DE102011077687A1

DE102011077687A1 - Organische leuchtdiode, verfahren zur herstellung einer organischen leuchtdiode und modul mit mindestens zwei organischen leuchtdioden

Info

Publication number: DE102011077687A1
Application number: DE102011077687A
Authority: DE
Inventors: Robert Treß; Karsten Diekmann; Britta Göötz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2012-12-20
Anticipated expiration: 2031-06-18
Also published as: KR101877090B1; KR20140033459A; CN107068660A; CN103608945A; US9105863B2; CN103608945B; DE102011077687B4; WO2012171790A1; US20140203253A1; CN107068660B

Abstract

Es wird eine organische Leuchtdiode (1) mit den folgenden Elementen angegeben: – einem Substrat (2), – einer organischen Schichtenfolge (5), die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt, wobei die organische Schichtenfolge (5) in einem zentralen Bereich (4) des Substrats (2) angeordnet ist, – einer Metallisierung (9), die in einem Randbereich (8) des Substrats (2) angeordnet ist und zur elektrischen Kontaktierung der organischen Schichtenfolge (5) ausgebildet ist, und – einer separat gefertigten metallischen Kontaktstruktur (12), die mit der Metallisierung (9) stoffschlüssig und elektrisch leitend verbunden ist. Weiterhin werden ein Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiode und ein Modul mit mindestens zwei Leuchtdioden angegeben.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiode, eine organische Leuchtdiode und ein Modul mit mindestens zwei organischen Leuchtdioden angegeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine organische Leuchtdiode anzugeben, die einfach elektrisch kontaktiert werden kann. Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Leuchtdiode anzugeben. Außerdem soll ein Modul mit mindestens zwei organischen Leuchtdioden angegeben werden, das sich durch eine einfache elektrische Kontaktierung der organischen Leuchtdioden untereinander auszeichnet.
Diese Aufgaben werden durch eine organische Leuchtdiode mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruches 6 und durch ein Modul mit den Merkmalen des Patentanspruches 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sowie Weiterbildungen der organischen Leuchtdiode, des Herstellungsverfahrens und des Moduls sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine organische Leuchtdiode umfasst insbesondere:

– ein Substrat,
– eine organische Schichtenfolge, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt, wobei die organische Schichtenfolge in einem zentralen Bereich des Substrats angeordnet ist,
– eine Metallisierung, die in einem Randbereich des Substrats angeordnet ist, und zur elektrischen Kontaktierung der organischen Schichtenfolge ausgebildet ist, und
– eine separat gefertigte metallische Kontaktstruktur, die mit der Metallisierung stoffschlüssig und elektrisch leitend verbunden ist.

Die organische Schichtenfolge umfasst in der Regel eine Vielzahl an organischen Schichten, wie beispielsweise Ladungsträger-leitende Schichten, Ladungsträger-injizierende Schichten und zumindest eine Emitterschicht. Die Emitterschicht erzeugt in der Regel im Betrieb elektromagnetische Strahlung, meistens sichtbares Licht.
Die organische Schichtenfolge ist in der Regel auf einem Substrat angeordnet. Bei dem Substrat kann es sich beispielsweise um eine Glasscheibe handeln. Zur elektrischen Kontaktierung der organischen Schichtenfolge ist auf dem Substrat eine erste Elektrodenschicht und auf der von dem Substrat abgewandten Seite der Schichtenfolge eine zweite Elektrodenschicht aufgebracht. Zumindest eine der beiden Elektrodenschichten ist hierbei transmittierend für die in der Emitterschicht erzeugte elektromagnetische Strahlung ausgebildet. Eine Elektrodenschicht, die durchlässig für sichtbares Licht ist, kann beispielsweise aus zumindest einem transparenten leitenden Oxid („transparent conductive oxide“, TCO-Material) gebildet sein.
Transparente leitende Oxide sind in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂ oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn₂SnO₄, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechend die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrische Zusammensetzung und können weiterhin auch p- sowie n-dotiert sein.
Da die organischen Materialien der organischen Schichtenfolge – etwa im Vergleich zu anorganischen Halbleitermaterialien – gegenüber äußere Einflüsse empfindlich sind, wie etwa Flüssigkeiten oder Gase, weist die organische Leuchtdiode in der Regel eine Verkapselung der organischen Materialien auf. Eine Verkapselung kann beispielsweise durch eine Kappe gebildet sein, die möglichst gasdicht und flüssigkeitsdicht mit dem Substrat verbunden ist.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die organische Leuchtdiode eine Dünnfilmverkapselung aufweist. Eine Dünnfilmverkapselung ist in der Regel aus mindestens einer Schicht aufgebaut, die beispielsweise mittels eines CVD-Prozesses (Chemical Vapor Deposition), wie beispielsweise einem ALD-Verfahren (Atomic Layer Deposition), aufgebracht werden kann. Die Dünnfilmverkapselung wird bevorzugt über das gesamte Bauteil aufgebracht und ist in der Regel elektrisch isolierend ausgebildet. Dünnfilmverkapselungen sind beispielsweise in den folgenden Druckschriften beschrieben, deren Offenbarungsgehalt diesbezüglich durch Rückbezug aufgenommen wird: DE 10 2010 044 738 , WO 2009/095005 , WO 2009/094997 , WO 2009/095006 . Bevorzugt ist auf der Dünnfilmverkapselung weiterhin ein Deckglas angeordnet.
Bei der Metallisierung kann es sich beispielsweise um eine Schicht handeln, die ein Metall enthält oder aus einem Metall gebildet ist. Weiterhin ist es möglich, dass die Metallisierung aus einer Mehrzahl an Einzelschichten aufgebaut ist. Hierbei ist jede Einzelschicht besonders bevorzugt ebenfalls aus einem Metall gebildet oder enthält ein Metall. Die Metallisierung weist beispielsweise Aluminium auf. Die Metallisierung kann aus einer Aluminiumschicht gebildet sein, die zwischen zwei vergleichsweise dünnen chromhaltigen Schichten angeordnet ist. Die Metallisierung kann beispielsweise durch Sputtern abgeschieden werden.
Gemäß einer Ausführungsform der organischen Leuchtdiode ist die Metallisierung auf der ersten Elektrodenschicht und/oder der zweiten Elektrodenschicht aufgebracht. Die Metallisierung ist hierbei dafür vorgesehen, elektrischen Strom in die erste Elektrodenschicht und/oder die zweite Elektrodenschicht einzuprägen. Die Metallisierung ist daher besonders bevorzugt in direktem Kontakt mit der ersten Elektrodenschicht und/oder der zweiten Elektrodenschicht angeordnet.
Über die Metallisierung wird die organische Schichtenfolge in der Regel weiterhin elektrisch kontaktiert. Hierzu ist die metallische Kontaktstruktur vorliegend stoffschlüssig und elektrisch leitend mit der Metallisierung verbunden. Die metallische Kontaktstruktur wird hierbei separat von den übrigen Elementen der organischen Leuchtdiode gefertigt – beispielsweise durch Stanzen – und anschließend stoffschlüssig und elektrisch leitend mit der Metallisierung verbunden.
Die Kontaktierung über die hier beschriebene Kontaktstruktur bietet den Vorteil, dass diese etwa gegenüber einer Druck/Federkontaktierung sehr stabil ist und vergleichsweise wenig Platz einnimmt. Weiterhin ist die hier beschriebene Kontaktierung der Metallisierung über die Kontaktstruktur beispielsweise gegenüber einer Kontaktierung der Metallisierung über eine flexible Leiterbahn, die mit einem zusätzlichen elektrisch leitenden Klebefilm an der Metallisierung befestigt wird, deutlich vereinfacht.
Die Kontaktstruktur weist beispielsweise eines der folgenden Materialien auf oder besteht aus einem der folgenden Materialien: Aluminium, Kupfer, Messing, Zink, Bronze, Zinn, Silber, Gold.
Gemäß einer Ausführungsform der organischen Leuchtdiode ist die Kontaktstruktur an mindestens einem Verbindungspunkt mit der Metallisierung elektrisch leitend und stoffschlüssig verbunden. Der Verbindungspunkt weist beispielsweise eine Größe zwischen einschließlich 0,5 mm × 0,5 mm und einschließlich 5 mm × 5 mm auf.
Gemäß einer Ausführungsform der organischen Leuchtdiode ist die Kontaktstruktur an mindestens einem Verbindungspunkt mit der Metallisierung stoffschlüssig und elektrisch leitend verbunden, wobei der Verbindungspunkt ein Material aufweist, das von dem restlichen Material der Kontaktstruktur verschieden ist.
Bevorzugt weist die Kontaktstruktur eine Grundstruktur auf, in die der Verbindungspunkt eingebettet ist, wobei der Verbindungspunkt bevorzugt ein Material aufweist, das von dem Material der Grundstruktur verschieden ist. Dies bietet den Vorteil, dass für den Verbindungspunkt ein Material gewählt werden kann, das besonders gut zur Verbindung mit der Metallisierung geeignet ist, während das restliche Material beispielsweise eine besonders gute mechanische Stabilität der gesamten Kontaktstruktur gewährleistet oder sich hinsichtlich einer anderen Eigenschaft, wie etwa der elektrischen Leitfähigkeit, besonders auszeichnet.
Um eine besonders gute stoffschlüssige und elektrisch leitende Verbindung zwischen der Metallisierung und der Kontaktstruktur herzustellen, weisen die Verbindungspunkte besonders bevorzugt ein vergleichsweise duktiles Material auf. Besonders geeignet als Material für den Verbindungspunkt ist Aluminium, insbesondere in hochreiner weich geglühter Form. Besonders bevorzugt weist das Material des Verbindungspunkts ein vergleichsweise hohes Elastizitätsmodul auf. Hochreines weich geglühtes Aluminium weist beispielsweise ein Elastizitätsmodul von circa 70 GPa auf. Es ist aber auch möglich, Materialien mit einem niedrigeren Elastizitätsmodul, beispielsweise von circa 50 GaP oder von circa 60 GPa, für die Verbindungspunkte zu verwenden
Ein solches vergleichsweise duktiles Material weist in der Regel jedoch eine geringe mechanische Stabilität auf. Daher ist die Grundstruktur der Kontaktstruktur, in den der Verbindungspunkt eingebettet ist, bevorzugt aus einem anderen Material gebildet. Die Grundstruktur enthält bevorzugt eines der folgenden Materialien oder ist bevorzugt aus einem der folgenden Materialien gebildet: Kupfer, Messing, Zink, Zinn, Bronze, Silber, Gold. Diese Materialien sind in der Regel besonders für eine weiterführende Kontaktierung geeignet.
Zur Stabilisation der Kontaktstruktur ist besonders bevorzugt eine Grundstruktur geeignet, die Kupfer enthält oder aus Kupfer gebildet ist.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die Kontaktstruktur aus verschiedenen Einzelschichten aufgebaut ist. Beispielsweise kann die Kontaktstruktur zwei Schichten aufweisen, deren Materialien voneinander verschieden sind. So kann die Kontaktschicht eine erste Schicht aufweisen, deren Material insbesondere zur Verbindung mit der Metallisierung geeignet ist, während eine zweite Schicht ein Material enthält, das zur mechanischen Stabilisierung der Kontaktstruktur vorgesehen ist. Bevorzugt weist die Kontaktstruktur eine erste Schicht auf, die Aluminium umfasst oder aus Aluminium gebildet ist. Diese erste Schicht ist in der Regel zur Verbindung mit der Metallisierung vorgesehen. Die zweite Schicht weist beispielsweise eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Kupfer, Messing, Zink, Zinn, Bronze, Silber, Gold.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Kontaktstruktur mit einer Korrosionsschutzschicht zum Schutz der Kontaktstruktur vor Korrosion versehen. Eine solche Korrosionsschutzschicht weist beispielsweise Zinn auf oder ist aus Zinn gebildet. Eine Korrosionsschutzschicht ist besonders bevorzugt vorgesehen, wenn die Kontaktstruktur unterschiedliche Materialien aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der Kontaktstruktur ist die Kontaktstruktur an dem Verbindungspunkt frei von der Korrosionsschutzschicht. Die Korrosionsschutzschicht kann vor oder nach Herstellung der stoffschlüssigen Verbindung auf die Kontaktstruktur aufgebracht werden.
Besonders bevorzugt weist die Kontaktstruktur eine Dicke zwischen einschließlich 50 µm und einschließlich 400 µm auf. Die Breite der Kontaktstruktur liegt beispielsweise zwischen einschließlich 0,5 mm und einschließlich 5 mm. Die Breite der Kontaktstruktur kann kleiner oder größer als die Breite des Randbereichs des Substrats sein.
Die Dicke der Kontaktstruktur richtet sich in der Regel nach dem Substrat. Wird als Material für das Substrat Glas verwendet, so ist der Energieeintrag in das Substratglas bei vergleichsweise dicken Kontaktstrukturen so groß, dass das Substratglas leicht beschädigt werden kann. Wird beispielsweise ein Substratglas verwendet, dass eine Dicke von circa. 0,7 mm aufweist, so können in der Regel Kontaktstrukturen mit einer Dicke bis zu 0,4 mm aufgebracht werden. Wird ein Substratglas mit einer höheren Dicke verwendet, beispielsweise mit einer Dicke von circa 1,6 mm, so können dickere Kontaktstrukturen mit einer Dicke bis zu einschließlich 1 mm aufgebracht werden.
Weiterhin weist die Kontaktstruktur besonders bevorzugt einen Kontaktbereich auf, der zur weiteren externen elektrischen Kontaktierung ausgebildet ist. Beispielsweise ist der Kontaktbereich zur elektrisch leitenden Verbindung mit dem Kontaktbereich einer weiteren organischen Leuchtdiode vorgesehen. Besonders bevorzugt ist der Kontaktbereich frei von einem Verbindungspunkt.
Der Kontaktbereich kann beispielsweise als Lasche oder als Lasche mit einer Öffnung, einer sogenannten Öse, ausgebildet sein. Weiterhin kann der Kontaktbereich drahtförmig ausgebildet sein.
Besonders bevorzugt weist die Kontaktstruktur eine Hauptersteckungsebene auf, die parallel zu einer Hauptfläche des Substrats angeordnet ist. Der Kontaktbereich kann beispielsweise senkrecht, bevorzugt um cirka 90°, zu der Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur geknickt sein.
Beispielsweise ist die Kontaktstruktur entlang ihrer Haupterstreckungsebene auf der Metallisierung aufgebracht und ein Kontaktbereich derart geknickt, dass dieser entlang einer senkrecht zur Hauptfläche des Substrats verlaufenden Kante der organischen Leuchtdiode verläuft. Die Kante kann beispielsweise parallel zu einer Seitenfläche der organischen Schichtenfolge verlaufen. Die Kante kann durch die Seitenfläche einer Kappe zur Verkapselung der organischen Schichtenfolge gebildet sein. Hierbei ist es weiterhin möglich, dass der Kontaktbereich einen weiteren Knick, bevorzugt wiederum um 90°, aufweist, so dass der Kontaktbereich weiter auf einer Hauptfläche der organischen Leuchtdiode verläuft. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass der Kontaktbereich derart geknickt ist, dass er senkrecht zur Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur entlang einer Seitenfläche des Substrats verläuft.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die organische Leuchtdiode eine Kontaktstruktur mit einem Kontaktbereich auf, der senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Substrats geknickt ist und weiterhin an einer Außenseite der Kontaktstruktur angeordnet ist.
Weiterhin ist es auch möglich, dass der Kontaktbereich derart geknickt ist, dass er ausgehend von der Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur entlang der Kante des Substrats verläuft und im weiteren Verlauf einen weiteren Knick aufweist, so dass der Kontaktbereich weiter parallel zu einer Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur über dieser verläuft. Ein solcher Kontaktbereich bildet eine L-förmige Struktur aus, die senkrecht aus der Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur und über diese herausragt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der organischen Leuchtdiode ist die Kontaktstruktur stabförmig ausgebildet. Die Haupterstreckungsebene einer stabförmigen Kontaktstruktur verläuft bevorzugt parallel zu einer Hauptfläche des Substrats. Hierbei kann die Kontaktstruktur derart ausgebildet und angeordnet sein, dass sie entlang einer Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur über das Substrat der organischen Leuchtdiode herausragt. Das herausragende Ende der Kontaktstruktur kann beispielsweise mit Vorteil zur elektrisch leitenden Verbindung mit einer weiteren organischen Leuchtdiode genutzt werden.
Weiterhin ist die Kontaktstruktur bevorzugt in ein Silikonmaterial eingebettet. Dies dient mit Vorteil zum Korrosionsschutz der metallischen Kontaktstruktur.
Ein Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiode umfasst insbesondere die folgenden Schritte:

– Bereitstellen eines Substrats, bei dem in einem zentralen Bereich eine organische Schichtenfolge angeordnet ist, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt, und in einem Randbereich eine Metallisierung angeordnet ist, die zur elektrischen Kontaktierung der organischen Schichtenfolge ausgebildet ist,
– Anfertigen einer metallischen Kontaktstruktur und
– stoffschlüssiges Verbinden der Kontaktstruktur mit der Metallisierung, derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktstruktur und der Metallisierung entsteht.

Die Kontaktstruktur wird bevorzugt im Wesentlichen aus einem Metallband gebildet. Mit dem Begriff „im Wesentlichen“ ist hierbei gemeint, dass die Kontaktstruktur überwiegend aus dem Metallband gebildet wird. Es ist jedoch beispielsweise auch möglich, dass ein aus einem Metallband gebildete Kontaktstruktur mit weiteren Schichten versehen ist, beispielsweise zum Korrosionsschutz.
Die Kontaktstruktur wird beispielsweise aus dem Metallband ausgestanzt. Durch die Möglichkeit, die Kontaktstruktur auszustanzen, können mit Vorteil auf einfache Art und Weise unterschiedliche Designanforderungen an die Kontaktstruktur erfüllt werden.
Das Metallband ist gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens aus einem einzigen Material gebildet. Alternativ ist es auch möglich, dass ein Grundkörper des Metallbandes aus einem ersten Material gebildet ist, in den ein vom ersten Material verschiedenes, zweites Material eingebettet ist.
Beispielsweise können Streifen eines anderen Materials in den Grundkörper des Metallbandes eingelassen sein. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Material und bei dem zweiten Material um ein Metall.
Wird eine Kontaktstruktur aus einem Metallband mit einem Grundkörper gebildet, in den ein anderes Material eingebettet ist, so wird aus dem in den Grundkörper eingebetteten Material bevorzugt die oben bereits beschriebenen Verbindungspunkte gebildet.
Das Metallband weist daher bevorzugt eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Aluminium, Kupfer, Messing, Zink, Bronze, Zinn, Silber, Gold.
Bevorzugt ist der Grundkörper des Metallbandes aus einem der folgenden Materialien gebildet oder weist eines der folgenden Materialien auf: Kupfer, Messing, Zink, Zinn, Bronze, Silber, Gold. Bei dem in den Grundkörper eingebrachten Material handelt es sich bevorzugt um Aluminium, besonders bevorzugt in hochreiner, weich geglühter Form.
Beispielsweise kann die Kontaktstruktur aus einem metallischen Band gebildet werden, dessen Grundkörper aus Kupfer gebildet ist und in den Aluminiumbänder zur Bildung von Verbindungspunkten eingelassen sind. Bevorzugt werden hierbei zwischen einschließlich einem und einschließlich acht Aluminiumbänder in den Grundkörper eingelassen.
Zur Herstellung einer Kontaktstruktur, die mehrere Schichten umfasst, wird bevorzugt ein walzplattiertes Metallband verwendet. Ein solches walzplattiertes Metallband weist in der Regel eine Schichtstruktur mit einer ersten Schicht und einer zweiten Schicht auf, deren Materialien voneinander verschieden sind. Beispielsweise kann die erste Schicht Kupfer enthalten und eine Dicke zwischen einschließlich 50 µm und einschließlich 100 µm aufweisen. Die zweite Schicht kann beispielsweise Aluminium aufweisen und eine Dicke zwischen einschließlich 150 µm und einschließlich 300 µm aufweisen.
Bevorzugt wird die Kontaktstruktur durch einen auf Ultraschalltechnik basierenden Fügevorgang, wie beispielsweise Ultraschallschweißen, Ultraschallbonden und Ultraschalllöten, mit der Metallisierung stoffschlüssig verbunden. Ultraschallschweißen und Ultraschallbonden sind fügemittelfreie Verbindungstechniken unter Einsatz von Ultraschall, bei denen sich in der Regel die verwendeten Frequenzbereiche des Ultraschalls voneinander unterscheiden. Beim Ultraschalllöten wird weiterhin im Unterschied zum Ultraschallbonden und Ultraschallschweißen in der Regel ein Lot als Fügemittel verwendet.
Der Verbindungspunkt ist daher bevorzugt ultraschallschweißfähig, ultraschallbondfähig und/oder ultraschallötfähig ausgebildet. Durch einen auf Ultraschalltechnik basierenden Fügevorgang wird an den verbundenen Stellen bevorzugt zumindest teilweise eine Durchmischung des Materials der Metallisierung und des Materials der Kontaktstruktur erzielt. Eine Verbindung zwischen der Metallisierung und der Kontaktstruktur, die mittels eines auf Ultraschalltechnik basierenden Fügevorgangs erzielt wurde, ist an der fertigen organischen Leuchtdiode nachweisbar. Mittels eines auf Ultraschalltechnik basierenden Fügevorgangs entsteht insbesondere eine stoffschlüssige Verbindung zwischen Kontaktstruktur und Metallisierung, die gut elektrisch leitend ist. Besonders bevorzugt wird die stoffschlüssige Verbindung zwischen Metallisierung und Kontaktstruktur ohne die Verwendung eines zusätzlichen Verbindungsmittels, wie einem Klebstoff oder einem Lot, erzielt. Die Verbindung zwischen Metallisierung und Kontaktstruktur ist daher bevorzugt frei von einem zusätzlichen Verbindungsmittel, wie einem Klebstoff oder einem Lot.
Weiterhin bietet ein auf Ultraschalltechnik basierender Fügevorgang den Vorteil, dass hierbei eine eventuell über der Metallisierung aufgebrachte Dünnfilmverkapselung durchdrungen werden kann. Daher kann bei einer Verbindung zwischen der Kontaktstruktur und der Metallisierung mittels eines auf Ultraschalltechnik basierenden Fügevorgangs eine elektrisch leitende Verbindung erzielt werden ohne eine, in der Regel elektrisch isolierend ausgebildete, Dünnfilmverkapselung vorher in einem separaten Schritt von der Metallisierung entfernen zu müssen.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Metallband als Kontaktstruktur auf der Metallisierung angeordnet, das länger ist als der Metallisierung und gegebenenfalls über das Substrat hinausragt. In einem weiteren Schritt wird das Metallband durch einen auf Ultraschalltechnik basierenden Fügevorgang mit der Metallisierung stoffschlüssig und elektrisch leitend verbunden, wobei bevorzugt gleichzeitig das Metallband abgeschnitten wird.
Eine hier beschriebene organische Leuchtdiode mit einer Kontaktstruktur auf der Metallisierung ist insbesondere dazu geeignet, mit mindestens einer weiteren organischen Leuchtdiode zu einem Modul verbunden zu werden.
Ein solches Modul umfasst insbesondere mindestens zwei organische Leuchtdioden, wobei jede organische Leuchtdiode eine Metallisierung in einem Randbereich eines Substrats aufweist, die zur elektrischen Kontaktierung einer organischen Schichtenfolge ausgebildet ist, und wobei die beiden organischen Leuchtdioden über mindestens eine separat gefertigte metallische Kontaktstruktur, die mit mindestens einer der Metallisierungen stoffschlüssig und elektrisch leitend verbunden ist, miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Bevorzugt dient die hier beschriebene elektrische Kontaktierung zwischen zwei organischen Leuchtdioden eines Moduls nicht gleichzeitig als mechanische Halterung. Hierdurch kann mit Vorteil eine mechanische Belastung der an der elektrischen Kontaktierung beteiligten Elemente, wie etwa der Metallisierung und der Kontaktstruktur, vermieden werden.
Bevorzugt umfasst das Modul eine zusätzliche mechanische Halterung. Bei der Halterung kann es sich beispielsweise um einen Rahmen handeln, der Aussparungen für die organischen Leuchtdioden und insbesondere deren Strahlungsaustrittsflächen aufweist. Besonders bevorzugt wird ein Rahmen verwendet, der einen Grundrahmen und einen Deckrahmen umfasst. Der Grundrahmen dient hierbei bevorzugt dazu, die organischen Leuchtdioden aufzulegen und zu positionieren. Der Deckrahmen dient bevorzugt dazu, die Kontaktstrukturen und eventuelle Federverbindungen abzudecken.
Weiterhin kann als zusätzliche mechanische Halterung eine Glasplatte verwendet sein, auf die die organischen Leuchtdioden beispielsweise aufgeklebt werden.
Beispielsweise können die beiden organischen Leuchtdioden mit einer stabförmigen Kontaktstruktur elektrisch leitend verbunden sein, wobei die stabförmige Kontaktstruktur mit einem Ende mit der Metallisierung der einen organischen Leuchtdioden und mit dem anderen Ende mit der Metallisierung der andere organischen Leuchtdiode elektrisch leitend und stoffschlüssig verbunden ist. Eine solche elektrische Kontaktierung zweier organischer Leuchtdioden über eine gemeinsame stabförmige Kontaktstruktur ist insbesondere vergleichsweise platzsparend. Weiterhin eignet sich eine solche Kontaktierung insbesondere für transparente organische Leuchtdioden, die im ausgeschalteten Zustand durchlässig sind für sichtbares Licht.
Gemäß einer Ausführungsform des Moduls weist jede organische Leuchtdiode eine Kontaktstruktur mit einer Lasche auf, über die die beiden organischen Leuchtdioden elektrisch leitend verbunden sind. Die Laschen können hierbei beispielsweise jeweils als Öse mit einer Öffnung ausgebildet sein. Die Öse ragt beispielsweise seitlich über das Substrat der organischen Leuchtdiode heraus. Die Ösen zweier benachbarter organischer Leuchtdioden können mit einer Schraube elektrisch leitend verbunden sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass das Modul einen Träger aufweist mit dem jeweils eine Öse elektrisch leitend verbunden ist, beispielsweise durch eine Schraubverbindung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Moduls sind die Kontaktstrukturen und bevorzugt deren Kontaktbereiche mit Klemmen oder Kontaktfedern elektrisch leitend miteinander verbunden. Dies bietet den Vorteil, dass die Verbindung einfach wieder gelöst werden können. Beispielsweise können defekte Leuchtdioden eines Moduls hierdurch auf einfache Art und Weise gewechselt werden.
Werden die Kontaktbereiche mit Federn elektrisch leitend verbunden, so bietet dies gegenüber der direkten Verbindung zweier Metallisierungen mit einer Feder, bei der die Feder in direktem Kontakt mit den beiden Metallisierungen steht, den Vorteil, dass die Federkontaktierung nur eine geringe mechanische Wechselwirkung mit de Metallisierung und der organischen Schichtenfolge hat und diese beiden Element daher lediglich geringfügig schädigen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Moduls werden die Federkontaktierungen durch eine Halterung oder eine Schiene abgedeckt. Dies dient dem Schutz der Federkontaktierung und verbessert den optischen Eindruck des Moduls.
Gemäß einer Ausführungsform der Kontaktstruktur erstreckt sich der Kontaktbereich senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Kontaktstrukturen an einer Außenseite der Kontaktstruktur. Zwei benachbarte organische Leuchtdioden eines Moduls mit jeweils einer solchen Kontaktstruktur können beispielsweise elektrisch leitend miteinander verbunden werden, in dem die Kontaktbereiche in direktem Kontakt miteinander angeordnet werden und durch eine Klemme miteinander befestigt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Kontaktstruktur sind die Kontaktbereiche L-förmig aus einer Haupterstreckungsebene der Kontaktstrukturen herausgebogen. Zwei benachbarte organische Leuchtdioden eines Moduls können miteinander elektrisch leitend verbunden werden, in dem zwei zueinander parallel verlaufende Bereiche der L-förmigen Kontaktbereiche in direktem Kontakt übereinander geschoben und mit einer Klemme verbunden werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der organischen Leuchtdiode ist die Kontaktstruktur als ein einfacher Streifen ausgebildet. Ein solcher Streifen kann beispielsweise mit einem Ende über die Metallisierung und über das Substrat der organischen Leuchtdiode herausragen. Werden zwei solche organischen Leuchtdioden eines Moduls derart nebeneinander angeordnet, dass ihre überragenden Enden nebeneinander zu liegen kommen, so können die Enden der Kontaktstrukturen miteinander mit einer Klemme elektrisch leitend verbunden werden.
Zwei organische Leuchtdioden eines Moduls, die jeweils einen Kontaktbereich aufweisen, der senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur an einer benachbart zur Metallisierung angeordneten Kante entlang verläuft, können beispielsweise mittels einer zwischen die Kanten gespannten Kontaktfeder elektrisch kontaktiert werden. Die Kontaktfeder ist hierbei zweckmäßigerweise derart angeordnet, dass sie auf beiden Kontaktbereichen aufliegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Moduls umfasst dieses einen Rahmen mit Einschüben, die dazu vorgesehen sind, jeweils eine organische Leuchtdiode aufzunehmen. In der Regel ist jede organische Leuchtdiode eines Moduls in einem Einschub eines Rahmens eingebracht und dort verrastet. Hierbei ist an jedem Einschub eine Kontaktfeder angeordnet, die beim Einrasten der organischen Leuchtdiode in den Einschub auf der Kontaktstruktur zu liegen kommt, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktstruktur und der Kontaktfeder zustande kommt.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die organischen Leuchtdioden in Aussparungen eines Rahmens angeordnet und dort mit einer Abdeckung befestigt werden.
Insbesondere im Fall von nichttransparenten organischen Leuchtdioden, die im ausgeschalteten Zustand nicht Licht durchlässig sind, können die organischen Leuchtdioden über ihre Rückseiten miteinander elektrisch kontaktiert werden. Besonders bevorzugt ist hierbei über die Rückseite einer jeden organischen Leuchtdiode eine Kontaktstruktur angeordnet.
Es sei an diese Stelle darauf hingewiesen, dass Merkmale, die vorliegend lediglich in Verbindung mit einer organischen Leuchtdiode ausgeführt sind, ebenfalls bei dem Herstellungsverfahren für eine organische Leuchtdiode, bei einem Herstellungsverfahren für ein Modul organischer Leuchtdioden und bei dem Modul organischer Leuchtdioden ausgebildet sein können.
Weiterhin ist es auch möglich, dass Merkmale, die vorliegend lediglich in Verbindung mit einem Herstellungsverfahren für eine organische Leuchtdiode ausgeführt sind, ebenfalls bei der organischen Leuchtdiode selber, bei einem Herstellungsverfahren für ein Modul organischer Leuchtdioden und bei dem Modul organischer Leuchtdioden ausgebildet sein können.
Ebenso ist es für den Fachmann klar, dass Merkmale, die vorliegend lediglich in Verbindung mit einem Herstellungsverfahren für ein Modul organischer Leuchtdioden ausgeführt sind, ebenfalls bei der organischen Leuchtdiode selber, bei dem Herstellungsverfahren für eine organische Leuchtdiode und bei dem Modul organischer Leuchtdioden ausgebildet sein können.
Schließlich ist es auch klar, dass Merkmale, die vorliegend lediglich in Verbindung mit dem Modul organischer Leuchtdiode ausgeführt sind, ebenfalls bei der organischen Leuchtdiode selber, bei dem Herstellungsverfahren für eine organische Leuchtdiode und bei einem Herstellungsverfahren für ein Modul organischer Leuchtdioden ausgebildet sein können.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
1 und 2 zeigen eine schematische Schnittdarstellung einer anorganischen Leuchtdiode gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel.
3A und 3B zeigen eine schematische Draufsicht auf eine organische Leuchtdiode gemäß jeweils einem weiteren Ausführungsbeispiel.
4 zeigt beispielhaft eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer ultraschallgeschweißten Verbindung zwischen einer Kontaktstruktur und einer Metallisierung.
5 zeigt den in Figur markierten Ausschnitt der rasterelektronenmikroskopischen Aufnahme der 4 in einer anderen Vergrößerung.
6 zeigt beispielhaft Messwerte der Schälkraft F in N/cm von vier verschiedenen ultraschallgeschweißten Verbindungen zwischen einer Metallisierung und einer Kontaktstruktur.
Anhand der 7 bis 9 wird ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Fertigung einer Kontaktstruktur erläutert.
10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch eine Kontaktstruktur gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
Anhand der 11 bis 13 wird ein Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer organischen Leuchtdiode erläutert.
14 bis 18 zeigen jeweils beispielhaft einen Ausschnitt einer organischen Leuchtdiode in einer perspektivischen Ansicht.
19 bis 25 zeigen jeweils ausschnittsweise schematische perspektivische Darstellungen eines Leuchtdiodenmoduls gemäß verschiedener Ausführungsbeispiele.
26 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Leuchtdiodenmoduls gemäß dem Ausführungsbeispiel der 25.
Anhand der 27 bis 29 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Moduls organischer Leuchtdioden exemplarisch erläutert.
Anhand der 30 bis 32 wird ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Moduls organischer Leuchtdioden exemplarisch erläutert.
33 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Modul organischer Leuchtdioden gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.
34 bis 38 zeigen weitere schematische Draufsichten auf Module organischer Leuchtdioden gemäß weiterer Ausführungsbeispiele.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Die organische Leuchtdiode 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 weist ein Substrat 2 auf, auf dem eine erste Elektrodenschicht 3 aufgebracht ist. Die erste Elektrodenschicht 3 weist beispielsweise ein TCO-Material auf und ist besonders bevorzugt durchlässig für sichtbares Licht.
In einem zentralen Bereich 4 des Substrats 2 ist eine organische Schichtenfolge 5 auf der ersten Elektrodenschicht 3 aufgebracht. Die organische Schichtenfolge 5 umfasst mehrere organische Einzelschichten, insbesondere eine Emitterschicht 6, die im Betrieb der organischen Leuchtdiode 1 elektromagnetische Strahlung, bevorzugt sichtbares Licht, emittiert. Auf der organischen Schichtenfolge 5 ist eine zweite Elektrodenschicht 7 aufgebracht, die bevorzugt ebenfalls gut durchlässig für sichtbares Licht ist.
Seitlich der organischen Schichtenfolge 5 ist in einem Randbereich 8 des Substrates 1 eine Metallisierung 9 auf die erste Elektrodenschicht 3 aufgebracht. Die Metallisierung 9 ist vorliegend in direktem Kontakt auf die erste Elektrodenschicht 3 aufgebracht und dazu vorgesehen, Strom in die erste Elektrodenschicht 3 einzuprägen.
Die erste Elektrodenschicht 3 ist vorliegend sowohl in dem zentralen Bereich 4 des Substrates 1 als auch in dem Randbereich 8 des Substrates 1 ausgebildet.
Die Metallisierung 9 ist bei der organischen Leuchtdiode 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels durch eine metallische Schicht 10 gebildet, die aus drei verschiedenen Einzelschichten 10a, 10b, 10c aufgebaut ist. Die mittlere Einzelschicht 10b umfasst hierbei Aluminium, während die beiden äußeren Einzelschichten 10a, 10c, zwischen denen die aluminiumhaltige Einzelschicht 10b angeordnet ist, Chrom aufweisen. Die beiden chromhaltigen Einzelschichten 10a, 10c sind beispielsweise cirka 50 nm dick, während die aluminiumhaltige Einzelschicht 10b beispielsweise cirka 400 nm dick ist. Die gesamte Metallisierung 9 weist daher beispielsweise eine Dicke von cirka 0,5 µm auf.
Weiterhin ist über der organischen Schichtenfolge 5 sowie über den Randbereichen 8 des Substrats 1 eine Dünnfilmverkapselung 11 angeordnet, um insbesondere die organischen Materialien der organischen Schichtenfolge 5 vor Umwelteinflüssen, wie Gasen und Flüssigkeiten, zu schützen.
Auf die Metallisierung 9 ist weiterhin eine separat gefertigte metallische Kontaktstruktur 12 aufgebracht, die mit der Metallisierung 9 stoffschlüssig und elektrisch leitend verbunden ist. Die metallische Kontaktstruktur 9 durchdringt hierbei die Dünnschichtverkapselung 11 vollständig.
Weiterhin ist die Metallisierung 9 in ein Silikonmaterial 13 eingebettet. Das Silikonmaterial 13 dient zum Korrosionsschutz der metallischen Kontaktstruktur 12.
Bei der organischen Leuchtdiode 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 2 ist anstelle einer Dünnschichtverkapselung 11 eine Kappe 14 über der organischen Schichtenfolge 5 angeordnet. Die Kappe 14 kann beispielsweise aus Glas gefertigt und mit dem Substrat 2 verklebt sein.
Eine Strahlungsaustrittsfläche 15 der organischen Leuchtdiode 1, wie sie beispielsweise in den 1 und 2 dargestellt ist, kann an der durch die Außenfläche 16 des Substrates 2 gebildeten Vorderseite der organischen Leuchtdiode 1 angeordnet sein. Weiterhin ist es zusätzlich oder alternativ auch möglich, dass die Strahlungsaustrittsfläche 15 an einer der Vorderseite gegenüberliegenden Rückseite 16’ der organischen Leuchtdiode angeordnet ist. Die Strahlungsaustrittfläche 15 ist hierbei bevorzugt zumindest über dem zentralen Bereich 4 ausgebildet, während der Randbereich 8 der organischen Leuchtdiode 1 nicht zur Strahlungsemission vorgesehen ist.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die organische Leuchtdiode 1 zumindest im Bereich ihrer Strahlungsaustrittsfläche 15 im ausgeschalteten Zustand im Wesentlichen durchlässig für sichtbares Licht ausgebildet ist.
Die organische Leuchtdiode 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3A weist eine rechteckige Grundform mit einem rechteckigen Substrat 2 und einer ebenfalls rechteckigen Strahlungsaustrittsfläche 15 auf. Die Strahlungsaustrittsfläche 15 ist in einem zentralen Bereich 4 der Leuchtdiode 1 angeordnet. Seitlich der Strahlungsaustrittsfläche 15 ist jeweils in einem Randbereich 8 eine Metallisierung 9 auf dem Substrat 2 angeordnet. Weiterhin ist auf jede Metallisierung 9 eine Kontaktstruktur 12 aufgebracht, die stoffschlüssig und elektrisch leitend mit der Metallisierung 9 verbunden sind. Jeweils einander gegenüberliegende Metallisierungen 9 sind hierbei jeweils mit der gleichen Polarität versehen.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 3A weist die organische Leuchtdiode 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3B eine achteckige Grundform mit einem achteckigen Substrat 2 auf, während die Strahlungsaustrittsfläche 15 rund, bevorzugt kreisförmig ausgebildet ist. An jeweils vier Seiten der achteckigen Grundform sind in den Randbereichen 8 des Substrates 2 Metallisierungen 9 angeordnet, die zur elektrischen Kontaktierung der organischen Schichtenfolge 5 im zentralen Bereich 4 des Substrates 2 vorgesehen ist. Jeweils einander gegenüberliegende Metallisierungen 9 sind hierbei wiederum jeweils mit der gleichen Polarität versehen.
Die rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen der 4 und 5 zeigen exemplarisch und ausschnittsweise eine separat gefertigte Kontaktstruktur 12, die mit einer Metallisierung 9 stoffschlüssig und elektrisch leitend verbunden ist. Die Metallisierung 9 ist in einem Randbereich 8 eines Substrats 2 angeordnet.
Die organische Leuchtdiode, die ausschnittsweise in den 4 und 5 dargestellt ist, umfasst ein Substrat 2, das vorliegend aus Glas gebildet ist. Auf dem Glassubstrat 2 ist eine erste Elektrodenschicht 3 angeordnet, die aus ITO gebildet ist. Auf die erste Elektrodenschicht 3 ist eine Metallisierung 9 aufgebracht, die aus drei Einzelschichten 10a, 10b, 10c aufgebaut ist. Die Metallisierung 9 umfasst hierbei eine aluminiumhaltige Einzelschicht 10b, die zwischen zwei vergleichsweise dünnen chromhaltigen Einzelschichten 10a, 10c angeordnet ist. Schließlich ist auf die Metallisierung 9 stoffschlüssig und elektrisch leitend eine separat gefertigte aluminimhaltige Kontaktstruktur 12 aufgebracht, beispielsweise durch Ultraschallschweißen, Ultraschallbonden oder Ultraschallöten. Wie insbesondere 5 zeigt, ist hierbei eine sehr dichte Verbindung zwischen der Metallisierung 9 und der Kontaktstruktur 12 erzeugt.
6 zeigt gemittelte Messwerte von Schälkräften F für verschiedene Proben A, B, C und D von Kontaktstrukturen 12 auf einer Metallisierung 9. Es wird hierbei die gemessene Kraft pro Breite der Kontaktstruktur 12 angegeben. Die Proben A, B und C der Kontaktstrukturen 12 sind vorliegend aus einem Aluminium-Band gebildet, beispielsweise durch Stanzen. Die Probe D der Kontaktstruktur 12 ist hingegen aus einem Metallband gefertigt, bei dem es sich um einen Verbundwerkstoff aus Aluminium und Kupfer handelt. Beispielsweise kann es sich bei der Kontaktstruktur D um ein Metallband handeln, bei dem ein Aluminiumband mit einem Kupferband walzplattiert ist. Eine solche Kontaktstruktur 12 wird beispielsweise anhand der 10 weiter unten beschrieben.
Die gemessenen Schälkräfte für Kontaktstrukturen 12, die im Wesentlichen aus Aluminium gebildet sind, liegen bei den Proben A, B, C der 6 zwischen cirka einschließlich 40 N/cm und cirka einschließlich 60 N/cm, während die Schälkraft für eine Kontaktstruktur 12 aus einem Verbundwerkstoff über 120 n/cm beträgt. Durch Verwendung eines Verbundwerkstoffes, der beispielsweise Element aus Kupfer und Elemente aus Aluminium enthält, kann daher vorteilhafterweise die Festigkeit der Verbindung zwischen der Metallisierung 9 und der Kontaktstruktur 12 deutlich verbessert werden.
Insbesondere ist die Schälkraft F einer hier beschriebenen Kontaktstruktur 12 gegenüber einer Kontaktierung der Metallisierung 9 über eine Leiterbahn, die mit einem separaten Klebefilm an der Metallisierung 9 befestigt ist, deutlich erhöht. Die Schälkraft einer Kontaktierung über eine solche mit einem Klebefilm befestigten Leiterbahn beträgt circa 15 N/cm.
7 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein Metallband gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei dem Metallband handelt es sich um einen Verbundwerkstoff mit einem Grundkörper 17, der vorliegend aus Kupfer gefertigt ist. In den Grundkörper 17 sind weitere streifenförmige Metallbänder 18 eingelassen, die vorliegend aus Aluminium gefertigt sind. Ein schematischer Querschnitt dieses Metallbandes ist in 9 dargestellt. Die Aluminiumstreifen 18 sind hierbei in dem kupferhaltigen Grundkörper 17 eingebettet und durchdringen den Grundkörper 17 nicht vollständig.
Aus dem Metallband wird nun durch Stanzen eine metallische Kontaktstruktur 12 separat gefertigt. Die ausgestanzte Kontaktstruktur 12 weist hierbei einen Kontaktbereich 19 auf, der zur späteren elektrischen externen Kontaktierung vorgesehen ist (8). Seitlich des Kontaktbereiches 19 sind stabförmige Bereiche angeordnet, die entlang einer Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur 12 verlaufen.
Innerhalb der stabförmigen Bereiche sind Verbindungspunkte 20 angeordnet, die aus Aluminium gebildet sind. Die Verbindungspunkte 20 werden hierbei durch die ausgestanzten Bereiche des eingebetteten aluminiumhaltigen Bandes 18 gebildet, während eine Grundstruktur 21 der Kontaktstruktur 12 aus dem kupferhaltigen Grundkörper 17 des Metallbandes geformt wird. Der Kontaktbereich 19 ist hierbei frei von Verbindungspunkten 20.
Die Kontaktstruktur 12 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 10 weist im Unterschied zu der Kontaktstruktur 12 der 8 eine Schichtstruktur auf. Die Kontaktstruktur 12 umfasst eine erste Schicht 22, die vorliegend aluminiumhaltig ist und eine zweite Schicht 23, die vorliegend kupferhaltig ist. Bevorzugt ist die aluminiumhaltige Schicht 22 hierbei dreimal so dick, wie die kupferhaltige Schicht 23. Beispielsweise weist die kupferhaltige Schicht 23 eine Dicke von cirka 50 µm auf und die aluminiumhaltige Schicht 22 eine Dicke von cirka 150 µm. Eine solche Kontaktstruktur 12 kann beispielsweise aus einem Metallband gefertigt werden, bei dem ein Aluminiumband mit einem Kupferband walzplattiert ist.
Bei dem Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiode 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 11 bis 13 wird in einem ersten Schritt eine organische Leuchtdiode 1 bereitgestellt, die ein Substrat 2 aufweist, bei dem in einem zentralen Bereich 4 eine organische Schichtenfolge 5 angeordnet ist, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt. In einem Randbereich 8 des Substrats 2 ist eine Metallisierung 9 angeordnet, die zur elektrischen Kontaktierung der organischen Schichtenfolge 5 ausgebildet ist (11).
In einem nächsten Schritt wird eine metallische Kontaktstruktur 12 gefertigt, wie bereits anhand der 7 bis 9 im Detail beschrieben.
Die Kontaktstruktur 12 wird auf der Metallisierung 9 der organischen Leuchtdiode 1 angeordnet (12). Hierbei wird der Kontaktbereich 19 der Kontaktstruktur 12 derart geknickt, dass der Kontaktbereich 19 senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur 12 entlang einer Seitenfläche der Glaskappe 14 der organischen Leuchtdiode 1 geführt wird.
In einem nächsten Schritt wird die Kontaktstruktur 12 an den Verbindungspunkten 20 ultraschallgeschweißt, so dass an den Verbindungspunkten 20 eine stoffschlüssige, elektrisch leitende Verbindung zwischen Metallisierung 9 und Kontaktstruktur 12 entsteht (13).
Die organische Leuchtdiode 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 14 weist eine achteckige Grundform auf. Eine solche organische Leuchtdiode 1 wurde beispielsweise anhand 3B bereits beschrieben. Der Ausschnitt der 14 zeigt hierbei einen Randbereich 8 des Substrats 2, auf dem eine separat gefertigte metallische Kontaktstruktur 12 in stoffschlüssiger Verbindung mit einer Metallisierung 9 (in der Figur nicht dargestellt) aufgebracht ist. Die Kontaktstruktur 12 weist einen Kontaktbereich 19 auf, der ausgehend von dem Substrat 2 senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der metallischen Kontaktstruktur 12 entlang einer Kante 24 der organischen Leuchtdiode 1 geknickt ist. Im weiteren Verlauf des Kontaktbereiches 19 ist dieser erneut geknickt, so dass ein weiterer Bereich des Kontaktbereiches 19 auf einer Rückseite 16’ der organischen Leuchtdiode 1 zu liegen kommt.
Bei der organischen Leuchtdiode 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 15 ist der Kontaktbereich 19 der Kontaktstruktur 12 im Unterschied zu der Leuchtdiode 1 gemäß 15 lediglich einmal derart geknickt, dass er entlang der Kante 24 der organischen Leuchtdiode 1 verläuft. Die Kante 24 der organischen Leuchtdiode folgt hierbei in der Regel einer Seitenfläche der organischen Schichtenfolge 5. Der Kontaktbereich 19 schließt vorliegend bündig mit der Rückseite 16’ der organischen Leuchtdiode 1 ab.
Im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der 14 und der 15 ist der Kontaktbereich 19 bei der organischen Leuchtdiode 1 gemäß der 16 derart senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur 12 geknickt, dass dieser entlang einer Seitenfläche des Substrates 2 verläuft. Der Kontaktbereich 19 schließt hierbei bündig mit der Rückseite 16 der organischen Leuchtdiode 1 ab.
Die organische Leuchtdiode 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 17 weist im Unterschied zu den organischen Leuchtdioden gemäß der 14 bis 16 einen Kontaktbereich 19 auf, der als Öse ausgebildet ist. Die Öse weist eine Öffnung 25 auf, mit der die organische Leuchtdiode 1 an einem anderen Element, etwa an einer weiteren organischen Leuchtdiode 1 oder auch an einem Träger befestigt werden kann. Der Kontaktbereich 19 ist bei der organischen Leuchtdiode 1 gemäß der 17 mittig zu der Seitenfläche der organischen Leuchtdiode 1 angeordnet. Der Kontaktbereich 19 ragt weiterhin seitlich über den Randbereich 8 des Substrates 2 heraus.
Die organische Leuchtdiode 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 18 ist mit einer metallischen Kontaktstruktur 12 versehen, die stabförmig ausgebildet ist. Die Kontaktstruktur 12 ist hierbei länger als der Randbereich 8 der organischen Leuchtdiode 1, so dass die Kontaktstruktur 12 über den Randbereich 8 des Substrates 2 hinausragt. Ein solches überstehendes Ende 26 kann mit Vorteil zur Verbindung mit einer weiteren organischen Leuchtdiode 1 verwendet werden. Dies wird weiter unten anhand 24 beispielhaft erläutert.
Das Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 19 umfasst vorliegend mindestens zwei organische Leuchtdioden 1 mit einer achteckigen Grundform. Jede organische Leuchtdiode 1 weist eine Kontaktstruktur 12 auf, die entlang ihrer Haupterstreckungsebene auf der Metallisierung 9 der jeweiligen Leuchtdiode 1 aufgebracht ist. Weiterhin weist jede Kontaktstruktur 12 eine Öse auf, die seitlich über das Substrat 2 der organischen Leuchtdiode 1 hinausragt und als Kontaktbereich 19 vorgesehen ist. Die beiden organischen Leuchtdioden 1 sind mit ihren Randbereichen 8, auf die die Kontaktstrukturen 12 jeweils aufgebracht sind, parallel zueinander angeordnet, wobei die Kontaktbereiche 12 versetzt zueinander zu liegen kommen. Die beiden Ösen sind jeweils auf einem stabförmigen Verbindungselement 27 angeordnet, das bevorzugt elektrisch leitend ausgebildet ist, sodass eine elektrisch leitende Verbindung über das Verbindungselement 27 und über die Ösen zustande kommt. Die Ösen können beispielsweise mit Schraubverbindungen mit dem Verbindungselement 27 elektrisch leitend verbunden werden. Die Schraubverbindung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in der 19 nicht dargestellt.
Bei dem Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 20 ist im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 19 kein Verbindungselement 27 vorgesehen. Stattdessen sind die Ösen über weitere Ösen, die ebenfalls beispielsweise an einem Träger befestigt sein können, elektrisch leitend über eine Schraubverbindung verbunden. Die Schrauben sind hierbei in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt.
Die Ösen der benachbarten Kontaktstrukturen 12 sind bei den Modulen gemäß den Ausführungsbeispielen der 19 und der 20 versetzt zueinander angeordnet.
Das Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 21 weist zwei Leuchtdioden 1 auf, bei denen jeweils eine Kontaktstruktur 12 entlang ihrer Haupterstreckungsebene auf eine Metallisierung 9 aufgebracht ist. Jede Kontaktstruktur 12 weist eine mittig angeordnete Öse als Kontaktbereich 19 auf. Die organischen Leuchtdioden 1 sind hierbei derart angeordnet, dass die Öffnungen 25 der Ösen überlappen. Diese können nun mit einer Schraubverbindung elektrisch leitend miteinander kontaktiert werden. Die Schraubverbindung ist wiederum aus Gründen der Übersichtlichkeit in der 21 nicht dargestellt.
Die organischen Leuchtdioden 1 des Moduls gemäß dem Ausführungsbeispiel der 22 weisen wiederum Kontaktstrukturen 12 mit zwei gleichartig ausgebildeten Kontaktbereichen 19 auf. Die Kontaktbereiche 19 sind hierbei um 90° aus einer Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur 12 herausgebogen. Die Kontaktbereiche 19 sind an einer Außenseite der organischen Leuchtdiode 1 angeordnet. Die organischen Leuchtdioden 1 sind weiterhin derart angeordnet, dass die beiden Metallisierungen 9 parallel zueinander verlaufen und die beiden Kontaktbereiche 19 in direktem Kontakt miteinander stehen. Die beiden Kontaktbereiche 19 sind mit einer elektrisch leitenden Klemme 28 miteinander verbunden. Auf diese Art und Weise entsteht eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden organischen Leuchtdioden 1.
Die organischen Leuchtdioden 1 des Moduls gemäß dem Ausführungsbeispiel der 23 weisen jeweils einen L-förmigen Kontaktbereich 19 auf, der aus einer Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur 12 herausgebogen ist. Die L-förmigen Kontaktbereiche 19 sind hierbei mittig zur Seitenfläche der organischen Leuchtdiode 1 angeordnet. Vorliegend sind die L-förmigen Kontaktbereiche 19 derart übereinander geschoben, dass diese zumindest innerhalb eines oberen Bereiches überlappen. Die Kontaktbereiche 19 stehen hierbei in direktem Kontakt miteinander. Die Kontaktbereiche 19 sind mit einer Klemme 28 elektrisch leitend miteinander verbunden.
Das Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 24 weist zwei organische Leuchtdioden 1 mit einer stabförmigen Kontaktstruktur 12 auf, wobei jeweils ein Ende 26 der Kontaktstruktur 12 über das jeweilige Substrat 2 herausragt. Die beiden organischen Leuchtdioden 1 sind derart nebeneinander angeordnet, dass die überragenden Enden 26 der Kontaktstrukturen 12 parallel zueinander verlaufen. Die beiden überragenden Enden 26 sind mit einer Klemme 28 elektrisch leitend miteinander verbunden.
Die organischen Leuchtdioden 1 bei dem Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 25 weisen jeweils eine Kontaktstruktur 12 mit einem Kontaktbereich 19 auf, der entlang einer Kante 24 der organischen Leuchtdiode 1 senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der Kontaktstruktur 12 verläuft und mit der Rückseite 16’ der organischen Leuchtdiode 1 bündig abschließt. Die beiden organischen Leuchtdioden 1 sind hierbei derart angeordnet, dass ihre beiden Kontaktstrukturen 12 entlang ihrer Haupterstreckungsebenen parallel zueinander verlaufen. Zwischen die Kanten 24 der beiden organischen Leuchtdioden 1 ist eine elektrisch leitende Feder 29 geklemmt, die weiterhin auf den Kontaktbereichen 19 zu liegen kommt. Über die Feder 29 sind die beiden Kontaktbereiche 19 der organischen Leuchtdioden 1 miteinander elektrisch leitend verbunden.
26 zeigt das Modul gemäß 25 im Querschnitt. Jede Leuchtdiode 1 weist ein Substrat 2 auf, auf dem eine erste Elektrodenschicht 3 angeordnet ist. Auf der ersten Elektrodenschicht 3 ist jeweils eine organische Schichtenfolge 5 mit einer Emitterschicht 6 in einem zentralen Bereich 4 des Substrats 2 aufgebracht. Auf die organische Schichtenfolge 5 ist weiterhin eine zweite Elektrodenschicht 7 angeordnet, die elektrisch leitend über eine weitere elektrisch leitende Schicht 30 mit einer Metallisierung 9 in einem Randbereich 4 des Substrats 2 verbunden ist. Im Unterschied zu den organischen Leuchtdioden 1 der 1 und 2 ist die erste Elektrodenschicht 3 nicht in dem Randbereich 8 des Substrat 2 vorhanden und steht daher nicht in elektrisch leitenden Kontakt mit der Metallisierung 9. Vielmehr ist die zweite Elektrodenschicht 7 elektrisch leitenden mit der Metallisierung 9 verbunden. Weiterhin weisen die organischen Leuchtdioden 1 des Moduls gemäß der 26 eine weitere Glasplatte 31 als Verkapselung auf.
Der Querschnitt gemäß 26 zeigt weiterhin die beiden aus der Haupterstreckungsebene der Kontaktstrukturen 12 heraus gebogenen Kontaktbereiche 19, die jeweils entlang einer Kante 24 der organischen Leuchtdiode 1 verlaufen. Die beiden Kontaktbereiche 19 sind mit der Feder 29 elektrisch leitend verbunden.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der 27 bis 29 wird ein Grundrahmen 32 als zusätzliche mechanische Halterung mit vier Aussparungen 33 bereitgestellt, wobei in jede Aussparung 33 eine organische Leuchtdiode 1 eingebracht ist. Jede organische Leuchtdiode 1 weist zwei Kontaktstrukturen 12 auf, die an gegenüberliegenden Randbereichen 8 der organischen Leuchtdioden 1 auf die dort angeordnete Metallisierung 9 aufgebracht sind. Direkt benachbarte Kontaktstrukturen 12 verschiedener organischer Leuchtdioden 1 sind jeweils mit einer Feder 29, wie bereits anhand der 25 und 26 im Detail beschrieben, elektrisch leitend miteinander verbunden. Kontaktstrukturen 12 in Randbereichen 8, die direkt benachbart zu dem Rahmen 32 angeordnet sind, sind ebenfalls mit Federn 29 elektrisch leitend mit dem Rahmen 32 verbunden.
Weiterhin wird ein Deckrahmen 34 bereitgestellt, der ebenfalls Aussparungen 33 für die Strahlungsaustrittsflächen 15 der organischen Leuchtdioden 1 aufweist (28).
In einem nächsten Schritt wird der Deckrahmen 34 auf dem Grundrahmen 32 angeordnet und mit diesem mechanisch fest verbunden (29).
Alternativ hierzu ist es auch möglich, statt dem Deckrahmen 34 mit Aussparungen 33 für jede Leuchtdiode 1 eine Abdeckung 34’ vorzusehen, die lediglich zwei Aussparungen 33 für jeweils zwei direkt benachbarte organische Leuchtdioden 1 aufweist, wobei ein separates stabförmiges Element 35 als Mittelachse verwendet ist (31).
Das fertige Modul, das in 32 dargestellt ist, gleicht im Wesentlich dem Modul gemäß 29.
Das Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 33 weist ebenfalls einen Rahmen 32’ auf, der jeweils eine Aussparung 33 für jede organische Leuchtdiode 1 vorsieht. Die Aussparungen 33 sind als Einschubfächer ausgebildet, in die die organischen Leuchtdioden 1 eingeschoben und verrastet werden können. An jedem Einschub sind jeweils gegenüberliegend Kontaktfedern 36 angeordnet, die dazu vorgesehen sind, auf Kontaktstrukturen 12, die in den Randbereichen 8 der organischen Leuchtdioden 1 angeordnet sind, zu liegen zu kommen und diese so elektrisch zu kontaktieren. Bei einem Modul mit einem Rahmen mit Einschubfächern können die organischen Leuchtdioden mit Vorteil besonders einfach ausgetauscht werden.
Das Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 34 weist drei nebeneinander angeordnete organische Leuchtdioden 1 auf, die über ihre Rückseiten elektrisch leitend in einer Reihenschaltung verbunden sind. Hierbei sind jeweils ungleiche Polaritäten benachbarter organischer Leuchtdioden 1 miteinander elektrisch kontaktiert. Die organischen Leuchtdioden 1 des Moduls gemäß dem Ausführungsbeispiel der 34 sind hierbei dafür vorgesehen, Licht von einer Strahlungsaustrittsfläche 15 auszusenden, die an einer der Vorderseite gegenüber liegenden Rückseite angeordnet ist.
Die organischen Leuchtdioden 1 des Moduls gemäß dem Ausführungsbeispiel der 35 sind im Unterschied zu den Leuchtdioden 1 des Moduls gemäß 34 im ausgeschalteten Zustand durchlässig für sichtbares Licht. Insbesondere bei solchen Modulen ist eine Kontaktierung benachbarten Leuchtdioden 1 über die Rückseite, wie sie beispielsweise in 34 exemplarisch dargestellt ist, nicht wünschenswert, da dann die rückseitigen Kontaktstrukturen im ausgeschalteten Zustand sichtbar sind und so den optischen Gesamteindruck des organischen Leuchtdiodenmoduls beeinträchtigen können.
Jede organische Leuchtdiode 1 bei dem Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 35 weist eine Kontaktstruktur 12 mit einem Kontaktbereich 19 auf, der mittig zu der Metallisierung 9 angeordnet ist. Der Kontaktbereich 19 ist vorliegend drahtförmig ausgebildet und ragt seitlich über das Substrat 2 heraus. Die drahtförmigen Kontaktbereiche 19 verbinden jeweils entgegen gesetzten Polaritäten benachbarter organischer Leuchtdioden 1 elektrisch miteinander.
Das Modul gemäß 36 weist im Unterschied zu dem Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 35 eine größere Anzahl an organischen Leuchtdioden 1 auf. Die Leuchtdioden 1 sind hierbei matrixförmig in mehreren Reihen angeordnet. Die organischen Leuchtdioden 1 einer Reihe sind hierbei, wie bereits anhand von 35 beschrieben, über drahtförmige Kontaktbereiche 19 elektrisch miteinander verbunden.
Das Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 37 weist ebenfalls Leuchtdioden 1 auf, deren Strahlungsaustrittsflächen 15 im ausgeschalteten Zustand durchlässig für sichtbares Licht sind. Die Metallisierungen 9 direkt benachbarter organischer Leuchtdioden 1 sind jeweils mit einer gemeinsamen stabförmig ausgebildeten, separat gefertigten metallischen Kontaktstruktur 12 elektrisch leitend verbunden. Die elektrische Kontaktierung erfolgt hierbei derart, dass gleichnamige Polaritäten direkt benachbarter Leuchtdioden 1 miteinander elektrisch leitend verbunden sind. Die organischen Leuchtdioden 1 sind daher parallel geschaltet.
Im Unterschied zu dem Modul gemäß dem Ausführungsbeispiel der 37 sind die organischen Leuchtdioden 1 des Moduls gemäß der 38 in Reihe geschaltet. Das heißt, dass direkt benachbarte organische Leuchtdioden 1 mit einer gemeinsamen stabförmigen separat gefertigten metallischen Kontaktstruktur 12 elektrisch leitend verbunden sind, wobei entgegen gesetzte Polaritäten miteinander verbunden sind.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010044738 [0009]
WO 2009/095005 [0009]
WO 2009/094997 [0009]
WO 2009/095006. B [0009]

Claims

Organische Leuchtdiode (1) mit: – einem Substrat (2), – einer organischen Schichtenfolge (5), die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt, wobei die organische Schichtenfolge (5) in einem zentralen Bereich (4) des Substrats (2) angeordnet ist, – einer Metallisierung (9), die in einem Randbereich (8) des Substrats (2) angeordnet ist und zur elektrischen Kontaktierung der organischen Schichtenfolge (5) ausgebildet ist, und – einer separat gefertigten metallischen Kontaktstruktur (12), die mit der Metallisierung (9) stoffschlüssig und elektrisch leitend verbunden ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Kontaktstruktur (12) eines der folgenden Materialien aufweist: Aluminium, Kupfer, Messing, Zink, Bronze, Zinn, Silber, Gold.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Kontaktstruktur (12) an mindestens einem Verbindungspunkt (20) mit der Metallisierung (9) stoffschlüssig und elektrisch leitend verbunden ist, wobei der Verbindungspunkt (20) ein Material aufweist, das von dem restlichen Material der Kontaktstruktur (12) verschieden ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der obigen Ansprüche, bei der die Kontaktstruktur (12) einen Kontaktbereich (19) aufweist, der zur externen elektrischen Kontaktierung ausgebildet ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei der der Kontaktbereich (19) als Lasche, als Öse oder als Draht ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung einer organischen Leuchtdiode (1) mit den Schritten: – Bereitstellen eines Substrats (2), bei dem – in einem zentralen Bereich (4) eine organische Schichtenfolge (5) angeordnet ist, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt, und – in einem Randbereich (8) eine Metallisierung (9) angeordnet ist, die zur elektrischen Kontaktierung der organischen Schichtenfolge (5) ausgebildet ist, – Anfertigen einer metallischen Kontaktstruktur (12), und – stoffschlüssiges Verbinden der Kontaktstruktur (12) mit der Metallisierung (9), derart, dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktstruktur (12) und der Metallisierung (9) entsteht.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Kontaktstruktur (12) aus einem Metallband angefertigt wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem Kontaktstruktur (12) aus dem Metallband ausgestanzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Kontaktstruktur (12) aus einem Metallband gefertigt wird, das einen Grundkörper (17) aufweist, in den ein Material eingebettet ist, das von dem Material des Grundkörpers (17) verschieden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei dem die Kontaktstruktur (12) durch einen auf Ultraschalltechnik basierenden Fügevorgang mit der Metallisierung (9) stoffschlüssig verbunden wird.
Modul mit mindestens zwei organische Leuchtdioden (1), wobei – jede organische Leuchtdiode (1) eine Metallisierung (9) in einem Randbereich (8) eines Substrats (2) aufweist, die zur elektrischen Kontaktierung einer organische Schichtenfolge (5) ausgebildet ist, und – die beiden organischen Leuchtdioden (1) über mindestens eine separat gefertigte metallische Kontaktstruktur (12), die mit mindestens einer der Metallisierungen (9) stoffschlüssig verbunden ist, miteinander elektrisch leitend verbunden sind.
Modul nach dem vorherigen Anspruch, bei dem – jede organische Leuchtdiode (1) eine Kontaktstruktur (12) und eine Metallisierung (9) aufweist, wobei die Kontaktstruktur (12) mit der Metallisierung (9) stoffschlüssig und elektrisch leitend verbunden ist, und – jede Kontaktstruktur (12) eine Lasche aufweist, über die die organischen Leuchtdioden (1) elektrisch leitend verbunden sind.
Modul nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Laschen mit Klemmen (28) oder Kontaktfedern (29) elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
Modul nach einem der Ansprüche 12 bis 13, bei dem die Laschen als Ösen ausgebildet sind, deren Öffnungen (25) zur elektrischen Kontaktierung elektrisch leitend verbunden sind.
Modul nach Anspruch 11, bei dem jede organische Leuchtdiode (1) in einen Einschub eines Rahmens (32’) eingebracht wird, wobei an jedem Einschub eine Kontaktfeder (36) angeordnet ist, die beim Einrasten der organischen Leuchtdiode (1) auf der Kontaktstruktur (12) zu liegen kommt, so dass eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der Kontaktstruktur (12) und der Kontaktfeder (36) zustande kommt.