DE102016119987A1

DE102016119987A1 - Verfahren zur Herstellung einer gebogenen organischen Leuchtdiode und gebogene organische Leuchtdiode

Info

Publication number: DE102016119987A1
Application number: DE102016119987.7A
Authority: DE
Inventors: Erwin Lang
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2036-10-21
Also published as: US20180351128A1; US10446787B2; DE102016119987B4; WO2018072999A1

Abstract

In einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung einer gebogenen organischen Leuchtdiode (1) eingerichtet und umfasst die Schritte:Bereitstellen einer Emittereinheit (3) mit einer organischen Schichtenfolge (40) zur Erzeugung von Strahlung und Bereitstellen eines elektrischen Anschlussstücks (4),Biegen zumindest des Anschlussstücks (4) und der Emittereinheit (3) in eine gebogene Gestalt, undnachfolgend mechanisch festes und dauerhaftes Verbinden des zumindest einen Anschlussstücks (4) mit der Emittereinheit (3), sodass die gebogene Gestalt nach dem Schritt C) dauerhaft erhalten bleibt.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer gebogenen organischen Leuchtdiode angegeben. Darüber hinaus wird eine solche organische Leuchtdiode angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine organische Leuchtdiode anzugeben, die biegbar, effizient herstellbar und zuverlässig elektrisch kontaktierbar ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch eine organische Leuchtdiode mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird mit dem Verfahren eine gebogene organische Leuchtdiode hergestellt. Dabei ist es möglich, dass in der fertigen organischen Leuchtdiode sich eine Durchbiegung und/oder eine Krümmung gezielt ändern lässt oder, bevorzugt, dass die fertige gebogene organische Leuchtdiode eine definierte, dreidimensionale und unveränderliche Form einnimmt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens wenigstens einer Emittereinheit. Die Emittereinheit umfasst zumindest eine organische Schichtenfolge zur Erzeugung von Strahlung, insbesondere zur Erzeugung von sichtbarem Licht, wie farbiges Licht oder weißes Licht. Das heißt, die Strahlungserzeugung in der Emittereinheit basiert auf organischen Materialien.
Beispielsweise ist die Emittereinheit aufgebaut wie die Licht erzeugende Einheit in der Druckschrift US 2015/0311471 A1 oder in der Druckschrift WO 2015/007574 A2 . Der Offenbarungsgehalt hinsichtlich der Licht erzeugenden Einheit dieser Druckschriften wird durch Rückbezug mit aufgenommen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Emittereinheit beim Bereitstellen mechanisch flexibel und ist somit zerstörungsfrei und bestimmungsgemäß biegbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird ein elektrisches Anschlussstück bereitgestellt. Das elektrische Anschlussstück ist dazu eingerichtet, an die Emittereinheit angebracht zu werden und die Emittereinheit elektrisch zu kontaktieren. Insbesondere wird über das Anschlussstück eine elektrische Verbindung zwischen der Emittereinheit und einer externen Stromversorgung hergestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das zumindest eine elektrische Anschlussstück mechanisch flexibel. Beispielsweise handelt es sich bei dem Anschlussstück oder den Anschlussstücken jeweils um flexible Leiterplatten, auch als Flex-PCB bezeichnet. Das Anschlussstück umfasst bevorzugt elektrische Leiterbahnen und elektrische Kontaktflächen und optional einen Stecker. Auch das Anschlussstück ist beim Bereitstellen mechanisch flexibel und zerstörungsfrei und bestimmungsgemäß biegbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Biegens zumindest des wenigstens einen Anschlussstücks und der Emittereinheit auf. Durch das Biegen werden das mindestens eine Anschlussstück und die Emittereinheit und erforderlichenfalls weitere Komponenten der organischen Leuchtdiode in die gewünschte gebogene Gestalt gebracht. Es ist möglich, dass sich nach dem Biegen die Form des Anschlussstücks und/oder der Emittereinheit nachfolgend nicht mehr oder nicht mehr signifikant ändern.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird auf der organischen Leuchtdiode und/oder auf dem Halter mindestens ein Sensor aufgebracht. Der oder die Sensoren sind etwa dazu eingerichtet, eine Temperatur und/oder Leuchtdichte der organischen Leuchtdiode zu messen und erforderlichenfalls eine Nachregelung der Betriebsparameter der organischen Leuchtdiode zu ermöglichen. Ebenso können weitere elektronische Komponenten wie Kondensatoren, Steuerschaltungen, Sicherungen oder Identifikatoren wie RFIDs aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des mechanisch festen und dauerhaften Verbindens des zumindest einen Anschlussstücks mit der Emittereinheit auf. Das Verbinden erfolgt bevorzugt nach dem Biegen. Beispielsweise erfolgt das Verbinden mittels Kleben. Im bestimmungsgemäßen Gebrauch und bei der Montage der organischen Leuchtdiode lösen sich somit das Anschlussstück und die Emittereinheit nicht voneinander.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Verbinden der Emittereinheit mit dem wenigstens einen Anschlussstück derart durchgeführt, dass die gebogene Gestalt nach dem Verbinden dauerhaft erhalten bleibt. Das heißt insbesondere, dass nach dem Schritt des Verbindens die organische Leuchtdiode die gewünschte gebogene, endgültige Gestalt aufweist und diese gebogene Gestalt fixiert ist und ohne zusätzliche Maßnahmen erhalten bleibt. Alternativ ist es möglich, dass etwa bei einer Montage oder bei einem Einbau der organischen Leuchtdiode eine weitere Verformung, etwa eine weitere Verbiegung oder ein Zuschneiden, erfolgt.
