweise aus Kupfer. Die zweite Kondensatorplatte 211 besteht vorzugsweise aus Silber. Ferner sind die organische Elektronikschaltung 10 und das Hauptsubstrat 80 miteinander laminiert. Das Hauptsubstrat 80 weist eine elektrisch leitfähige Schicht 50 auf. Die elektrisch leitfähige Schicht 50 ist in Form einer dritten Kondensatorplatte 50 ausgeformt. Die elektrisch leitfähige Schicht 50 ist als dünne Metallfolie aus Al oder Cu ausgebildet und weist eine Dicke von ca. 18 μm auf. Die dritte Kondensatorplatte 50 ist so ausgeformt und die Elektronikbaugruppe 10 und das Hauptsubstrat 80 sind so miteinander laminiert, dass die dritte Kondensatorplatte 50 die erste Kondensatorplatte 201 und die zweite Kondensatorplatte 211 vollständig überdeckt. Die dritte Kondensatorplatte 50 überdeckt den ersten Bereich 90 und den zweiten Bereich 91 vollflächig. Die erste Kondensatorplatte 201, die zweite Kondensatorplatte 211 und die dritte Kondensatorplatte 50 bilden einen Kondensator der organisch elektronischen Schaltung 1 aus. 1c zeigt ein schematisches Ersatzschaltbild des Kondensators gebildet aus der ersten Kondensatorplatte 201, der zweiten Kondensatorplatte 211 und der dritten Kondensatorplatte 50. Der Kondensator wird daher durch in Reihe schalten eines Platenkondensators, der durch die erste Kondensatorplatte 201 und die dritte Kondensatorplatte 50 gebildet wird, mit einem weiteren Plattenkondensator, der durch die dritte Kondensatorplatte 50 und die zweite Kondensatorplatte 211 gebildet wird, ausgebildet. Bei der organisch elektronischen Schaltung 1 sind die erste Kondensatorplatte 201 und die zweite Kondensatorplatte 211 in verschiedenen elektrisch leitenden Funktionsschichten 101 bzw. 105 der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten der Elektronikbaugruppe 10 ausgeformt.
Der erste Bereich 90 der organisch elektronischen Schaltung 1 und der zweite Bereich 91 der organisch elektronischen Schaltung 1, insbesondere die erste Kondensatorplatte 201 bzw. die zweite Kondensatorplatte 211, sind zueinander mit einem Abstand weniger als 200 μm beabstandet angeordnet. Ein geringer Abstand des ersten Bereichs 90 zu dem zweiten Bereich 91 verringert die Induktion von ungewünschten elektrischen Strömen in den Kondensator. Die Qualität der organisch elektronischen Schaltung wird dadurch verbessert gegenüber Ausführungen, deren erste und zweite Kondensatorplatte im Vergleich hierzu einen größeren Abstand aufweisen.
Das Hauptsubstrat 80 ist mit der organischen Elektronikbaugruppe 10 laminiert unter Zwischenschaltung einer Isolationsschicht 40. Zwischen der ersten Kondensatorplatte 201 und der dritten Kondensatorplatte 50 sowie zwischen der zweiten Kondensatorplatte 211 und der dritten Kondensatorplatte 50 ist eine Isolationsschicht 40 angeordnet. Die Isolationsschicht 40 überdeckt die erste Kondensatorplatte 201, die zweite Kondensatorplatte und die dritte Kondensatorplatte 50 vollständig. Für die Herstellung organisch elektronischer Schaltungen ist es zweckdienlich, dass die organisch elektronische Schaltung 1 ein kleines Volumen und/oder eine kleine Fläche aufweist. Dies ist von Vorteil, wenn die organische elektronische Schaltung 1 als RFID-Transponder oder als Teilschaltung eines RFID – Transponders ausgebildet ist. Die Isolationsschicht 40 ist daher aus einer elektrisch nichtleitenden zähen und dielektrischen Kunststofffolie einer relativen Dielektrizitätskonstante von 2,3 (PP) bis 3,2 (PET) ausgebildet. Die Isolationsschicht 40 bestehend aus der zähen Kunststofffolie erlaubt, dass die organisch elektronische Schaltung 1 sich für die Herstellung von flexiblen und mechanisch beanspruchbaren RFID-Transponder eignet. Mechanisch beanspruchbar bedeutet, dass die organisch elektronische Schaltung verformbar ist ohne dass Defekte an der organisch elektronischen Schaltung 1 auftreten, d. h. die organisch elektronische Schaltung 1 bleibt auch unter mechanischer Beanspruchung funktionsfähig. Unter mechanischer Beanspruchung wird insbesondere eine mechanische Verformbeanspruchung und Druckbeanspruchung verstanden. Damit der Kondensator gebildet aus der ersten Kondensatorplatte 201, der zweiten Kondensatorplatten 211 und der dritten Kondensatorplatte 50 ein kleines Volumen, aber dennoch eine große Kapazität, aufweist, weist die Isolationsschicht 40 eine Dicke von etwa 1 μm auf. Bei der Kunststofffolie der Isolationsschicht 40 handelt es sich um einen mehrschichtigen Folienkörper, der insbesondere eine PET-Folie und eine PP-Folie umfasst.
