DE102017114553A1

DE102017114553A1 - Organische Leuchtdiode und Verfahren zum elektrischen Anschließen einer organischen Leuchtdiode

Info

Publication number: DE102017114553A1
Application number: DE102017114553.2A
Authority: DE
Inventors: Kilian Regau; Sebastian Wittmann; Arne Fleissner; Armin Heinrichsdobler; Nina Riegel; Thomas Wehlus
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2019-01-03

Abstract

In einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode (1) ein Substrat (2) sowie eine organische Schichtenfolge (3) zur Lichterzeugung. Es sind elektrische Kontaktleitungen (4) zur externen elektrischen Kontaktierung sowie eine Stabilisierungsstruktur (5) vorhanden. Die elektrischen Kontaktleitungen (4) sind an oder in der Stabilisierungsstruktur (5) angebracht. Durch die Stabilisierungsstruktur (5) ist entlang einer Anschlussrichtung (M) parallel zu einer Substratoberseite (20) eine Steckverbindung zur elektrischen Kontaktierung der Leuchtdiode (1) realisiert, die sich in Draufsicht gesehen neben der organischen Schichtenfolge (3) befindet. Die Leuchtdiode (1) weist im Bereich der Stabilisierungsstruktur (5) eine größere Dicke auf als das Substrat (2) im Bereich der organischen Schichtenfolge (3).

Description

Es wird eine organische Leuchtdiode und ein Verfahren zum Anschließen einer solchen organischen Leuchtdiode angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, eine organische Leuchtdiode anzugeben, die effizient elektrisch anschließbar ist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch eine organische Leuchtdiode und durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode ein Substrat. Bei dem Substrat kann es sich um diejenige Komponente handeln, die die organische Leuchtdiode mechanisch zusammenhält. Das Substrat kann mechanisch flexibel sein, sodass etwa die organische Leuchtdiode insgesamt mechanisch flexibel ist. Alternativ kann das Substrat mechanisch starr sein, sodass sich die organische Leuchtdiode im bestimmungsgemäßen Gebrauch nicht oder nicht signifikant verformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich auf einer Substratoberseite des Substrats eine organische Schichtenfolge zur Lichterzeugung. Die organische Schichtenfolge umfasst eine oder mehrere aktive Zonen, in denen über Ladungsträgerrekombination das Licht erzeugt wird. Zusätzlich zur aktiven Zone ist es möglich, dass eine Lichterzeugung über Fotolumineszenz erfolgt, direkt in der organischen Schichtenfolge oder in einer zusätzlichen Fotolumineszenzschicht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode eine oder mehrere elektrische Kontaktleitungen. Über die bevorzugt mehreren elektrischen Kontaktleitungen ist die Leuchtdiode extern elektrischen kontaktierbar. Das heißt, eine Bestromung der Leuchtdiode erfolgt bevorzugt ausschließlich über die elektrischen Kontaktleitungen. Durch die elektrischen Kontaktleitungen sind bevorzugt auch elektrische Kontaktflächen realisiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode eine oder mehrere Stabilisierungsstrukturen. Aufgrund der zumindest einen Stabilisierungsstruktur ist die organische Leuchtdiode lokal versteift. Das heißt, außerhalb eines Bereichs, in dem sich die Stabilisierungsstruktur befindet, kann die organische Leuchtdiode mechanisch flexibel und biegbar sein, wohingegen an der Stabilisierungsstruktur die organische Leuchtdiode bestimmungsgemäß starr und nicht zur Formänderung vorgesehen ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die elektrischen Kontaktleitungen zumindest an und/oder in der Stabilisierungsstruktur angebracht. Insbesondere liegen die elektrischen Kontaktleitungen an oder in der Stabilisierungsstruktur frei, sodass dort die elektrischen Kontaktleitungen, insbesondere nur dort, zugänglich sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist durch die Stabilisierungsstruktur entlang einer Anschlussrichtung, welche parallel zur Substratoberseite orientiert ist, eine Steckverbindung zur elektrischen Kontaktierung der Leuchtdiode realisiert. Mit anderen Worten kann durch die Stabilisierungsstruktur zusammen mit den elektrischen Kontaktleitungen und optional zusammen mit dem Substrat ein elektrischer Stecker oder Buchse gebildet sein, über die die organische Leuchtdiode bevorzugt mit einem Standardbauteil elektrisch und optional mechanisch anschließbar ist. Besonders bevorzugt befindet sich die Stabilisierungsstruktur unmittelbar und in direktem physischem Kontakt an dem Substrat und/oder an den elektrischen Kontaktleitungen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die Stabilisierungsstruktur in Draufsicht gesehen neben der organischen Schichtenfolge. Dies bedeutet etwa, dass die Stabilisierungsstruktur und die organische Schichtenfolge in Draufsicht gesehen einander nicht überlappen. Besonders bevorzugt sind die organische Schichtenfolge und die Stabilisierungsstruktur voneinander beabstandet. Zum Beispiel liegt ein Abstand zwischen der organischen Schichtenfolge und der Stabilisierungsstruktur bei mindestens 1 cm oder 5 cm oder 10 cm und/oder bei mindestens 10 % oder 30 % oder 50 % einer mittleren Diagonalenlänge der organischen Schichtenfolge. Mit anderen Worten kann der Abstand zwischen der Schichtenfolge und der Stabilisierungsstruktur in Draufsicht gesehen in der gleichen Größenordnung liegen wie eine Größe der organischen Schichtenfolge.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Leuchtdiode im Bereich der Stabilisierungsstruktur eine größere Dicke oder größere mittlere Dicke auf als das Substrat im Bereich der organischen Schichtenfolge. Ferner kann die Leuchtdiode im Bereich der Stabilisierungsstruktur die größte Dicke insgesamt aufweisen, sodass eine Dicke der Stabilisierungsstruktur oder deren mittleren Dicke größer ist als die Dicke des Substrats zusammen mit der organischen Schichtenfolge und zusammen mit Elektroden sowie Verkapselungsschichten für die organische Schichtenfolge.
