DE102014106069B4

DE102014106069B4 - Optoelektronische Bauelementevorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung und Betriebsverfahren einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung

Info

Publication number: DE102014106069B4
Application number: DE102014106069.5A
Authority: DE
Inventors: Dominik Pentlehner; Kilian Regau
Original assignee: Pictiva Displays International Ltd
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2023-02-16
Anticipated expiration: 2034-05-01
Also published as: WO2015165888A1; KR20160147705A; US20170047539A1; KR102393904B1; US10074829B2; DE102014106069A1

Abstract

Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100), aufweisend:
einen Linearregler (124), der zur Kopplung mit einer Energiequelle (126) zu einem Bereitstellen eines elektrischen Stromes (I) eingerichtet ist;
• eine organische Leuchtdiode (110), die ein Substrat (202, 230), einen elektrisch aktiven Bereich (206) auf dem Substrat (202, 230) und eine Verkapselungsstruktur (228) auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich (206) aufweist,
• wobei der elektrisch aktive Bereich (206) zum Umwandeln elektrischen Stromes (I) in Licht ausgebildet ist,
wobei die Verkapselungsstruktur (228) einen elektrothermischen Wandler (120) aufweist und derart ausgebildet ist, dass sie den elektrisch aktiven Bereich (206) vor einer Eindiffusion eines für den elektrisch aktiven Bereich (206) schädlichen Stoffs schützt , wobei die organische Leuchtdiode (110), der elektrothermische Wandler (120) und der Linearregler (124) miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sind.

Description

In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung und ein Betriebsverfahreneiner optoelektronischen Bauelementevorrichtung bereitgestellt.
Die Druckschrift WO 2013/ 092 344 A1 beschreibt ein optisches System und ein Verfahren zum Verlängern der erwarteten Lebensdauer einer Lichtquelle in einem optischen System.
Eine herkömmliche organische Leuchtdiode (organic light emitting diode) weist über einem Substrat eine Anode und eine Kathode mit einem organisch funktionellen Schichtensystem zwischen der Anode und Kathode auf. Das organisch funktionelle Schichtensystem kann eine oder mehrere Emitterschicht/en aufweisen, in der/denen elektromagnetische Strahlung erzeugt wird, eine oder mehrere Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichtenstruktur(en) aus jeweils zwei oder mehr Ladungsträgerpaar-Erzeugungs-Schichten („charge generating layer“, CGL) zur Ladungsträgerpaarerzeugung, sowie einer oder mehrerer Elektronenblockadeschichten, auch bezeichnet als Lochtransportschicht(en) („hole transport layer“ -HTL), und einer oder mehrerer Lochblockadeschichten, auch bezeichnet als Elektronentransportschicht(en) („electron transport layer“ - ETL), um den Stromfluss zu richten.
Der derzeit limitierende Faktor für den Einsatz von OLEDs in Anwendungen mit einem großen Temperaturbereich ist die Betriebslebensdauer. Sie sinkt durch Temperaturerhöhung stark, oftmals beispielsweise um einen Faktor von 3 bei einer Erhöhung der Temperatur der OLED von 25°C auf 50°C und um einen weiteren Faktor 2 bis 3 bei einer Erhöhung von 50°C auf 75°C. Die Betriebslebensdauer bei einer herkömmlichen OLED kann bei einer vorgegebenen Umgebungstemperatur durch Optimierung des organisch funktionellen Schichtensystems sowie der Verkapselung gesteigert werden. Beispielsweise kann das Design der OLED, beispielsweise das Verhältnis von Randfläche zur Leuchtfläche, von Bedeutung sein für die Eigenerwärmung der OLED. Die thermische Ankopplung der OLED an andere Bauteile kann ebenfalls zur Entwärmung der OLED führen, das heißt ein Teil der an der OLED entstehenden Wärme kann abgeführt werden. In einem herkömmlichen Verfahren wird die OLED aktiv durch ein Peltier-Element gekühlt. Das Peltier-Element ist herkömmlich jedoch stets ein zusätzlicher Leistungsverbraucher.
Die Strom-Spannung-Kennlinie (I-U-Kennlinie) von herkömmlichen OLEDs ist stark temperaturabhängig. Für den Betrieb einer OLED mit einer vorgegebenen Stromdichte bzw. Leuchtdichte wird bei unterschiedlichen Temperaturen eine unterschiedliche Spannung benötigt. Bei herkömmlichen OLEDs variiert die Vorwärtsspannung somit stark mit der Umgebungstemperatur. Verglichen mit einem Betrieb bei Raumtemperatur bzw. höheren Temperaturen benötigen die OLEDs bei tiefen Temperaturen für den Nennstrom eine relativ hohe Spannung. Zur Stromregelung bei Leuchtdioden im Automotive-Bereich werden getaktete Schaltnetzteile (switch mode power supplies, SMPS) und Linearregler verwendet. Für Anwendungen in einem großen Temperaturbereich, beispielsweise in Automotive-Anwendungen, wird bei Verwendung von Linearreglern daher die maximale Spannung die über die OLED abfällt für den gesamten Temperaturbereich vorgehalten.
Bei einer Schaltung mit einem Linearregler 504 wird die maximale Spannung U_OLED, die über die OLED 502 abfällt, als Gleichspannung vorgehalten, veranschaulicht in 5. Die von der OLED 502 nicht benötigte Spannung U_reg (U_reg = U_in - U_OLED) fällt an dem Linearregler 504 ab. Der Linearregler 504 wirkt als ein geregelter variabler Widerstand. Die Eingangsspannung des Linearreglers ist herkömmlich so hoch ausgelegt, dass bei niedrigen Temperaturen noch Strom an die OLED geliefert wird. Ist die Temperatur der OLED allerdings hoch, wird am Linearregler ein sehr hoher Spannungsunterschied zwischen Eingang und OLED in Form von Abwärme am Linearregler ausgeglichen. Bei hohen Umgebungstemperaturen der OLED 502 wird am Linearregler 504 somit viel Wärme erzeugt. Das heißt, die Spannungsdifferenz U_reg zwischen der maximalen Leistung, die die OLED 502 benötigt, und der bei einer bestimmten Temperatur benötigten Leistung fällt über den Linearregler 504 ab und wird in Abwärme umgewandelt. Beim Einsatz von Linearreglern 504 ist die Eingangsspannung U_in jederzeit größer als die für den Last-Strom I_OLED, beispielsweise OLED-Nennstrom, nötige Vorwärtsspannung U_OLED. Der Unterschied U_reg zwischen Eingangsspannung U_in und (O)LED-Spannung U_OLED fällt am Linearregler ab und wird durch den fließenden Nennstrom I_OLED in Wärmeleistung am Linearregler 504 umgesetzt. Zur Erhöhung der Effizienz sollte dieser Spannungsunterschied minimal sein. Bei einer gegebenen Eingangsspannung U_in sollten sich die Toleranzen der OLED-Spannung U_OLED in möglichst engen Grenzen halten. Die Toleranzen der OLED-Spannung U_OLED können beispielsweise temperaturabhängig, alterungsbedingt und/oder fertigungsbedingt sein. Dies kann zu thermischen Problemen auf der Platine des Linearreglers 504 führen oder einen höheren Aufwand bei der Entwärmung des Linearreglers 504 erfordern, beispielsweise einem größeren Kühlkörper. Aufgrund des großen Spannungsbereichs ist die Effizienz der gesamten Beleuchtungsvorrichtung vor allem bei hohen Temperaturen gering.
Daher wird herkömmlich in der Treiberentwicklung auf die störungsreiche und teurere Schaltnetzteiltechnologie zurückgegriffen. Dabei wird eine Gleichspannung, die über der benötigten maximalen Spannung der OLED liegt, durch einen Schalter mit einer bestimmten Taktfrequenz in eine Wechselspannung überführt. Die Wechselspannung wird wieder gleichgerichtet und an die OLED angelegt. Durch die Taktfrequenz und die Schaltzeiten (Schalter offen/geschlossen) kann die Gleichspannung für die OLED variiert werden. Die Spannung kann mit geringen Verlusten variiert werden, was zu einem hohen Wirkungsgrad führt. Die Spannung an der OLED ist jedoch keine reine Gleichspannung, sondern weist Spannungs- bzw. Stromschwankungen (ripple) auf, welche an der OLED jedoch nicht erwünscht sind. Durch die Umwandlung der getakteten Gleichspannung in die Wechselspannung wird zudem eine hochfrequente elektromagnetische Strahlung erzeugt. Diese hochfrequente elektromagnetische Strahlung kann andere Anwendungen stören, und wird daher aufwändig gemessen und entstört. Weiterhin ist bei einem getakteten Spannungsregler ein höherer Aufwand bei der OLED, der Schaltung und dem Design notwendig als bei einem Linearregler.
Die Schaltung mit einem Linearregler 504 ist verglichen mit dem getakteten Spannungsregler einfach, kostengünstig, störungssicher und es werden keine störenden elektromagnetischen Felder erzeugt. Der Linearregler 504 weist jedoch eine geringere Effizienz auf als Schaltnetzteile. Das getaktete Schaltnetzteil weist allerdings eine deutlich stärkere elektromagnetische hochfrequente Störung auf (electromagnetic interference, EMI). Die Schaltnetzteile werden anwendungsbedingt in der Regel entwicklungs- und kostenaufwändig gedämpft bzw. entstört.
In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung und ein Betriebsverfahren einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung bereitgestellt, mit denen es möglich ist, die Betriebslebensdauer von OLEDs in einem großen Temperatureinsatzbereich kostengünstig zu erhöhen. Die Temperaturabhängigkeit der an einem Linearregler der optoelektronischen Bauelementevorrichtung abfallenden Spannung wird reduziert, so dass die Erwärmung des Linearreglers reduziert wird. Die normalerweise am Linearregler „verschwendete“ Energie wird zur Kühlung des optoelektronischen Bauelementes verwendet. Weiterhin kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Verkapselungsstruktur des optoelektronischen Bauelementes vereinfacht werden, indem eine Abdeckung der Verkapselungsstruktur, beispielsweise ein Deckglas oder Verkapselungsdeckel; durch einen elektrothermischen Wandler ersetzt wird, beispielsweise ein Peltier-Element. Je nach Priorisierung/Abwägung von Lebensdauer, Energieeffizienz, Kosten, elektromagnetische hochfrequente Störung wird eine Linearregelung optoelektronischer Bauelemente wieder technisch interessant.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine optoelektronische Bauelementevorrichtung bereitgestellt. Die optoelektronische Bauelementevorrichtung weist einen Linearregler auf, der zu einem Bereitstellen eines elektrischen Stromes eingerichtet ist; ein optoelektronisches Bauelement, das zu einem Umwandeln des elektrischen Stromes in eine elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist; und einen elektrothermischen Wandler. Der elektrothermische Wandler ist mit dem optoelektronischen Bauelement thermisch gekoppelt ist. Das optoelektronische Bauelement, der elektrothermische Wandler und der Linearregler sind miteinander elektrisch in Reihe geschaltet.
In einer Ausgestaltung kann der Linearregler ein Längsregler sein oder einen solchen aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement ein Substrat, und einen elektrisch aktiven Bereich auf dem Substrat aufweisen, wobei der elektrisch aktive Bereich zum Umwandeln des elektrischen Stromes in die elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist.
In noch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement ferner eine Verkapselungsstruktur auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich aufweisen, wobei die Verkapselungsstruktur derart ausgebildet ist, dass sie den elektrisch aktiven Bereich vor einer Eindiffusion eines für den elektrisch aktiven Bereich schädlichen Stoffs schützt.
In noch einer Ausgestaltung können/kann die Verkapselungsstruktur den elektrothermischen Wandler aufweisen oder mit diesem thermisch gekoppelt sein und/oder das Substrat den elektrothermischen Wandler aufweisen oder mit diesem thermisch gekoppelt sein.
In noch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement eine organische Leuchtdiode sein oder aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann der elektrothermische Wandler ein Peltier-Element aufweisen oder derart ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann der elektrothermische Wandler eine Wärmeverteilungsstruktur aufweisen oder mit einer solchen thermisch gekoppelt sein. Die Wärmeverteilungsstruktur kann zu dem optoelektronischen Bauelement abgewandt angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann der elektrothermische Wandler einen oder mehrere elektrothermische/n Wandler aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann der elektrothermische Wandler auf dem optoelektronischen Bauelement ausgebildet sein. Alternativ kann das optoelektronische Bauelement auf dem elektrothermischen Wandler ausgebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann ferner eine Wärmeleitstruktur zwischen dem optoelektronischen Bauelement und dem elektrothermischen Wandler angeordnet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement mittels der Wärmeleitstruktur mit dem elektrothermischen Wandler thermisch und/oder elektrisch gekoppelt sein.
In noch einer Ausgestaltung kann die optoelektronische Bauelementevorrichtung ferner einen Schalter-Schaltkreis aufweisen, der zu einem elektrischen Überbrücken des/eines elektrothermischen Wandlers bei Erreichen eines vorgegebenen Betriebsparameters ausgebildet ist. Der vorgegebene Betriebsparameter kann beispielswiese anwendungsspezifisch ausgewählt sein.
