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In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung bereitgestellt.
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Optoelektronische Bauelemente auf organischer Basis, sogenannte organische optoelektronische Bauelemente, finden zunehmend verbreitete Anwendung. Beispielsweise halten organische Leuchtdioden (organic light emitting diode – OLED) zunehmend Einzug in die Allgemeinbeleuchtung, beispielsweise als Flächenlichtquellen.
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Üblicherweise wird ein organisch optoelektronisches Bauelement in einer Halterung eingeklebt oder mittels Befestigungsmitteln, beispielsweise einer Schraube oder Klemmen, in der Halterung befestigt, beispielsweise zwischen zwei Glasscheiben geklemmt. Zusätzlich ist es erforderlich, dass das organische optoelektronische Bauelement mit einer Energiequelle elektrisch verbunden wird. Das Befestigen in der Halterung und elektrische Verbinden erfordert Befestigungsmittel und zusätzliche Arbeitsschritte.
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In verschiedenen Ausführungsformen werden eine optoelektronische Bauelementevorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung bereitgestellt, mit denen es möglich ist, die Befestigung eines flexiblen optoelektronischen Bauelementes zu vereinfachen.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird eine optoelektronische Bauelementevorrichtung bereitgestellt. Die optoelektronische Bauelementevorrichtung weist wenigstens ein flächig elastisches, optoelektronisches Bauelement und eine Haltevorrichtung, die zum Halten des wenigstens einen flächig elastischen, optoelektronischen Bauelements ausgebildet ist auf. Das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement ist mechanisch gespannt in der Haltevorrichtung angeordnet derart, dass das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement im Wesentlichen mittels der mechanischen Spannung in der Haltevorrichtung gehalten wird.
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Mit anderen Worten: die intrinsische Elastizität des optoelektronischen Bauelementes wird für dessen Befestigung bzw. Halterung in einer Haltevorrichtung verwendet.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement ausgebildet im mechanisch gespannten Zustand eine kraftschlüssige Verbindung mit der Haltevorrichtung auszubilden.
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Das optoelektronische Bauelement wird derart in der Haltevorrichtung angeordnet, beispielsweise verankert, dass es durch seine intrinsische Elastizität gegen die Haltevorrichtung, beispielsweise eine Stabilisierungsstruktur der Haltevorrichtung, gepresst oder gedrückt wird. Mittels der kraftschlüssigen Verbindung, die durch die mechanische Verspannung des optoelektronischen Bauelementes bewirkt wird, kann die Haltevorrichtung technischer einfacher konstruiert bzw. ausgebildet sein, beispielsweise kann die Stabilisierungsstruktur aus einer einzelnen Folie bestehen, die an der Haltestruktur über dem optoelektronischen Bauelement befestigt ist.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Haltevorrichtung eine Haltestruktur und eine Stabilisierungsstruktur auf. Das optoelektronische Bauelement ist mechanisch gespannt in der Haltestruktur angeordnet, so dass das optoelektronische Bauelement mit der Haltestruktur wenigstens eine kraftschlüssige Verbindung ausbildet. Die Stabilisierungsstruktur ist eingerichtet, die kraftschlüssige Verbindung des optoelektronischen Bauelementes mit der Haltestruktur zu stabilisieren.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Haltestruktur und die Stabilisierungsstruktur derart ausgebildet, dass das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement in der Haltevorrichtung zwischen der Haltestruktur und der Stabilisierungsstruktur angeordnet ist.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Stabilisierungsstruktur mechanisch rigide ausgebildet, beispielsweise aus einem Glas oder Blech gebildet sein.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Stabilisierungsstruktur mechanisch flexibel ausgebildet, beispielsweise aus einer Folie gebildet sein oder eine solche aufweisend.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Stabilisierungsstruktur aus einem einzigen Stück gebildet. Mit anderen Worten: die Stabilisierungsstruktur kann aus einem Stück, d.h. einstückig bzw. ununterbrochen, ausgebildet sein.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Stabilisierungsstruktur wenigstens eine erste Stabilisierungsstruktur und eine zweite Stabilisierungsstruktur auf. Die erste Stabilisierungsstruktur ist neben der zweiten Stabilisierungsstruktur und auf oder über dem optoelektronischen Bauelement angeordnet. Mit anderen Worten: die Stabilisierungsstruktur kann unterbrochen bzw. mehrstückig ausgebildet sein.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die erste Stabilisierungsstruktur und die zweite Stabilisierungsstruktur auf der gleichen Seite des optoelektronischen Bauelementes angeordnet.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die erste Stabilisierungsstruktur und die zweite Stabilisierungsstruktur auf unterschiedlichen Seiten des optoelektronischen Bauelementes angeordnet, beispielsweise auf gegenüberliegenden Seiten.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist wenigstens ein Teil der Stabilisierungsstruktur im Bereich eines Scheitelpunktes des mechanisch gespannten, flächig elastischen, optoelektronischen Bauelementes angeordnet. Beispielsweise für den Fall, dass das optoelektronische Bauelement gekrümmt in der Haltevorrichtung angeordnet ist, ist wenigstens eine Stabilisierungsstruktur im Bereich eines Scheitelpunktes des gekrümmten optoelektronischen Bauelementes angeordnet. Dadurch kann die Stabilisierungsstruktur unterstützend bzw. stabilisierend auf das optoelektronische Bauelement einwirken.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Stabilisierungsstruktur transparent ausgebildet und in einem Strahlengang des optoelektronischen Bauelementes angeordnet.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Stabilisierungsstruktur reflektierend ausgebildet und in einem Strahlengang des optoelektronischen Bauelementes angeordnet.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen aufweist das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement einen freiliegenden Kontaktabschnitt zum elektrischen Kontaktieren und die Haltevorrichtung eine freiliegende elektrische Kontaktstruktur derart, dass der Kontaktabschnitt und die Kontaktstruktur elektrisch miteinander verbunden sind.