Bei der Beurteilung der vorgenannten Dicken bleiben die elektrischen Kontaktleitungen unberücksichtigt. So liegt eine Dicke der elektrischen Kontaktleitungen bei nur ungefähr 10 % der Dicke des Substrats, sodass ein Beitrag der elektrischen Kontaktleitungen zur Gesamtdicke vernachlässigbar ist.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode ein Substrat sowie eine organische Schichtenfolge zur Lichterzeugung auf einer Substratoberseite. Es sind ferner elektrische Kontaktleitungen zur externen elektrischen Kontaktierung der Leuchtdiode sowie mindestens eine Stabilisierungsstruktur vorhanden. Die elektrischen Kontaktleitungen sind an oder in der Stabilisierungsstruktur angebracht. Durch die Stabilisierungsstruktur ist entlang einer Anschlussrichtung parallel zur Substratoberseite eine Steckverbindung zur elektrischen Kontaktierung der Leuchtdiode realisiert, die sich in Draufsicht gesehen neben der organischen Schichtenfolge befindet. Die Leuchtdiode weist im Bereich der Stabilisierungsstruktur eine größere Dicke auf als das Substrat im Bereich der organischen Schichtenfolge.
Bei herkömmlichen organischen Leuchtdioden erfolgt eine elektrische Anbindung über eine auf dem Substrat befestigte flexible Leiterplatte, auch als Flex-PCB bezeichnet. Dabei ist die flexible Leiterplatte über eine anisotrop elektrisch leitfähige Verbindung wie einem anisotrop elektrisch leitendem Kleber oder einer anisotrop elektrisch leitenden Folie an dem Substrat befestigt, auch als ACF-Bonden bezeichnet. Die flexible Leiterplatte wiederum verfügt über einen Stecker, über den die Leiterplatte und damit indirekt die organische Leuchtdiode anschließbar sind. Dabei ist für jedes Design der organischen Leuchtdiode eine eigene flexible Leiterplatte zu konstruieren. Zudem trägt das ACF-Bonden Temperatur in die organische Leuchtdiode ein. Dies kann bei thermisch gut leitfähigen Substraten wie Metallfolien die organische Schichtenfolge schädigen.
Alternativ ist es möglich, dass organische Leuchtdioden direkt an den Kontaktflächen an einem Substrat etwa über Federkontakte elektrisch kontaktiert werden. Dies gilt insbesondere zum Testen und für Charakterisierungszwecke, weniger in der finalen Anwendung der Leuchtdiode. Solche Federkontakte sind in der Regel nicht geeignet, die organische Leuchtdiode dauerhaft und sicher elektrisch zu kontaktieren. Ferner kann es zu Schäden an dem Substrat sowie an den Kontaktflächen kommen, etwa durch Kratzen.
Bei der hier beschriebenen organischen Leuchtdiode wird eine Steckverbindung unmittelbar an der Leuchtdiode selbst und insbesondere direkt an dem Substrat erzeugt. Die dafür nötige mechanische Stabilität wird durch die Stabilisierungsstruktur bereitgestellt. Somit kann eine standardisierte Kontaktierung direkt an der organischen Leuchtdiode und/oder direkt an dem Substrat erfolgen. Zur Kontaktierung werden bevorzugt Nullkraftstecker, sogenannte ZIF-Stecker, oder Leiterplattenrandverbindungen, auch Card-Edge-Connector bezeichnet, verwendet.
Zusammengefasst wird bei der hier beschriebenen organischen Leuchtdiode auf eine flexible Leiterplatte und auf das hierzu nötige ACF-Bonden verzichtet, indem ein Teil der organischen Leuchtdiode selbst als Steckverbindung gestaltet ist. Die elektrischen Kontaktleitungen sowie die Außengeometrie der organischen Leuchtdiode sind entsprechend der Vorgaben des Steckerherstellers gestaltet. Dazu wird insbesondere eine Metallisierung auf zum Klemmen oder zum Stecken zugängliche Stellen der Kontaktleitungen geführt, um einen männlichen Stecker zu erreichen. Alternativ wird ein weiblicher Stecker etwa über ein 3D-Druckverfahren an dem Substrat erzeugt.