Ein Betriebsparameter kann einen oder mehrere Betriebsparamater aufweisen oder sein, beispielsweise als ein Satz von Betriebsparametern. Ein Betriebsparameter weist einen Wert, ein Vorzeichen und eine Einheit auf und wird vereinfacht als Betriebsparameter bezeichnet. Beispielsweise kann der Betriebsparameter eine Temperatur mit einem Temperaturwert des optoelektronischen Bauelementes, des elektrothermischen Wandlers und/oder der optoelektronischen Bauelementevorrichtung sein oder aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Betriebsparameter ein Spannungsabfall über das optoelektronische Bauelement und/oder den elektrothermischen Wandler sein oder aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Betriebsparameter ein elektrischer Strom durch das optoelektronische Bauelement und/oder den elektrothermischen Wandler sein oder aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann der Schalter-Schaltkreis einen Ermittler-Schaltkreis aufweisen, wobei der Ermittler-Schaltkreis zu einem Ermitteln eines Betriebsparameters ausgebildet ist, beispielsweise der Temperatur; beispielsweise des optoelektronischen Bauelementes, beispielsweise der optoelektronischen Bauelementevorrichtung. Der Ermittler-Schaltkreis ist mit dem elektrisch schaltbaren Schalter derart gekoppelt, dass der Schalter basierend auf dem Vergleich des gemessenen Betriebsparameters zum vorgegebenen Betriebsparameter die Überbrückung des elektrothermischen Wandlers schaltet.
Die optoelektronische Bauelementevorrichtung umfasst einen Linearregler, der zur Kopplung mit einer Energiequelle zu einem Bereitstellen eines elektrischen Stromes eingerichtet ist, und eine organische Leuchtdiode, die ein Substrat, einen elektrisch aktiven Bereich auf dem Substrat und eine Verkapselungsstruktur auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich aufweist. Der elektrisch aktive Bereich ist zum Umwandeln elektrischen Stromes in Licht ausgebildet. Die Verkapselungsstruktur weist einen elektrothermischen Wandler auf und ist derart ausgebildet, dass sie den elektrisch aktiven Bereich vor einer Eindiffusion eines für den elektrisch aktiven Bereich schädlichen Stoffs schützt. Die organische Leuchtdiode, der elektrothermische Wandler und der Linearregler sind miteinander elektrisch in Reihe geschaltet.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronische Bauelementevorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren weist ein Bereitstellen eines Linearreglers auf, der zu einem Bereitstellen eines elektrischen Stromes eingerichtet ist. Weiterhin weist das Verfahren ein Ausbilden eines optoelektronisches Bauelements auf, das zu einem Umwandeln des elektrischen Stromes in eine elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist oder wird. Weiterhin weist das Verfahren ein Ausbilden eines elektrothermischen Wandlers auf. Der elektrothermische Wandler wird mit dem optoelektronischen Bauelement thermisch gekoppelt. Das optoelektronische Bauelement, der elektrothermische Wandler und der Linearregler werden elektrisch miteinander in Reihe geschaltet.
In verschiedenen Ausgestaltungen kann das Verfahren zum Herstellen einer optoelektronische Bauelementevorrichtung Merkmale der optoelektronischen Bauelementevorrichtung aufweisen; und die optoelektronische Bauelementevorrichtung Merkmale des Verfahrens zum Herstellen der optoelektronischen Bauelementevorrichtung aufweisen derart und insoweit, als dass die Merkmale jeweils sinnvoll anwendbar sind.
Das Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Linearreglers, der zu einem Bereitstellen eines elektrischen Stromes eingerichtet ist; Ausbilden einer organischen Leuchtdiode, die ein Substrat, einen elektrisch aktiven Bereich auf dem Substrat und eine Verkapselungsstruktur auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich aufweist. Der elektrisch aktive Bereich ist zum Umwandeln elektrischen Stromes in Licht ausgebildet. Die Verkapselungsstruktur weist einen elektrothermischen Wandler auf und ist derart ausgebildet, dass sie den elektrisch aktiven Bereich vor einer Eindiffusion eines für den elektrisch aktiven Bereich schädlichen Stoffs schützt. Die organische Leuchtdiode, der elektrothermische Wandler und der Linearregler werden miteinander elektrisch in Reihe geschaltet.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Betriebsverfahren einer optoelektronische Bauelementevorrichtung gemäß einer der Ausgestaltungen bereitgestellt. Das Verfahren weist ein Ermitteln eines Betriebsparameters des optoelektronischen Bauelementes auf. Weiterhin weist das Verfahren ein Vergleichen des ermittelten Betriebsparameters mit dem vorgegebenen Betriebsparameter auf. Weiterhin weist das Verfahren ein Ändern oder Belassen der Stellung des Schalters basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs auf.
In einer Ausgestaltung kann das Vergleichen ein Ermitteln der Differenz zwischen gemessenem Betriebsparameter und vorgegebenem Betriebsparameter aufweisen.
In einer Ausgestaltung kann das Schalten basierend auf einem Vorzeichenwechsel der Temperaturdifferenz erfolgen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1A-C schematische Darstellungen zu optoelektronischen Bauelementevorrichtungen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
2A-C schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung;
3 schematische Darstellung eines Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
4 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Betreiben einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
5 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen optoelektronischen Bauelementevorrichtung.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
In verschiedenen Ausführungsformen werden optoelektronische Bauelemente bereitgestellt, wobei ein optoelektronisches Bauelement einen optisch aktiven Bereich aufweist. Der optisch aktive Bereich kann mittels einer angelegten Spannung an den optisch aktiven Bereich elektromagnetische Strahlung emittieren. In verschiedenen Ausführungsformen kann das optoelektronische Bauelement derart ausgebildet sein, dass die elektromagnetische Strahlung einen Wellenlängenbereich aufweist, der Röntgenstrahlung, UV-Strahlung (A-C), sichtbares Licht und/oder Infrarot-Strahlung (A-C) umfasst.
Ein optoelektronisches Bauelement kann beispielsweise als lichtemittierende Diode (light emitting diode, LED), als organische lichtemittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), als lichtemittierender Transistor oder als organischer lichtemittierender Transistor, beispielsweise ein organischer Feldeffekttransistor (organic field effect transistor OFET) und/oder eine organische Elektronik ausgebildet sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von elektromagnetische Strahlung emittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse. Ein optoelektronisches Bauelement kann ein organisches funktionelles Schichtensystem aufweisen, welches synonym auch als organische funktionelle Schichtenstruktur bezeichnet wird. Die organische funktionelle Schichtenstruktur kann einen organischen Stoff oder ein organisches Stoffgemisch aufweisen oder daraus gebildet sein, der/das beispielsweise zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung aus einem bereitgestellten elektrischen Strom eingerichtet ist.
Eine organische Leuchtdiode kann als ein sogenannter Top-Emitter und/oder ein sogenannter Bottom-Emitter ausgebildet sein. Bei einem Bottom-Emitter wird elektromagnetische Strahlung aus dem elektrisch aktiven Bereich durch den Träger emittiert. Bei einem Top-Emitter wird elektromagnetische Strahlung aus der Oberseite des elektrisch aktiven Bereiches emittiert und nicht durch den Träger.
Ein Top-Emitter und/oder Bottom-Emitter kann auch optisch transparent oder optisch transluzent ausgebildet sein, beispielsweise kann jede der nachfolgend beschriebenen Schichten oder Strukturen transparent oder transluzent sein oder ausgebildet werden bezüglich der absorbierten oder emittierten elektromagnetischen Strahlung.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist eine optoelektronische Bauelementevorrichtung 100 ein optoelektronisches Bauelement 110 und einen elektrothermischen Wandler 120 auf. Das optoelektronische Bauelement 110 ist mit dem elektrothermischen Wandler 120 thermisch (beispielsweise veranschaulicht in 1A mittels der gemeinsamen Grenzfläche 106) und elektrisch (beispielsweise veranschaulicht in 1A mittels der elektrischen Verbindung 108) gekoppelt.
Das optoelektronische Bauelement 110, der elektrothermische Wandler 120 und der Linearregler 124 sind miteinander elektrisch in Reihe geschaltet, beispielsweise veranschaulicht in 1C.
Zum Betreiben des optoelektronische Bauelements 110 mit einem Strom I wird die Betriebsspannung U₁ verwendet. Zum Betreiben des elektrothermischen Wandlers 120 mit einem Strom I wird eine Betriebsspannung U₂ verwendet, beispielsweise veranschaulicht in dem Spannung-Temperatur-Diagramm 118 in 1B. Über den Anschlüssen 102, 104 des optoelektronischen Bauelements 110 und des elektrothermischen Wandlers 120 fällt die Ausgangsspannung U_A ab, mit: $U_{A} = U_{1} + U_{2} .$
An die optoelektronische Bauelementevorrichtung 100 wird von einer elektrischen Energiequelle 126 eine elektrische Eingangsspannung U_in bereitgestellt, beispielsweise veranschaulicht in 1B, C. Die Differenzspannung von Eingangsspannung U_in und Ausgangsspannung U_A fällt im Betrieb als Spannung U₃ über den Linearregler 124 ab: $U_{3} = U_{in} - U_{A} .$
Über den Linearregler 124 fällt im Betrieb abhängig von der Ausgestaltung des Reglers 124 ein minimale Spannung U₃(minimum) ab, beispielsweise 1,5 V. Diese minimale Spannung ist unabhängig von der Last (U_A), die mit dem Linearregler 124 verbunden ist. Für den Betrieb des optoelektronischen Bauelementes 110 ist bei der für das optoelektronischen Bauelement 110 maximal zulässigen Temperatur, die minimale Spannung U_min notwendig, beispielsweise in einem Bereich von 4 V bis 5 V.
Die Betriebsspannungen U_1,2 sind abhängig von der Temperatur T der optoelektronischen Bauelementevorrichtung 100, beispielsweise von der Temperatur T des optoelektronischen Bauelementes 110 und der des elektrothermischen Wandlers 120, beispielsweise veranschaulicht in 1B.
Die Energiequelle 126 stellt in der Schaltung mit dem Linearregler 124 für den Umgebungstemperaturbereich von T_min bis T_max, beispielsweise von -40 °C bis + 85°C; die Spannung U_in bereit, die beispielsweise konstant ist im Temperaturbereich. Die Differenzspannung fällt, wie oben bereits in (2) beschrieben, als Spannung U₃ in Form von Abwärme über den Linearregler 124 ab, und kann auch als Reglerbereich bezeichnet werden. Der Umgebungstemperaturbereich ist der Temperaturbereich der Bauelementvorrichtung-externen Umgebung. Alternativ ist der Umgebungstemperaturbereich der Temperaturbereich der Bauelement-externen Umgebung, beispielsweise für den Fall, dass das optoelektronische Bauelement von weiteren Komponenten der optoelektronischen Bauelementevorrichtung thermisch isoliert ist, oder umgekehrt.
Die optoelektronische Bauelementevorrichtung 100 weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen einen Linearregler 124 auf. Der Linearregler 124 ist zu einem Bereitstellen eines elektrischen Stromes I eingerichtet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der Linearregler 124 ein Längsregler oder weist einen solchen auf. Der Längsregler ist ein einstellbarer Stromregler, beispielsweise eine 2-Terminal-Stromquelle und/oder ein Konstantstromregler; und/oder ein einstellbarer Spannungsregler, weist einen solchen auf oder ist derart konfiguriert. Zusätzlich kann der Linearregler 124 einen Querregler aufweisen. Beispielsweise kann ein Schalter-Schaltkreis, wie beispielsweise unten ausführlicher beschrieben ist, einen Querregler aufweisen, um einen Teil des Stroms am elektrothermischen Wandler vorbeizuleiten, beispielsweise zu einem weiteren elektrothermischen Wandler oder einem weiteren Bauelement.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die optoelektronische Bauelementevorrichtung 100 eine elektrische Energiequelle 126 auf. Der Linearregler 124 ist elektrisch mit der elektrischen Energiequelle 126 gekoppelt derart, dass der Linearregler 124 den elektrischen Strom I bereitstellt.
Die elektrische Energiequelle 126 ist zu einem Bereitstellen des elektrischen Stromes I ausgebildet, beispielsweise in einem Temperaturbereich der optoelektronischen Bauelementevorrichtung 100 von ungefähr -40 °C bis ungefähr + 85 °C.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das optoelektronische Bauelement 110 eine organisch funktionelle Schichtenstruktur 212 mit einem elektrolumineszierenden Stoff auf, der zu einem Umwandeln des elektrischen Stroms I in eine elektromagnetische Strahlung eingerichtet ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die elektromagnetische Strahlung ein sichtbares Licht oder eine Infrarot-Strahlung oder weist eine solche auf.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird die Betriebslebensdauer des optoelektronischen Bauelementes mittels einer aktiven Kühlung der optoelektronischen Bauelemente im Betrieb gesteigert. Die aktive Kühlung wird in verschiedenen Ausführungsbeispielen unter anderem mittels eines elektrothermischen Wandlers 120 realisiert.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der elektrothermische Wandler 120 ein Peltier-Element oder weist ein solches auf.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der elektrothermische Wandler 120 derart ausgebildet und mit dem optoelektronischen Bauelement 110 thermisch gekoppelt, dass der elektrothermische Wandler 120 im Betrieb eine erste Oberfläche mit einer ersten Temperatur und eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Temperatur aufweist, wobei die zweite Temperatur kleiner ist als die erste Temperatur, wobei die Differenz von erster Temperatur zu zweiter Temperatur eine Temperaturdifferenz ist. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die erste Oberfläche oder die zweite Oberfläche mit dem optoelektronischen Bauelement 110 gekoppelt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der elektrothermische Wandler 120 zu einem Kühlen und/oder Heizen des optoelektronischen Bauelementes 110 angeordnet.