Des Weiteren weist die organisch elektronische Schaltung 1 zwischen der dritten Kondensatorplatte 50 und der Isolationsschicht 40 eine erste Kleberschicht 32 auf. Die organisch elektronische Schaltung 1 weist darüber hinaus noch eine zweite Kleberschicht 31 auf. Die zweite Kleberschicht 31 ist zwischen der ersten Kondensatorplatte 201 und der Isolationsschicht 40 sowie zwischen der zweiten Kondensatorplatte 211 und der Isolationsschicht 40 ausgebildet. Die erste Kleberschicht 32 und die zweite Kleberschicht 31 sind vollflächig mit der Isolationsschicht 40 verbunden. Die erste Kleberschicht 32 und die zweite Kleberschicht 31 können durch Aufbringen einer Vielzahl von Klebepunkten, bestehend aus einem Klebemittel, auf die dritte Kondensatorplatte 50 bzw. auf die Funktionsschicht 105 erzeugt werden. Das Klebemittel ist elektrisch nichtleitend, nichtkorrodierend und erzeugt nach Aushärtung eine zähe Klebeschicht. Ferner weisen die erste Klebeschicht 32 und die zweite Klebeschicht 31 eine relative Dielektrizitätskonstante von vorzugsweise 2 bis 3 auf. Die erste Klebeschicht 32 und die zweite Klebeschicht 31 weisen ein Dicke von ca. 1 μm auf. Diese Eigenschaften der ersten Klebeschicht 32 und der zweiten Klebeschicht 31 ermöglichen es, kleine und mechanisch robuste Kondensatoren zu bilden, die eine hohe Kapazität aufweisen.
Insbesondere ist es möglich, dass die erste Kleberschicht 31, die zweite Kleberschicht 32 und/oder die Isolationsschicht 40 durch eine elektrisch isolierende Lackschicht ersetzt werden können.
Zur weiteren mechanischen Stabilisierung weist das Hauptsubstrat 80 eine Substratschicht 60 auf. Die Substratschicht 60 besteht hierbei aus Papier und einer Kunststofffolie.