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Mit anderen Worten: mittels der kraftschlüssigen Verbindung kann in dem Kontaktbereich eine elektrische Kontaktierung des optoelektronischen Bauelementes realisiert werden. Das optoelektronische Bauelement kann so mittels der intrinsischen Eigenspannung und der Haltevorrichtung elektrisch kontaktierbar sein.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren weist ein Bereitstellen wenigstens eines flächig elastischen, optoelektronischen Bauelements, und ein Bereitstellen einer Haltevorrichtung, die zum Halten des wenigstens einen flächig elastischen, optoelektronischen Bauelements ausgebildet ist auf. Weiterhin weist das Verfahren ein mechanisches Spannen des wenigstens einen flächig elastischen, optoelektronischen Bauelements und ein Anordnen des mechanisch gespannten flächig elastischen, optoelektronischen Bauelements in der Haltevorrichtung auf, derart, dass das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement im Wesentlichen mittels der mechanischen Spannung in der Haltevorrichtung gehalten wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen
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1A, B schematische Darstellungen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
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2 eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelementes gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
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3 eine schematische Darstellung einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
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4A–C schematische Darstellungen optoelektronischer Bauelementevorrichtungen gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
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5 eine schematische Darstellung einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
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6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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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.
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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.
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Ein optoelektronisches Bauelement kann ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement oder ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement sein. Ein elektromagnetische Strahlung absorbierendes Bauelement kann beispielsweise eine Solarzelle sein. Ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement kann beispielsweise als eine bedrahtete Leuchtdiode, aufliegende Leuchtdiode (surface mounted device – SMD) oder chip-on-board Leuchtdiode (Die) eingerichtet sein.
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Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Halbleiterchip, der elektromagnetische Strahlung bereitstellen kann, als LED-Chip verstanden werden.
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Ein optoelektronisches Bauelement kann beispielsweise einen Halbleiterchip der elektromagnetische Strahlung bereitstellt aufweisen (bedrahtete LED, SMD) oder als ein Halbleiterchip der elektromagnetische Strahlung bereitstellt eingerichtet sein (chip-on-board).
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Auf oder über dem Halbleiterchip kann eine Verpackung (Package) aufgebracht und/oder ausgebildet sein. Die Verpackung kann beispielsweise, als Verkapselung, optische Linse und/oder als Konverterelement ausgebildet sein.
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Eine bedrahtete Leuchtdiode kann einen, Halbleiterchip aufweisen, der elektromagnetische Strahlung bereitstellen kann, beispielsweise einen LED-Chip. Der Halbleiterchip kann beispielsweise mit einer Kunststoffkappe verkapselt sein.
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Die Kunststoffkappe kann den LED Chip während der Fertigung und im Betrieb vor äußeren, schädlichen Einflüssen, beispielsweise Sauerstoff und/oder Wasser, schützen.
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Eine aufliegende Leuchtdiode (SMD) kann einen LED-Chip in einem Gehäuse aufweisen. Das Gehäuse kann mit einem Substrat schlüssig fixiert sein.
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Eine chip-on-board-Leuchtdiode kann einen LED-Chip aufweisen, der auf einem Substrat fixiert ist, wobei der LED-Chip weder ein Gehäuse noch Kontaktpads aufweisen kann.
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Die einzelnen Halbleiterchips können beispielsweise auf einem Substrat, beispielsweise einer Leiterplatine aufgebracht bzw. ausgebildet werden.
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Die Halbleiterchips können mittels Kontaktpads mit der Leiterplatine verdrahtet sein (wire bonding). Die Verdrahtungen kann beispielsweise mittels Gold-Drähten erfolgen.
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Ein flächiges optoelektronisches Bauelement, welches zwei flächige, optisch aktive Seiten aufweist, kann in der Verbindungsrichtung der optisch aktiven Seiten beispielsweise transparent oder transluzent ausgebildet sein, beispielsweise als eine transparente oder transluzente organische Leuchtdiode. Ein flächiges optoelektronisches Bauelement kann auch als ein planes optoelektronisches Bauelement bezeichnet werden.
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Der optisch aktive Bereich kann jedoch auch eine flächige, optisch aktive Seite und eine flächige, optisch inaktive Seite aufweisen, beispielsweise eine organische Leuchtdiode, die als ein sogenannter Top-Emitter oder Bottom-Emitter eingerichtet ist. Die optisch inaktive Seite kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen transparent oder transluzent sein, oder mit einer Spiegelstruktur und/oder einem opaken Stoff oder Stoffgemisch versehen sein, beispielsweise zur Wärmeverteilung. Der Strahlengang des optoelektronischen Bauelementes kann beispielsweise einseitig gerichtet sein.