In mindestens einer Ausführungsform ist das Verfahren zur Herstellung einer gebogenen organischen Leuchtdiode eingerichtet und umfasst die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:

A) Bereitstellen einer Emittereinheit mit einer organischen Schichtenfolge zur Erzeugung von Strahlung und Bereitstellen mindestens eines elektrischen Anschlussstücks,
B) Biegen zumindest des Anschlussstücks und der Emittereinheit in eine gebogene Gestalt, und
C) nachfolgend mechanisch festes und dauerhaftes Verbinden des zumindest einen Anschlussstücks mit der Emittereinheit, sodass die gebogene Gestalt nach dem Schritt C) dauerhaft erhalten bleibt.

Beispielsweise in der Automobilindustrie besteht ein Bedarf an Lichtquellen, die eine große Designfreiheit bieten. Dies ist insbesondere durch flexible organische Leuchtdioden ermöglicht, da diese in dreidimensionale Formen gebracht werden können, um neue Gestaltungsmöglichkeiten zu eröffnen. Dabei werden organische Leuchtdioden, kurz OLEDs, in einem Bereich einer Leuchtfläche als auch in nicht leuchtenden Bereichen gebogen, solange die Biegung nicht elektrische Kontaktbereiche der organischen Leuchtdiode betrifft. Erfolgt bei herkömmlichen organischen Leuchtdioden dennoch eine Biegung im elektrischen Kontaktbereich, so wirken aufgrund der Biegung auf die elektrischen Verbindungskomponenten permanent Zugkräfte, Druckkräfte und/oder Scherkräfte ein. Dies führt insbesondere bei vergleichsweise extremen Bedingungen wie hoher Luftfeuchtigkeit, Erschütterungen, großen Temperaturwechseln oder Vibrationen zu einer Delamination oder zum Verlust des elektrischen Kontakts. Derartige, relativ widrige Bedingungen liegen beispielsweise bei der Verwendung von organischen Leuchtdioden in Kraftfahrzeugen oder in vorbereitenden Tests hierfür vor.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist das elektrische Anschlussstück im Wesentlichen ohne mechanische dauerhafte Spannungen an der Emittereinheit anbringbar. Somit sind enge Biegeradien auch im Kontaktbereich realisierbar. Dabei kann die hier beschriebene organische Leuchtdiode den Testbedingungen im Automobilbereich genügen, da Druckkräfte, Zugkräfte und/oder Scherkräfte auf die elektrische Kontaktierung vermieden oder stark herabgesetzt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in Schritt A) zusätzlich ein Halter bereitgestellt. Der Halter wird im Schritt C) mit der Emittereinheit und dem Anschlussstück mechanisch fest und dauerhaft verbunden. Der Halter kann an derselben Seite der Emittereinheit angebracht werden wie das Anschlussstück. Alternativ können sich das zumindest eine Anschlussstück und der Halter an unterschiedlichen Seiten der Emittereinheit befinden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Halter im Schritt A) eine um mindestens einen Faktor 10 oder 100 oder 1000 höhere Biegesteifigkeit auf als die Emittereinheit und/oder als das Anschlussstück. Mit anderen Worten ist der Halter bereits in Schritt A) zumindest in Relation zur Emittereinheit und zum Anschlussstück mechanisch starr. Dies bedeutet, dass die Gestalt der auf dem Halter angebrachten Emittereinheit sowie des Anschlussstücks durch den Halter definiert sein kann. Mit anderen Worten gibt der Halter die dreidimensionale Gestalt der organischen Leuchtdiode vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Halter eine mittlere Länge und/oder Breite auf, die bei mindestens 5 mm oder 10 mm und/oder bei höchstens 500 mm oder 100 mm liegt. Alternativ oder zusätzlich liegt die mittlere oder maximale Dicke des Halters bei mindestens 0,5 mm oder 1 mm und/oder bei höchstens 5 mm oder 10 mm. Der Halter ist bevorzugt aus einem Metall wie Aluminium, kann aber auch aus einem Kunststoff wie Polycarbonat, einem Thermoplasten oder einer Keramik sein. Der Halter wird beispielsweise durch Fräsen aus dem Vollen, durch Spritzguss oder durch Lasersintern hergestellt.