Wie bereits allgemein beschrieben, weist die organisch elektronische Schaltung 1 eine organische Elektronikbaugruppe 10 auf, die sich in den verwendeten Materialien und Herstellungsprozessen grundlegend von einem herkömmlichen für integrierte Schaltungen verwendetem Silizium-Chip unterscheidet. Die elektrisch leitenden, halbleitenden und/oder isolierenden Funktionsschichten 100, 101, 102, 103, 104 und 105 der Elektronikbaugruppe 10 werden von Schichten eines mehrschichtigen Folienkörpers gebildet. Die Schichten werden durch Drucken, Rakeln, Aufdampfen oder Aufsputtern aufgebracht. Die elektrisch leitenden, halbleitenden und/oder isolierenden Funktionsschichten 100, 101, 102, 103, 104 und 105 der organischen Elektronikbaugruppe 10 werden hierbei im Gegensatz zu einem Silizium-Chip auf einem flexiblen Trägersubstrat bestehend aus einer Kunststofffolie und/oder Papier einer Dicke von 10 μm bis 100 μm aufgebaut. Diese Folie bildet das Trägersubstrat der integrierten elektronischen Schaltung, d. h. die Elektronikbaugruppe 10, anstelle eines Siliziumdioxidplättchens bei einer herkömmlichen Silizium-Chip-Technologie. Die halbleitenden Funktionsschichten dieser organisch elektronischen Schaltung werden vorzugsweise in einer Lösung aufgebracht und werden somit beispielsweise durch Drucken, Sprühen, Rakeln oder Gießen aufgebracht. Als Materialen der halbleitenden Funktionsschichten werden hierbei vorzugsweise halbleitende Funktionspolymere wie Polythiophen, Polytherthiophen, Polyfluoren, Pentaceen, Tetraceen, Oligothiophen, angoranischem Silizium eingebettet in einer Polymermatrix, Nano-Silizium oder Polyarylamin verwendet. Anorganische Materialien können ebenso verwendet werden. Die anorganischen Materialien sind in Lösung oder durch Sputtern oder Aufdampfen aufbringbar. Bei bevorzugten anorganischen Materialien handelt es sich beispielsweise um ZnO oder, a-Si.
1b zeigt eine schematische Schnittansicht einer zweiten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung 1. Bei der zweiten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung 1 handelt es sich um eine zu der ersten Ausführung abgewandelten Ausführung.
Die organisch elektronische Schaltung 1 weist, im Gegensatz zur ersten erfindungsgemäßen Ausführungen, die erste Kondensatorplatte 201 und die zweite Kondensatorplatte 211 in derselben elektrisch leitenden Funktionsschicht 105 auf. Die erste Kondensatorplatte 201 und die zweite Kondensatorplatte 211 sind daher in derselben elektrisch leitenden Funktionsschicht 105 ausgeformt. Ferner sind die erste Kondensatorplatte 201 und die zweite Kondensatorplatte 211 mit unterschiedlicher Größe ausgebildet. Dies ist im Gegensatz zur ersten erfindungsgemäßen Ausführung, bei der beide Kondensatorplatten 201 und 211 mit der selben Größe ausgeformt sind. Ferner sind auch der erste Bereich 90 und der zweite Bereich 91, insbesondere die erste Kondensatorplatte 201 bzw. die zweite Kondensatorplatte 211, mit einem geringeren Abstand zueinander beabstandet als es die erste erfindungsgemäße Ausführung vorsieht.
2a zeigt eine schematische Schnittansicht einer dritten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung 2. Die dritte Ausführung weist einen zweiten Kondensator auf, der in analoger Weise zu den ersten beiden Ausführungen realisiert werden kann. 2a zeigt eine organisch elektronische Schaltung 2, die eine organische Elektronikbaugruppe 11 umfasst. Die organisch Elektronikbaugruppe 11 weist in einem dritten Bereich 92 der organisch elektronischen Schaltung 2 eine elektrisch leitende Funktionsschicht der organischen Elektronikbaugruppe 11 auf. Diese elektrisch leitende Funktionsschicht ist als eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe 11 ausgebildet. In dieser Elektrodenschicht ist eine Elektrode für einen organischen Feldeffekttransistor oder eine organische Diode ausgeformt. Diese elektrisch leitende Funktionsschicht ist weiter in Form einer weiteren ersten Kondensatorplatte 221 ausgeformt. Diese erste Kondensatorplatten 221 bildet so einen integralen Bestandteil der organisch elektronischen Schaltung 2. Die organische Elektronikbaugruppe 11 weist weiter in einem vierten Bereich 93 der organisch elektronischen Schaltung 11 eine elektrisch leitende Funktionsschicht der organischen Elektronikbaugruppe auf 11. Diese elektrisch leitende Funktionsschicht ist ebenso als eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe 11 ausgebildet. In dieser Elektrodenschicht ist eine Elektrode für einen organischen Feldeffekttransistor oder eine organische Diode ausgeformt. Diese elektrisch leitende Funktionsschicht ist weiter in Form einer weiteren zweiten Kondensatorplatte 231 ausgeformt. Die weitere zweite Kondensatorplatte 231 bildet so auch einen integrierten Bestandteil der organisch elektronischen Schaltung 2. Das Hauptsubstrat 80a weist eine elektrisch leitfähige Schicht auf. Die elektrisch leitfähige Schicht ist in Form einer weiteren dritten Kondensatorplatte 51 ausgeformt. Die dritte Kondensatorplatte 51 ist so ausgeformt und die organische Elektronikbaugruppe 11 und das Hauptsubstrat 80a sind so miteinander laminiert, dass die weitere dritte Kondensatorplatte 51, die weitere erste Kondensatorplatte 221 und die weitere zweite Kondensatorplatte 231 vollständig überdeckt. In einer abgewandelten und nicht gezeigten Ausführung kann jedoch auch eine teilweise Überdeckung vorgesehen sein. Die weitere erste Kondensatorplatte 221, die weitere zweite Kondensatorplatte 231 und die weitere dritte Kondensatorplatte 51 bilden einen weiteren Kondensator der organisch elektronischen Schaltung 2 aus.