Mittels des elektrothermischen Wandlers 120, beispielsweise einem Peltier-Element, kann die Betriebslebensdauer des optoelektronischen Bauelements 110 erhöht werden, das in einem großen Temperaturbereich (T_max - T_min > ~ 50 °C) betrieben werden kann, beispielsweise OLEDs im Automotive-Bereich basierend auf einer wirtschaftlichen und designtechnischen Betrachtung, beispielsweise mit einer optisch aktiven Fläche von einigen cm², beispielsweise bis etwa 16 cm². Zusätzlich kann damit die Verlustleistung U₃·I des Linearreglers 124 verringert werden, und somit dessen Erwärmung und thermische Belastung verringert werden. Die Verschaltung, beispielsweise veranschaulicht in 1C, ermöglicht es, dass der elektrothermische Wandler 120 einen Teil der herkömmlich im Linearregler 124 umgesetzten Energie zur Kühlung des optoelektronischen Bauelementes verwendet. Das optoelektronische Bauelement 110 weist bei geringerer Temperatur eine höhere Lebensdauer auf. Somit kann die Betriebslebensdauer des optoelektronischen Bauelementes 110 mittels der Kühlung mittels des elektrothermischen Wandlers 120 bei gleicher Leistungsbilanz der optoelektronischen Bauelementevorrichtung 100 erhöht werden. Mit anderen Worten: Die normalerweise am Linearregler 124 „verschwendete“ Energie wird zur Kühlung des optoelektronischen Bauelementes 110 verwendet und erhöht damit die Betriebslebensdauer des optoelektronischen Bauelementes 110. Außerdem verringert die Entwärmung des optoelektronischen Bauelementes 110 die Erwärmung des Linearreglers 124, da der Spannungsabfall U₃ über den Linearregler 124 um den Spannungsabfall U₂ über den elektrothermischen Wandler 120 reduziert wird. Es wird zur Verlängerung der Betriebslebensdauer somit keine über die bereits bereitzustellende elektrische Energie benötigt oder verbraucht. Somit kann abhängig von der Priorisierung bzw. Abwägung von Lebensdauer, Energieeffizienz, Kosten und elektromagnetische hochfrequente Störung eine Linearregelung generell wieder für die Anwendung des optoelektronischen Bauelementes technisch interessant werden.
Weiterhin kann der elektrothermische Wandler als Verkapselungsstruktur, beispielswiese Kratzschutz, wirken.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann ein getakteter Spannungs- und/oder Stromregler anstelle eines Linearreglers 124 verwendet werden. Dadurch kann wie beim Linearregler 124 die Betriebslebensdauer des optoelektronischen Bauelementes 110 erhöht werden. Durch die Reihenschaltung entfällt eine eigene Regelschaltung für die Speisung des elektrothermischen Wandlers 120. Der getaktete Spannungs- und/oder Stromregler kann ohne großen Mehraufwand in der Schaltung für das optoelektronische Bauelement 110 mitverwendet werden, wobei der elektrothermische Wandler 120 jedoch bei einem getakteten Spannungsregler eine zusätzliche Leistung erfordern kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist der elektrothermische Wandler 120 eine Wärmeverteilungsstruktur auf oder ist mit einer solchen thermisch gekoppelt. Die Wärmeverteilungsstruktur ist beispielsweise bezüglich des optoelektronischen Bauelement 110 abgewandt angeordnet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Wärmeverteilungsstruktur eine aktive Wärmeverteilungsstruktur, beispielsweise ein Wärmeleitrohr, ein Lüfter und/oder ein weiterer elektrothermischer Wandler 120.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Wärmeverteilungsstruktur eine passive Wärmeverteilungsstruktur, beispielsweise ein Kühlkörper.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Wärmeverteilungsstruktur eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche auf, wobei die erste Oberfläche und/oder die zweite Oberfläche zum Wärmeaustausch der Wärmeverteilungsstruktur ausgebildet sind, beispielsweise nicht thermisch voneinander isoliert sind. Die erste Oberfläche der Wärmeverteilungsstruktur kann beispielsweise mit der zweiten Oberfläche des elektrothermischen Wandlers 120 thermisch gekoppelt sein und die zweite Oberfläche der Wärmeverteilungsstruktur thermisch von der optoelektronischen Bauelementevorrichtung 100 isoliert sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist der elektrothermische Wandler 120 einen oder mehrere elektrothermische/n Wandler 120 auf. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist ein elektrothermische Wandler 120 ein oder mehrere Peltier-Elemente auf.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist wenigstens ein weiterer elektrothermischer Wandler 120 thermisch mit dem ersten elektrothermischen Wandler 120 gekoppelt derart, dass der weitere elektrothermische Wandler 120 eine dritte Oberfläche mit ungefähr der zweiten Temperatur und eine vierte Oberfläche mit einer dritten Temperatur aufweist, wobei der Betrag der Temperaturdifferenz der dritten Temperatur zur ersten Temperatur größer ist als der Betrag der Temperaturdifferenz der zweiten Temperatur zur ersten Temperatur.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der weitere elektrothermische Wandler 120 elektrisch in Reihe zu dem ersten elektrothermischen Wandler 120 gekoppelt. Alternativ oder zusätzlich ist der/ein weitere/r elektrothermische/r Wandler 120 elektrisch parallel zu dem ersten elektrothermischen Wandler 120 gekoppelt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der elektrothermische Wandler 120 mit dem optoelektronischen Bauelement 110 thermisch gekoppelt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der elektrothermische Wandler 120 auf dem optoelektronischen Bauelement 110 ausgebildet. Alternativ ist das optoelektronische Bauelement 110 auf dem elektrothermischen Wandler 120 ausgebildet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist ferner eine Wärmeleitstruktur zwischen dem optoelektronischen Bauelement 110 und dem elektrothermischen Wandler 120 ausgebildet. Das optoelektronische Bauelement 110 ist beispielsweise mittels der Wärmeleitstruktur mit dem elektrothermischen Wandler 120 thermisch und/oder elektrisch gekoppelt, beispielsweise veranschaulicht mittels des Kontaktes 106 in 1A.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Wärmeleitstruktur eine Wärmeleitpaste oder weist eine solche auf.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Wärmeleitpaste als eine wärmeleitende Haftschicht ausgebildet und das optoelektronische Bauelement 110 mittels der wärmeleitenden Haftschicht mit dem elektrothermischen Wandler 120 verbunden. Alternativ oder zusätzlich ist die Wärmeleitstruktur eine wärmeleitfähige Folie oder weist eine solche auf, beispielsweise eine metallhaltige Folie.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der elektrothermische Wandler 120 in einem Abstand zu dem optoelektronischen Bauelement 110 angeordnet derart, dass ein Luftspalt oder Vakuum zwischen dem elektrothermischen Wandler 120 und dem optoelektronischen Bauelement 110 ausgebildet ist; beispielsweise mit einem Abstand von kleiner als 1 µm, beispielsweise kleiner als 0,5 µm; beispielsweise kleiner als 0,1 µm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind das optoelektronische Bauelement 110 und der elektrothermische Wandler 120 elektrisch in Reihe mit dem Linearregler 124 gekoppelt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die optoelektronische Bauelementevorrichtung 100 eine elektrische Drahtverbindung auf, wobei das optoelektronische Bauelement 110 und der elektrothermische Wandler mittels der Drahtverbindung elektrisch gekoppelt sind. Alternativ oder zusätzlich weisen das optoelektronische Bauelement 110 und der elektrothermische Wandler eine gemeinsame elektrisch leitfähige Schicht auf und sind mittels dieser elektrisch gekoppelt, beispielsweise mittels einer gemeinsamen Elektrode.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die optoelektronische Bauelementevorrichtung einen Schalter-Schaltkreis 122 auf, der zu einem elektrischen Überbrücken des elektrothermischen Wandlers 120 bei Erreichen eines vorgegebenen Betriebsparameters ausgebildet ist, beispielsweise einer vorgegebenen Temperatur T*, beispielsweise veranschaulicht in 1B. Eine vorgegebene Temperatur T* ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen die Temperatur, bei der der elektrothermische Wandler 120 überbrückt wird. Beispielsweise kann nach einer Überbrückung U_A gleich U₁ sein, beispielsweise veranschaulicht in 1B mittels der Unstetigkeit von U_A bei T*.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist ein Betriebsparameter, ein oder mehrere Betriebsparamater oder weist solche auf, beispielsweise als ein Satz von Betriebsparametern. Beispielsweise kann der Betriebsparameter eine Temperatur des optoelektronischen Bauelementes, des elektrothermischen Wandlers und/oder der optoelektronischen Bauelementevorrichtung und/oder der Umgebungstemperatur der Bauelementevorrichtung sein oder aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Betriebsparameter ein Spannungsabfall über das optoelektronische Bauelement und/oder den elektrothermischen Wandler sein oder aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Betriebsparameter ein elektrischer Strom durch das optoelektronische Bauelement und/oder den elektrothermischen Wandler sein oder aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist der Schalter-Schaltkreis 122 einen Ermittler-Schaltkreis auf, beispielsweise eine Kontrollelektronik. Der Ermittler-Schaltkreis ist zu einem Ermitteln wenigstens eines Betriebsparameters ausgebildet. Der Ermittler-Schaltkreis kann beispielsweise den Spannungsabfall über den Linearregler 124 und/oder über das optoelektronischen Bauelement 110 OLED ermitteln, beispielsweise messen; und/oder die Temperatur messen. In Abhängigkeit von dem ermittelten Betriebsparameter, beispielsweise der ermittelten oder gemessenen Temperatur, der ermittelten oder gemessenen Spannung und/oder dem ermittelten oder gemessenen Strom; kann der Ermittler-Schaltkreis beispielsweise entscheiden, beispielsweise mittels eines Logik-Schaltkreises, ob der elektrothermische Wandler 120 zugeschaltet oder überbrückt werden soll.
Der Schalter-Schaltkreis 122 kann derart ausgebildet sein, dass er selbst schaltet falls der gemessene Betriebsparameter den vorgegebenen Betriebsparameter erreicht, beispielsweise unterschreitet oder überschreitet. Beispielsweise falls die gemessene Temperatur des optoelektronischen Bauelements 100 eine vorgegebene Temperatur T* erreicht, beispielsweise überschreitet oder unterschreitet, beispielsweise als Temperaturschalter, beispielsweise in Form eines Bimetallschalters oder eines Thermistors.
Alternativ oder zusätzlich kann der Schalter-Schaltkreis 122 einen elektrisch schaltbaren Schalter S aufweisen, beispielsweise einen Transistor, Thyristor, beispielsweise einen thermisch schaltbaren Thyristor; und/oder einen integrierten Schaltkreis, beispielsweise mit einem Logik-Schaltkreis.
Der Schalter-Schaltkreis 122 kann bei einem elektrisch schaltbaren Schalter S einen Ermittler-Schaltkreis aufweisen. Der Ermittler-Schaltkreis ist zu einem Ermitteln wenigstens eines Betriebsparameters ausgebildet, beispielsweise der Temperatur T wenigstens des optoelektronischen Bauelementes 110, beispielsweise der optoelektronischen Bauelementevorrichtung 100. Der Ermittler-Schaltkreis ist mit dem elektrisch schaltbaren Schalter S gekoppelt derart, dass der Schalter S basierend auf dem Vergleich des ermittelten Betriebsparameters zu einem vorgegebenen Betriebsparameter die Überbrückung des elektrothermischen Wandlers schaltet, beispielsweise das Verhältnis der Temperatur T zur vorgegebenen Temperatur T*. Beispielsweise kann der Schalter S die Überbrückung durch Ermitteln der Temperaturdifferenz der Temperatur T bezüglich der vorgegebenen Temperatur T* schalten. Das Ermitteln der Temperaturdifferenz kann beispielsweise in einem integrierten Schaltkreis erfolgen. Der vorgegebene Betriebsparameter kann in einem elektrischen Speicher bereitgestellt sein, der mit dem integrierten Schaltkreis gekoppelt ist, oder an einem Eingang des integrierten Schaltkreises.
Bei einem Betriebsparametersatz mit wenigstens einem ersten Betriebsparameter und einem zweiten Betriebsparameter kann bei der Entscheidung ob der Schalter S geschaltet werden soll, der erste Betriebsparameter eine höhere Gewichtung aufweisen als der zweite Betriebsparameter. Beispielsweise kann der Schalter S geschaltet werden, falls der erste Betriebsparameter den vorgegebenen Betriebsparameter erreicht und der zweite Betriebsparameter nicht. Die Gewichtung kann beispielsweise mittels eines Logik-Schaltkreises beispielsweise mittels einer Reihenfolge realisiert sein, beispielsweise mittels Ermittler-Schleifen, in denen die Betriebsparamater ermittelt werden.
Ein Peltier-Element ist beispielsweise geeignet für die Kühlung kleiner Flächen, beispielsweise Flächen mit einer Fläche von einigen cm². Für die aktive Kühlung des optoelektronischen Bauelementes 110 ist eine elektrische Leistung nötig, wodurch die Leistungseffizienz der gesamten optoelektronischen Bauelementevorrichtung 100 gesenkt werden kann. Der elektrothermische Wandler 120 ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusammen mit dem Linearregler 124 elektrisch in Reihe mit dem optoelektronischen Bauelement 110 geschaltet. Dadurch fließt der Betriebstrom I des optoelektronischen Bauelementes 110 durch den elektrothermischen Wandler 120. Der elektrothermische Wandler 120, beispielsweise in Form eines Peltier-Elements, weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine erste Oberfläche mit einer ersten Temperatur und eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Temperatur auf, wobei die zweite Temperatur kleiner ist als die erste Temperatur und wobei die erste Oberfläche mit der zweiten Oberfläche thermisch gekoppelt ist derart, dass ein Wärmefluss von der ersten Oberfläche zu der zweiten Oberfläche erfolgen kann. Zum Kühlen des optoelektronischen Bauelementes 110 ist die erste Oberfläche mit dem optoelektronischen Bauelement 110 thermisch gekoppelt. Zum Heizen des optoelektronischen Bauelementes 110 ist die zweite Oberfläche mit dem optoelektronischen Bauelement 110 thermisch gekoppelt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der elektrothermische Wandler 120 mit der ersten Oberfläche, das heißt mit der Kühlseite, mit dem optoelektronischen Bauelement 110 thermisch gekoppelt, beispielsweise auf das optoelektronische Bauelement mit einem thermisch leitfähigen Klebstoff aufgeklebt. Zusätzlich oder alternativ kann die Auswahl, ob die erste Oberfläche oder die zweite Oberfläche des elektrothermischen Wandlers 120 mit dem optoelektronischen Bauelement 110 thermisch gekoppelt ist, elektrisch erfolgen, beispielsweise mittels einer oder mehrerer Schalter des Schalterschaltkreises, beispielsweise mittels eines Einstellens der Stromrichtung durch den elektrothermischen Wandler 120. Dazu kann der Schalter-Schaltkreis 122 beispielsweise eine Schalter-Anordnung aufweisen mittels derer die Stromrichtung durch den elektrothermischen Wandler 120 in der Reihenschaltung eingestellt werden kann.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der elektrothermische Wandler 120 als ein Teil der Verkapselungsstruktur 228 des optoelektronischen Bauelementes 110 ausgebildet, beispielsweise als eine Abdeckung.