Es ist möglich, dass der Halter eine konstante, gleichbleibende Dicke aufweist. Alternativ kann der Halter strukturiert sein und insbesondere Verstrebungen oder Rippen aufweisen, um bei geringem Eigengewicht eine hohe mechanische Steifigkeit zu erzielen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform hält der Halter die gebogene Emittereinheit und das gebogene Anschlussstück nach dem Schritt C) in Form. Dabei ist es möglich, dass der Halter bereits in Schritt A) die gebogene, endgültige Gestalt aufweist. Alternativ ist es möglich, dass der Halter in Schritt B) mitgebogen wird. Das Biegen in Schritt B) des Anschlussstücks, der Emittereinheit und optional des Halters können je unabhängig voneinander, auch in unterschiedlichen Werkzeugen, oder gleichzeitig und auch im selben Werkzeug erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Emittereinheit an einer ersten Hauptseite mehrere elektrische Kontaktbereiche auf, insbesondere für einen Anodenkontakt und einen Kathodenkontakt. Bevorzugt befinden sich alle elektrischen Kontaktbereiche auf der ersten Hauptseite. Ist die Emittereinheit in mehrere separat elektrisch ansteuerbare Emissionsbereiche unterteilt, ist es möglich, dass für jeden Emissionsbereich ein eigener elektrischer Kontaktbereich vorgesehen ist. Im Fall eines einzigen, zusammenhängenden Emissionsbereichs liegen bevorzugt nur genau zwei elektrische Kontaktbereiche vor.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich das Anschlussstück über alle Kontaktbereiche hinweg. Hierbei liegt bevorzugt genau ein elektrisches Anschlussstück vor, das mehrere Kontaktflächen aufweist, wobei bevorzugt jede der Kontaktflächen des Anschlussstücks einem der Kontaktbereiche der Emittereinheit zugeordnet ist und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt im Schritt B) das Biegen auch oder nur im Bereich der Kontaktbereiche. Das heißt, es liegt eine Biegung an den Kontaktbereichen vor. Ein Biegeradius im Bereich der Kontaktbereiche liegt bevorzugt lokal oder durchgehend bei 1 cm oder weniger oder bei 2 mm oder weniger oder bei 0,7 mm oder weniger. Das heißt, an den Kontaktbereichen können sogar Knicke vorliegen. Alternativ oder zusätzlich ändert sich in den Kontaktbereichen ein Normalenvektor zu dem zugehörigen Kontaktbereich aufgrund der Biegung um mindestens 30° oder 60° oder 90°.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die erste Hauptseite eine Emissionsseite der Emittereinheit. Das heißt, an der ersten Hauptseite wird im bestimmungsgemäßen Betrieb der organischen Leuchtdiode die erzeugte Strahlung oder das erzeugte Licht emittiert. Dabei ist es möglich, dass die Emission von Strahlung oder Licht auf die erste Hauptseite beschränkt ist. Alternativ emittiert die Emittereinheit im Betrieb an beiden Hauptseiten Strahlung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Kontaktbereiche oder zumindest ein Teil der Kontaktbereiche der Emittereinheit je eine Haupterstreckungsrichtung auf. Die Haupterstreckungsrichtung ist beispielsweise eine Richtung einer maximalen Ausdehnung oder entlang einer längsten Symmetrieachse des jeweiligen Kontaktbereichs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Haupterstreckungsrichtungen der Kontaktbereiche im Schritt A), also speziell bei der ungebogenen, planaren Emittereinheit, und/oder nach Schritt B) oder C) parallel oder näherungsweise parallel zueinander ausgerichtet. Mit anderen Worten ist es möglich, dass die Haupterstreckungsrichtungen in dieselbe Richtung weisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Biegekurve im Schritt B) im Bereich der Kontaktbereiche parallel zu den Haupterstreckungsrichtungen ausgerichtet, in Draufsicht auf die Kontaktbereiche gesehen. Dies gilt beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens 30° oder 15° oder 5°. Alternativ ist die Biegekurve senkrecht zu den Haupterstreckungsrichtungen orientiert, wiederum beispielsweise mit einer Toleranz von höchstens 30° oder 15° oder 5°. Die Biegekurve ist insbesondere diejenige Kurve, entlang der beim Biegen eine maximale Richtungsänderung eines Normalenvektors der zu biegenden Komponente erfolgt.
Insbesondere verläuft die Biegekurve parallel zur neutralen Faser.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist ein Biegeradius zwischen benachbarten Kontaktbereichen größer als in den Kontaktbereichen selbst. In diesem Fall ist die Biegekurve beispielsweise parallel oder näherungsweise parallel zu den Haupterstreckungsrichtungen orientiert, in Draufsicht auf die Kontaktbereiche gesehen. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass eine Stelle mit einem minimalen Biegeradius im Gebiet zwischen benachbarten Kontaktbereichen liegt. Es ist auch möglich, dass ein Gebiet mit einem minimalen Biegeradius vollständig oder zum Teil in den Kontaktbereichen liegt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Anschlussstück oder weisen die Anschlussstücke je mindestens eine Stelle mit einer Aussparung und/oder mit einer reduzierten Dicke auf. Diese Stelle liegt bevorzugt zwischen benachbarten Kontaktbereichen. Weiterhin ist es möglich, dass sich diese Stelle mit der Aussparung und/oder der reduzierten Dicke in einem Bereich mit einem minimalen Krümmungsradius der Emittereinheit befindet. Dabei bedeckt das zumindest eine Anschlussstück die zugehörigen elektrischen Kontaktbereiche der Emittereinheit bevorzugt vollständig. Die Stelle reduzierter Dicke kann mit den Kontaktbereichen überlappen oder vollständig neben den Kontaktbereichen liegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kontaktbereiche zu einer Stromverteilung über die Emittereinheit hinweg eingerichtet. Zu diesem Zwecke erstrecken sich die Kontaktbereiche bevorzugt entlang einer oder entlang zweier Richtungen, beispielsweise zu mindestens 40 % oder 60 % oder 80 % einer mittleren Ausdehnung über die Emittereinheit hinweg. Über solche Kontaktbereiche ist eine gleichmäßige Stromeinprägung in die Emittereinheit möglich. Das elektrische Anschlussstück und dessen Kontaktflächen können sich in gleicher Weise über die Emittereinheit hinweg erstrecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Kontaktbereiche auf ein Randgebiet der Emittereinheit beschränkt. Randgebiet bedeutet beispielsweise ein Gebiet mit einer