Auf diese Weise ist es möglich, organisch elektronische Schaltung zu erstellen, die ein oder mehrere Kondensatoren aufweisen, die durch diese drei Kondensatorplatten realisiert sind. Analog zur ersten und zweiten erfindungsgemäßen Ausführung können die weiteren ersten und weiteren zweiten Kondensatorplatten in derselben oder in unterschiedlichen Funktionsschichten der organischen Elektronikbaugruppe ausgebildet sein.
2b zeigt in einer schematischen Ansicht von oben das Hauptsubstrat 80a und die elektrisch leitende Funktionsschicht 105 in einer schematischen Ansicht von unten der dritten Ausführung der erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung 2. Die dritte Kondensatorplatte 50 und die weitere dritte Kondensatorplatte 51 sind streifenförmig mit unterschiedlicher Länge und Breite in dem Hauptsubstrat 80a ausgebildet. Die dritte Kondensatorplatte 50 und die weitere dritte Kondensatorplatte 51 sind beide in der selben elektrisch leitenden Funktionsschicht ausgebildet und weisen beide die selbe Dicke auf. Die dritte Kondensatorplatte 50 ist großflächig ausgebildet und weist eine Fläche von 25 mm² bis 150 mm², vorzugsweise 100 mm², auf. Die weitere dritte Kondensatorplatte ist jedoch wesentlich kleiner mit einer Fläche von kleiner als 50 mm² ausgebildet. Ferner zeigt 2b, dass die erste Kondensatorplatte 201 und die zweite Kondensatorplatte 211 beide großflächig mit einer Fläche von 12 mm² bis 75 mm², vorzugsweise von 50 mm², ausgebildet sind. In einer nicht gezeigten erfindungsgemäßen Ausführung kann jedoch vorgesehen sein, dass die erste Kondensatorplatte 201 und die zweite Kondensatorplatte 211 unterschiedlich, insbesondere mit unterschiedlicher Größe, ausgebildet sein können. 2b verdeutlicht in Verbindung mit der 2a wie die beiden Kondensatoren bei Schaltung einer vollflächigen Isolationsschicht 40 ausgebildet werden, nämliche die erste Kondensatorplatte 201, die zweite Kondensatorplatte 211 und die dritte Kondensatorplatte 50 bilden den ersten Kondensator aus, wobei die weitere erste Kondensatorplatte 221, die weitere zweite Kondensatorplatte 231 und die weitere dritte Kondensatorplatte 51 den weiteren Kondensator ausbilden.
3a zeigt eine schematische Schnittansicht einer vierten Ausführung einer erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung 3. Die organisch elektronische Schaltung 3 ist als ein RFID-Transponder ausgebildet. Die organisch elektronische Schaltung 3 weist entsprechend zu den vorrangehenden Ausführungen einen Kondensator gebildet aus der ersten Kondensatorplatte 201, der zweiten Kondensatorplatte 211 und der dritten Kondensatorplatte 50 unter Zwischenschaltung einer vollflächigen Isolationsschicht 40 auf. Zur Realisierung des RFID-Transponders wird an eine organische Elektronikbaugruppe 12 eine Spule 70 kapazitiv angekoppelt. Die kapazitive Ankopplung wird nun mittels 3b verdeutlicht.