Bei hohen Temperaturen ist der Spannungsabfall U₁ an dem optoelektronischen Bauelement 110 relativ klein, wie beispielsweise in 1B veranschaulicht ist. Die Spannung U₂, die über den elektrothermischen Wandler 120 abfällt, erhöht in der Schaltung, beispielsweise veranschaulicht in 1C, die Spannung U_A am Ausgang 102 des Linearreglers 124 und verringert somit den Reglerbereich bzw. den Temperaturanstieg des Linearreglers 124, beispielsweise von dem Bereich U_in - U₁(T_max) auf den Bereich U_in - U_A(T_max). Die Spannung zwischen U_in und U₁(T_min) bzw. U_A(T_min) ist die Spannung, die unabhängig von der Last über dem Linearregler 124 im Betrieb je nach Bauart des Linearreglers 124 abfällt, auch bezeichnet als Dropout-Spannung, beispielsweise ~ 1,5 V.
Die am elektrothermischen Wandler 120 abfallende elektrische Spannung U₂ ist kleiner oder gleich der Spannung U₃, die in einem Treiber mit Linearregler 124 am variablen Widerstand abfallen würde, das heißt in Wärme umgewandelt werden würde. Somit kann der elektrothermische Wandler 120, beispielsweise ein Peltier-Bauelement, in verschiedenen Ausführungsbeispielen der optoelektronischen Bauelementevorrichtung kein zusätzlicher Leistungsverbraucher sein, da der elektrothermische Wandler 120 lediglich die ansonsten in Abwärme umzuwandelnde Spannung U₃ verbraucht oder teilweise verbraucht.
Der elektrothermische Wandler 120 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen bei tiefen Temperaturen (T < T*), bei denen über das optoelektronische Bauelement 110 eine hohe Spannung U₁ abfällt, mittels des Schalter-Schaltkreises 122 mit einem Schalter S überbrückt werden. Dabei kann T* eine vorgegebene Temperatur sein, bei der der elektrothermische Wandler 120 überbrückt wird. Die vorgegebene Temperatur T* kann abhängig sein von der Ausgestaltung des optoelektronischen Bauelementes 110, des elektrothermischen Wandlers 120, beispielsweise dessen Kühl- oder Heizleistung; und/oder der thermischen Kopplung des elektrothermischen Wandlers 120 mit dem optoelektronischen Bauelement 110 und/oder der Umgebung des optoelektronischen Bauelementes. Die vorgegebene Temperatur T* kann beispielsweise derart gewählt werden, dass U_A (T < T*) kleiner als oder gleich ist zu U₁ (T < T*); oder kleiner als oder gleich ist zu U_in.
Nach einem Überbrücken des elektrothermischen Wandlers 120 kühlt dieser nicht mehr das optoelektronische Bauelement 110, beispielsweise da eine Kühlung nicht weiter erforderlich ist; und verursacht somit auch keinen zusätzlichen Spannungsabfall, der vom Linearregler 124 vorgehalten wird. Die maximale Spannung am Ausgang 102 des Linearreglers 124 kann somit für T < T* dem optoelektronischen Bauelement bereitstehen, beispielsweise veranschaulicht in 1B indem U_A dem Verlauf von U1 folgt für T < T*.
Dadurch ist zum Betrieb der optoelektronischen Bauelementevorrichtung 100 beispielsweise keine zusätzlich Leistung zum Betrieb des elektrothermischen Wandlers 120 notwendig bezüglich einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung 100 ohne elektrothermischen Wandler 120.
Zur Veranschaulichung sei in einem Ausführungsbeispiel das optoelektronische Bauelement 110 als eine rote gestapelte organische Leuchtdiode 110 ausgebildet. Für eine typische Leuchtdichte von ungefähr 2500 cd/m² beträgt die Stromdichte etwa 15 mA/cm². Die benötigte Stromdichte ist praktisch temperaturunabhängig, so dass beispielsweise eine 16 cm² große OLED 110 einen Strom I von etwa 0,25 A erfordert. Die OLED 110 weist beispielsweise bei der durch die Leuchtdichte vorgegebenen Stromdichte eine wie in 1B schematisch veranschaulichte Temperaturabhängigkeit der Betriebsspannung U₁ auf. Die prozentuale Änderung der Betriebsspannung U₁ aufgrund einer Änderung der Temperatur T der OLED 110 ist im Wesentlichen unabhängig von der Ausgestaltung der organisch funktionellen Schichtenstruktur 212, beispielsweise unabhängig davon wie viele organisch funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten 216, 220 die organisch funktionelle Schichtenstruktur 212 aufweist, beispielsweise eine, zwei oder mehrere gestapelt; oder welche Farbe das von der OLED 110 emittierte Licht aufweist.
Die Spannung U_A wird so geregelt, dass der am Linearregler 124 eingestellte Sollstrom I in der Reihenschaltung fließt, beispielsweise veranschaulicht in 1C. Die Spannung U_in - U_A = U₃ fällt am Linearregler 124 ab und wird in Wärme umgewandelt.
Um die OLED bei T_min, beispielsweise -40°C, noch mit dem Sollstrom I betreiben zu können, wird eine Spannung U_in = U₁(T_min) + U₃(~min.) = 9,5 V + 1,5 V = 11 V bei T_min benötigt. Dabei ist U₃(minimum) = 1,5 V ungefähr die Spannung die unabhängig von der Last über den Linearregler 124 im Betrieb abfällt.
Im Betrieb der OLED 110 bei T > T_min, beispielsweise bei Raumtemperatur (RT)/+25°C; hat die OLED eine Vorwärtsspannung von U₁(RT) ~ 6V und so fällt bei fixer Spannung U_in = 11 V am Linearregler 124 eine Spannung U₃(RT) von beispielsweise 11 V - ca.6 V = ~ 5 V ab. Somit werden in dem Beispiel 5/11 der Gesamtleistung bei Raumtemperatur am Linearregler 124 in Wärme umgewandelt und nur 6/11 der Gesamtleistung stehen in der OLED 110 zur Umwandlung in die elektromagnetische Strahlung bereit. Bei einer Spannung U_in = 11V steht dem Peltier-Element bei der gleichen Temperatur die Spannung U₂ - U_in - U₁ - U₃ = ca. 11 V - 6 V - 1,5 V = 3,5 V zur Kühlung der OLED 110 zur Verfügung. Bei niedrigen Temperaturen T < T* kann die Betriebsspannung an der OLED 110 maximal sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird bei diesen Temperaturen das Peltier-Element nicht betrieben und/oder durch einen Schalter S überbrückt. Bei höheren Temperaturen benötigt die OLED 110 eine niedrigere Betriebsspannung U₁. Die Spannung U_in - U₁(T>Tmin) wird nicht für den Betrieb der OLED 110 benötigt und kann zum Betreiben des Peltier-Elements genutzt werden. Das Peltier-Element verringert die Betriebstemperatur der OLED 110 und des Linearreglers 124, da U₃ mittels des Peltier-Elements reduziert wird; und kann somit die Betriebslebensdauer der optoelektronischen Bauelementevorrichtung 100 erhöhen. Die Betriebsspannung U₁ für die OLED 110 sinkt mit steigender Temperatur T > T_min, während die Betriebsspannung U₂ des Peltier-Elements mit steigender Temperatur zunimmt. Die Stromstärke ist durch die Anwendung der OLED 110 vorgegeben, beispielsweise mittels der anwendungsspezifischen Leuchtdichte der OLED 110. Dadurch kann der vorzuhaltende Spannungsbereich in der Reihenschaltung verringert werden. Mit anderen Worten: der Reglerbereich kann verkleinert werden und somit ein Linearregler 124 mit kleinerem Reglerbereich verwendet werden.
Mit anderen Worten:

Für den Einsatz der OLED in dem gesamten Temperaturbereich, von beispielsweise -40 °C bis + 85 °C; kann beispielsweise eine Spannung U_in von 11 V bereitgehalten werden.

Bei 50°C benötigt die OLED beispielsweise eine Spannung von etwa 5,5 V. Für den elektrothermischen Wandler 120, der beispielsweise als ein Peltier-Element ausgebildet ist, stehen dem Peltier-Element U_in-U₁-U₃ zur Kühlung der OLED zur Verfügung bereit, das heißt beispielsweise = ca. 11 V - 5,5 V - 1,5 V = ca. 4 V.
Nach Auftragung der Kühlleistung (nicht veranschaulicht), das heißt die der Kalt-Seite entzogenen Wärme Q_c(W) als Funktion der Temperaturdifferenz der kalten und warmen Seite des Peltier-Elements (ΔT(°C)) zeigt sich, dass beim Strom von 0,25 A bis zu etwa 5 W Wärme beispielsweise von einem einfachen, herkömmlichen Peltier-Element abgeführt werden kann. Der Spannungsabfall am Peltier-Element ist dabei kleiner als 1,5 V. Die OLED kann selbst mit einem derart einfachen Peltier-Element bei 50°C Umgebungstemperatur auf eine Temperatur etwa 5 °C unterhalb der Umgebungstemperatur gekühlt werden.
Der Wärmeintrag durch Betrieb der OLED beträgt etwa I·U = 5,5 V · 0,25 A = 1,3 W. Die Kühlleistung des Peltier-Elements ist somit also noch ausreichend, um die Eigenerwärmung der OLED zu kompensieren und sie sogar noch weiter zu kühlen.
OLEDs, die ein tiefrotes Licht emittieren, sowie nicht gestapelte OLEDs benötigen für dieselbe Leuchtdichte von 2500 cd/m²wie im Beispiel oben, einen Strom I mit einer höheren Stromstärke, beispielsweise ungefähr 30 mA/cm² bis 40mA/cm², und 4 V bis 5 V bei 25 °C. Somit benötigt eine derartige 16 cm² große OLED 110 einen Strom mit einer Stromstärke von ungefähr etwa 0,5 A. Bei 50°C stehen für das Peltier-Element wie oben im Beispiel etwa U_in-U₁-U₃ = ca. 1,5 · 4,5 V - 4 V - 1,5 V = 1,25 V zur Verfügung. Durch den höheren Strom kann von dem Peltier-Element eine höhere Wärmemenge abgeführt werden und die OLED 110 auf eine niedrigere Temperatur gekühlt werden als im oberen Beispiel.
Je höher der Strom in der Reihenschaltung ist, umso besser eignen sich Peltier-Elemente als elektrothermische Wandler 120 zum Kühlen des optoelektronischen Bauelementes 110. Diese Eigenschaft von Peltier-Elementen ist ideal für OLEDs, da mit einem höheren Strom, der beispielsweise für einen tieferen Farbton erforderlich ist, beispielsweise für ein tiefrot; auch eine höhere Leistung eingespeist und damit auch in Wärme umgewandelt wird. Die optoelektronische Bauelementevorrichtung 100 mit elektrothermischem Wandler 120 ist somit besonders geeignet für Anwendungen, bei denen das optoelektronische Bauelement 110 mit einer hohen Intensität betrieben wird. Im Automotive-Bereich sind solche Anwendungen beispielsweise die Signallichter wie beispielsweise z.B. Bremslichter, die mit einer höheren Leuchtdichte betrieben werden als Heckleuchten. Der höhere Strom ermöglicht dabei eine effizientere Kühlung durch das Peltier-Element. Aufgrund der stärkeren Eigenerwärmung des optoelektronischen Bauelementes 110 bei diesen relativ hohen Stromdichten ist die Kühlung des optoelektronischen Bauelementes 110 beispielsweise bezüglich der Betriebslebensdauer von großer Bedeutung.
Das optoelektronische Bauelement 110 weist, beispielsweise schematisch veranschaulicht in 2A, in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Substrat 230, einen elektrisch aktiven Bereich 206 auf dem Substrat 230, und eine Verkapselungsstruktur 228 über und um den elektrisch aktiven Bereich 206 auf.
Das Substrat 230 kann einen Träger 202 und eine erste Barriereschicht 204 aufweisen.
Der Träger 202 kann Glas, Quarz, und/oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein.
Ferner kann der Träger eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Kunststoff kann ein oder mehrere Polyolefine (beispielsweise Polyethylen (PE) mit hoher oder niedriger Dichte oder Polypropylen (PP)) aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Kunststoff Polyvinylchlorid (PVC), Polystyrol (PS), Polyester und/oder Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethersulfon (PES) und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Träger 202 kann ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise Kupfer, Silber, Gold, Platin, Eisen, beispielsweise eine Metallverbindung, beispielsweise Stahl.