Die elektrischen Kontaktleitungen und damit die Kontaktflächen können sich an einer Aufdickung befinden und/oder mit einer Deckschicht aus einem besonders stabilen leitfähigen Material wie ITO versehen sein, um die entsprechende Oberfläche mechanisch robust zu gestalten und um einen Korrosionsschutz zu erreichen. Zudem kann eine Versteifung aufgeklebt werden, um die nötige Dicke und Steifheit für die Steckverbindung zu erzielen. Entsprechende Stabilisierungsstrukturen können etwa auf Polymeren basieren und durch zweidimensionales Drucken wie Siebdruck hergestellt werden.
Elektrische Kontaktflächen aus den elektrischen Kontaktleitungen sind etwa durch gezielte Abscheidung von Metallen oder transparenten leifähigen Oxiden oder durch Sputtern und Rückätzen etwa nach einer Erzeugung der organischen Schichtenfolge oder auch durch strukturiertes Drucken von Metallbahnen etwa über Tintenstrahldrucken generierbar. Sind mehrere separat ansteuerbare Leuchtflächen vorhanden, so kann eine Zusammenführung von verschiedenen Kathodenkontakten erfolgen, etwa über ein elektrisch leitfähiges Substrat. Es kann eine kraftschlüssige Verbindung in der Steckverbindung erzielt werden. Um eine Verrastung oder Codierung zu erreichen, können Löcher und/oder Nuten erzeugt werden, etwa über Lasern, Stanzen, Bohren oder Fräsen.
Eine derartige organische Leuchtdiode lässt sich kostengünstig herstellen, da keine designspezifischen Zukaufteile wie flexible Leiterplatten erforderlich sind und sich zudem das ACF-Bonden vermeiden lässt. Durch Klebeprozesse für eine Versteifung in der Stabilisierungsstruktur ist eine vergleichsweise einfache mechanische Verbindung etwa mittels gängiger Klebeverfahren und Klebematerialien nötig, die gegenüber ACF-Bonden eine Kostenersparnis darstellen. Die elektrischen Kontaktleitungen und Kontaktflächen können effizient auf der organischen Leuchtdiode prozessiert werden, komplexere mechanische Geometrien der organischen Leuchtdiode sind durch Standardprozesse wie Auslasern kosteneffizient erzielbar.
Es ist eine thermische Entkopplung zwischen der Steckverbindung und der organischen Schichtenfolge erzielbar. Durch die Verwendung von mechanisch flexiblen Substraten kann die Steckverbindung zumindest stellenweise mechanisch flexibel ausgeführt sein. Etwa durch mäanderförmige Strukturen kann eine gewisse Dehnbarkeit erreicht werden. Eine Öffnung in einer Dünnfilmverkapselung für die organische Schichtenfolge, wobei durch die Öffnung die elektrischen Kontaktleitungen herausgeführt sind, kann sich weit von der organischen Schichtenfolge selbst entfernt befinden, sodass ein Eindringen von Feuchtigkeit stärker unterbunden ist.
Ein Design der Kontaktflächen kann generisch ausgeführt sein, wodurch zur weiteren Kontaktierung Standardbauteile verwendet werden können. So ist an der organischen Leuchtdiode beispielsweise nur ein relativ kurzer erster Bereich anbringbar, an den zur weiteren Kontaktierung ein zweiter Bereich über ein Standardbauteil wie eine flexible Leiterplatte oder eine elektrische Kabelverbindung in anbringbar ist. Der zweite Bereich dient dann zur finalen Kontaktierung der organischen Leuchtdiode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Stabilisierungsstruktur zum Teil oder vollständig durch das Substrat gebildet. Dazu kann das Substrat gefaltet sein, so dass verschiedene Bereiche des Substrats in Draufsicht gesehen übereinander zu liegen kommen. Solche aufeinander gefalteten Bereiche des Substrats weisen beispielsweise eine Biegung von 180° auf, so dass das Substrat im Bereich der Stabilisierungsstruktur antiparallel zueinander verlaufende Bereiche aufweisen kann. Solche Substratbereiche können aneinander geklebt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Substrat durch ein Glas, ein Metall, einen Kunststoff oder durch Verbundmaterialien gebildet. Das Substrat kann elektrisch leitfähig oder elektrisch isolierend sein. Ferner ist es möglich, dass das Substrat lichtdurchlässig ist oder alternativ lichtundurchlässig und/oder reflektierend.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstrecken sich die elektrischen Kontaktleitungen im Bereich der Stabilisierungsstruktur über eine Kante der Leuchtdiode hinweg. Mit anderen Worten können die elektrischen Kontaktleitungen durchgehend und ununterbrochen von der Substratoberseite auf eine gegenüberliegende Substratunterseite reichen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Stabilisierungsstruktur eine oder mehrere Stabilisierungsplatten oder besteht hieraus. Die mindestens eine Stabilisierungsplatte ist im Bereich der Stabilisierungsstruktur an dem Substrat befestigt, etwa angeklebt. Bevorzugt ist die Stabilisierungsplatte mechanisch starr, so dass sich die Stabilisierungsplatte im bestimmungsgemäßen Gebrauch nicht oder nicht signifikant verformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Stabilisierungsplatte aus einem Kunststoff, einem Glas oder einem Metall