3b zeigt in einer schematischen Ansicht von oben das Hauptsubstrat 80b und die elektrisch leitende Funktionsschicht 105 in einer schematischen Ansicht von unten der vierten Ausführung der erfindungsgemäßen organisch elektronischen Schaltung 3. Die organisch elektronische Schaltung 3 weist eine ebene schneckenförmige Spule 70 auf. Die Spule 70 ist in dem Hauptsubstrat 80b angeordnet. Die Spule 70 weist ferner an ihrem Anfang und ihrem Ende eine Anfangsplatte 220 bzw. eine Endplatte 230 auf. Das Material der Spule 70 ist ein Metall oder eine Metalllegierung. Vorzugsweise besteht die Spule 70 aus demselben Material wie die dritte Kondensatorplatte 50. Die Spule 70 und die dritte Kondensatorplatte 50 sind in derselben Ebene des Hauptsubstrats 80b angeordnet und weisen dieselbe Dicke auf. Die Spule 70 stellt eine Antennenspule des RFID-Transponders 3 dar. Der Antennenschwingkreis bestehend aus der Spule 70 und mit ihrer Anfangsplatte 220 und Endplatte 230 und einer weiteren ersten Kondensatorplatte 221 und einer weiteren zweiten Kondensatorplatte 231. Durch laminieren der organischen Elektronikbaugruppe 12 auf das Hauptsubstrat 80b mit zwischengeschalteter Isolationsschicht 40 wird der Antennenschwingkreis des RFID-Transponders 3 ausgebildet. Hierbei bilden die Anfangsplatte 220 mit der ersten weiteren Kondensatorplatte 221 einen ersten Schwingkreiskondensator 22 und die Endplatte 230 mit der ersten weiteren Kondensatorplatte 231 einen zweiten Schwingkreiskondensator 23 aus. Der Antennenschwingkreis weist die Spule 70 und die beiden Schwingkreiskondensatoren 22 und 23 auf. Der Antennenschwingkreis wird durch die kapazitive Ankopplung der Spule 70 mit ihrer Anfangsplatte 220 und Endplatte 230 an die organische Elektronikbaugruppe 12 ausgebildet. Der Antennenschwingkreis der RFID-Transponders wird durch Laminieren des Hauptsubstrats 80b mit der organischen Elektronikbaugruppe 3 unter Zwischenschaltung der vollflächigen Isolationsschicht 40 ausgebildet.
Ein gemeinsames Merkmal, der anhand der 1a bis 3b beschriebenen bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungen der organisch elektronischen Schaltung ist die Zwischenschaltung einer Isolationsfolie 40, die aus einer zähen Kunststofffolie besteht. Diese Isolationsfolie verringert den produktionsbedingten Ausschussanteil an organisch elektronischen Schaltungen durch Erhöhungen mechanischer Belastbarkeit der organisch elektronischen Schaltungen.