Der Träger 202 kann opak, transluzent oder sogar transparent ausgeführt sein. Der Träger 202 kann ein Teil einer Spiegelstruktur sein oder diese bilden. Der Träger 202 kann einen mechanisch rigiden Bereich und/oder einen mechanisch flexiblen Bereich aufweisen oder derart ausgebildet sein, beispielsweise als eine Folie. Der Träger 202 kann als Wellenleiter für elektromagnetische Strahlung ausgebildet sein, beispielsweise transparent oder transluzent sein hinsichtlich der emittierten oder absorbierten elektromagnetischen Strahlung des optoelektronischen Bauelementes 200.
Die erste Barriereschicht 204 kann eines der nachfolgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: Aluminiumoxid, Zinkoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Hafniumoxid, Tantaloxid, Lanthaniumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxinitrid, Indiumzinnoxid, Indiumzinkoxid, Aluminium-dotiertes Zinkoxid, Poly(p-phenylenterephthalamid), Nylon 66, sowie Mischungen und Legierungen derselben.
Die erste Barriereschicht 204 kann mittels eines der folgenden Verfahren ausgebildet werden: ein Atomlagenabscheideverfahrens (Atomic Layer Deposition (ALD)), beispielsweise eines plasmaunterstützten Atomlagenabscheideverfahrens (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition (PEALD)) oder ein plasmaloses Atomlageabscheideverfahren (Plasma-less Atomic Layer Deposition (PLALD)); ein chemisches Gasphasenabscheideverfahren (Chemical Vapor Deposition (CVD)), beispielsweise ein plasmaunterstütztes Gasphasenabscheideverfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (PECVD)) oder ein plasmaloses Gasphasenabscheideverfahren (Plasma-less Chemical Vapor Deposition (PLCVD)); oder alternativ mittels anderer geeigneter Abscheideverfahren.
Bei einer ersten Barriereschicht 204, die mehrere Teilschichten aufweist, können alle Teilschichten mittels eines Atomlagenabscheideverfahrens gebildet werden. Eine Schichtenfolge, die nur ALD-Schichten aufweist, kann auch als „Nanolaminat“ bezeichnet werden.
Bei einer ersten Barriereschicht 204, die mehrere Teilschichten aufweist, können eine oder mehrere Teilschichten der ersten Barriereschicht 204 mittels eines anderen Abscheideverfahrens als einem Atomlagenabscheideverfahren abgeschieden werden, beispielsweise mittels eines Gasphasenabscheideverfahrens.
Die erste Barriereschicht 204 kann eine Schichtdicke von ungefähr 0,1 nm (eine Atomlage) bis ungefähr 1000 nm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von ungefähr 10 nm bis ungefähr 100 nm gemäß einer Ausgestaltung, beispielsweise ungefähr 40 nm gemäß einer Ausgestaltung.
Die erste Barriereschicht 204 kann ein oder mehrere hochbrechende Materialien aufweisen, beispielsweise ein oder mehrere Material(ien) mit einem hohen Brechungsindex, beispielsweise mit einem Brechungsindex von mindestens 2.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch ganz auf eine erste Barriereschicht 204 verzichtet werden kann, beispielsweise für den Fall, dass der Träger 202 hermetisch dicht ausgebildet ist, beispielsweise Glas, Metall, Metalloxid aufweist oder daraus gebildet ist.
Der aktive Bereich 206 ist ein elektrisch aktiver Bereich 206 und/oder ein optisch aktiver Bereich 206. Der aktive Bereich 206 ist beispielsweise der Bereich des optoelektronischen Bauelements 110, in dem elektrischer Strom zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements 110 fließt und/oder in dem elektromagnetische Strahlung erzeugt und/oder absorbiert wird. Der elektrisch aktive Bereich 206 ist zu einem Umwandeln des elektrischen Stromes I in die elektromagnetische Strahlung ausgebildet.
Der elektrisch aktive Bereich 206 kann eine erste Elektrode 210, eine organische funktionelle Schichtenstruktur 212 und eine zweiten Elektrode 214 aufweisen.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 kann ein, zwei oder mehr funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten und eine, zwei oder mehr Zwischenschichtstruktur(en) zwischen den Schichtenstruktur-Einheiten aufweisen. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 kann beispielsweise eine erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216, eine Zwischenschichtstruktur 218 und eine zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 aufweisen.
Die erste Elektrode 204 kann als Anode oder als Kathode ausgebildet sein.
Die erste Elektrode 210 kann eines der folgenden elektrisch leitfähigen Material aufweisen oder daraus gebildet werden: ein Metall; ein leitfähiges transparentes Oxid (transparent conductive oxide, TCO); ein Netzwerk aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag, die beispielsweise mit leitfähigen Polymeren kombiniert sind; ein Netzwerk aus Kohlenstoff-Nanoröhren, die beispielsweise mit leitfähigen Polymeren kombiniert sind; Graphen-Teilchen und -Schichten; ein Netzwerk aus halbleitenden Nanodrähten; ein elektrisch leitfähiges Polymer; ein Übergangsmetalloxid; und/oder deren Komposite. Die erste Elektrode 210 aus einem Metall oder ein Metall aufweisend kann eines der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Ca, Sm oder Li, sowie Verbindungen, Kombinationen oder Legierungen dieser Materialien. Die erste Elektrode 210 kann als transparentes leitfähiges Oxid eines der folgenden Materialien aufweisen: beispielsweise Metalloxide: beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid, oder Indium-Zinn-Oxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO₂, oder In₂O₃ gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, beispielsweise AlZnO, Zn₂SnO₄, CdSnO₃, ZnSnO₃, MgIn₂O₄, GaInO₃, Zn₂In₂O₅ oder In₄Sn₃O₁₂ oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitfähiger Oxide zu der Gruppe der TCOs und können in verschiedenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können ferner p-dotiert oder n-dotiert sein, bzw. lochleitend (p-TCO) oder elektronenleitend (n-TCO) sein.
Die erste Elektrode 210 kann eine Schicht oder einen Schichtenstapel mehrerer Schichten desselben Materials oder unterschiedlicher Materialien aufweisen. Die erste Elektrode 210 kann gebildet werden von einem Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs, oder umgekehrt. Ein Beispiel ist eine Silberschicht, die auf einer Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO) aufgebracht ist (Ag auf ITO) oder ITO-Ag-ITO Multischichten.
Die erste Elektrode 204 kann beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von 10 nm bis 500 nm, beispielsweise von kleiner 25 nm bis 250 nm, beispielsweise von 50 nm bis 100 nm.
Die erste Elektrode 210 kann einen ersten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein erstes elektrisches Potential anlegbar ist. Das erste elektrische Potential kann von einer Energiequelle bereitgestellt werden, beispielsweise einer Stromquelle oder einer Spannungsquelle. Alternativ kann das erste elektrische Potential an einen elektrisch leitfähigen Träger 202 angelegt sein und die erste Elektrode 210 durch den Träger 202 mittelbar elektrisch zugeführt sein. Das erste elektrische Potential kann beispielsweise das Massepotential oder ein anderes vorgegebenes Bezugspotential sein.
In 2A ist ein optoelektronisches Bauelement 110 mit einer ersten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 216 und einer zweite organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 220 dargestellt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die organische funktionelle Schichtenstruktur 212 aber auch eine oder mehr als zwei organische funktionelle Schichtenstrukturen auf, beispielsweise 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, oder sogar mehr, beispielsweise 15 oder mehr, beispielsweise 70.
Die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 und die optional weiteren organischen funktionellen Schichtenstrukturen können gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise ein gleiches oder unterschiedliches Emittermaterial aufweisen. Die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220, oder die weiteren organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten können wie eine der nachfolgend beschriebenen Ausgestaltungen der ersten organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 216 ausgebildet sein.
Die erste organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 kann eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emitterschicht, eine Elektronentransportschicht und eine Elektroneninjektionsschicht aufweisen.
In einer organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheit 212 kann eine oder mehrere der genannten Schichten vorgesehen sein, wobei gleiche Schichten einen körperlichen Kontakt aufweisen können, nur elektrisch miteinander verbunden sein können oder sogar elektrisch voneinander isoliert ausgebildet sein können, beispielsweise nebeneinander ausgebildet sein können. Einzelne Schichten der genannten Schichten können optional sein.
Eine Lochinjektionsschicht kann auf oder über der ersten Elektrode 210 ausgebildet sein. Die Lochinjektionsschicht kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: HAT-CN, Cu(I)pFBz, MoO_x, WO_x, VO_x, ReO_x, F4-TCNQ, NDP-2, NDP-9, Bi(III)pFBz, F16CuPc; NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); beta-NPB N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro); DMFL-TPD N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DMFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DPFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); DPFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenylfluoren); Spiro-TAD (2,2',7,7'-Tetrakis(n,n-diphenylamino)-9,9 ‚-spirobifluoren); 9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-ylamino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-ylamino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N‘-bis-naphthalen-2yl-N,N'-bis-phenyl-amino)-phenyl]-9H-fluor; N,N'-bis (phenanthren-9-yl)-N,N'-bis (phenyl)-benzidin; 2,7-Bis[N,N-bis(9,9-spiro-bifluorene-2-yl)-amino]-9,9-spirobifluoren; 2,2'-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-yl)amino]9,9-spirobifluoren; 2,2'-Bis(N,N-di-phenyl-amino)9,9-spiro-bifluoren; Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan; 2,2',7,7'-tetra(N, N-di-tolyl)amino-spiro-bifluoren; und/oder N, N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidin.
Die Lochinjektionsschicht kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 1000 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 30 nm bis ungefähr 300 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 200 nm.
Auf oder über der Lochinjektionsschicht kann eine Lochtransportschicht ausgebildet sein. Die Lochtransportschicht kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); beta-NPB N,N'-Bis(naphthalen-2-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin); Spiro-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-spiro); DMFL-TPD N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DMFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'bis(phenyl)-9,9-dimethyl-fluoren); DPFL-TPD (N,N'-Bis(3-methylphenyl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenyl-fluoren); DPFL-NPB (N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)-9,9-diphenylfluoren); Spiro-TAD (2,2',7,7'-Tetrakis(n,n-diphenylamino)-9,9 ‚-spirobifluoren); 9,9-Bis[4-(N,N-bis-biphenyl-4-ylamino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N-bis-naphthalen-2-ylamino)phenyl]-9H-fluoren; 9,9-Bis[4-(N,N‘-bis-naphthalen-2-yl-N,N'-bis-phenyl-amino)-phenyl]-9H-fluor; N,N'-bis(phenanthren-9-yl)-N,N'-bis(phenyl)-benzidin; 2,7-Bis[N,N-bis(9,9-spiro-bifluorene-2-yl)-amino]-9,9-spirobifluoren; 2,2'-Bis[N,N-bis(biphenyl-4-yl)amino]9,9-spirobifluoren; 2,2'-Bis(N,N-di-phenyl-amino)9,9-spiro-bifluoren; Di-[4-(N,N-ditolyl-amino)-phenyl]cyclohexan; 2,2',7,7'-tetra(N, N-di-tolyl)amino-spiro-bifluoren; und N, N,N',N'-tetra-naphthalen-2-yl-benzidin, ein tertiäres Amin, ein Carbazolderivat, ein leitendes Polyanilin und/oder Polyethylendioxythiophen.
Die Lochtransportschicht kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Auf oder über der Lochtransportschicht kann eine Emitterschicht ausgebildet sein. Jede der organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 216, 220 kann jeweils eine oder mehrere Emitterschichten aufweisen, beispielsweise mit fluoreszierenden und/oder phosphoreszierenden Emittern.
Eine Emitterschicht kann organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nichtpolymere Moleküle („small molecules“) oder eine Kombination dieser Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein.
Das optoelektronische Bauelement 110 kann in einer Emitterschicht eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: organische oder organometallische Verbindungen, wie Derivate von Polyfluoren, Polythiophen und Polyphenylen (beispielsweise 2- oder 2,5-substituiertes Poly-p-phenylenvinylen) sowie Metallkomplexe, beispielsweise Iridium-Komplexe wie blau phosphoreszierendes FIrPic (Bis(3,5-difluoro-2-(2-pyridyl)phenyl-(2-carboxypyridyl)-iridium III), grün phosphoreszierendes Ir(ppy)₃ (Tris(2-phenylpyridin)iridium III), rot phosphoreszierendes Ru (dtb-bpy)3*2(PF₆) (Tris[4,4'-di-tert-butyl-(2,2')-bipyridin]ruthenium(III)komplex) sowie blau fluoreszierendes DPAVBi (4,4-Bis[4-(di-p-tolylamino)styryl]biphenyl), grün fluoreszierendes TTPA (9,10-Bis[N,N-di-(p-tolyl)-amino]anthracen) und rot fluoreszierendes DCM2 (4-Dicyanomethylen)-2-methyl-6-julolidyl-9-enyl-4H-pyran) als nichtpolymere Emitter.
Solche nichtpolymeren Emitter sind beispielsweise mittels thermischen Verdampfens abscheidbar. Ferner können Polymeremitter eingesetzt werden, welche beispielsweise mittels eines nasschemischen Verfahrens abscheidbar sind, wie beispielsweise einem Aufschleuderverfahren (auch bezeichnet als Spin Coating).
Die Emittermaterialien können in geeigneter Weise in einem Matrixmaterial eingebettet sein, beispielsweise einer technischen Keramik oder einem Polymer, beispielsweise einem Epoxid; oder einem Silikon.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Emitterschicht eine Schichtdicke auf in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Die Emitterschicht kann einfarbig oder verschiedenfarbig (zum Beispiel blau und gelb oder blau, grün und rot) emittierende Emittermaterialien aufweisen. Alternativ kann die Emitterschicht mehrere Teilschichten aufweisen, die Licht unterschiedlicher Farbe emittieren. Mittels eines Mischens der verschiedenen Farben kann die Emission von Licht mit einem weißen Farbeindruck resultieren. Alternativ kann auch vorgesehen sein, im Strahlengang der durch diese Schichten erzeugten Primäremission ein Konvertermaterial anzuordnen, das die Primärstrahlung zumindest teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung anderer Wellenlänge emittiert, so dass sich aus einer (noch nicht weißen) Primärstrahlung durch die Kombination von primärer Strahlung und sekundärer Strahlung ein weißer Farbeindruck ergibt.