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Die erste Elektrode, die zweite Elektrode und die organische funktionelle Schichtenstruktur können jeweils großflächig ausgebildet sein. Dadurch kann das optoelektronische Bauelement eine zusammenhängende Leuchtfläche aufweisen, die nicht in funktionale Teilbereiche strukturiert ist, beispielsweise eine in funktionale Bereiche segmentierte Leuchtfläche oder um eine Leuchtfläche, die von einer Vielzahl von Bildpunkten (Pixeln) gebildet wird. Dadurch kann eine großflächige Abstrahlung von elektromagnetischer Strahlung aus dem optoelektronischen Bauelement ermöglicht werden. „Großflächig“ kann dabei bedeuten, dass die optisch aktive Seite eine Fläche, beispielsweise eine zusammenhängende Fläche, beispielsweise von größer oder gleich einigen Quadratmillimetern, beispielsweise größer oder gleich einem Quadratzentimeter, beispielsweise größer oder gleich einem Quadratdezimeter aufweist. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement nur eine einzige zusammenhängende Leuchtfläche aufweisen, die durch die großflächige und zusammenhängende Ausbildung der Elektroden und der organischen funktionellen Schichtenstruktur bewirkt wird.
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Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Krümmen ein Falten, ein Biegen, ein Wölben, ein Beugen, ein Legen (im Sinne von: ein Umlegen oder Zusammenlegen), ein Runzeln, ein Verschränken oder einen anderen, ähnlich synonymen Prozess aufweisen oder sein. Ein Falten kann auch als ein Falten im mathematischen Sinne verstanden werden.
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Im Rahmen dieser Beschreibung kann somit ein flächig elastisches, optoelektronisches Bauelement als ein flächiges optoelektronisches Bauelement verstanden werden, das reversibel gekrümmt werden kann und eine Rückstellkraft ausbildet, die der Richtung der krümmenden Kraft entgegen gerichtet ist.
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Unter dem Begriff „transluzent“ bzw. „transluzente Schicht“ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist, beispielsweise für das von dem Lichtemittierenden Bauelement erzeugte Licht, beispielsweise einer oder mehrerer Wellenlängenbereiche, beispielsweise für Licht in einem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm). Beispielsweise ist unter dem Begriff „transluzente Schicht“ in verschiedenen Ausführungsbeispielen zu verstehen, dass im Wesentlichen die gesamte in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppelte Lichtmenge auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird, wobei ein Teil des Licht hierbei gestreut werden kann
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Unter dem Begriff „transparent“ oder „transparente Schicht“ kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen verstanden werden, dass eine Schicht für Licht durchlässig ist (beispielsweise zumindest in einem Teilbereich des Wellenlängenbereichs von 380 nm bis 780 nm), wobei in eine Struktur (beispielsweise eine Schicht) eingekoppeltes Licht im Wesentlichen ohne Streuung oder Lichtkonversion auch aus der Struktur (beispielsweise Schicht) ausgekoppelt wird. Somit ist „transparent“ in verschiedenen Ausführungsbeispielen als ein Spezialfall von „transluzent“ anzusehen.
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1A, B zeigen schematische Darstellungen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist eine optoelektronische Bauelementevorrichtung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wenigstens ein flächig elastisches, optoelektronisches Bauelement 1, und eine Haltevorrichtung, die zum Halten des wenigstens einen flächig elastischen, optoelektronischen Bauelements 1 ausgebildet ist, auf. Das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement 1 ist mechanisch gespannt in der Haltevorrichtung angeordnet derart, dass das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement 1 im Wesentlichen mittels der mechanischen Spannung in der Haltevorrichtung gehalten wird.
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Die Haltevorrichtung weist in verschiedenen Ausführungsbeispielen eine Haltestruktur 130, 140 und eine Stabilisierungsstruktur 120 auf. Die Haltestruktur 130, 140 kann beispielsweise eine erste Haltestruktur 130 und eine zweite Haltestruktur 140 aufweisen, wobei die erste Haltestruktur 130 der zweiten Haltestruktur 140 gegenüberliegt und das optoelektronische Bauelement 1 zwischen der ersten Haltestruktur 130 und der zweiten Haltestruktur 140 angeordnet ist.
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Mit anderen Worten: Das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement 1 ist ausgebildet, im mechanisch gespannten Zustand eine kraftschlüssige Verbindung mit der Haltevorrichtung auszubilden. Das optoelektronische Bauelement 1 ist mechanisch gespannt in der Haltestruktur 130, 140 angeordnet, so dass das optoelektronische Bauelement 1 mit der Haltestruktur 130, 140 wenigstens eine kraftschlüssige Verbindung ausbildet.
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Bei einer kraftschlüssigen Verbindung kann aufgrund eines körperlichen Kontakts der beiden Körper unter Druck, eine Haftreibung eine Bewegung des ersten Körpers parallel zu dem zweiten Körper beschränken. Im vorliegenden Fall bewirkt die Rückstellkraft 110, die durch die Elastizität des mechanisch flexiblen, optoelektronischen Bauelementes bei dessen Kompression oder Elongation hervorgerufen wird, den Druck auf die Haltevorrichtung und insbesondere auf die Haltestruktur.
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Die Stabilisierungsstruktur 120 ist eingerichtet, die kraftschlüssige Verbindung des optoelektronischen Bauelementes mit der Haltestruktur 130, 140 zu stabilisieren.
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Mit anderen Worten: Ein flächig elastisches, optoelektronisches Bauelement 1 kann in einem ersten Zustand im Wesentlichen planar angeordnet sein und in einem zweiten Zustand mechanisch gespannt sein, beispielsweise gekrümmt sein.
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Mit anderen Worten: im ersten Zustand ist das optoelektronische Bauelement mechanisch entspannt, beispielsweise bis auf eine mechanische Eigenspannung. Im zweiten Zustand ist das mechanisch flexible, optoelektronische Bauelement mechanisch gespannt, so dass eine Rückstellkraft (in 1A veranschaulicht mittels der entgegengesetzt gerichteten Pfeile 110) vorhanden ist, die das mechanisch flexible, optoelektronische Bauelement in den ersten Zustand zurückstellen kann bzw. in diese Richtung gerichtet ist. Mit anderen Worten: mittels der mechanischen Spannung des optoelektronischen Bauelementes im zweiten Zustand wird eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem optoelektronischen Bauelement und der Haltevorrichtung ermöglicht.
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Die Haltestruktur 130, 140 ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen lateral bezüglich wenigstens einer Hauptrichtung, beispielsweise Emissionsrichtung, des optoelektronischen Bauelementes 1 angeordnet (in 1B veranschaulicht mittels der Pfeile 150, 160).
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Die Haltestruktur 130, 140 ist derart ausgebildet, dass sie der Rückstellkraft 110 des optoelektronischen Bauelementes 1 im zweiten Zustand, d.h. im mechanisch gespannten Zustand des optoelektronischen Bauelementes 1, entgegenwirkt. Dadurch kann die Haltestruktur 130, 140 das optoelektronische Bauelementes 1 im zweiten Zustand halten bzw. fixieren. Mit anderen Worten: Mittels der Haltestruktur 130, 140 kann das das optoelektronische Bauelementes 1 im zweiten Zustand gehalten werden. Beispielsweise ist das optoelektronische Bauelement flächig elastisch, mit anderen Worten: mechanisch flexibel, ausgebildet, und wird von der Haltestruktur 130, 140 in einem gebogenen, gewölbten oder gekrümmten Zustand gehalten.
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Die Stabilisierungsstruktur 120 ist in verschiedenen Ausführungsbeilen ausgebildet eine Bewegung des optoelektronischen Bauelementes 1 in wenigstens eine Richtung zu begrenzen. Die wenigstens eine begrenzte Richtung kann beispielsweise senkrecht zur Richtung der Rückstellkraft 110 und/oder senkrecht zur Halterichtung der Haltestruktur 130, 140 orientiert sein. Dadurch kann die Stabilisierungsstruktur 120 die mechanisch gespannte Anordnung des optoelektronischen Bauelementes stabilisieren.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die erste Haltestruktur 130 mittels der Stabilisierungsstruktur 120 mit der zweiten Haltestruktur 140 verbunden. In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die Haltestruktur 130, 140 und die Stabilisierungsstruktur 120 derart ausgebildet, dass das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement 1 in der Haltevorrichtung zwischen der Haltestruktur 130, 140 und der Stabilisierungsstruktur 120 angeordnet ist. Beispielsweise können die Haltestruktur und die Stabilisierungsstruktur 120 eine Kavität bilden, beispielsweise in Form eines Sacklochs, in der das optoelektronische Bauelement angeordnet werden kann.
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Die Stabilisierungsstruktur 120 kann beispielsweise als eine Abdeckung ausgebildet sein (veranschaulicht in 1B), d.h. als eine zusammenhängende Struktur ausgebildet sein, die eine Oberfläche des optoelektronischen Bauelementes im Wesentlichen vollständig abdeckt. Die Stabilisierungsstruktur 120 kann beispielsweise mechanisch flexibel, beispielsweise in Form einer Folie, oder mechanisch steif bzw. rigide, beispielsweise in Form eines Formkörpers aus einem Glas oder Kunststoff, ausgebildet sein. Eine mechanisch flexible Stabilisierungsstruktur 120 kann die Bewegung des optoelektronischen Bauelementes 1 auf einen Bereich begrenzen, innerhalb dessen die Stabilisierungsstruktur 120 mechanisch flexibel ist.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Stabilisierungsstruktur 120 aus einem einzigen Stück gebildet. In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Stabilisierungsstruktur 120 zudem als eine optisch funktionale Struktur ausgebildet, beispielsweise als eine optische Linse.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines optoelektronischen Bauelementes 1 einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, das im Wesentlichen einem der oben dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen kann.
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Das optoelektronische Bauelement 1 weist einen Träger 12 auf. Der Träger 12 kann transluzent oder transparent ausgebildet sein. Der Träger 12 dient als Trägerelement für elektronische Elemente oder Schichten, beispielsweise lichtemittierende Elemente. Der Träger 12 kann beispielsweise Kunststoff, Metall, Glas, Quarz und/oder ein Halbleitermaterial aufweisen oder daraus gebildet sein. Ferner kann der Träger 12 eine Kunststofffolie oder ein Laminat mit einer oder mit mehreren Kunststofffolien aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Träger 12 ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen mechanisch flexibel. Der Träger 12 weist beispielsweise eine Kapton-Folie (PI), eine Metallfolie oder eine PET-Folie auf. Beispielsweise kann der Träger 12 eine Stahlfolie, 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), PEEK, PTFE und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Träger 12 kann eines oder mehrere der oben genannten Materialien aufweisen.
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Auf dem Träger 12 ist eine optoelektronische Schichtenstruktur ausgebildet. Die optoelektronische Schichtenstruktur weist eine erste Elektrodenschicht 14 auf, die einen ersten Kontaktabschnitt 16, einen zweiten Kontaktabschnitt 18 und eine erste Elektrode 20 aufweist. Der Träger 12 mit der ersten Elektrodenschicht 14 kann auch als Substrat bezeichnet werden. Zwischen dem Träger 12 und der ersten Elektrodenschicht 14 kann eine erste nicht dargestellte Barriereschicht, beispielsweise eine erste Barrieredünnschicht, ausgebildet sein.
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Die erste Elektrode 20 ist von dem ersten Kontaktabschnitt 16 mittels einer elektrischen Isolierungsbarriere 21 elektrisch isoliert. Der zweite Kontaktabschnitt 18 ist mit der ersten Elektrode 20 der optoelektronischen Schichtenstruktur elektrisch gekoppelt. Die erste Elektrode 20 kann als Anode oder als Kathode ausgebildet sein. Die erste Elektrode 20 kann transluzent oder transparent ausgebildet sein. Die erste Elektrode 20 weist ein elektrisch leitfähiges Material auf, beispielsweise Metall und/oder ein leitfähiges transparentes Oxid (transparent conductive oxide, TCO) oder einen Schichtenstapel mehrerer Schichten, die Metalle oder TCOs aufweisen. Die erste Elektrode 20 kann beispielsweise einen Schichtenstapel einer Kombination einer Schicht eines Metalls auf einer Schicht eines TCOs aufweisen, 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 20 kann alternativ oder zusätzlich zu den genannten Materialien aufweisen:
Netzwerke aus metallischen Nanodrähten und -teilchen, beispielsweise aus Ag, Netzwerke aus Kohlenstoff-Nanoröhren, Graphen-Teilchen und -Schichten und/oder Netzwerke aus halbleitenden Nanodrähten.
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Über der ersten Elektrode 20 ist eine optisch funktionelle Schichtenstruktur, beispielsweise eine organische funktionelle Schichtenstruktur 22, der optoelektronischen Schichtenstruktur ausgebildet. Die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 kann beispielsweise eine, zwei oder mehr Teilschichten aufweisen. Beispielsweise kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 eine Lochinjektionsschicht, eine Lochtransportschicht, eine Emitterschicht, eine Elektronentransportschicht und/oder eine Elektroneninjektionsschicht aufweisen. Die Lochinjektionsschicht dient zum Reduzieren der Bandlücke zwischen erster Elektrode und Lochtransportschicht. Bei der Lochtransportschicht ist die Lochleitfähigkeit größer als die Elektronenleitfähigkeit. Die Lochtransportschicht dient zum Transportieren der Löcher. Bei der Elektronentransportschicht ist die Elektronenleitfähigkeit größer als die Lochleitfähigkeit. Die Elektronentransportschicht dient zum Transportieren der Elektronen. Die Elektroneninjektionsschicht dient zum Reduzieren der Bandlücke zwischen zweiter Elektrode und Elektronentransportschicht. Ferner kann die organische funktionelle Schichtenstruktur 22 ein, zwei oder mehr funktionelle Schichtenstruktur-Einheiten, die jeweils die genannten Teilschichten und/oder weitere Zwischenschichten aufweisen.
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Über der organischen funktionellen Schichtenstruktur 22 ist eine zweite Elektrode 23 der optoelektronischen Schichtenstruktur ausgebildet, die elektrisch mit dem ersten Kontaktabschnitt 16 gekoppelt ist. Die zweite Elektrode 23 kann gemäß einer der Ausgestaltungen der ersten Elektrode 20 ausgebildet sein, wobei die erste Elektrode 20 und die zweite Elektrode 23 gleich oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Die erste Elektrode 20 dient beispielsweise als Anode oder Kathode der optoelektronischen Schichtenstruktur. Die zweite Elektrode 23 dient korrespondierend zu der ersten Elektrode als Kathode bzw. Anode der optoelektronischen Schichtenstruktur.
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Die optoelektronische Schichtenstruktur ist ein elektrisch und/oder optisch aktiver Bereich. Der aktive Bereich ist beispielsweise der Bereich des optoelektronischen Bauelements 10, in dem elektrischer Strom zum Betrieb des optoelektronischen Bauelements 10 fließt und/oder in dem elektromagnetische Strahlung erzeugt oder absorbiert wird. Auf oder über dem aktiven Bereich kann eine Getter-Struktur (nicht dargestellt) angeordnet sein. Die Getter-Schicht kann transluzent, transparent oder opak ausgebildet sein. Die Getter-Schicht kann ein Material aufweisen oder daraus gebildet sein, das Stoffe, die schädlich für den aktiven Bereich sind, absorbiert und bindet.
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Über der zweiten Elektrode 23 und teilweise über dem ersten Kontaktabschnitt 16 und teilweise über dem zweiten Kontaktabschnitt 18 ist eine Verkapselungsschicht 24 der optoelektronische Schichtenstruktur ausgebildet, die die optoelektronische Schichtenstruktur verkapselt. Die Verkapselungsschicht 24 kann als zweite Barriereschicht, beispielsweise als zweite Barrieredünnschicht, ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 24 kann auch als Dünnschichtverkapselung bezeichnet werden. Die Verkapselungsschicht 24 bildet eine Barriere gegenüber chemischen Verunreinigungen bzw. atmosphärischen Stoffen, insbesondere gegenüber Wasser (Feuchtigkeit) und Sauerstoff. Die Verkapselungsschicht 24 kann als eine einzelne Schicht, ein Schichtstapel oder eine Schichtstruktur ausgebildet sein. Die Verkapselungsschicht 24 kann 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. Gegebenenfalls kann die erste Barriereschicht auf dem Träger 12 korrespondierend zu einer Ausgestaltung der Verkapselungsschicht 24 ausgebildet sein.
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In der Verkapselungsschicht 24 sind über dem ersten Kontaktabschnitt 16 eine erste Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 und über dem zweiten Kontaktabschnitt 18 eine zweite Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 ausgebildet. In der ersten Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 ist ein erster Kontaktbereich 32 freigelegt und in der zweiten Ausnehmung der Verkapselungsschicht 24 ist ein zweiter Kontaktbereich 34 freigelegt. Der erste Kontaktbereich 32 dient zum elektrischen Kontaktieren des ersten Kontaktabschnitts 16 und der zweite Kontaktbereich 34 dient zum elektrischen Kontaktieren des zweiten Kontaktabschnitts 18.
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Über der Verkapselungsschicht 24 ist eine Haftmittelschicht 36 ausgebildet. Die Haftmittelschicht 36 weist beispielsweise ein Haftmittel, beispielsweise einen Klebstoff, beispielsweise einen Laminierklebstoff, einen Lack und/oder ein Harz auf. Die Haftmittelschicht 36 kann beispielsweise Partikel aufweisen, die elektromagnetische Strahlung streuen, beispielsweise lichtstreuende Partikel.
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Über der Haftmittelschicht 36 ist ein Abdeckkörper 38 ausgebildet. Die Haftmittelschicht 36 dient zum Befestigen des Abdeckkörpers 38 an der Verkapselungsschicht 24. Der Abdeckkörper 38 weist beispielsweise Kunststoff, Glas und/oder Metall auf. Beispielsweise kann der Abdeckkörper 38 im Wesentlichen aus Glas gebildet sein und eine dünne Metallschicht, beispielsweise eine Metallfolie, und/oder eine Graphitschicht, beispielsweise ein Graphitlaminat, auf dem Glaskörper aufweisen. Der Abdeckkörper 38 dient zum Schützen des herkömmlichen optoelektronischen Bauelements 1, beispielsweise vor mechanischen Krafteinwirkungen von außen. Ferner kann der Abdeckkörper 38 zum Verteilen und/oder Abführen von Hitze dienen, die in dem herkömmlichen optoelektronischen Bauelement 1 erzeugt wird. Beispielsweise kann das Glas des Abdeckkörpers 38 als Schutz vor äußeren Einwirkungen dienen und die Metallschicht des Abdeckkörpers 38 kann zum Verteilen und/oder Abführen der beim Betrieb des herkömmlichen optoelektronischen Bauelements 1 entstehenden Wärme dienen.
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Der Abdeckkörper 38 ist in verschiedenen Ausführungsbeispielen mechanisch flexibel. Der Abdeckkörper 38 weist beispielsweise eine Kapton-Folie (PI), eine Metallfolie oder eine PET-Folie auf. Beispielsweise kann der Abdeckkörper 38 eine Stahlfolie, 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), PEEK, PTFE und/oder Polyethylennaphthalat (PEN) aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Abdeckkörper 38 kann eines oder mehrere der oben genannten Materialien aufweisen.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, das im Wesentlichen einem der oben dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen kann.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung 300 weist die Stabilisierungsstruktur wenigstens eine erste Stabilisierungsstruktur 120 und eine zweite Stabilisierungsstruktur 320, 310 auf, beispielsweise eine erste Stabilisierungsstruktur 120, eine zweite Stabilisierungsstruktur 320 und eine dritte Stabilisierungsstruktur 310 (veranschaulicht in 3). Die erste Stabilisierungsstruktur 120 und die zweite Stabilisierungsstruktur 320 können sich beispielsweise unterscheiden in ihrer: Form, Abmessung, mechanischen Beschaffenheit, beispielsweise der Flexibilität; Transparenz, Reflektivität, beispielsweise spekular oder diffus reflektierend sein, oder einer sonstigen optischen Eigenschaft, beispielsweise ihrer Wellenlängenkonvertierenden Eigenschaft.