Ferner, weisen die organische Elektronikbaugruppe 10, 11 und/oder 12 der vorangehenden Ausführungen organisch elektronische Schaltung 1, 2 und/oder 3, vorzugsweise mehrere organische Bauteile, ausgewählt aus der Gruppe organischer Widerstand, organischer Kondensator, organische Diode, und/oder organischer Feldeffekttransistor auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10349027 B4 [0002]

Claims

Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3), dadurch gekennzeichnet, dass die organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) ein Hauptsubstrat (80, 80a, 80b) und eine organische Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) in Form eines mehrschichtigen Folienkörpers aufweist, welcher eine oder mehrere elektrisch leitende Funktionsschichten (101, 105) und eine oder mehrere elektrisch halbleitende Funktionsschichten (103) aufweist, wobei in einem ersten Bereich (90) der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten (101, 105) der organischen der Elektronikbaugruppe (10, 11, 12), welche eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) ist, in welcher ein oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Feldeffekttransistoren oder organische Dioden ausgeformt sind, weiter in Form einer ersten Kondensatorplatte (201) ausgeformt ist, die so einen integralen Bestandteil der organischen Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) bildet, und in einem zweiten Bereich (91) der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten (101, 105) der organischen Elektronikbaugruppe (10, 11, 12), welche eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) ist, in welcher ein oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Feldeffekttransistoren oder organische Dioden ausgeformt sind, weiter in Form einer zweiten Kondensatorplatte (211) ausgeformt ist, die so einen integrierten Bestandteil der organischen Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) bildet, dass die Elektronikschaltung (10, 11, 12) und das Hauptsubstrat (80, 80a, 80b) miteinander laminiert sind, dass das Hauptsubstrat (80, 80a, 80b) eine elektrisch leitfähige Schicht aufweist, welche in Form einer dritten Kondensatorplatte (50) ausgeformt ist und dass die dritte Kondensatorplatte (50) so ausgeformt und die Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) und das Hauptsubstrat (80, 80a, 80b) so miteinander laminiert sind, dass die dritte Kondensatorplatte (50) die erste Kondensatorplatte (201) und die zweite Kondensatorplatte (211) jeweils zumindest teilweise überdeckt, und die erste Kondensatorplatte (201), die zweite Kondensatorplatte (211) und die dritte Kondensatorplatte (50) einen Kondensator der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) ausbilden.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kondensatorplatte (50) den ersten Bereich (90) und den zweiten Bereich (91) vollflächig überdeckt.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kondensatorplatte (50) streifenförmig ausgebildet ist.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kondensatorplatte (201) und die zweite Kondensatorplatte (211) in derselben elektrisch leitenden Funktionsschicht (105) der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten (101, 105) der Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) ausgeformt sind.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kondensatorplatte (201) und die zweite Kondensatorplatte (211) in verschiedenen elektrisch leitenden Funktionsschichten (101, 105) der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten (101, 105) der Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) ausgeformt sind.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (90) der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) und der zweite Bereich (91) der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) zueinander so angeordnet sind, dass die erste Kondensatorplatte (201) und die zweite Kondensatorplatte (211) weniger als 100 μm, vorzugsweise mit einem Abstand von 5 μm bis 10 μm, voneinander beabstandet sind.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kondensatorplatte (201), die zweite Kondensatorplatte (211), und/oder die dritte Kondensatorplatte (50) großflächig ausgebildet sind und vorzugsweise jeweils eine Fläche von 4 mm² bis 100 mm² aufweisen.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Kondensatorplatte (201) und der dritten Kondensatorplatte (50), sowie zwischen der zweiten Kondensatorplatte (211) und der dritten Kondensatorplatte (50) eine Isolationsschicht (40) angeordnet ist, und dass die Isolationsschicht (40) die erste Kondensatorplatte (201) und die zweite Kondensatorplatte (211) vollständig überdeckt, und/oder dass die Isolationsschicht (40) die dritte Kondensatorplatte (50) vollständig überdeckt.
Organisch elektronische Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht aus einer anorganischen dielektrischen Schicht einer Schichtdicke zwischen 5 und 100 nm besteht.
Organisch elektronische Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht auf der Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schicht des Hauptsubstrats angeordnet ist und eine Kleberschicht zwischen der Isolationsschicht und der Elektronikbaugruppe vorgesehen ist.
Organisch elektronische Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht auf die Oberfläche der elektrisch leitfähigen Schicht des Hauptsubstrats durch ein Beschichtungsverfahren, insbesondere durch Bedampfen oder Sputtern aufgebracht ist.