Breite von höchstens 10 % oder 5 % einer Ausdehnung in Richtung senkrecht zu dem jeweiligen Rand, an dem sich das Randgebiet befindet. Weist die Emittereinheit beispielsweise eine Ausdehnung von 20 cm in Richtung senkrecht des betreffenden Randes auf, so weist das Randgebiet eine Breite von beispielsweise höchstens 5 % entsprechend 1 cm auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt der minimale Biegeradius in dem Randgebiet vor. Alternativ oder zusätzlich liegt der minimale Biegeradius zwischen den Kontaktbereichen und dem Emissionsbereich der Emittereinheit. Hierdurch ist es möglich, dass in Draufsicht gesehen die organische Leuchtdiode vollständig oder nahezu vollständig durch den Emissionsbereich gebildet ist und dass die Kontaktbereiche so weggebogen sind, dass sie in Draufsicht auf den Emitterbereich nicht oder nur kaum erkennbar sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Emittereinheit und das Anschlussstück flächig und/oder durchgehend miteinander verbunden. Insbesondere befindet sich ganzflächig zwischen der Emittereinheit und dem Anschlussstück eine Kontaktschicht. Über die Kontaktschicht sind die Emittereinheit und das Anschlussstück mechanisch miteinander verbunden. Die Kontaktschicht kann die Kontaktbereiche vollständig bedecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Kontaktschicht um eine elektrisch anisotrop leitende Kontaktschicht, auch als anisotropic conductive film oder kurz ACF bezeichnet. Damit ist die Kontaktschicht lokal je nur in Richtung senkrecht zur Emittereinheit und/oder zum Anschlussstück elektrisch leitend. Beispielsweise handelt es sich bei der Kontaktschicht um eine Schicht mit einem isolierenden Matrixmaterial, in das elektrisch leitfähige Partikel eingebracht sind. Die Kontaktschicht wird beispielsweise durch ein Heizen in Kombination mit Druckeinwirkung gehärtet, sodass eine Verbindung zwischen dem Anschlussstück und der Emittereinheit entsteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Kontaktschicht um eine elektrisch leitfähige Kleberschicht, etwa um eine Schicht aus einem Kleber mit Metallpartikeln. Insbesondere ist die Kontaktschicht dann aus einer Paste, die Silberpartikel enthält. Die Kontaktschicht kann in diesem Fall isotrop elektrisch leitend sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Anschlussstück einen oder mehrere Stecker. Der mindestens eine Stecker ist dazu eingerichtet, an einem der Emittereinheit abgewandten Ende des Anschlussstücks mittels einer Steckverbindung, die reversibel oder dauerhaft sein kann, extern elektrisch und optional auch mechanisch kontaktiert zu werden. Mit anderen Worten kann das elektrische Anschlussstück als flexible Leiterplatte eine kabelähnliche Verbindung von der Emittereinheit zu einer externen Stromversorgung herstellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Stecker von den Schritten B) oder C) nicht betroffen. Mit anderen Worten wird der Stecker selbst nicht oder nicht signifikant verbogen oder verspannt. Das heißt, der Stecker kann aufgrund seines Abstands zu den Kontaktbereichen und hin zur Emittereinheit hinsichtlich des Biegens mechanisch entkoppelt sein.
Darüber hinaus wird eine organische Leuchtdiode angegeben. Die organische Leuchtdiode wird mit einem Verfahren hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale für das Verfahren sind daher auch für die organische Leuchtdiode offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode einen mechanisch starren Halter, der sich im bestimmungsgemäßen Betrieb und während der bestimmungsgemäßen Montage der organischen Leuchtdiode nicht oder nicht signifikant verformt. Ferner beinhaltet die organische Leuchtdiode eine gebogene Emittereinheit mit einer organischen Schichtenfolge zur Erzeugung von Strahlung und mindestens ein gebogenes elektrisches Anschlussstück, mit dem die Emittereinheit elektrisch angeschlossen ist. Der Halter, die Emittereinheit und das Anschlussstück sind dauerhaft mechanisch fest miteinander verbunden, sodass sich im bestimmungsgemäßen Gebrauch über die Lebensdauer der organischen Leuchtdiode hinweg die genannten Komponenten nicht voneinander lösen.
Zudem sind die Emittereinheit und das Anschlussstück im Gebiet von elektrischen Kontaktbereichen der Emittereinheit gebogen. Zumindest stellenweise liegt ein Biegeradius der Emittereinheit und des Anschlussstücks, insbesondere an den Kontaktbereichen, bei 20 mm oder 10 mm oder weniger oder 2 mm oder weniger. Die Emittereinheit und das Anschlussstück weisen je eine neutrale Faser und/oder eine neutrale Fläche auf, ebenso wie dies für den Halter gelten kann. Das heißt, die Emittereinheit und das Anschlussstück sind unabhängig voneinander gebogen und verfügen deshalb nicht über eine gemeinsame neutrale Faser und/oder eine gemeinsame neutrale Fläche hinsichtlich der Biegung.
Die neutrale Faser und/oder die neutrale Fläche, auch als Nulllinie oder Nullfläche bezeichnet, ist insbesondere diejenige Linie oder Schnittlinie oder Fläche an oder in der zugehörigen Komponente, deren Länge sich beim Biegen nicht verändert. In der neutralen Faser und/oder der neutralen Fläche liegt keine oder keine signifikante Zugspannung oder Druckspannung oder Scherspannung vor. Somit ist die neutrale Faser und/oder die neutrale Fläche kräftefrei.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die organische Leuchtdiode als Rücklicht und/oder als Bremslicht eines Kraftfahrzeugs wie einem Auto gestaltet. Insbesondere ist die Leuchtdiode als kombiniertes Rücklicht und Bremslicht eingerichtet. Hierzu emittiert die organische Leuchtdiode bevorzugt rotes Licht, speziell ausschließlich rotes Licht. Optional ist die Leuchtdiode auch als Blinker oder Rückfahrlicht funktionalisiert.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren und eine hier beschriebene organische Leuchtdiode unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:

1 und 2 schematische Darstellungen von hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung von hier beschriebenen organischen Leuchtdioden,
3 bis 9 schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen organischen Leuchtdioden, und
10 eine schematische perspektivische Darstellung eines Autos mit einer hier beschriebenen organischen Leuchtdiode als Rücklicht und Bremslicht.

In 1 ist schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer gebogenen organischen Leuchtdiode 1 illustriert. Gemäß der perspektivischen Darstellung in 1A wird eine noch nicht gebogene, ebene Emittereinheit 3 bereitgestellt. Die Emittereinheit 3 umfasst eine organische Schichtenfolge, sodass aus einem Emissionsbereich 36 an einer ersten Hauptseite 31 der Emittereinheit 3 im Betrieb Strahlung erzeugt wird. Der Emissionsbereich 36 ist in 1A und 1B durch eine Strich-Linie symbolisiert. An einer der ersten Hauptseite 31 gegenüberliegenden zweiten Hauptseite 32 wird bevorzugt keine Strahlung emittiert.
Ferner weist die Emittereinheit 3 zwei elektrische Kontaktbereiche 33 auf. Die elektrischen Kontaktbereiche 33 befinden sich in einem Randgebiet 35 der ersten Hauptseite 31, die zweite Hauptseite 32 ist frei von Kontaktbereichen. In Draufsicht sind die Kontaktbereiche 33 durch langgestreckte Rechtecke gebildet. Die Kontaktbereiche 33 weisen je eine Haupterstreckungsrichtung 34 auf, die durch eine Längssymmetrieachse gebildet ist.
In 1B ist zu sehen, dass die Emittereinheit 3 entlang einer Biegekurve b gebogen wurde. Die Biegekurve b ist näherungsweise parallel zu den Haupterstreckungsrichtungen 34 der elektrischen Kontaktbereiche 33 orientiert, in Draufsicht auf diese gesehen. Ein Gebiet mit einer maximalen Krümmung und somit mit einem minimalen Biegeradius liegt in Richtung senkrecht zur Biegekurve b zwischen den beiden Kontaktbereichen 33.
Die gebogene Emittereinheit 3 ist in 1B an einem Halter 2 befestigt. Bei dem Halter 2 handelt es sich beispielsweise um ein gebogenes Metallblech oder um ein Kunststoffteil, beispielsweise über Spritzguss erzeugt. Der Halter 2 liegt dem Emissionsbereich 36 gegenüber und befindet sich an der zweiten Hauptseite 32.
Bevorzugt ist der Halter 2 über ein Verbindungsmittel 6 an der Emittereinheit 3 befestigt. Bei dem Verbindungsmittel 6 handelt es sich etwa um ein doppelseitiges Klebeband, auch als pressure-sensitive adhesive oder PSA bezeichnet. Das Verbindungsmittel 6 erstreckt sich bevorzugt größtenteils, zum Beispiel zu mindestens 80 % oder 90 % oder ganzflächig, zwischen den Halter 2 und der Emittereinheit 3.
In 1C ist in einer Schnittdarstellung der Schritt des Verbindens der Emittereinheit mit einem elektrischen Anschlussstück 4 veranschaulicht, wobei das Anschlussstück 4 zudem gebogen wird. Das Verbinden und die finale Formgebung erfolgt zwischen einem ersten Werkzeugteil 81 und einem zweiten Werkzeugteil 82, die die für die Leuchtdiode 1 gewünschte Gestalt aufweisen. Bei dem ersten Werkzeugteil 81 handelt es sich beispielsweise um einen Halter oder temperierten Halter, auch als Bond Jig bezeichnet. Das zweite Werkzeugteil 82 dient insbesondere als Gegenhalter und kann als Sonotrode gestaltet sein. Es ist möglich, dass über das zweite Werkzeugteil 82 ein Aufheizen und/oder eine Druckausübung und/oder eine Ultraschalleinprägung zum Verbinden erfolgt.
Der Verbund aus dem Halter 2 und der Emittereinheit 3 aus 1B wird beispielsweise auf das erste Werkzeugteil 81 aufgebracht. Das elektrische Anschlussstück 4 befindet sich an dem zweiten Werkzeugteil 82. Dabei handelt es sich bei dem Anschlussstück 4 bevorzugt um eine flexible Leiterplatte, auch als Flex-PCB bezeichnet. Das Anschlussstück 4 beinhaltet mehrere elektrische Kontaktflächen 43 und Leiterbahnen, die in 1C nur schematisch mit Strich-Linien angedeutet sind. Die Kontaktflächen 43 sind eineindeutig den Kontaktbereichen 33 zugeordnet. An einer der Emittereinheit 3 abgewandten Seite sind die Kontaktflächen 43 des Anschlussstücks 4 bevorzugt von einem elektrisch isolierenden Material des Anschlussstücks 4 vollständig bedeckt.
Zwischen dem Anschlussstück 4 und der Emittereinheit 3 wird eine elektrisch anisotrop leitende Kontaktschicht 5 eingebracht, auch als ACF bezeichnet. Die Kontaktschicht 5 wird als durchgehende, zusammenhängende Schicht eingebracht. Die Kontaktschicht 5 ist nur in Richtung senkrecht zu den Kontaktbereichen 33 elektrisch leitend und nicht entlang einer Längsrichtung der Kontaktschicht 5. Es ist möglich, dass die Kontaktschicht 5 in einem zweistufigen Prozess ausgehärtet wird, beispielsweise in einem Vormontageschritt bei einer relativ niedrigen Temperatur zwischen 90 °C und 130 °C oder zwischen 110 °C und 120 °C und nachfolgend in einem Endmontageschritt bei einer relativ hohen Temperatur etwa zwischen einschließlich 130 °C und 300 °C oder 150 °C bis 270 °C, abhängig vom jeweilig verwendeten Material, und bei Druckeinwirkung. Hierbei liegt die höhere Temperatur besonders bevorzugt um mindestens 30 °C oder 50 °C oder 100 °C oberhalb der niedrigeren Temperatur, wobei auch Temperaturrampen zum Einsatz kommen können. Zum Beispiel liegen die beiden Temperaturen bei 110 °C und 270 °C. Durch die Kontaktschicht 5 wird eine mechanische und elektrische dauerhafte Verbindung zwischen der Emittereinheit 3 und dem Halter 2 und dem Anschlussstück 4 erzielt.
Somit erfolgt beim Verfahren der 1 zuerst ein Biegen und Verformen der Emittereinheit 3 und des Anschlussstücks 4. Erst nachfolgend erfolgt ein Anbringen des Anschlussstücks 4 an die Emittereinheit 3, bevorzugt mittels der Kontaktschicht 5. Hierdurch lassen sich gebogene organische Leuchtdioden 1 auch mit engen Biegeradien in den Kontaktbereichen 33 erzeugen, wobei als Anschlussstück 4 bevorzugt eine flexible Leiterplatte ist und eine elektrisch anisotrop leitende Kontaktschicht 5 verwendet wird. So ist eine hohe Robustheit und Zuverlässigkeit gebogener organischer Leuchtdioden 1 auch unter Testbedingungen im Automobilbereich erzielbar. Dies ermöglicht eine größere Designfreiheit bei der Entwicklung von attraktiven Leuchten im Automobilbereich.
Ferner sind größere Kontaktbereiche ermöglicht, sodass auch in den gebogenen Gebieten ein reduzierter Kontaktwiderstand erzielbar ist. Durch eine Vergrößerung einer Kontaktquerschnittsfläche zwischen der Emittereinheit 3 und dem Anschlussstück 4, vermittelt insbesondere durch die Kontaktschicht 5, lässt sich eine größere Haftkraft zwischen diesen Komponenten 3, 4 erzielen und somit eine erhöhte mechanische Widerstandskraft. Das mit dem Schritt der 1C erzeugte Bauteil in Form der gebogenen organischen Leuchtdiode 1 ist bevorzugt formstabil und verändert nach dem Entnehmen aus den Werkzeugteilen 81, 82 seine äußere Gestalt nicht mehr oder nicht mehr signifikant.
In 2 ist ein weiteres Verfahren illustriert, siehe die perspektivischen Darstellungen in den 2A und 2B und die Schnittdarstellung in 2C. Abweichend von 1 ist die Biegekurve b senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung 34 der Kontaktbereiche 33 orientiert, in Draufsicht auf die Kontaktbereiche 33 gesehen. Ein Gebiet maximaler Krümmung und mit minimalem Krümmungsradius liegt zwischen dem Emissionsbereich 36 und den Kontaktbereichen 33 in dem Randgebiet 35. Wiederum ist die Gestalt der gebogenen Emittereinheit 3 durch den Halter 2 fixiert.
Gemäß 2C wird das Anschlussstück 4 über die elektrisch anisotrop leitende Kontaktschicht 5 an den Verbund aus der Emittereinheit 3 und dem Halter 2 befestigt. Zur Vereinfachung der Darstellung ist das Biegewerkzeug aus 1C in 2C nicht gezeichnet. Die Kontaktflächen 43 des Anschlussstücks 4 werden direkt auf die Kontaktschicht 5 aufgebracht, die wiederum direkt an den Kontaktbereichen 33 angepresst wird. Die Leiterbahnen verlaufen innerhalb des Anschlussstücks 4, sodass die Leiterbahnen des Anschlussstücks 4 nicht freiliegen. Entsprechendes kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen gelten.
In 3 ist in einer Schnittdarstellung die fertige gebogene Leuchtdiode 1 gezeigt, wie beispielsweise mit den Verfahren der 1 oder 2 hergestellt. Bedingt durch das Herstellungsverfahren weisen das Anschlussstück 4 als auch die Emittereinheit 3 jeweils eine neutrale Faser auf, im Querschnitt gesehen. Entsprechend kann eine weitere neutrale Faser in der Kontaktschicht 5 und in dem optional vorhandenen Halter 2 vorliegen.
Im Querschnitt gesehen ist die Leuchtdiode 1 S-förmig gekrümmt und weist Krümmungen mit unterschiedlichen Vorzeichen auf. Insbesondere sind die Kontaktbereiche 33 gegenläufig zueinander gekrümmt, wie dies auch für die Kontaktflächen 43 gilt.
In der Schnittdarstellung der 4 ist zu sehen, dass die Leuchtdiode 1 im Querschnitt gesehen eine Krümmung mit nur einem Vorzeichen aufweist. In einem Gebiet maximaler Krümmung und mit minimalem Krümmungsradius, das näherungsweise in einem Grenzgebiet zwischen den beiden Kontaktbereichen 33 liegt, weist das Anschlussstück 4 eine Stelle 42 mit reduzierter Dicke auf. Hierdurch ist ein Biegen des Anschlussstücks 4 erleichtert. Diese Stelle 42 erstreckt sich teilweise auf die Kontaktbereiche 33, in Draufsicht senkrecht auf den jeweiligen Kontaktbereich 33 gesehen.