Die organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 kann eine oder mehrere Emitterschichten aufweisen, die als Lochtransportschicht ausgeführt ist/ sind.
Weiterhin kann die organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216 eine oder mehrere Emitterschichten aufweisen, die als Elektronentransportschicht ausgeführt ist/sind.
Auf oder über der Emitterschicht kann eine Elektronentransportschicht ausgebildet sein, beispielsweise abgeschieden sein.
Die Elektronentransportschicht kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: NET-18; 2,2',2" -(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole); 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole,2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP); 8-Hydroxyquinolinolato-lithium, 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen); 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium; 6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl; 2-phenyl-9,10-di(naphthalen-2-yl)-anthracene; 2,7-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]-9,9-dimethylfluorene; 1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 2-(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane; 1-methyl-2-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthrolin; Phenyl-dipyrenylphosphine oxide; Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; Perylentetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; und Stoffen basierend auf Silolen mit einer Silacyclopentadieneinheit.
Die Elektronentransportschicht kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10 nm bis ungefähr 30 nm, beispielsweise ungefähr 20 nm.
Auf oder über der Elektronentransportschicht kann eine Elektroneninjektionsschicht ausgebildet sein. Die Elektroneninjektionsschicht kann eines oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: NDN-26, MgAg, Cs₂CO₃, Cs₃PO₄, Na, Ca, K, Mg, Cs, Li, LiF; 2,2',2" -(1,3,5-Benzinetriyl)-tris(1-phenyl-1-H-benzimidazole); 2-(4-Biphenylyl)-5-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazole,2,9-Dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline (BCP); 8-Hydroxyquinolinolato-lithium, 4-(Naphthalen-1-yl)-3,5-diphenyl-4H-1,2,4-triazole; 1,3-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 4,7-Diphenyl-1,10-phenanthroline (BPhen); 3-(4-Biphenylyl)-4-phenyl-5-tert-butylphenyl-1,2,4-triazole; Bis(2-methyl-8-quinolinolate)-4-(phenylphenolato)aluminium; 6,6'-Bis[5-(biphenyl-4-yl)-1,3,4-oxadiazo-2-yl]-2,2'-bipyridyl; 2-phenyl-9,10-di(naphthalen-2-yl)-anthracene; 2,7-Bis[2-(2,2'-bipyridine-6-yl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]-9,9-dimethylfluorene; 1,3-Bis[2-(4-tert-butylphenyl)-1,3,4-oxadiazo-5-yl]benzene; 2-(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; 2,9-Bis(naphthalen-2-yl)-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline; Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane; 1-methyl-2-(4-(naphthalen-2-yl)phenyl)-1H-imidazo[4,5-f][1,10]phenanthroline; Phenyl-dipyrenylphosphine oxide; Naphtahlintetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; Perylentetracarbonsäuredianhydrid bzw. dessen Imide; und Stoffen basierend auf Silolen mit einer Silacyclopentadieneinheit.
Die Elektroneninjektionsschicht kann eine Schichtdicke aufweisen in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 200 nm, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 50 nm, beispielsweise ungefähr 30 nm.
Bei einer organischen funktionellen Schichtenstruktur 212 mit zwei oder mehr organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 216, 220, kann die zweite organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 220 über oder neben der ersten funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 216 ausgebildet sein. Elektrisch zwischen den organischen funktionellen Schichtenstruktur-Einheiten 216, 220 kann eine Zwischenschichtstruktur 218 ausgebildet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Zwischenschichtstruktur 218 als eine Zwischenelektrode 218 ausgebildet, beispielsweise gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 210. Eine Zwischenelektrode 218 kann mit einer externen Spannungsquelle elektrisch verbunden sein. Die externe Spannungsquelle kann an der Zwischenelektrode 218 beispielsweise ein drittes elektrisches Potential bereitstellen. Die Zwischenelektrode 218 kann jedoch auch keinen externen elektrischen Anschluss aufweisen, beispielsweise indem die Zwischenelektrode ein schwebendes elektrisches Potential aufweist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Zwischenschichtstruktur 218 als eine Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 218 (charge generation layer CGL) ausgebildet. Eine Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 218 kann eine oder mehrere elektronenleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) und eine oder mehrere lochleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) aufweisen. Die elektronenleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) und die lochleitende Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) können jeweils aus einem intrinsisch leitenden Stoff oder einem Dotierstoff in einer Matrix gebildet sein. Die Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 218 sollte hinsichtlich der Energieniveaus der elektronenleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) und der lochleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht(en) derart ausgebildet sein, dass an der Grenzfläche einer elektronenleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht mit einer lochleitenden Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schicht ein Trennung von Elektron und Loch erfolgen kann. Die Ladungsträgerpaar-Erzeugung-Schichtenstruktur 218 kann ferner zwischen benachbarten Schichten eine Diffusionsbarriere aufweisen.
Jede organische funktionelle Schichtenstruktur-Einheit 216, 220 kann beispielsweise eine Schichtdicke aufweisen von maximal ungefähr 3 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 1 µm, beispielsweise eine Schichtdicke von maximal ungefähr 300 nm.
Das optoelektronische Bauelement 110 kann optional weitere organische funktionalen Schichten aufweisen, beispielsweise angeordnet auf oder über der einen oder mehreren Emitterschichten oder auf oder über der oder den Elektronentransportschicht(en). Die weiteren organischen funktionalen Schichten können beispielsweise interne oder extern Einkoppel-/Auskoppelstrukturen sein, die die Funktionalität und damit die Effizienz des optoelektronischen Bauelements 110 weiter verbessern.
Auf oder über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 212 oder gegebenenfalls auf oder über der einen oder den mehreren weiteren der organischen funktionellen Schichtenstruktur und/oder organisch funktionalen Schichten kann die zweite Elektrode 214 ausgebildet sein.
Die zweite Elektrode 214 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 210 ausgebildet sein, wobei die erste Elektrode 210 und die zweite Elektrode 214 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Die zweite Elektrode 214 kann als Anode, also als löcherinjizierende Elektrode ausgebildet sein oder als Kathode, also als eine elektroneninjizierende Elektrode.
Die zweite Elektrode 214 kann einen zweiten elektrischen Anschluss aufweisen, an den ein zweites elektrisches Potential anlegbar ist. Das zweite elektrische Potential kann von der gleichen oder einer anderen Energiequelle bereitgestellt werden wie das erste elektrische Potential und/oder das optionale dritte elektrische Potential. Das zweite elektrische Potential kann unterschiedlich zu dem ersten elektrischen Potential und/oder dem optional dritten elektrischen Potential sein. Das zweite elektrische Potential kann beispielsweise einen Wert aufweisen derart, dass die Differenz zu dem ersten elektrischen Potential einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1,5 V bis ungefähr 20 V aufweist, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 2,5 V bis ungefähr 15 V, beispielsweise einen Wert in einem Bereich von ungefähr 3 V bis ungefähr 12 V.
Die Verkapselungsstruktur 228 ist derart ausgebildet, dass sie den aktiven Bereich 206 vor einer Eindiffusion eines für den aktiven Bereich 206 schädlichen Stoffs schützt. Die Verkapselungsstruktur 228 kann beispielsweise eine zweite Barriereschicht 208, eine schlüssige Verbindungsschicht 222 und eine Abdeckung 224 aufweisen.
Die zweite Barriereschicht 208 kann auf der zweiten Elektrode 214 ausgebildet sein.
Die zweite Barriereschicht 208 kann auch als Dünnschichtverkapselung (thin film encapsulation TFE) bezeichnet werden. Die zweite Barriereschicht 208 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Barriereschicht 204 ausgebildet sein.
Ferner ist darauf hinzuweisen, dass in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch ganz auf eine zweite Barriereschicht 208 verzichtet werden kann. In solch einer Ausgestaltung kann das optoelektronische Bauelement 110 beispielsweise eine weitere Verkapselungsstruktur aufweisen, wodurch eine zweite Barriereschicht 208 optional werden kann, beispielsweise eine Abdeckung 224, beispielsweise eine Kavitätsglasverkapselung oder metallische Verkapselung.
Ferner können in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusätzlich noch eine oder mehrere Ein-/Auskoppelschichten in dem optoelektronischen Bauelementes 200 ausgebildet sein, beispielsweise eine externe Auskoppelfolie auf oder über dem Träger 202 (nicht dargestellt)oder eine interne Auskoppelschicht (nicht dargestellt) im Schichtenquerschnitt des optoelektronischen Bauelementes 200. Die Ein-/Auskoppelschicht kann eine Matrix und darin verteilt Streuzentren aufweisen, wobei der mittlere Brechungsindex der Ein-/Auskoppelschicht größer oder kleiner ist als der mittlere Brechungsindex der Schicht, aus der die elektromagnetische Strahlung bereitgestellt wird. Ferner können in verschiedenen Ausführungsbeispielen zusätzlich eine oder mehrere Entspiegelungsschichten (beispielsweise kombiniert mit der zweiten Barriereschicht 208) in dem optoelektronischen Bauelement 110 vorgesehen sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist auf oder über der zweiten Barriereschicht 208 eine schlüssige Verbindungsschicht 222 vorgesehen, beispielsweise aus einem Klebstoff oder einem Lack. Mittels der schlüssigen Verbindungsschicht 222 kann eine Abdeckung 224 auf der zweiten Barriereschicht 208 schlüssig verbunden werden, beispielsweise aufgeklebt sein.
Eine schlüssige Verbindungsschicht 222 aus einem transparenten Material kann beispielsweise Partikel aufweisen, die elektromagnetische Strahlung streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel. Dadurch kann die schlüssige Verbindungsschicht 222 als Streuschicht wirken und zu einer Verbesserung des Farbwinkelverzugs und der Auskoppeleffizienz führen.
Als lichtstreuende Partikel können dielektrische Streupartikel vorgesehen sein, beispielsweise aus einem Metalloxid, beispielsweise Siliziumoxid (SiO₂), Zinkoxid (ZnO), Zirkoniumoxid (ZrO₂), Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO), Galliumoxid (Ga₂O_x) Aluminiumoxid, oder Titanoxid. Auch andere Partikel können geeignet sein, sofern sie einen Brechungsindex haben, der von dem effektiven Brechungsindex der Matrix der schlüssigen Verbindungsschicht 222 verschieden ist, beispielsweise Luftblasen, Acrylat, oder Glashohlkugeln. Ferner können beispielsweise metallische Nanopartikel, Metalle wie Gold, Silber, Eisen-Nanopartikel, oder dergleichen als lichtstreuende Partikel vorgesehen sein.
Die schlüssige Verbindungsschicht 222 kann eine Schichtdicke von größer als 1 µm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren µm. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die schlüssige Verbindungsschicht 222 einen Laminations-Klebstoff aufweisen oder ist ein solcher.
Die schlüssige Verbindungsschicht 222 kann derart eingerichtet sein, dass sie einen Klebstoff mit einem Brechungsindex aufweist, der kleiner ist als der Brechungsindex der Abdeckung 224. Ein solcher Klebstoff kann beispielsweise ein niedrigbrechender Klebstoff sein wie beispielsweise ein Acrylat, der einen Brechungsindex von ungefähr 1,3 aufweist. Der Klebstoff kann jedoch auch ein hochbrechender Klebstoff sein der beispielsweise hochbrechende, nichtstreuende Partikel aufweist und einen schichtdickengemittelten Brechungsindex aufweist, der ungefähr dem mittleren Brechungsindex der organisch funktionellen Schichtenstruktur 212 entspricht, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1,7 bis ungefähr 2,0. Weiterhin können mehrere unterschiedliche Klebstoffe vorgesehen sein, die eine Kleberschichtenfolge bilden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist oder wird zwischen der zweiten Elektrode 214 und der schlüssigen Verbindungsschicht 222 noch eine elektrisch isolierende Schicht (nicht dargestellt) ausgebildet, beispielsweise SiN, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 300 nm bis ungefähr 1,5 µm, beispielsweise mit einer Schichtdicke in einem Bereich von ungefähr 500 nm bis ungefähr 1 µm, um elektrisch instabile Materialien zu schützen, beispielsweise während eines nasschemischen Prozesses.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist eine schlüssige Verbindungsschicht 222 optional, beispielsweise falls die Abdeckung 224 direkt auf der zweiten Barriereschicht 208 ausgebildet wird, beispielsweise eine Abdeckung 224 aus Glas, die mittels Plasmaspritzens ausgebildet wird.
Auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich 206 kann ferner eine sogenannte Getter-Schicht oder Getter-Struktur, beispielsweise eine lateral strukturierte Getter-Schicht, angeordnet sein (nicht dargestellt).
Die Getter-Schicht kann ein Material aufweisen oder daraus gebildet sein, dass Stoffe, die schädlich für den elektrisch aktiven Bereich 206 sind, absorbiert und bindet. Eine Getter-Schicht kann beispielsweise ein Zeolith-Derivat aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Getter-Schicht kann transluzent, transparent oder opak und/oder undurchlässig hinsichtlich der elektromagnetischen Strahlung, die in dem optisch aktiven Bereich emittiert und/oder absorbiert wird, ausgebildet sein.
Die Getter-Schicht kann eine Schichtdicke von größer als ungefähr 1 µm aufweisen, beispielsweise eine Schichtdicke von mehreren µm.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Getter-Schicht einen Laminations-Klebstoff auf oder ist in der schlüssigen Verbindungsschicht 222 eingebettet.