oder einem Verbundmaterial. Es ist möglich, dass eine Funktion der Stabilisierungsplatte auf die mechanische Stabilisierung begrenzt ist, so dass die Stabilisierungsplatte keine elektrische und/oder optische Funktion ausübt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Stabilisierungsplatte mindestens genauso oder doppelt oder dreifach so dick wie das Substrat. Durch eine solche Stabilisierungsplatte ist eine Dickenanpassung etwa an standardisierte Card-Edge-Konnektoren möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Stabilisierungsplatte im Bereich der Stabilisierungsstruktur von dem Substrat umwickelt. Das heißt, das Substrat kann sich über beiden Hauptseiten der Stabilisierungsplatte befinden. Somit kann das Substrat um die Stabilisierungsstruktur herum gefaltet sein. Beispielsweise ist die Stabilisierungsstruktur beidseitig an das Substrat angeklebt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Stabilisierungsstruktur mindestens ein Stabilisierungsformteil oder besteht hieraus. Das ein oder die mehreren Stabilisierungsformteile sind im Bereich der Stabilisierungsstruktur bevorzugt direkt an das Substrat angeformt, beispielsweise über ein Gießen oder ein Spritzgießen oder ein Druckverfahren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Stabilisierungsformteil und/oder die Stabilisierungsstruktur im Querschnitt parallel zur Anschlussrichtung gesehen eine komplexe Form auf. Dies bedeutet, dass die Stabilisierungsstruktur und/oder das Stabilisierungsformteil nicht nur durch einen Kreis oder eine Ellipse oder ein Rechteckt oder Quadrat gebildet sind. Insbesondere weist das Stabilisierungsformteil und/oder die Stabilisierungsstruktur im Querschnitt gesehen mindestens fünf oder acht Ecken und/oder mindestens eine oder drei oder fünf Rundungen auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Stabilisierungsstruktur eine oder mehrere Stabilisierungsbuchsen. Die mindestens eine Stabilisierungsbuchse ist im Bereich der Stabilisierungsstruktur an dem Substrat befestigt. Die Stabilisierungsbuchse ist bevorzugt zur Aufnahme eines elektrischen Steckers zur elektrischen Kontaktierung der organischen Leuchtdiode gestaltet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich die Stabilisierungsbuchse im Querschnitt parallel zur Anschlussrichtung gesehen beiderseits der elektrischen Kontaktleitungen. Das heißt, die elektrischen Kontaktleitungen sind teilweise oder vollständig innerhalb der Stabilisierungsbuchse untergebracht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Stabilisierungsstruktur eine oder mehrere Verankerungsöffnungen auf. Die mindestens eine Verankerungsöffnung befindet sich in Draufsicht gesehen bevorzugt vollständig innerhalb des Substrats und/oder der Stabilisierungsstruktur. Das heißt, in Draufsicht gesehen kann die Verankerungsöffnung ringsum von einem Material des Substrats und/oder der Stabilisierungsstruktur umgeben sein. Bei der Verankerungsöffnung kann es sich um ein Rastloch handeln, in dem ein Rastzapfen eines elektrischen Kontaktsteckers einrastet. Hierdurch kann ein unbeabsichtigtes Lösen eines Kontaktsteckers von der organischen Leuchtdiode verhindert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Stabilisierungsstruktur eine oder mehrere Verankerungskerben. Die mindestens eine Verankerungskerbe befindet sich in Draufsicht gesehen entlang der Anschlussrichtung an einem äußeren Rand des Substrats und/oder der Stabilisierungsstruktur. Durch eine solche Kerbe ist ein Verpolschutz erreichbar und/oder ein unbeabsichtigtes Lösen des Kontaktsteckers ist verhinderbar. Die Verankerungskerbe ist nicht ringsum von einem Material des Substrat und/oder der Stabilisierungsstruktur umgeben, in Draufsicht gesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die organische Leuchtdiode einen Trägerkörper. Der Trägerkörper ist beispielsweise aus einem Metall oder einem Kunststoff oder einer Keramik. Bevorzugt ist der Trägerkörper mechanisch starr, so dass sich dieser im bestimmungsgemäßen Gebrauch der organischen Leuchtdiode nicht oder nicht deutlich verformt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist das Substrat zumindest außerhalb des Bereichs der Stabilisierungsstruktur teilweise oder vollständig mechanisch flexibel gestaltet. Ferner ist im Bereich außerhalb der Stabilisierungsstruktur das Substrat stellenweise oder ganzflächig an dem Trägerkörper befestigt. Somit ist es möglich, dass eine geometrische Form der organischen Leuchtdiode durch den Trägerkörper vorgegeben ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Stabilisierungsstruktur teilweise oder vollständig durch den Trägerkörper, optional zusammen mit dem Substrat, gebildet. Dabei kann der Trägerkörper im Bereich der Stabilisierungsstruktur eine andere Dicke, insbesondere in Richtung senkrecht zum Substrat, aufweisen als in verbleibenden Gebieten der organischen Leuchtdiode.