In der perspektivischen Darstellung der 5 ist zu sehen, dass an der Stelle 42 mit maximaler Krümmung eine Aussparung vorgesehen ist. Die Stelle 42 mit der Aussparung befindet sich zwischen den Kontaktbereichen 33. Das Anschlussstück 4 erstreckt sich nahe der Emittereinheit 3 vollständig über die Breite der Emittereinheit 3.
In Richtung weg von der Emittereinheit 3 verschmälert sich das Anschlussstück 4 und bildet einen flachbandähnlichen, kabelartigen Fortsatz. Dabei sind die Stelle 42 mit der Aussparung und der flachbandähnliche Fortsatz bevorzugt symmetrisch zu einer Längsachse der Emittereinheit 3 angebracht.
Bevorzugt befindet sich an einer der Emittereinheit 3 abgewandten Seite des Anschlussstücks 4 ein Stecker 44. In dem Stecker 44 liegen die Kontaktflächen 43 frei. Über den Stecker 44 ist die organische Leuchtdiode 1 elektrisch extern kontaktierbar.
Ein solcher Stecker und/oder ein solcher flachbandähnlicher, kabelartiger Fortsatz sind bevorzugt auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorhanden.
Gemäß der perspektivischen Darstellung der organischen Leuchtdiode in 6 befinden sich das Anschlussstück 4, gestrichelt gezeichnet, und der Halter 2 an der zweiten Hauptseite 32 der Emittereinheit 3. Dabei bedeckt der Halter 2 bevorzugt nur einen Teil der zweiten Hauptseite 32. Es ist möglich, dass der Halter 2 mehrere Ausnehmungen aufweist, sodass der Halter 2 mit einer wabenförmigen Struktur versehen ist. So sind eine hohe Stabilität und ein geringer Materialeinsatz und ein geringes Gewicht erzielbar.
Die elektrischen Kontaktbereiche 33 der Emittereinheit 3 erstrecken sich vollständig oder nahezu vollständig entlang von Längskanten der Emittereinheit 3 an der zweiten Hauptseite 32 und befinden sich neben dem Halter 2. Somit ist durch die Kontaktbereiche 33 eine Stromverteilung über die Emittereinheit 3 erzielbar. Das in Draufsicht gesehen F-förmige Anschlussstück 4 bedeckt die Kontaktbereiche 33 vollständig.
Bei der organischen Leuchtdiode 1 in der perspektivischen Darstellung der 7 weist die Emittereinheit 3 Biegungen in unterschiedliche Richtungen auf. Beispielsweise ist die Emittereinheit 3 in Richtung senkrecht und in Richtung 45° zu einer Längsachse gebogen.
Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich, bedecken die beiden Kontaktbereiche 33 eine der Hauptseiten, vorliegend die zweite Hauptseite 32, vollständig oder nahezu vollständig, beispielsweise mit einem Bedeckungsgrad von mindestens 80 % oder 60 %. Hierdurch ist eine gleichmäßige Stromverteilung über die Emittereinheit 3 erzielbar.
Alternativ oder zusätzlich, wie ebenso in allen anderen Ausführungsbeispielen, können durch das mindestens eine Anschlussstück 4 die elektrischen Kontaktbereiche 33 auch nur teilweise bedeckt sein, wobei wie gezeichnet bevorzugt eine vollständige Bedeckung der Kontaktbereiche 33 mit dem zumindest einen Anschlussstück 4 vorliegt. Gemäß 7 liegen, wie in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich, mehrere Anschlusstücke 4 vor. Die beiden Anschlusstücke 4 der 7 können auch durch ein einziges Anschlussstück ersetzt sein.
In der perspektivischen Darstellung der Leuchtdiode 1 gemäß 8 sind der Halter 2 und die Kontaktbereiche 33 fingerartig gestaltet. In Draufsicht gesehen hat der Halter 2 die Form eines großen E's. Entsprechend weist das Anschlussstück 3 mehrere langgestreckte Finger auf, die sich jeweils zwischen einzelnen Schenkeln des Halters 2 über den Kontaktbereichen 33 befinden.
Gemäß der Schnittdarstellung der Leuchtdiode 1 in 9 befindet sich das Anschlussstück 4 zwischen dem Halter 2 und der Emittereinheit 3. Eine entsprechende Anordnung kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorliegen.
In der perspektivischen Darstellung der 10 ist illustriert, dass die gebogene organische Leuchtdiode 1 als Rücklicht 9 an einem Auto 99 angebracht ist. Bevorzugt dient die organische Leuchtdiode 1 als kombiniertes Rücklicht und Bremslicht und optional auch als Blinker. Die Leuchtdiode 1 erstreckt sich über mehrere Hauptseiten des Autos 99 hinweg, insbesondere über eine Rückseite und über eine Seite und die diese Flächen verbindende Kante.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen und Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: gebogene organische Leuchtdiode
2: Halter
3: Emittereinheit
31: erste Hauptseite
32: zweite Hauptseite
33: elektrischer Kontaktbereich
34: Haupterstreckungsrichtung des Kontaktbereichs
35: Randgebiet
36: Emissionsbereich
4: elektrisches Anschlussstück
40: organische Schichtenfolge
42: Stelle mit einer Aussparung und/oder reduzierter Dicke
43: Leiterbahn/Kontaktfläche
44: Stecker
5: elektrisch anisotrop leitende Kontaktschicht
6: Verbindungsmittel
81: erstes Werkzeugteil
82: zweites Werkzeugteil
9: Rücklicht
99: Auto
b: Biegekurve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2015/0311471 A1 [0006]
WO 2015/007574 A2 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer gebogenen organischen Leuchtdiode (1) mit den Schritten: A) Bereitstellen einer Emittereinheit (3) mit einer organischen Schichtenfolge (40) zur Erzeugung von Strahlung und Bereitstellen zumindest eines elektrischen Anschlussstücks (4), B) Biegen zumindest des Anschlussstücks (4) und der Emittereinheit (3) in eine gebogene Gestalt, und C) nachfolgend mechanisch festes und dauerhaftes Verbinden des zumindest einen Anschlussstücks (4) mit der Emittereinheit (3), sodass die gebogene Gestalt nach dem Schritt C) dauerhaft erhalten bleibt.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei im Schritt A) zusätzlich ein Halter (2) bereitgestellt wird und im Schritt C) die Emittereinheit (3) und das Anschlussstück (4) mit dem Halter (2) mechanisch fest und dauerhaft verbunden werden, wobei der Halter (2) im Schritt A) eine um mindestens einen Faktor 10 höhere Biegesteifigkeit aufweist als die Emittereinheit (3) und als das Anschlussstück (4).