Organisch elektronische Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht aus einem Metalloxid einer Schichtdicke zwischen 5 bis 10 nm besteht und durch oberflächliche Oxidation der aus einem metallischen Material bestehenden elektrisch leitfähigen Schicht des Hauptsubstrats ausgebildet ist.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (40) aus einem elektrisch nichtleitenden zähen Kunststoff, insbesondere einer elektrisch nichtleitenden zähen Kunststofffolie oder einem elektrisch nichtleitenden zähen Kunststofflack, besteht.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Kondensatorplatte (50) als Metallfolie ausgebildet ist.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kondensatorplatte (201), die zweite Kondensatorplatte (211) und/oder die dritte Kondensatorplatte (50) aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe Al, Cu, Ag, Au, Fe besteht.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kondensatorplatte (201), die zweite Kondensatorplatte (211), und/oder die dritte Kondensatorplatte (50) eine Dicke von 10 nm bis 100 nm, vorzugsweise von 1 μm bis 50 μm, aufweist.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) zwischen der dritten Kondensatorplatte (50) und der Isolationsschicht (40) eine erste Kleberschicht (32) aufweist, und/oder dass die organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) zwischen der ersten Kondensatorplatte (201) und der Isolationsschicht (40), sowie zwischen der zweiten Kondensatorplatte (211) und der Isolationsschicht (40) eine zweite Kleberschicht (31) aufweist.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kleberschicht (31) und/oder die zweite Kleberschicht (32) dielektrisch ist und eine relative Dielektrizitätskonstante von 2 bis 3 aufweist.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kleberschicht (31) und/oder die zweite Kleberschicht (32) eine Dicke von 0,5 μm bis 20 μm, vorzugsweise 1 μm, aufweist.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (40) dielektrisch ist und eine relative Dielektrizitätskonstante von 0,9 μm bis 10 μm, vorzugsweise 1,8 μm, aufweist.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (40) eine Dicke von 0,9 μm bis 1,8 μm, vorzugsweise 1,3 μm, aufweist.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (40) als Kunststofffolie ausgebildet ist, vorzugsweise eine Polyethylenterephthalat-Folie und/oder eine Polypropylen-Folie umfasst.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptsubstrat eine Substratschicht (60) aufweist, die vorzugsweise aus Papier und/oder einer Kunststofffolie, insbesondere PET, besteht.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organische Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) in einem oder mehreren dritten Bereichen (92) der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) jeweils eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten (101, 105) der organischen Elektronikbaugruppe (10, 11, 12), welche eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) ist, in welcher ein oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Feldeffekttransistoren oder organische Dioden ausgeformt sind, weiter in Form einer weiteren ersten Kondensatorplatte (221) ausgeformt ist, die so einen integralen Bestandteil der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) bildet, und in einem oder mehreren vierten Bereichen (93) der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) jeweils eine der einen oder mehreren elektrisch leitenden Funktionsschichten (101, 105) der organischen Elektronikbaugruppe (10, 11, 12), welche eine Elektrodenschicht der Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) ist, in welcher ein oder mehrere Elektroden für ein oder mehrere organische Feldeffekttransistoren oder organische Dioden ausgeformt sind, weiter in Form einer weiteren zweiten Kondensatorplatte (231) ausgeformt ist, die so einen integrierten Bestandteil der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) bildet, dass das Hauptsubstrat (80, 80a, 80b) eine elektrisch leitfähige Schicht aufweist, welche in Form einer oder mehrerer weiterer dritter Kondensatorplatten (51) ausgeformt ist und dass jede der die weiteren einen oder mehreren dritten Kondensatorplatten (51) so ausgeformt und die organische Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) und das Hauptsubstrat (80, 80a, 80b) so miteinander laminiert sind, dass die jeweilige weitere dritte Kondensatorplatte (51), die jeweilige weitere erste Kondensatorplatte (221) und die jeweilige weitere zweite Kondensatorplatte (231) zumindest teilweise überdeckt, und die jeweils weitere erste Kondensatorplatte (221), die jeweils weitere zweite Kondensatorplatte (231) und die jeweils weitere dritte Kondensatorplatte (51) jeweils einen weiteren Kondensator der organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) ausbilden.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) eine Spule (70) aufweist, die in dem Hauptsubstrat (80b) angeordnet ist.
Organisch elektronischen Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organisch Elektronikbaugruppe (10, 11, 12) mehrere organische Bauteile aufweist, ausgewählt aus der Gruppe organischer Widerstand, organischer Kondensator, organische Diode, und/oder organischer Feldeffekttransistor.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) eine gleichrichtende Baugruppe aufweist.
Organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die organisch elektronische Schaltung (1, 2, 3) ein RFID-Transponder ist.