Auf oder über der schlüssigen Verbindungsschicht 222 kann eine Abdeckung 224 ausgebildet sein. Die Abdeckung 224 kann mittels der schlüssigen Verbindungsschicht 222 mit dem elektrisch aktiven Bereich 206 schlüssig verbunden sein und diesen vor schädlichen Stoffen schützen. Die Abdeckung 224 kann beispielsweise eine Glasabdeckung 224, eine Metallfolienabdeckung 224 oder eine abgedichtete Kunststofffolien-Abdeckung 224 sein. Die Glasabdeckung 224 kann beispielsweise mittels einer Fritten-Verbindung (engl. glass frit bonding/glass soldering/seal glass bonding) mittels eines herkömmlichen Glaslotes in den geometrischen Randbereichen des organischen optoelektronischen Bauelementes 200 mit der zweite Barriereschicht 208 bzw. dem elektrisch aktiven Bereich 206 schlüssig verbunden werden.
Die Abdeckung 224 und/oder die schlüssige Verbindungsschicht 222 können einen Brechungsindex (beispielsweise bei einer Wellenlänge von 633 nm) von 1,55 aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Verkapselungsstruktur 228 den elektrothermischen Wandler 120 auf oder ist mit diesem thermisch gekoppelt, beispielsweise veranschaulicht in 2A mittels des Pfeils 232.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Substrat 230 den elektrothermischen Wandler 120 auf oder ist mit diesem thermisch gekoppelt. Das optoelektronische Bauelement 110 weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ferner eine Verkapselungsstruktur 228 auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich 206 auf, beispielsweise veranschaulicht in 2A mittels des Pfeils 234.
Die elektrische Kopplung bzw. Reihenschaltung von optoelektronischen Bauelement 110, elektrothermischen Wandler 120 und Linearregler 124 kann beispielsweise in oder auf einem optisch aktiven Bereich in der optoelektronischen Bauelementevorrichtung erfolgen, beispielsweise in ein Randbereich des optoelektronischen Bauelementes 110; beispielsweise mittels einer oder mehrerer Durchkontakte und/oder Drahtverbindungen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann die Reihenfolge der einzelnen Bauelemente der optoelektronischen Bauelementevorrichtung in der Reihenschaltung vertauscht sein, beispielsweise veranschaulicht in 2B, C.
In einem Ausführungsbeispiel ist das optoelektronische Bauelement 110 elektrisch zwischen der Energiequelle 126 und dem elektrothermischen Wandler 120 angeordnet, und der elektrothermische Wandler 120 zwischen dem optoelektronischen Bauelement 110 und dem Linearregler 124 angeordnet; beispielsweise veranschaulicht in 2B. Alternativ ist der Linearregler 124 elektrisch zwischen der Energiequelle 126 und dem optoelektronischen Bauelement 110 angeordnet und das optoelektronische Bauelement 110 zwischen dem Linearregler 124 und dem elektrothermischen Wandler 120 angeordnet; beispielsweise veranschaulicht in 2C.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Verfahren 300 zum Herstellen einer optoelektronische Bauelementevorrichtung 100 bereitgestellt, beispielsweise schematisch veranschaulicht in 3.
Das Verfahren 300 weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Bereitstellen 302 eines Linearreglers 124 auf. Der Linearregler 124 ist zu einem Bereitstellen eines elektrischen Stromes I eingerichtet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der Linearregler 124 ein Längsregler oder weist einen solchen auf. Der Längsregler ist ein einstellbarer Stromregler und/oder ein einstellbarer Spannungsregler, weist einen solchen auf oder ist derart konfiguriert. Ferner kann der Linearregler 124 in verschiedenen Ausführungsbeispielen einen Querregler aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ferner eine elektrische Energiequelle 126 bereitgestellt, wobei der Linearregler 124 elektrisch mit der elektrischen Energiequelle gekoppelt wird derart, dass der Linearregler 124 den elektrischen Strom I bereitstellt. Die elektrische Energiequelle ist beispielsweise zu einem Bereitstellen des elektrischen Stromes I ausgebildet, beispielswiese in einem Temperaturbereich der optoelektronischen Bauelementevorrichtung 110 von T_min bis T_max, beispielsweise von ungefähr -40 °C bis ungefähr + 85 °C.
Das Verfahren 300 weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Ausbilden 302 eines optoelektronisches Bauelements 110 auf, das zu einem Umwandeln des elektrischen Stromes I in eine elektromagnetische Strahlung ausgebildet ist oder wird. Das Ausbilden 304 des optoelektronischen Bauelements 110 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Bereitstellen des optoelektronischen Bauelements 110 sein.
Das Ausbilden 304 des optoelektronische Bauelements 110 weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Bereitstellen eines Substrates 202, 230 auf. Auf dem Substrat 202, 230 wird ein elektrisch aktiver Bereich 206 ausgebildet, beispielsweise gemäß einer der oben beschrieben Ausgestaltungen. Der elektrisch aktive Bereich 206 wird zu einem Umwandeln des elektrischen Stromes in die elektromagnetische Strahlung ausgebildet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Substrat 202, 230 den elektrothermischen Wandler 120 auf, ist das Substrat 202, 230 der elektrothermische Wandler 120 oder wird mit diesem thermisch gekoppelt; beispielsweise verklebt mittels eines thermisch leitfähigen Klebstoffs, beispielsweise einer Wärmeleitpaste.
Das Ausbilden 304 des optoelektronische Bauelements 110 weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Ausbilden einer Verkapselungsstruktur 228 auf. Die Verkapselungsstruktur 228 wird derart ausgebildet, dass sie den elektrisch aktiven Bereich 206 vor einer Eindiffusion eines für den elektrisch aktiven Bereich 206 schädlichen Stoffs schützt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Verkapselungsstruktur 228 den elektrothermischen Wandler 120 auf, ist die Abdeckung 224 der Verkapselungsstruktur 228 der elektrothermische Wandler 120 oder wird mit dieser thermisch gekoppelt, beispielweise veranschaulicht in 2A mittels des Pfeils 232.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird das optoelektronische Bauelement 110 mit einer organisch funktionellen Schichtenstruktur 212 ausgebildet gemäß einer der beschriebenen Ausgestaltungen; wobei die organisch funktionelle Schichtenstruktur 212 mit einem elektrolumineszierenden Stoff ausgebildet wird. Der elektrolumineszierende Stoff ist zu einem Umwandeln des elektrischen Stroms I in eine elektromagnetische Strahlung eingerichtet. Die elektromagnetische Strahlung ist ein sichtbares Licht oder eine Infrarot-Strahlung oder weist ein/e solche/s auf.
Das Verfahren 300 weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Ausbilden 306 eines elektrothermischen Wandlers 120 auf.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist der elektrothermische Wandler 120 ein Peltier-Element auf oder wird derart ausgebildet. Das Ausbilden 306 des elektrothermischen Wandlers 120 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Bereitstellen des elektrothermischen Wandlers 120 sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird der elektrothermische Wandler 120 derart ausgebildet und mit dem optoelektronischen Bauelement 110 thermisch gekoppelt, dass der elektrothermische Wandler 120 im Betrieb eine erste Oberfläche mit einer ersten Temperatur und eine zweite Oberfläche mit einer zweiten Temperatur aufweist, wobei die zweite Temperatur kleiner ist als die erste Temperatur, wobei die Differenz von erster Temperatur zu zweiter Temperatur eine Temperaturdifferenz ist. Das thermische Koppeln kann ein Koppeln der ersten Oberfläche oder der zweiten Oberfläche mit dem optoelektronischen Bauelement 110 sein; beispielsweise in Form eines körperlichen Kontaktes. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird der elektrothermische Wandler 120 zu einem Kühlen und/oder Heizen des optoelektronischen Bauelementes 110 angeordnet, beispielsweise auf dem Substrat 230 oder der Verkapselungsstruktur 228. Die Temperaturdifferenz kann mittels der thermischen Kopplung des optoelektronischen Bauelements 110 mit dem elektrothermischen Wandler 120 zu einem Kühlen oder Heizen des optoelektronischen Bauelementes 110 führen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird der elektrothermische Wandler 120 mit einer Wärmeverteilungsstruktur ausgebildet, wird mit einer solchen thermisch gekoppelt oder weist eine solche auf. Die Wärmeverteilungsstruktur kann beispielsweise zu dem optoelektronischen Bauelement 110 abgewandt angeordnet sein oder werden, beispielsweise um die Heiz- oder Kühlleistung zu verstärken. Die Wärmeverteilungsstruktur kann eine aktive Wärmeverteilungsstruktur sein, beispielsweise ein Wärmeleitrohr, ein Lüfter und/oder ein weiterer elektrothermischer Wandler 120. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmeverteilungsstruktur eine passive Wärmeverteilungsstruktur sein oder aufweisen, beispielsweise einen Kühlkörper.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird oder ist die Wärmeverteilungsstruktur mit einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche ausgebildet. Die erste Oberfläche und die zweite Oberfläche der Wärmeverteilungsstruktur sind zu einem Wärmeaustausch der Wärmeverteilungsstruktur ausgebildet. Die erste Oberfläche ist oder wird mit dem elektrothermischen Wandler 120 thermisch gekoppelt. Die zweite Oberfläche kann thermisch von der optoelektronischen Bauelementevorrichtung 100 isoliert angeordnet sein.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird der elektrothermische Wandler 120 mit einem oder mehreren elektrothermischen Wandler/n 120 ausgebildet. Ein elektrothermischer Wandler 120 kann ein oder mehrere Peltier-Element/e aufweisen oder derart ausgebildet werden.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird oder ist wenigstens ein weiterer elektrothermischer Wandler 120 thermisch mit dem ersten elektrothermischen Wandler 120 gekoppelt derart, dass der weitere elektrothermische Wandler 120 eine dritte Oberfläche mit ungefähr der zweiten Temperatur und eine vierte Oberfläche mit einer dritten Temperatur aufweist, wobei der Betrag der Temperaturdifferenz der dritten Temperatur zur ersten Temperatur größer ist als der Betrag der Temperaturdifferenz der zweiten Temperatur zur ersten Temperatur. Mit anderen Worten: der weitere elektrothermische Wandler 120 kann derart angeordnet sein, dass er die Kühl- oder Heizleistung des ersten elektrothermischen Wandlers 120 verstärkt.
Der weitere elektrothermische Wandler 120 kann elektrisch in Reihe zu dem ersten elektrothermischen Wandler 120 gekoppelt werden. Alternativ kann der weitere elektrothermische Wandler 120 elektrisch parallel zu dem ersten elektrothermischen Wandler gekoppelt werden.
Der elektrothermische Wandler 120 wird mit dem optoelektronischen Bauelement 110 thermisch gekoppelt. In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird der elektrothermische Wandler 120 auf dem optoelektronischen Bauelement ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich wird das optoelektronische Bauelement 110 auf dem elektrothermischen Wandler 120 ausgebildet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Verfahren 300 ein Ausbilden einer Wärmeleitstruktur zwischen dem optoelektronischen Bauelement 110 und dem elektrothermischen Wandler 120 auf, beispielsweise ein Ausbilden, Anordnen und/oder Verbinden einer Wärmeleitstruktur mit dem optoelektronischen Bauelement 110 und ein Ausbilden, Anordnen und/oder Verbinden des elektrothermischen Wandlers 120 auf der Wärmeleitstruktur. Eine Wärmeleitstruktur kann beispielsweise in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, in der das optoelektronische Bauelement 110 eine kleinere thermisch koppelbare Oberfläche aufweist als der elektrothermische Wandler 120. In dieser Ausgestaltung kann die Wärmeleitstruktur die Wärme der thermisch koppelbaren Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes 110 auf die thermisch koppelbare Oberfläche des elektrothermischen Wandlers 120 verteilen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird das optoelektronische Bauelement 110 mittels der Wärmeleitstruktur mit dem elektrothermischen Wandler 120 thermisch und/oder elektrisch gekoppelt.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Wärmeleitstruktur eine Wärmeleitpaste oder wird daraus gebildet. Die Wärmeleitpaste kann als eine wärmeleitende Haftschicht ausgebildet werden oder aufweisen, und das optoelektronische Bauelement 110 mittels der wärmeleitenden Haftschicht mit dem elektrothermischen Wandler verbunden werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Wärmeleitstruktur eine wärmeleitfähige Folie sein oder aufweisen, beispielsweise eine metallhaltige Folie, beispielsweise eine metallbeschichtete Folie oder eine Metallfolie.
Alternativ wird der elektrothermische Wandler 120 in einem Abstand zu dem optoelektronischen Bauelement 110 angeordnet derart, dass ein Luftspalt oder Vakuum zwischen dem elektrothermischen Wandler 120 und dem optoelektronischen Bauelement 110 ausgebildet wird, und der elektrothermische Wandler 120 über oder durch den Luftspalt oder das Vakuum mit dem optoelektronischen Bauelement 110 thermisch gekoppelt ist, beispielsweise in dem der Abstand gering ist, beispielsweise kleiner als 1 µm, beispielsweise kleiner als 0,5 µm, beispielsweise kleiner als 0,1 µm.
Das optoelektronische Bauelement 110, der elektrothermische Wandler 120 und der Linearregler 124 werden derart ausgebildet und verschaltet, dass sie elektrisch miteinander in Reihe geschaltet sind. In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das elektrisch miteinander in Reihe schalten ein Ausbilden einer elektrischen Drahtverbindung (wire bonding) auf. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement 110 und der elektrothermische Wandler mittels der Drahtverbindung elektrisch gekoppelt werden. Alternativ oder zusätzlich können das optoelektronische Bauelement 110 und der elektrothermische Wandler 120 mit einer gemeinsamen elektrisch leitfähigen Schicht ausgebildet werden und mittels dieser elektrisch gekoppelt werden, beispielsweise mittels einer gemeinsamen Elektrode.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen kann das Ausbilden 306 des elektrothermischen Wandlers ein Ausbilden eines Schalter-Schaltkreises 122 aufweisen. Der Schalter-Schaltkreis 122 wird zu einem elektrischen Überbrücken des elektrothermischen Wandlers 120 bei Erreichen eines vorgegebenen Betriebsparameters ausgebildet, beispielsweise bezüglich des optoelektronischen Bauelementes, der optoelektronischen Bauelementevorrichtung und/oder des elektrothermischen Wandlers ein Überschreiten oder Unterschreiten einer vorgegebenen Temperatur, eines vorgegebenen Spannungsabfalls und/oder eines vorgegebenen elektrischen Stromes.