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Leuchtdiode in Draufsicht gesehen im Bereich der Stabilisierungsstruktur schmäler gestaltet als im Bereich der organischen Schichtenfolge. Mit anderen Worten weist die organische Leuchtdiode hin zur Stabilisierungsstruktur eine Verjüngung auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Steckverbindung zum reversiblen elektrischen Anschließen der organischen Leuchtdiode gestaltet. Alternativ kann es sich um eine irreversible Steckverbindung handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein Wärmewiderstand zwischen der organischen Schichtenfolge und der Steckverbindung bei mindestens 200 K/W oder 300 K/W oder 500 K/W. Mit anderen Worten ist die organische Schichtenfolge thermisch nur schlecht an die Steckverbindung angekoppelt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform befindet sich zwischen der Steckerverbindung und der organischen Schichtenfolge eine Mäanderstruktur des Substrats und/oder ein reversibel dehnbarer Dehnbereich. Der Dehnbereich ist beispielsweise um mindestens 5 mm oder 1 cm oder 5 cm reversibel dehnbar. Durch einen solchen Dehnbereich oder Mäanderstruktur ist die Steckverbindung hinsichtlich Verbiegen mechanisch von der organischen Schichtenfolge entkoppelbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei der Steckverbindung um eine Nullkraftverbindung oder ZIF-Verbindung oder um eine Leiterplattenrandverbindung, auch als Card-Edge-Konnektor bezeichnet. Damit handelt es sich bei der Steckverbindung bevorzugt um eine Standardverbindung, so dass die organische Leuchtdiode über kostengünstige, kommerziell erhältliche Verbindungselemente elektrisch kontaktierbar ist.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zum elektrischen Anschließen einer solchen organischen Leuchtdiode angegeben. Merkmale der organischen Leuchtdiode sind auch für das Verfahren offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte, insbesondere in der angegebenen Reihenfolge:

- Bereitstellen des Substrats mit der organischen Schichtenfolge,
- Erzeugen der Stabilisierungsstruktur, und
- Anstecken der Steckverbindung an einen Kontaktstecker.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird durch das Anstecken an den Kontaktstecker die elektrische Kontaktierung der organischen Leuchtdiode realisiert. Dies ist bevorzugt werkzeuglos möglich.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Erzeugen der Stabilisierungsstruktur durch ein Umbiegen des Substrats. Dabei kann das Substrat einmal oder mehrmals gebogen werden.
Gemäß zumindest einer ausführungsform wird die Stabilisierungsstruktur durch ein Aufkleben oder Aufschmelzen bedeutet. Aufschmelzen bedeutet, dass sich die etwa die Stabilisierungsplatte und/oder der Trägerkörper und/oder das Substrat durch Erhitzen stellenweise verflüssigt, wodurch eine feste mechanische Verbindung erzielbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Stabilisierungsstruktur durch Anspritzen an das Substrat erzeugt. Hierzu kann ein Spritzgießen oder Spritzpressen oder Formpressen verwendet werden. Auf diese Weise wird bevorzugt das Stabilisierungsformteil hergestellt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Stabilisierungsstruktur durch dreidimensionales Drucken, kurz 3D-Drucken, erzeugt. Dies gilt insbesondere für die Stabilisierungsbuchse, die sich direkt an dem Substrat befinden kann.
Nachfolgend werden eine hier beschriebene organische Leuchtdiode und ein hier beschriebenes Verfahren 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, 7 und 8 schematische dreidimensionale und Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Verfahren für hier beschriebene organische Leuchtdioden, und
2 bis 6 und 9 bis 11 schematische Schnittdarstellungen, perspektivische Darstellungen und Draufsichten auf Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen organischen Leuchtdioden.

In 1A ist in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer organischen Leuchtdiode 1 gezeigt. Die Leuchtdiode 1 umfasst ein Substrat 2 mit einer Substratoberseite 20 und einer Substratunterseite 22. Das Substrat 2 ist beispielsweise aus einer Metallfolie oder einer Kunststofffolie. Eine Dicke des Substrats 2 liegt zum Beispiel bei mindestens 50 µm und/oder höchstens 250 µm, insbesondere um 100 µm.
Auf der Substratoberseite 20 ist eine organische Schichtenfolge 3 zur Lichterzeugung angebracht. Nicht gezeichnete Elektroden für die organische Schichtenfolge 3 sind über stellenweise freiliegende elektrische Kontaktleitungen 4 angeschlossen. Über die elektrischen Kontaktleitungen 4, die somit auch elektrische Kontaktflächen bilden, ist die organische Leuchtdiode 1 elektrisch anschließbar. Die elektrischen Kontaktleitungen 4 sind bevorzugt durch eine oder mehrere Metallschichten gebildet und können als Schutzschicht ein transparentes leitfähiges Oxid wie ITO umfassen. Eine Dicke der elektrischen Kontaktleitungen 4 liegt etwa bei mindestens 2 µm und/oder bei höchstens 8 µm.
In Draufsicht gesehen neben der organischen Schichtenfolge 3 befindet sich eine Stabilisierungsstruktur 5. Die Stabilisierungsstruktur 5 ist als Steckverbindung, etwa für einen ZIF-Stecker, gebildet. Um eine für eine solche Verbindung ausreichende Dicke von ungefähr 300 µm zu realisieren, ist das Substrat 2 an einer Biegelinie B gebogen, siehe die perspektivische Darstellung in 1B. Die Biegelinie B ist senkrecht zu einer Anschlussrichtung M, die einer Steckrichtung einer durch die Stabilisierungsstruktur 5 gebildeten Steckverbindung der organischen Leuchtdiode 1 entspricht, orientiert. Dabei reichen die elektrischen Kontaktleitungen 4 über die in dem Bereich der Stabilisierungsstruktur 5 gebildete Kante der organischen Leuchtdiode 1 hinweg. In der noch nicht gebogenen organischen Leuchtdiode 1 reichen die elektrischen Kontaktleitungen 4 bevorzugt nicht bis zu einem äußeren Rand des Substrats 2.
In dem Bereich der Stabilisierungsstruktur 5 ist das Substrat 2 um eine Stabilisierungsplatte 61 herum gebogen. Damit sind beide Hauptseiten der Stabilisierungsplatte 61 an die Substratunterseite 22 mit einen Klebstoff 67 befestigt. Die Stabilisierungsplatte 61 ist beispielsweise aus einem Metall oder einem Kunststoff.
Optional befindet sich zwischen den elektrischen Kontaktleitungen 4 eine als Langloch gestaltete Verankerungsöffnung 71. Zudem kann eine rundlochförmige Verankerungsöffnung 71 zum Beispiel neben den Kontaktleitungen 4 vorhanden sein. Über solche Verankerungsöffnungen 71 ist eine Arretierung von Kontaktsteckern, in 1 nicht gezeichnet, erreichbar.
Dadurch, dass die Kontaktleitungen 4 an beiden Hauptseiten der organischen Leuchtdiode 1 freiliegen, können Card-Edge-Konnektoren verwendet werden, die üblicherweise beidseitig Kontaktfedern aufweisen. Somit ist eine beidseitige Kontaktierung möglich und aufgrund der gegebenen Redundanz auch eine höhere Robustheit gegenüber Fehlern. Bei Card-Edge-Konnektoren als Kontaktstecker liegt eine Dicke der Stabilisierungsstruktur 5 bevorzugt bei 1,4 mm. Das heißt, die Stabilisierungsstruktur 5 weist in diesem Fall ungefähr die zehnfache Dicke des Substrats 2 auf. Dabei tragen die organische Schichtenfolge 3 sowie nicht gezeichnete Elektroden und Verkapselungsschichten nicht signifikant zur Gesamtdicke der organischen Leuchtdiode bei.
In 2 sind schematische Schnittdarstellungen von weiteren Ausführungsbeispielen illustriert. Gemäß 2A ist das Substrat 2 an der Stabilisierungsstruktur 5 umgebogen, sodass ein Zwischenraum 64 gebildet ist. Bei einem Einstecken der organischen Leuchtdiode 1 ist es möglich, dass der Zwischenraum 64 in Richtung senkrecht zur Anschlussrichtung M zusammengedrückt wird. Hierdurch ist eine Arretierung erzielbar.
Demgegenüber sind die einander zugewandten Unterseiten 22 des Substrats 2 in der Stabilisierungsstruktur 5 der 2B flächig und ohne Zwischenraum aneinander befestigt, etwa über den Klebstoff 67.
In 2C ist gezeigt, dass sowohl die Stabilisierungsplatte 61 als auch das Substrat 2 gefaltet sind. Faltkanten weisen gemäß 2C in einander entgegengesetzte Richtungen. Abweichend hiervon können die Faltkanten der Stabilisierungsplatte 61 sowie des Substrats 2 auch in die gleiche Richtung weisen. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen ist es möglich, dass die Kontaktleitungen 4 sich nicht auf beide Hauptseiten der organischen Leuchtdiode 1 erstrecken.
Gemäß 2D ist das Substrat 2 um die Stabilisierungsplatte 61 herum gewickelt. In Richtung senkrecht zur Anschlussrichtung M ist das Substrat 2 somit dreifach übereinander gestapelt angeordnet, mit der dazwischen liegenden Stabilisierungsplatte 61. Auch Mischformen der 2C und 2D sind möglich.
In den 3A und 3B sind in Schnittdarstellungen weiterer Ausführungsbeispiele der Leuchtdiode 1 illustriert. Dabei umfasst die Leuchtdiode 1 je zusätzlich einen Trägerkörper 66. Der Trägerkörper 66 ist mechanisch starr und die formgebende Komponente der Leuchtdiode 1, da das Substrat 2 bevorzugt mechanisch flexibel ist.
Gemäß 3A wird die Stabilisierungsstruktur 5 durch den Trägerkörper 66 zusammen mit dem umgebogenen Substrat 2 gebildet. Dabei weist der Trägerkörper 66 näherungsweise eine gleichbleibende Dicke auf.
Demgegenüber ist in 3B der Trägerkörper 66 im Bereich der Stabilisierungsstruktur 5 dicker gestaltet. Damit ist erzielbar, dass in der Stabilisierungsstruktur 5 eine mechanisch rigide und wohl definierte Gestalt vorliegt. An den verbleibenden Bereichen der organischen Leuchtdiode 1 ist der Trägerkörper 66 dünner und damit die Leuchtdiode 1 weniger biegestabil.
Eine Verbindung des Substrats 2 mit dem Trägerkörper 66 kann über den Klebstoff 67 erfolgen. Alternativ kann der Trägerkörper 66 direkt an dem Substrat 2 erzeugt sein, beispielsweise über ein Druckverfahren.
Abweichend von den Darstellungen in 3 ist es nicht zwingend erforderlich, dass das Substrat 2 gefaltet oder gebogen ist. Das heißt, das Substrat 2 kann sich auf eine Hauptseite des Trägerkörpers 66 beschränken. Dies ist in der perspektivischen Darstellung der 4 in Zusammenhang mit der planaren Stabilisierungsplatte 61 gezeigt, die zusammen mit dem Substrat 2 die Stabilisierungsstruktur 5 bildet.
In der Schnittdarstellung der 5A und den Draufsichten der 5B und 5C ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Leuchtdiode 1 illustriert. Die Stabilisierungsstruktur 5 ist durch ein Stabilisierungsformteil 62 aus einem Polymer gebildet. Dazu ist eine Öffnung in dem Substrat 2 vollständig von einem Material des Stabilisierungsformteils 62 ausgefüllt. Im Querschnitt gesehen ist das Stabilisierungsformteil 62 als Achteck gestaltet, wobei die Substratoberseite 20 neben der organischen Schichtenfolge 3 teilweise von dem Stabilisierungsformteil 62 bedeckt ist. Die Kontaktleitungen 4 sind auf dem Stabilisierungsformteil 62 aufgebracht.
Im Vergleich zum Bereich mit der organischen Schichtenfolge 3 weist die Stabilisierungsstruktur 5 in Draufsicht eine geringere Breite auf, siehe insbesondere 5B. Dabei ist das Substrat 2 zum Herstellen der Leuchtdiode 1 bevorzugt über ein temporäres Verbindungsmittel 92 ganzflächig auf einem Zwischenträger 91 aufgebracht. Auf dem Zwischenträger 91 sind komplexe Formen der Leuchtdiode 1 sowie der organischen Schichtenfolge 3 realisierbar. Entlang von Vereinzelungslinien S erfolgt ein Zuschneiden zu den fertigen Leuchtdioden 1, wie in 5C illustriert.
Bei der organischen Leuchtdiode 1, wie in der Schnittdarstellung in 6A und in der Draufsicht in 6B gezeigt, ist die Stabilisierungsstruktur 5 durch eine Stabilisierungsbuchse 63 gebildet, die über ein additives Verfahren wie 2D-Druck oder 3D-Druck an das Substrat 2 angeformt ist. Dabei liegen die elektrischen Kontaktleitungen 4 bereichsweise in der Stabilisierungsbuchse 63, zumindest im Bereich der Stabilisierungsstruktur 5.
Verbleibende Bereiche der Kontaktleitungen 4 sind bevorzugt, anders als vereinfacht dargestellt, von einer elektrischen Passivierung bedeckt. Ebenso ist bevorzugt eine nicht gezeichnete Verkapselung der organischen Schichtenfolge 3 vorhanden, die bis zu der Stabilisierungsbuchse 63 reichen kann und die teilweise von der Stabilisierungsbuchse 63 bedeckt sein kann. Gleiches gilt für alle anderen Ausführungsbeispiele.
In den Schnittdarstellungen der 7A und 7B ist gezeigt, dass die organische Leuchtdiode 1 über einen Kontaktstecker 8, der etwa ein Klemmstecker ist, elektrisch angeschlossen wird. Dabei ist die Stabilisierungsstruktur 5 durch das Stabilisierungsformteil 62 gebildet, das eine größere Dicke aufweist als das Substrat 2. Das Stabilisierungsformteil 62 kann bündig mit der Substratunterseite 22 abschließen. Zur Verrastung des Kontaktsteckers 8 an der Leuchtdiode 1 ist optional die Verankerungsöffnung 71 vorhanden.
Bei dem Kontaktstecker 8 handelt es sich etwa um einen Card-Edge-Connector des Herstellers Stocko, Serie MF 7238, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen möglich.