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Halter (2) die gebogene Emittereinheit (3) und das gebogene Anschlussstück (4) nach dem Schritt C) in Form hält und bereits im Schritt A) die gebogene Gestalt aufweist, und wobei sich der Halter (2) und das Anschlussstück (4) nach dem Schritt C) an unterschiedlichen Seiten der Emittereinheit (3) befinden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Emittereinheit (3) an einer ersten Hauptseite (31) mehrere elektrische Kontaktbereiche (33) aufweist und das Anschlussstück (4) an der ersten Hauptseite (31) angebracht wird, sodass sich das Anschlussstück (4) über alle Kontaktbereiche (33) erstreckt, wobei im Schritt B) ein Biegen im Bereich der Kontaktbereiche (33) erfolgt, und wobei die erste Hauptseite (31) eine Emissionsseite der Emittereinheit (3) ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kontaktbereiche (33) je eine Haupterstreckungsrichtung (34) aufweisen, wobei die Haupterstreckungsrichtungen (34) der verschiedenen Kontaktbereiche (33) im Schritt A) parallel zueinander ausgerichtet sind, und wobei eine Biegekurve (b) im Schritt B) im Bereich der Kontaktbereiche (33) mit einer Toleranz von höchstens 30° parallel zur Haupterstreckungsrichtung (34) ausgerichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Kontaktbereiche (33) je eine Haupterstreckungsrichtung (34) aufweisen, wobei die Haupterstreckungsrichtungen (34) der verschiedenen Kontaktbereiche (33) im Schritt A) parallel zueinander ausgerichtet sind, und wobei eine Biegekurve (b) im Schritt B) im Bereich der Kontaktbereiche (33) mit einer Toleranz von höchstens 30° senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung (34) ausgerichtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei ein Biegeradius zwischen benachbarten Kontaktbereichen (33) größer ist als in den Kontaktbereichen (33).
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Anschlussstück (4) mindestens eine Stelle (42) mit einer Aussparung und/oder mit reduzierter Dicke aufweist, wobei sich diese Stelle (42) zwischen benachbarten Kontaktbereichen (33) befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die Kontaktbereiche (33) zu einer Stromverteilung über die Emissionseinheit (3) hinweg eingerichtet sind und sich entlang wenigstens einer Richtung zu mindestens 40 % einer mittleren Ausdehnung der Emissionseinheit (3) über diese hinweg erstrecken.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Kontaktbereiche (33) auf ein Randgebiet (36) der Emittereinheit (3) beschränkt sind, wobei ein minimaler Biegeradius in dem Randgebiet (36) mit den Kontaktbereichen (33) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Emittereinheit (3) und das Anschlussstück (4) flächig und durchgehend miteinander mit einer elektrisch anisotrop leitenden Kontaktschicht (5) verbunden sind, wobei die Kontaktschicht (5) lokal gesehen jeweils nur in Richtung senkrecht zur Emittereinheit (3) und zum Anschlussstück (4) elektrisch leitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Anschlussstück (3) einen Stecker (44) umfasst, der dazu eingerichtet ist, an einem der Emittereinheit (3) abgewandten Ende des Anschlussstücks (3) mittels einer Steckverbindung extern mechanisch und elektrisch kontaktiert zu werden, wobei der Stecker (44) von den Schritten B) und C) nicht betroffen wird.
Gebogene organische Leuchtdiode (1) mit - einem mechanisch starren Halter (2), - einer gebogenen Emittereinheit (3) mit einer organischen Schichtenfolge (40) zur Erzeugung von Strahlung, und - mindestens einem gebogenen elektrischen Anschlussstück (4), mit dem die Emittereinheit (3) elektrisch angeschlossen ist, wobei - der Halter (2), die Emittereinheit (3) und das Anschlussstück (4) dauerhaft mechanisch fest miteinander verbunden sind, und - die Emittereinheit (3) und das Anschlussstück (4) im Bereich von elektrischen Kontaktbereichen (33) gebogen sind, - mindestens stellenweise ein Biegeradius der Emittereinheit (3) und des Anschlussstücks (4) bei 20 mm oder weniger liegt, und - sowohl mindestens die Emittereinheit (3) als auch das Anschlussstück (4) je eine neutrale Faser und/oder eine neutrale Fläche aufweisen.
Organische Leuchtdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, die als Rücklicht (9) und/oder Bremslicht eines Autos (99) gestaltet ist und die rotes Licht emittiert.