Bei einem elektrothermischen Wandler 120 mit einem, zwei oder mehreren elektrothermischen Wandlern 120, beispielsweise ein, zwei oder mehr Peltier-Elementen, kann der Schalter-Schaltkreis ein, zwei oder mehr Schalter aufweisen, die eingerichtet sind ein, zwei oder mehr elektrothermische Wandler 120 zu überbrücken. Beispielsweise kann der Schalter-Schaltkreis 124 ausgebildet sein, zwei oder mehr elektrothermische Wandler bei unterschiedlichen vorgegebenen Betriebsparametern zu überbrücken.
Beispielsweise ein erster Schalter, der bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur T* des optoelektronischen Bauelementes schaltet und ein zweiter Schalter, der bei Erreichen eines vorgegebenen Spannungsabfalls über das optoelektronische Bauelement schaltet.
Beispielsweise ein erster Schalter, der bei Erreichen einer ersten vorgegebenen Temperatur T* des optoelektronischen Bauelementes schaltet und ein zweiter Schalter, der bei Erreichen einer zweiten vorgegebenen Temperatur des optoelektronischen Bauelementes schaltet.
Der erste Schalter kann beispielsweise zu einem Überbrücken eines ersten elektrothermischen Wandlers eingerichtet sein, beispielsweise eines ersten Peltier-Elements. Der zweite Schalter kann beispielsweise zu einem Überbrücken eines zweiten elektrothermischen Wandlers eingerichtet sein. Alternativ kann der zweite Schalter beispielsweise auch zu einem Überbrücken des ersten elektrothermischen Wandlers eingerichtet sein.
Dadurch können beispielsweise die zwei oder mehr Schalter zu einem Vorgeben eines Betriebsparameter-Bereiches eingerichtet sein, in dem ein oder mehrere elektrothermische/r Wandler bestromt werden. Alternativ oder zusätzlich können die zwei oder mehr Schalter zu einem Vorgeben unterschiedlicher Schaltkriterien eines Schalters eingerichtet sein. Beispielsweise bezüglich des optoelektronischen Bauelementes Schalten des Schalters, der zu einem Überbrücken des elektrothermischen Wandlers eingerichtet ist, bei Erreichen einer vorgegebenen Temperatur oder einem vorgegebenen Spannungsabfall. Beispielsweise für den Fall eines alterungsabhängigen und temperaturabhängigen Widerstandes eines Elementes der optoelektronischen Bauelementevorrichtung.
Dadurch kann beispielsweise bei höheren Temperaturen des optoelektronischen Bauelementes 110 mittels der zwei oder mehr elektrothermischen Wandler 120, die beispielsweise wie oben beschrieben thermisch miteinander gekoppelt sind, und miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sind, die Kühlung des optoelektronischen Bauelementes 110 verstärkt werden und die Erwärmung des Linearreglers 124 reduziert werden, beispielsweise bei gleicher Stromstärke. Der Schalter-Schaltkreis 122 kann derart ausgebildet sein, dass einzelne oder eine Gruppe von elektrothermischen Wandlern 120 bei niedrigen Temperaturen überbrückt werden. Dadurch kann beispielsweise vermieden werden, dass der Spannungsabfall U₂ über die zwei oder mehr elektrothermischen Wandler 120 größer ist als die mittels U_in - U_A - U₃(minimum) zur Verfügung stehende Spannung ist.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird der Schalter-Schaltkreis 122 derart ausgebildet, dass der Schalter-Schaltkreis 122, beispielsweise der Schalter S, bei dem vorgegebenen Betriebsparameter selbst schaltet. Beispielsweise kann der Schalter S bzw. Schalter-Schaltkreis 124 bei einer vorgegebenen Temperatur T* als Betriebsparameter als Temperaturschalter ausgebildet sein, beispielsweise in Form eines Bimetallschalters oder eines Thermistors. Alternativ oder zusätzlich wird der Schalter-Schaltkreis 122 mit einem elektrisch schaltbaren Schalter ausgebildet, beispielsweise mit einem Transistor oder Thyristor, beispielsweise bei einer vorgegebenen Temperatur T* als Betriebsparameter als ein thermisch schaltbarer Thyristor.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird der Schalter-Schaltkreis 122 mit einem Ermittler-Schaltkreis ausgebildet. Der Ermittler-Schaltkreis wird zu einem Ermitteln eines Betriebsparameters ausgebildet, beispielsweise des optoelektronischen Bauelementes 110, der optoelektronischen Bauelementevorrichtung 100 und/oder des elektrothermischen Wandlers 120. Der Ermittler-Schaltkreis wird mit einem elektrisch schaltbaren Schalter S des Schalter-Schaltkreises 122 gekoppelt derart, dass der Schalter S basierend auf dem Vergleich des gemessenen Betriebsparameters zu dem vorgegebenen Betriebsparameter den Schalter schaltet, beispielsweise die Überbrückung des elektrothermischen Wandlers 120 schaltet.
Das Überbrücken kann beispielsweise mit der zu emittierenden elektromagnetischen Strahlung gekoppelt sein. Beispielsweise kann der Betriebsparameter der elektrische Strom sein, beispielsweise die Stromstärke oder Stromdichte, der durch das optoelektronische Bauelement 110 fließt. Die Leuchtdichte der emittierten elektromagnetischen Strahlung kann beispielsweise alterungsbedingt abnehmen. Bei einem zu geringen ermittelten Strom bezüglich eines vorgegebenen Stroms zum Emittieren einer elektromagnetischen Strahlung mit einer vorgegebenen Leuchtdichte kann der Schalter den elektrothermischen Wandler 120 beispielsweise überbrücken, um den vorgegebenen Strom durch das Bauelement zu ermöglichen und um die vorgegebene elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Zum Einstellen der vorgegebenen elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise einer zeitlich gemittelten Leuchtdichte, oder zum Einstellen der Kühlleistung des elektrothermischen Wandlers kann das Überbrücken beispielsweise getaktet sein, beispielsweise Pulsmoduliert.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Betriebsverfahren 400 einer oben beschriebenen optoelektronischen Bauelementes 100 bereitgestellt, beispielsweise veranschaulicht in 4.
Das Betriebsverfahren 400 weist ein Ermitteln 402 eines Betriebsparameters auf, beispielsweise eines oben beschriebenen Betriebsparameters, beispielsweise des optoelektronischen Bauelementes 110, beispielsweise ein Ermitteln der Temperatur T des optoelektronischen Bauelementes 110, beispielsweise ein Messen der Temperatur T des optoelektronischen Bauelementes 110.
Weiterhin weist das Betriebsverfahren ein Vergleichen 404 des ermittelten Betriebsparameters mit einem vorgegebenen Betriebsparameter auf, beispielsweise ein Vergleich der gemessenen Temperatur mit der vorgegebenen Temperatur T*.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Vergleichen 404 ein Ermitteln des Betrags der Differenz und/oder des Vorzeichens der Differenz des ermittelten Betriebsparameters zum vorgegebenen Betriebsparameter, oder umgekehrt. Beispielsweise ein Vergleichen der Temperaturwerte von gemessener Temperatur T und vorgegebener Temperatur T*.
Weiterhin weist das Betriebsverfahren basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs ein Ändern 410 oder ein Belassen 408 der Stellung eines Schalters S zum Überbrücken des elektrothermischen Wandlers 120 des Schalter-Schaltkreises, wie sie beispielsweise oben beschreiben sind; beispielsweise ein Öffnen, ein Schließen, ein geöffnet oder geschlossen Lassen des Schalters S.
Das Betriebsverfahren 400 kann kontinuierlich oder in Zeitabständen wiederholt werden.
In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung, ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung und ein Betriebsverfahren einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung bereitgestellt, mit denen es möglich ist, die Betriebslebensdauer von OLEDs in einem großen Temperatureinsatzbereich kostengünstig zu erhöhen, beispielsweise von OLEDs in Automotive-Anwendungen mit einer Fläche von einigen cm². Weiterhin kann die Temperaturabhängigkeit des Leistungsverbrauchs der OLED reduziert oder kompensiert werden. Die OLED kann beispielsweise dazu im Betrieb bei höheren Temperaturen durch ein mit ihr in Serie geschaltetes Peltier-Element gekühlt werden. Das Peltier-Element kann die Temperaturabhängigkeit der OLED-Spannung wenigstens teilweise kompensieren. Weiterhin kann dadurch die Verwendung eines kostengünstigeren Linearreglers mit kleinerem Regelbereich ermöglich werden. Bei einem getakteten Schaltnetzteil an Stelle des Linearreglers kann mittels der Reihenschaltung des optoelektronischen Bauelements mit dem elektrothermischen Wandler eine eigene Stromquelle für den elektrothermischen Wandler wegfallen . Weiterhin wird an einem getakteten Netzteil der maximale Regelbereich (Dynamikbereich) des getakteten Netzteils vorteilhaft verringert. Somit kann eine kostengünstigere Bauelementevorrichtung realisiert werden.

Claims

Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100), aufweisend: einen Linearregler (124), der zur Kopplung mit einer Energiequelle (126) zu einem Bereitstellen eines elektrischen Stromes (I) eingerichtet ist; • eine organische Leuchtdiode (110), die ein Substrat (202, 230), einen elektrisch aktiven Bereich (206) auf dem Substrat (202, 230) und eine Verkapselungsstruktur (228) auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich (206) aufweist, • wobei der elektrisch aktive Bereich (206) zum Umwandeln elektrischen Stromes (I) in Licht ausgebildet ist, wobei die Verkapselungsstruktur (228) einen elektrothermischen Wandler (120) aufweist und derart ausgebildet ist, dass sie den elektrisch aktiven Bereich (206) vor einer Eindiffusion eines für den elektrisch aktiven Bereich (206) schädlichen Stoffs schützt , wobei die organische Leuchtdiode (110), der elektrothermische Wandler (120) und der Linearregler (124) miteinander elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100) gemäß Anspruch 1, wobei der Linearregler (124) ein Längsregler ist oder einen solchen aufweist.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der elektrothermische Wandler (120) ein Peltier-Element aufweist oder derart ausgebildet ist.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der elektrothermische Wandler (120) eine Wärmeverteilungsstruktur aufweist oder mit einer solchen thermisch gekoppelt ist.
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner aufweisend: einen Schalter-Schaltkreis (122), der zu einem elektrischen Überbrücken des elektrothermischen Wandlers (120) bei Erreichen eines vorgegebenen Betriebsparameters ausgebildet ist, wobei der Betriebsparameter ist: eine Temperatur (T*) der organischen Leuchtdiode (110) oder der optoelektronischen Bauelementevorrichtung (100); ein Spannungsabfall über die organische Leuchtdiode (110) und/oder den elektrothermischen Wandler (120); und/oder ein elektrischer Strom durch die organische Leuchtdiode (110) und/oder den elektrothermischen Wandler (120).
Optoelektronische Bauelementevorrichtung (100) gemäß Anspruch 5, wobei der Schalter-Schaltkreis (122) einen Ermittler-Schaltkreis aufweist, wobei der Ermittler-Schaltkreis zu einem Ermitteln eines Betriebsparameters wenigstens der organischen Leuchtdiode (110) ausgebildet ist, vorzugsweise der optoelektronischen Bauelementevorrichtung (100); wobei der Ermittler-Schaltkreis mit einem elektrisch schaltbaren Schalter (S) des Schalter-Schaltkreises (122) gekoppelt ist derart, dass der Schalter (S) basierend auf dem Vergleich des gemessenen Betriebsparameters zu einem vorgegebenen Betriebsparameter die Überbrückung des elektrothermischen Wandlers (120) schaltet.
Verfahren (300) zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung (100), das Verfahren (300) aufweisend: Bereitstellen (302) eines Linearreglers (124), der zu einem Bereitstellen eines elektrischen Stromes (I) eingerichtet ist; Ausbilden (304) einer organischen Leuchtdiode (110), die ein Substrat (202, 230), einen elektrisch aktiven Bereich (206) auf dem Substrat (202, 230) und eine Verkapselungsstruktur (228) auf oder über dem elektrisch aktiven Bereich (206) aufweist, wobei der elektrisch aktive Bereich (206) zum Umwandeln elektrischen Stromes (I) in Licht ausgebildet ist, wobei die Verkapselungsstruktur (228) einen elektrothermischen Wandler (120) aufweist und derart ausgebildet ist, dass sie den elektrisch aktiven Bereich (206) vor einer Eindiffusion eines für den elektrisch aktiven Bereich (206) schädlichen Stoffs schützt (228), und, wobei die organische Leuchtdiode (110), der elektrothermische Wandler (120) und der Linearregler (124) miteinander elektrisch in Reihe geschaltet werden.
Betriebsverfahren (400) einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung (100) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, das Betriebsverfahren (400) aufweisend: • Ermitteln (402) eines Betriebsparameters der organischen Leuchtdiode (110); • Vergleichen (404) des gemessenen Betriebsparameters mit dem vorgegebenen Betriebsparameter; und • Ändern (410) oder Belassen (408) der Stellung des Schalters (S) basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs.