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Die Erfindung betrifft ein Leuchtdiodenmodul, das eine organische Licht emittierende aktive Schichtenfolge aufweist.
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Organische Leuchtdioden (OLEDs) für Beleuchtungszwecke werden typischerweise mit einer fest vorgegebenen Stromstärke betrieben, um eine konstante Helligkeit zu erzielen. Dazu wird in der Regel ein Konstantstrom-Treiber verwendet, d. h. ein elektronisches Bauelement oder eine elektronische Schaltung, welche aus einer Netzspannung oder aus einer von einem Vorschaltgerät abgegebenen Spannung einen konstanten Strom zum Betrieb der organischen Leuchtdiode erzeugt.
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Derartige Konstantstrom-Treiber oder andere elektronische Bauelemente zur Steuerung organischer Leuchtdiodenmodule werden in der Regel auf separaten Leiterplatten angeordnet und mit einem Kontaktierverfahren, beispielsweise mittels Bonden oder Federkontakten, elektrisch mit dem organischen Leuchtdiodenmodul verbunden.
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Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes organisches Leuchtdiodenmodul anzugeben, das sich insbesondere durch eine kompakte Bauweise und einen verbesserten Schutz vor Umwelteinflüssen auszeichnet. Weiterhin soll ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung des organischen Leuchtdiodenmoduls angegeben werden.
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Diese Aufgaben werden durch ein organisches Leuchtdiodenmodul und ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Leuchtdiodenmoduls gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das organische Leuchtdiodenmodul umfasst gemäß zumindest einer Ausgestaltung ein Trägersubstrat, das eine erste Hauptfläche und eine der ersten Hauptfläche gegenüberliegende zweite Hauptfläche aufweist.
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Auf der ersten Hauptfläche des Trägersubstrats ist ein funktioneller Schichtenstapel angeordnet. Der funktionelle Schichtenstapel umfasst eine erste Elektrodenschicht, eine organische aktive Schichtenfolge und eine zweite Elektrodenschicht. Die organische aktive Schichtenfolge weist mindestens eine organische Licht emittierende Schicht auf. Die organische aktive Schichtenfolge ist zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht angeordnet und wird auf diese Weise elektrisch kontaktiert. Die erste Elektrodenschicht kann beispielsweise auf der dem Trägersubstrat zugewandten Seite der aktiven Schichtenfolge angeordnet sein und die Anode ausbilden. Die zweite Elektrodenschicht kann beispielsweise auf der vom Trägersubstrat abgewandten Seite der aktiven Schichtenfolge angeordnet sein und die Kathode ausbilden. Die vom Trägersubstrat abgewandte zweite Elektrodenschicht ist vorzugsweise für die von der aktiven Schichtenfolge emittierte Strahlung transparent. Insbesondere kann das organische Leuchtdiodenmodul Licht in eine vom Trägersubstrat abgewandte Richtung emittieren. Ein solches Leuchtdiodenmodul wird auch als Top-Emitter bezeichnet. Es ist auch möglich, das das Trägersubstrat transparent ist, so dass zumindest ein Teil des emittierten Lichts durch das Trägersubstrat emittiert wird.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in dem Trägersubstrat mindestens eine Durchkontaktierung ausgebildet, die eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats ausbildet. Die mindestens eine Durchkontaktierung kann insbesondere ein durch das Trägersubstrat hindurch verlaufendes Durchgangsloch sein, das mit einem elektrisch leitenden Material, insbesondere einem Metall, ausgefüllt ist. Das Trägersubstrat selbst weist vorteilhaft ein elektrisch isolierendes Material, insbesondere einen Kunststoff, auf.
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An der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats sind elektrische Leiterbahnen angeordnet, wobei mindestens eine der Leiterbahnen mittels der mindestens einen Durchkontaktierung mit dem funktionellen Schichtenstapel elektrisch leitend verbunden ist. Insbesondere kann die erste Elektrodenschicht des funktionellen Schichtenstapels mittels der Durchkontaktierung mit mindestens einer Leiterbahn an der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats verbunden sein. Vorteilhaft ist auch die zweite Elektrodenschicht des funktionellen Schichtenstapels mit mindestens einer weiteren Durchkontaktierung mit einer weiteren Leiterbahn verbunden. Es können weitere Leiterbahnen an der ersten Hauptfläche des Trägersubstrats oder im Inneren des Trägersubstrats angeordnet sein, die beispielsweise zur Verbesserung der Stromverteilung dienen.