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Beispielsweise kann die erste Stabilisierungsstruktur 120 einen anderen Krümmungsradius, beispielsweise einen kleineren oder größeren Krümmungsradius aufweisen als die zweite Stabilisierungsstruktur 320 (veranschaulicht in 3 sind Stabilisierungsstrukturen 120, 320 mit Krümmungsradien mit unterschiedlichen Vorzeichen ähnlich einer Zerstreuungslinse). Mittels unterschiedlich ausgebildeter Stabilisierungsstrukturen 120, 320, 310 kann die optoelektronische Bauelementevorrichtung auf einfache Weise Bereiche 330, 340, 350 aufweisen, die unterschiedliche optische Eigenschaften aufweisen, beispielsweise unterschiedliche Abstrahlungsrichtungen oder unterschiedliche Farben in eine Betrachtungsrichtung. In den Bereichen 330, 340, 350 können unterschiedliche optoelektronische Bauelemente oder ein optoelektronisches Bauelement 1 mit Bereichen mit wenigstens einer unterschiedlichen mechanischen Spannung ausgebildet sein, beispielsweise entgegengesetzt gerichteten Rückstellkräften. Beispielsweise wird das optoelektronische Bauelement mechanisch gespannt indem es gefaltet, lateral komprimiert, gestaucht oder gewellt wird, damit es in der Haltevorrichtung, d.h. in der Haltestruktur und der Stabilisierungsstruktur, angeordnet werden kann. Die Form des optoelektronischen Bauelementes kann sich an die Form bzw. einen Formenbereich der von der Haltevorrichtung vorgegeben bzw. begrenzt wird anpassen.
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Weiterhin kann mittels der Stabilisierungsstruktur in verschiedenen Ausführungsbeispielen auf einfache Weise mit einem optoelektronischen Bauelement eine Vielzahl unterschiedlicher Informationen dargestellt werden. Beispielsweise kann die erste und dritte Stabilisierungsstruktur 120, 310 ein wellenlängenkonvertierendes Material aufweisen und die zweite Stabilisierungsstruktur 320 spiegelnd ausgebildet sein, wodurch beispielsweise ein intensiv leuchtender Bereich 340 von farblich abweichenden und schwächer leuchtenden Bereichen 330, 350 umgeben ausgebildet wird.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die Stabilisierungsstruktur 120 reflektierend ausgebildet ist und in einem Strahlengang des optoelektronischen Bauelementes 1 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist die Stabilisierungsstruktur 120 transparent ausgebildet und in einem Strahlengang des optoelektronischen Bauelementes 1 angeordnet ist.
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4A–C zeigen schematische Darstellungen optoelektronischer Bauelementevorrichtungen 400, 410, 420 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, das im Wesentlichen einem der oben dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen kann.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Stabilisierungsstruktur wenigstens eine erste Stabilisierungsstruktur 402 und eine zweite Stabilisierungsstruktur 412, 414 auf, wobei die erste Stabilisierungsstruktur 402 neben der zweiten Stabilisierungsstruktur 412, 414 und auf oder über dem optoelektronischen Bauelement 1 angeordnet ist.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Stabilisierungsstruktur wenigstens eine Stabilisierungsstruktur 402, 412, 414, 422 auf, die eine kleinere Abmessung aufweist als die optisch aktive Fläche des optoelektronischen Bauelementes (veranschaulicht in 4A–C). Die Stabilisierungsstruktur kann beispielsweise ungefähr im Bereich des Scheitelpunktes 404 des optoelektronischen Bauelementes angeordnet sein. Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist wenigstens ein Teil der Stabilisierungsstruktur 120 im Bereich eines Scheitelpunktes 404 des mechanisch gespannten, flächig elastischen, optoelektronischen Bauelementes 1 angeordnet. Der Scheitelpunkt 404 ist der Bereich mit der kleinsten Auslenkung aus dem ersten Zustand des optoelektronischen Bauelementes. Mit anderen Worten: der Scheitelpunkt 404 ist ungefähr der Bereich mit der kleinsten mechanischen Spannung des optoelektronischen Bauelementes.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Stabilisierungsstruktur zwei oder mehr Stabilisierungsstrukturen 422 auf, die in einem Bereich des optoelektronischen Bauelementes 1 angeordnet sind, so dass die zwei oder mehr Stabilisierungsstrukturen 422 als eine Stabilisierungsstruktur wirken (beispielsweise veranschaulicht in 4C mittels nebeneinander angeordneten, stabförmigen Stabilisierungsstruktur).
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Die zwei oder mehr Stabilisierungsstrukturen 422 können sich untereinander unterscheiden, wie oben beschrieben ist.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind die erste Stabilisierungsstruktur 402 und die zweite Stabilisierungsstruktur 414 auf der gleichen Seite des optoelektronischen Bauelementes 1 angeordnet. Alternativ oder zusätzlich sind die erste Stabilisierungsstruktur 402 und die zweite Stabilisierungsstruktur 412 auf unterschiedlichen Seiten des optoelektronischen Bauelementes 1 angeordnet.
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5 zeigt eine schematische Darstellung einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung 500 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen, das im Wesentlichen einem der oben dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen kann.
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen sind das optoelektronische Bauelement und die Haltevorrichtung derart ausgebildet, dass mittels der kraftschlüssigen Verbindung des optoelektronischen Bauelementes mit der Haltevorrichtung zudem eine elektrische Verbindung zwischen dem optoelektronischen Bauelement und der Haltevorrichtung ausgebildet wird (beispielsweise veranschaulicht in 5 für die zweite Haltestruktur 140 und einen Ausschnitt 510 eines optoelektronischen Bauelementes).
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In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement 1 einen freiliegenden Kontaktabschnitt 32, 34 (siehe oben) zum elektrischen Kontaktieren und die Haltevorrichtung eine freiliegende elektrische Kontaktstruktur 520 auf derart, dass der Kontaktabschnitt und die Kontaktstruktur elektrisch miteinander verbunden sind.
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Mit anderen Worten: das optoelektronische Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen mittels der Haltevorrichtung elektrisch kontaktiert werden. Ein elektrisches Kontaktieren kann beispielsweise als ein Einbinden des optoelektronischen Bauelementes in einen elektrischen Stromkreis verstanden werden, wobei der Stromkreis beispielsweise mittels des elektrischen Kontaktierens des optoelektronischen Bauelementes elektrisch geschlossen werden kann.
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Beispielsweise weist die Haltevorrichtung freiliegend, beispielsweise die Haltestruktur, eine elektrische Kontaktstruktur 520 auf und das optoelektronische Bauelement weist freiliegend einen Kontaktabschnitt (siehe oben) auf, derart, dass mit dem Ausbilden der kraftschlüssigen Verbindung eine elektrische Verbindung ausgebildet wird.
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Die elektrische Kontaktstruktur 520 kann beispielsweise als ein Vorsprung oder eine Raststruktur ausgebildet sein, an oder bei dem das optoelektronische Bauelement ein rastet, dass heißt zusätzlich eine formschlüssige Verbindung ausbildet.
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6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
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In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren 600 zum Herstellen einer optoelektronischen Bauelementevorrichtung bereitgestellt. Das Verfahren 600 weist ein Bereitstellen 610 wenigstens eines flächig elastischen, optoelektronischen Bauelements, und ein Bereitstellen 620 einer Haltevorrichtung, die zum Halten des wenigstens einen flächig elastischen, optoelektronischen Bauelements ausgebildet ist auf. Weiterhin weist das Verfahren ein mechanisches Spannen 630 des wenigstens einen flächig elastischen, optoelektronischen Bauelements und ein Anordnen 640 des mechanisch gespannten flächig elastischen, optoelektronischen Bauelements in der Haltevorrichtung auf, derart, dass das wenigstens eine flächig elastische, optoelektronische Bauelement im Wesentlichen mittels der mechanischen Spannung in der Haltevorrichtung gehalten wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann das optoelektronische Bauelement ein Photovoltaik-Bauelement und/oder ein Fotodetektor sein oder aufweisen, beispielsweise können/kann ein Photovoltaik-Bauelement und/oder ein Fotodetektor neben einem lichtemittierenden Bauelement als optoelektronisches Bauelement vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- optoelektronisches Bauelement
- 100
- optoelektronische Bauelementevorrichtung
- 110
- Rückstellkraft
- 120
- Stabilisierungsstruktur
- 130
- Haltestruktur
- 140
- Haltestruktur
- 150
- Hauptrichtung des optoelektronischen Bauelementes
- 160
- Hauptrichtung des optoelektronischen Bauelementes
- 12
- Träger
- 14
- erste Elektrodenschicht
- 16
- erster Kontaktabschnitt
- 18
- zweiter Kontaktabschnitt
- 20
- erste Elektrode
- 21
- elektrische Isolierungsbarriere
- 22
- organische funktionelle Schichtenstruktur
- 23
- zweite Elektrode
- 24
- Verkapselungsschicht
- 32
- erster Kontaktbereich
- 34
- zweiter Kontaktbereich
- 36
- Haftmittelschicht
- 38
- Abdeckkörper
- 300
- optoelektronische Bauelementevorrichtung
- 310
- Stabilisierungsstruktur
- 320
- Stabilisierungsstruktur
- 330
- Bereich
- 340
- Bereich
- 350
- Bereich
- 400
- optoelektronische Bauelementevorrichtung
- 402
- Stabilisierungsstruktur
- 410
- optoelektronische Bauelementevorrichtung
- 412
- Stabilisierungsstruktur
- 414
- Stabilisierungsstruktur
- 420
- optoelektronische Bauelementevorrichtung
- 422
- Stabilisierungsstruktur
- 500
- optoelektronische Bauelementevorrichtung
- 510
- Ausschnitt
- 520
- elektrische Kontaktstruktur
- 600
- Verfahren
- 610, 620, 630, 640
- Verfahrensschritte