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An der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats ist weiterhin mindestens ein elektronisches Bauelement zur Ansteuerung des funktionellen Schichtenstapels angeordnet. Das elektronische Bauelement ist mittels der Leiterbahnen elektrisch kontaktiert. Insbesondere ist das mindestens eine elektronische Bauelement zur Ansteuerung des funktionellen Schichtenstapels über die Leiterbahn und die mindestens eine Durchkontaktierung mit mindestens einer der Elektrodenschichten des funktionellen Schichtenstapels verbunden. Es ist möglich, dass zusätzlich ein oder mehrere elektronische Bauelemente an der ersten Hauptfläche des Trägersubstrats angeordnet sind.
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Bei dem hier beschriebenen organischen Leuchtdiodenmodul sind der funktionelle Schichtenstapel und das mindestens eine elektronische Bauelement zur Ansteuerung des funktionellen Schichtenstapels vorteilhaft auf gegenüberliegenden Hauptflächen des Trägersubstrats angeordnet. Das mindestens eine elektronische Bauelement ist insbesondere nicht auf einer separaten Leiterplatte angeordnet, sodass vorteilhaft auf Verbindungsdrähte zwischen einer separaten Leiterplatte und dem Trägersubstrat des funktionellen Schichtenstapels verzichtet werden kann. Die elektrische Verbindung zwischen dem mindestens einen elektronischen Bauelement und dem funktionellen Schichtenstapel erfolgt vielmehr vorteilhaft mittels der mindestens einen Durchkontaktierung durch das Trägersubstrat. Auf diese Weise wird vorteilhaft ein besonders kompaktes organisches Leuchtdiodenmodul erzielt. Weiterhin ist die elektrische Verbindung zwischen dem elektronischen Bauelement und dem funktionellen Schichtenstapel, die mittels der Durchkontaktierung realisiert ist, vorteilhaft besonders gut vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Das mindestens eine elektronische Bauelement ist vorzugsweise als Konstantstrom-Treiber zum Betrieb des funktionellen Schichtenstapels mit einer konstanten Stromstärke eingerichtet. Der Konstantstrom-Treiber kann auch durch eine Mehrzahl elektronischer Bauelemente realisiert sein, die auf der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats angeordnet und mittels der Leiterbahnen miteinander verschaltet sind. Dadurch, dass der Konstantstrom-Treiber in das organische Leuchtdiodenmodul integriert ist, kann das organische Leuchtdiodenmodul vorteilhaft direkt an eine Versorgungsspannung, beispielsweise eine Netzspannung oder an eine von einem Netzgerät abgegebene Spannung, angeschlossen werden.
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Gemäß einer Ausgestaltung sind an der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats mehrere elektronische Bauelemente angeordnet. Wie bereits erwähnt, kann insbesondere ein Konstantstrom-Treiber für den funktionellen Schichtenstapel durch eine Schaltung mit mehreren elektronischen Bauelementen realisiert sein. Weiterhin ist es möglich, dass zusätzlich zu dem Konstantstrom-Treiber weitere elektronische Bauelemente an der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats angeordnet sind. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine logische Schaltung oder um einen RFID-Chip handeln. Die mehreren elektronischen Bauelemente an der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats sind vorteilhaft über die Leiterbahnen kontaktiert und gegebenenfalls miteinander verschaltet.
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Das Trägersubstrat ist vorzugsweise eine Leiterplatte. Das Trägersubstrat kann beispielsweise als starre Leiterplatte ausgeführt sein, die beispielsweise FR4 oder einen flüssigkristallinen Kunststoff (LCP) enthält. Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist die Leiterplatte eine flexible Leiterplatte, die insbesondere ein Polyimid wie beispielsweise Kapton aufweisen kann. Eine solche flexible Leiterplatte wird auch als Flex-PCB bezeichnet.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zumindest der funktionelle Schichtenstapel mit einer Verkapselungsschicht versehen. Durch die Verkapselungsschicht wird der funktionelle Schichtenstapel vorteilhaft vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor dem Eindringen von Feuchtigkeit, geschützt.
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Die Verkapselungsschicht ist vorzugsweise eine sogenannte Dünnfilm-Verkapselung, die aus einer oder mehreren dünnen Schichten gebildet ist. Dünnfilm-Verkapselungsschichten sind beispielsweise aus den Druckschriften
WO 2009/095006 A1 und
WO 2010/108894 A1 bekannt, deren jeweiliger Offenbarungsgehalt hiermit diesbezüglich vollumfänglich durch Rückbezug aufgenommen wird. Insbesondere sind aus den genannten Druckschriften geeignete Materialien, Schichtdicken und Verfahren zum Aufbringen der Verkapselungsschicht bekannt, die daher hier nicht näher erläutert werden.
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Die einzelnen Schichten der Dünnfilm-Verkapselung können zum Beispiel jeweils eine Dicke zwischen einer Atomlage und etwa 1 µm aufweisen. Die Gesamtdicke der Verkapselungsschicht beträgt beispielsweise weniger als 10 µm, weniger als 1 µm oder sogar weniger als 100 nm. Die Dünnfilm-Verkapselung enthält vorzugsweise eine oder mehrere Metalloxidschichten.
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Vorzugsweise sind alle freiliegenden Oberflächen des funktionellen Schichtenstapels von der Verkapselungsschicht bedeckt, sodass kein Kontakt zwischen dem funktionellen Schichtenstapel und dem Umgebungsmedium, insbesondere Luft, besteht. Die Verkapselungsschicht wird vorteilhaft mittels plasma-unterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PE-CVD, plasma-enhanced chemical vapor deposition), Atomlagenabscheidung (ALD, atomic layer deposition), Moleküllagenabscheidung (MLD, molecular layer deposition) oder thermischer Verdampfung aufgebracht.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist auch das mindestens eine elektronische Bauelement mit der Verkapselungsschicht versehen. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Verkapselungsschicht vorteilhaft auch das elektronische Bauelement vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit, schützt.
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Besonders vorteilhaft sind alle freiliegenden Oberflächen des Trägersubstrats, des funktionellen Schichtenstapels und des mindestens einen elektronischen Bauelements mit der Verkapselungsschicht versehen. Als freiliegende Oberflächen werden hierbei solche Oberflächen des Trägersubstrats, des funktionellen Schichtenstapels und des mindestens einen elektronischen Bauelements verstanden, die abgesehen von der Verkapselungsschicht nicht unmittelbar an weitere Schichten des Leuchtdiodenmoduls angrenzen. Die Verkapselungsschicht verhindert vorteilhaft einen direkten Kontakt der freiliegenden Oberflächen mit dem Umgebungsmedium.
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Die Verkapselungsschicht kann bei einer Ausgestaltung bereichsweise zwischen dem Trägersubstrat und dem funktionellen Schichtenstapel angeordnet sein.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung folgt dem mindestens einen elektronischen Bauelement an der vom Trägersubstrat abgewandten Seite eine Schutzschicht zum Schutz vor mechanischer Beschädigung nach. Die Schutzschicht kann gegebenenfalls auf die Verkapselungsschicht aufgebracht sein, wenn das mindestens eine elektronische Bauelement vorteilhaft mit einer Verkapselungsschicht versehen ist. Bei der Schutzschicht handelt es sich vorzugsweise um eine Silikonschicht. Während die Verkapselungsschicht insbesondere das Eindringen von Feuchtigkeit verhindert, dient die Schutzschicht im Wesentlichen zum Schutz vor mechanischer Beschädigung und weist vorteilhaft eine größere Dicke als die Verkapselungsschicht auf.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der funktionelle Schichtenstapel an der vom Trägersubstrat abgewandten Seite eine Schutzschicht zum Schutz vor mechanischer Beschädigung auf. Die Schutzschicht für den funktionellen Schichtenstapel dient insbesondere zum Schutz des funktionellen Schichtenstapels vor Verkratzen.
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Die Schutzschicht für den funktionellen Schichtenstapel ist vorzugsweise eine Glasschicht oder eine Kunststoffschicht. Die Schutzschicht kann insbesondere auf den funktionellen Schichtenstapel aufgeklebt oder beispielsweise als Folie auflaminiert sein.
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Bei einer Ausgestaltung des organischen Leuchtdiodenmoduls sind die elektrischen Anschlusskontakte des Leuchtdiodenmoduls an der ersten Hauptfläche des Trägersubstrats angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung sind die elektrischen Anschlusskontakte beispielsweise neben dem funktionellen Schichtenstapel auf dem Trägersubstrat angeordnet und mittels Durchkontaktierungen mit dem mindestens einen elektronischen Bauelement auf der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats elektrisch leitend verbunden.
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Bei einer alternativen Ausgestaltung sind die elektrischen Anschlusskontakte des Leuchtdiodenmoduls an der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung sind die elektrischen Anschlusskontakte beispielsweise mittels der Leiterbahnen mit dem mindestens einen elektronischen Bauelement und mittels Durchkontaktierungen mit dem funktionellen Schichtenstapel an der ersten Hauptfläche des Trägersubstrats elektrisch leitend verbunden.
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Das Verfahren zur Herstellung eines organischen Leuchtdiodenmoduls umfasst gemäß zumindest einer Ausführungsform das Bereitstellen eines Trägersubstrats, das eine erste Hauptfläche und eine der ersten Hauptfläche gegenüberliegende zweite Hauptfläche aufweist, das Herstellen einer Durchkontaktierung in dem Trägersubstrat zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats, das Herstellen von Leiterbahnen an der zweiten Hauptfläche des Trägersubstrats, die Bestückung der zweiten Hauptfläche mit mindestens einem elektronischen Bauelement, und das nachfolgende Aufbringen eines funktionellen Schichtenstapels auf die erste Hauptfläche, wobei der funktionelle Schichtenstapel eine erste Elektrodenschicht, eine organische aktive Schichtenfolge und eine zweite Elektrodenschicht umfasst.
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Bei dem Verfahren erfolgt das Aufbringen des funktionellen Schichtenstapels auf die erste Hauptfläche des Trägersubstrats vorteilhaft erst nach dem Bestücken der zweiten Hauptfläche mit dem mindestens einen elektronischen Bauelement. Dies hat den Vorteil, dass das mindestens eine elektronische Bauelement mittels eines Lötverfahrens auf eine der Leiterbahnen montiert werden kann, bei dem vergleichsweise hohe Temperaturen eingesetzt werden können. Insbesondere können das eine oder die mehreren elektronischen Bauelemente mittels Reflow-Lötens auf die zweite Hauptfläche des Trägersubstrats montiert werden. Durch die Bestückung der zweiten Hauptfläche mit dem mindestens einen elektronischen Bauelement vor dem Aufbringen des funktionellen Schichtenstapels wird eine Schädigung des funktionellen Schichtenstapels durch hohe Temperaturen beim Lötvorgang verhindert.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird auf freiliegende Oberflächen des Trägersubstrats, des funktionellen Schichtenstapels und des mindestens einen elektronischen Bauelements eine Verkapselungsschicht aufgebracht. Insbesondere können das Trägersubstrat, der funktionelle Schichtenstapel und das mindestens eine elektronische Bauelement vorteilhaft gleichzeitig mit der Verkapselungsschicht versehen werden. Auf diese Weise werden das Trägersubstrat, der funktionelle Schichtenstapel und das mindestens eine elektronische Bauelement vorteilhaft vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor dem Eindringen von Feuchtigkeit, geschützt. Das Aufbringen der Verkapselungsschicht erfolgt vorzugsweise mittels Atomlagenabscheidung oder mittels plasmagestützter chemischer Gasphasenabscheidung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus der Beschreibung des Leuchtdiodenmoduls und umgekehrt.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den 1 und 2 näher erläutert.
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Es zeigen:
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1A eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines organischen Leuchtdiodenmoduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
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1B eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf das Leuchtdiodenmodul gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
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1C eine schematische Darstellung einer Ansicht von unten des Leuchtdiodenmoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
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2A eine schematische Darstellung einer Seitenansicht eines organischen Leuchtdiodenmoduls gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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2B eine schematische Darstellung einer Aufsicht auf das Leuchtdiodenmodul gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, und
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2C eine schematische Darstellung einer Ansicht von unten des Leuchtdiodenmoduls gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel.
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Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
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Das in 1A schematisch in einer Seitenansicht, in 1B in einer Aufsicht und in 1C in einer Ansicht von unten dargestellte erste Ausführungsbeispiel des organischen Leuchtdiodenmoduls 10 weist ein Trägersubstrat 1 auf. Das Trägersubstrat 1 kann insbesondere eine Leiterplatte sein. Je nach Anwendung des organischen Leuchtdiodenmoduls 10 kann das Trägersubstrat 1 entweder starr oder flexibel ausgeführt sein. Geeignete Materialien für ein starres Trägersubstrat 1 sind beispielsweise FR4 oder ein Flüssigkristall-Kunststoff. Als flexibles Trägersubstrat 1 ist ein insbesondere ein sogenanntes Flex-PCB geeignet, das beispielsweise Polyimid enthält. Alternativ sind aber auch andere Materialien für das Trägersubstrat 1 geeignet. Die Anforderungen an das Material des Trägersubstrats 1 sind, dass es die Abscheidung von Leiterbahnen 4 ermöglicht und eine ausreichende Wärmebeständigkeit gegenüber Temperaturen aufweist, die typischerweise beim Herstellungsprozess des organischen Leuchtdiodenmoduls 10, insbesondere bei der Beschichtung und Verkapselung, auftreten.
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Das Trägersubstrat 1 weist eine erste Hauptfläche 11 und eine zweite Hauptfläche 12 auf. Auf der ersten Hauptfläche 11 des Trägersubstrats 1 ist ein funktioneller Schichtenstapel 2 angeordnet, der ausgehend vom Trägersubstrat 1 eine erste Elektrodenschicht 21, eine organische aktive Schichtenfolge 23 und eine zweite Elektrodenschicht 22 aufweist.
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Die zwischen der ersten Elektrodenschicht 21 und der zweiten Elektrodenschicht 22 angeordnete organische aktive Schichtenfolge 23 kann Schichten mit organischen Polymeren, organischen Oligomeren, organischen Monomeren, organischen kleinen, nicht-polymeren Molekülen („small molecules“) oder Kombinationen daraus aufweisen. Die organische aktive Schichtenfolge 23 weist mindestens eine Licht emittierende organische Schicht auf. Die organische aktive Schichtenfolge 23 kann zusätzlich zu mindestens einer Licht emittierenden organischen Schicht weitere funktionelle Schichten aufweisen, insbesondere zur Injektion, zum Transport oder zum Blockieren von Löchern und/oder Elektronen. Die Einzelschichten der organischen aktiven Schichtenfolge 23 sind in 1 nicht im Einzelnen dargestellt. Der Aufbau von derartigen organischen aktiven Schichtenfolgen und dafür geeignete Materialien sind dem Fachmann an sich bekannt und werden daher hier nicht weiter erläutert.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Elektrodenschicht 21 als Anode und die zweite Elektrodenschicht 22 als Kathode ausgebildet. Es wäre aber auch denkbar, dass die Polaritäten der Elektrodenschichten 21, 22 umgekehrt ausgeführt sind. Zur elektrischen Isolierung der Elektrodenschichten 21, 22 voneinander kann mindestens eine elektrisch isolierende Schicht 24 vorgesehen sein.
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Das organische Leuchtdiodenmodul 10 gemäß dem Ausführungsbeispiel emittiert Licht 15 in die vom Trägersubstrat 1 abgewandte Richtung des funktionellen Schichtenstapels 2, also bei der in 1 dargestellten Seitenansicht nach oben. Die in Emissionsrichtung oberhalb der organischen aktiven Schichtenfolge 23 angeordnete zweite Elektrodenschicht 22 ist als transluzente Elektrodenschicht ausgeführt. Diese enthält vorzugsweise eine dünne transluzente Metallschicht oder ein transparentes leitfähiges Oxid wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO). Insbesondere kann auch eine Mehrfachschicht aus mindestens einer transluzenten Metallschicht und mindestens einer transparenten leitfähigen Oxidschicht als Elektrodenschicht 22 verwendet werden, beispielsweise eine ITO-Metall-ITO(IMI)-Mehrfachschicht.
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Die zwischen der organischen aktiven Schichtenfolge 23 und dem Trägersubstrat 1 angeordnete erste Elektrodenschicht 21 ist vorzugsweise als reflektierende Schicht ausgeführt.
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An der dem funktionellen Schichtenstapel 2 gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats 1 sind elektronische Bauelemente 5 angeordnet, die insbesondere zur Ansteuerung des funktionellen Schichtenstapels 2 dienen. Die elektronischen Bauelemente 5 können insbesondere einen Konstantstrom-Treiber für den funktionellen Schichtenstapel 2 umfassen. Alternativ oder zusätzlich können elektronische Bauelemente 5 mit weiteren Funktionen an der zweiten Hauptfläche 12 angeordnet sein.
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Zur elektrischen Kontaktierung sind auf der zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats 1 Leiterbahnen 4 angeordnet. Die Leiterbahnen 4 sind in geeigneter Weise strukturiert, um die elektronischen Bauelemente 5 mit Strom zu versorgen und diese gegebenenfalls miteinander zu verschalten. Die elektronischen Bauelemente 5 sind beispielsweise auf die Leiterbahnen 4 gelötet. Zum Bestücken der zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats 1 mit den elektronischen Bauelementen 5 kann insbesondere ein Reflow-Lötprozess eingesetzt werden. Vorzugsweise erfolgt das Bestücken der zweiten Hauptfläche 12 mit den elektronischen Bauelementen 5 bei der Herstellung des organischen Leuchtdiodenmoduls 10, bevor der funktionelle Schichtenstapel 2 auf die gegenüberliegende erste Hauptfläche 11 des Trägersubstrats 1 aufgebracht wird. Dies hat den Vorteil, dass der funktionelle Schichtenstapel 2 nicht den hohen Temperaturen des Lötprozesses ausgesetzt wird.
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Die elektrischen Anschlüsse 8, 9 zum Anschluss des Leuchtdiodenmoduls 10 an eine externe Spannungsquelle sind bei dem Ausführungsbeispiel der 1 an der ersten Hauptfläche 11 des Trägersubstrats 1 angeordnet. Zur Verbindung der elektronischen Bauelemente 5 mit den elektrischen Anschlusskontakten 8, 9 und den Elektrodenschichten 21, 22 des funktionellen Schichtenstapels 10 sind in dem Trägersubstrat 1 Durchkontaktierungen 41, 42 ausgebildet, welche eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der ersten Hauptfläche 11 und der zweiten Hauptfläche 12 herstellen. Die Durchkontaktierungen 41, 42 sind beispielsweise Durchgangslöcher, die von der ersten Hauptfläche 11 zur zweiten Hauptfläche 12 verlaufen und mit einem elektrisch leitfähigen Material, insbesondere einem Metall, aufgefüllt sind. Mittels der Durchkontaktierungen 41, 42 wird eine elektrische leitende Verbindung zwischen den Leiterbahnen 4 an der zweiten Hauptfläche 12 und den Elektrodenschichten 21, 22 des funktionellen Schichtenstapels 2 realisiert. Zur Erhöhung der Stromtragfähigkeit oder der Verbesserung der Stromverteilung der elektrisch leitenden Verbindung können die Elektrodenschichten 21, 22 jeweils mit mehreren Durchkontaktierungen 41, 42 verbunden sein. Beispielsweise ist die Anoden-Elektrodenschicht 21 bei dem Ausführungsbeispiel mittels drei Durchkontaktierungen 42 kontaktiert.
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Der funktionelle Schichtenstapel 2, das Trägersubstrat 1 und die elektronischen Bauelemente 5 sind vorteilhaft, abgesehen von einer Öffnung für die elektrischen Anschlüsse 8, 9, mit einer Verkapselungsschicht 3 versehen. Die Verkapselungsschicht 3 dient insbesondere zum Schutz des funktionellen Schichtenstapels 2, der Leiterbahnen 4 und der elektronischen Bauelemente 5 vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit und Oxidation. Die Verkapselungsschicht 3 enthält vorzugsweise eine oder mehrere transparente Oxidschichten, insbesondere Metalloxidschichten, wie beispielsweise Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid oder Tantaloxid. Weiterhin sind insbesondere Siliziumoxidschichten oder Siliziumnitridschichten geeignet. Die Verkapselungsschicht 3 kann aus mehreren Schichten zusammengesetzt sein, wobei die einzelnen Schichten vorteilhaft jeweils eine Dicke zwischen einer Atomlage und etwa 1 µm aufweisen. Die Verkapselungsschicht 3 weist beispielsweise eine Gesamtdicke von weniger als 10 µm, weniger als 1 µm oder sogar von weniger als 100 nm auf.
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Die eine oder die mehreren Schichten der Verkapselungsschicht 3 werden vorzugsweise mittels Atomlagenabscheidung (ALD) aufgebracht. Alternativ oder zusätzlich zu mittels ALD hergestellten dünnen Schichten kann die Verkapselungsschicht zumindest eine oder eine Mehrzahl weiterer Schichten, also insbesondere Barrierenschichten und/oder Passivierungsschichten, aufweisen, die durch thermisches Aufdampfen oder mittels eines plasmagestützten Prozesses, etwa Sputtern oder plasmagestützter chemischer Gasphasenabscheidung („plasma-enhanced chemical vapor deposition“, PECVD), abgeschieden wird. Geeignete Materialien dafür können die vorab genannten Materialien sowie Siliziumnitrid, Siliziumoxid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminiumdotiertes Zinkoxid, Aluminiumoxid sowie Mischungen und Legierungen der genannten Materialien sein. Die eine oder die mehreren weiteren Schichten können beispielsweise jeweils eine Dicke zwischen 1 nm und 10 µm und bevorzugt zwischen 1 nm und 400 nm aufweisen, wobei die Grenzen eingeschlossen sind.
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Vorzugsweise sind alle freiliegenden Flächen des funktionellen Schichtenstapels 2, des Trägersubstrats 1, der Leiterbahnen 4 und der elektronischen Bauelemente 5 mit der Verkapselungsschicht 3 versehen. Als freiliegende Flächen werden dabei solche Flächen angesehen, die nicht unmittelbar mit einer weiteren funktionellen Schicht wie beispielsweise den elektrischen Anschlüssen 8, 9 versehen sind.
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Auf die vom Trägersubstrat 1 abgewandte Seite der elektronischen Bauelemente 5 ist vorteilhaft eine Schutzschicht 6 zum Schutz vor mechanischen Beschädigungen angeordnet. Die Schutzschicht 6 kann insbesondere auf die zuvor aufgebrachte Verkapselungsschicht 3, die insbesondere zum Schutz vor Feuchtigkeit und Oxidation dient, aufgebracht sein. Die Schutzschicht 6 kann insbesondere eine Silikonschicht sein. Alternativ können auch andere Kunststoffe oder eine Lackschicht als Schutzschicht 6 vorgesehen sein.
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Eine weitere Schutzschicht 7 ist zum Schutz des funktionellen Schichtenstapels 2 vor mechanischen Beschädigungen vorteilhaft auf die vom Trägersubstrat 1 abgewandte Seite des funktionellen Schichtenstapels 2 aufgebracht. Die Schutzschicht 7 schützt den funktionellen Schichtenstapel 2 insbesondere vor Verkratzen. Bei der Schutzschicht 7 kann es sich insbesondere um eine Glasschicht, eine Kunststoffschicht oder eine Lackschicht handeln. Die Schutzschicht 7 kann beispielsweise auf die vom Trägersubstrat 1 abgewandte Seite der zuvor aufgebrachten Verkapselungsschicht 3 auflaminiert oder aufgeklebt werden. Hierzu kann zwischen der Schutzschicht 7 und den darunter liegenden Schichten eine Verbindungsschicht 71, insbesondere eine Klebstoffschicht, angeordnet sein.
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Das organische Leuchtdiodenmodul 10 zeichnet sich insbesondere durch seine kompakte Bauweise und den guten Schutz vor äußeren Einflüssen aus.
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Das in 2A schematisch in einer Seitenansicht, in 2B in einer Aufsicht und in 2C in einer Ansicht von unten dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des Leuchtdiodenmoduls 10 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die beiden elektrischen Anschlüsse 8, 9, die zur Verbindung des Leuchtdiodenmoduls 10 mit einer externen Spannungsquelle vorgesehen sind, an der zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats 1 angeordnet sind.
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Die elektrische Verbindung mit den Elektrodenschichten 21, 22 des funktionellen Schichtenstapels 2 erfolgt mittels der Durchkontaktierungen 41, 42 in dem Trägersubstrat 1.
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Hinsichtlich weiterer Details und vorteilhafter Ausgestaltungen entspricht das zweite Ausführungsbeispiel im Übrigen dem ersten Ausführungsbeispiel.
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In den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen sind Ausgestaltungen dargestellt, bei denen sich entweder beide Anschlüsse 8, 9 an der ersten Hauptfläche 11 oder an der zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats befinden. Alternativ ist es aber auch möglich, dass ein elektrischer Anschluss an der ersten Hauptfläche 11 und ein weiterer elektrischer Anschluss and der zweiten Hauptfläche 12 des Trägersubstrats angeordnet ist.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele 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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/095006 A1 [0016]
- WO 2010/108894 A1 [0016]