In den Schnittdarstellungen der 8 ist dargestellt, dass der Kontaktstecker 8 ein Scharnier 81 aufweist, sodass die organische Leuchtdiode 1 über ein Klemmen elektrisch anschließbar ist. Dabei ragt das Stabilisierungsformteil 62 über die Substratunterseite 22 hinaus und schließt bündig mit der Substratoberseite 20 ab, sodass die Kontaktleitungen 4 in einer geraden Linie verlaufen können. Zur Vereinfachung ist das Stabilisierungsformteil 62 in den 8B und 8C nicht gezeichnet.
Bei den Ausführungsbeispielen der 9 bis 11, siehe die jeweiligen Draufsichten, weist die Stabilisierungsstruktur 5 einen vergleichsweise großen Abstand zur organischen Schichtenfolge 3 auf. Hierdurch ist eine thermische und/oder mechanische Entkopplung zwischen der organischen Schichtenfolge 3 und der Stabilisierungsstruktur 5 erzielbar. Dabei ist die organische Schichtenfolge 3 vor Einflüssen beim Erzeugen der Stabilisierungsstruktur 5 schützbar.
So ist gemäß 9 eine Mäanderstruktur 77 vorhanden. Die Mäanderstruktur 77 weist eine oder mehrere schlangenförmig verlaufende Biegungen des Substrats 2 auf. Damit ist entlang der Anschlussrichtung M eine mechanische Entkopplung der Stabilisierungsstruktur 5 von der organischen Schichtenfolge 3 erzielbar. Entlang der Anschlussrichtung M kann sich eine Ausdehnung der Mäanderstruktur 77 ohne große Kraftentfaltung ändern.
Demgegenüber ist gemäß 10 ein Dehnbereich 78 vorhanden. Der Dehnbereich 78 ist bevorzugt reversibel dehnbar und weist gemäß 10A eine kleinere Längsausdehnung entlang der Anschlussrichtung M auf als in 10B. Auch über einen solchen Dehnbereich 78 ist eine mechanische Entkopplung hin zur organischen Schichtenfolge 3 erzielbar.
Gemäß 11A ist eine symmetrisch geformte Verankerungskerbe 72 in der Stabilisierungsstruktur 5 vorhanden.
Hiervon abweichend sind in 11B zwei unterschiedlich geformte Verankerungskerben 72 vorhanden. Eine der Kerben 72 ist halbkreisförmig und die andere dreieckig geformt. Hierdurch ist ein Verpolschutz realisierbar.
Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.
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 oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: organische Leuchtdiode
2: Substrat
20: Substratoberseite
22: Substratunterseite
3: organische Schichtenfolge
4: elektrische Kontaktleitung
5: Stabilisierungsstruktur
61: Stabilisierungsplatte
62: Stabilisierungsformteil
63: Stabilisierungsbuchse
64: Zwischenraum
66: Trägerkörper
67: Klebstoff
71: Verankerungsöffnung
72: Verankerungskerbe
77: Mäanderstruktur
78: Dehnbereich
91: Zwischenträger
92: temporäres Verbindungsmittel
8: Kontaktstecker
81: Scharnier
B: Biegelinie
M: Anschlussrichtung
S: Vereinzelungslinie

Claims

Organische Leuchtdiode (1) mit - einem Substrat (2), - einer organischen Schichtenfolge (3) zur Lichterzeugung, die auf einer Substratoberseite (20) des Substrats (2) angebracht ist, - elektrischen Kontaktleitungen (4) zur externen elektrischen Kontaktierung der Leuchtdiode (1), und - einer Stabilisierungsstruktur (5), wobei - die elektrischen Kontaktleitungen (4) an oder in der Stabilisierungsstruktur (5) angebracht sind, - durch die Stabilisierungsstruktur (5) entlang einer Anschlussrichtung (M) parallel zur Substratoberseite (20) eine Steckverbindung zur elektrischen Kontaktierung der Leuchtdiode (1) realisiert ist, die sich in Draufsicht gesehen neben der organischen Schichtenfolge (3) befindet, und - die Leuchtdiode (1) im Bereich der Stabilisierungsstruktur (5) eine größere Dicke aufweist als das Substrat (2) im Bereich der organischen Schichtenfolge (3).
Organische Leuchtdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Stabilisierungsstruktur (5) mindestens zum Teil durch das Substrat (2) gebildet ist, wobei das Substrat (2) aufeinander gefaltet ist, sodass im Bereich der Stabilisierungsstruktur (5) das Substrat (2) eine 180°-Biegung aufweist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich die elektrischen Kontaktleitungen (4) im Bereich der Stabilisierungsstruktur (5) über eine Kante der Leuchtdiode (1) hinweg erstrecken.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stabilisierungsstruktur (5) mindestens eine Stabilisierungsplatte (61) umfasst, wobei die Stabilisierungsplatte (61) mindestens im Bereich der Stabilisierungsstruktur (5) an dem Substrat (2) befestigt ist, wobei die Stabilisierungsplatte (61) aus einem Kunststoff oder einem Metall ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei der die Stabilisierungsplatte (61) mindestens doppelt so dick wie das Substrat (2) ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stabilisierungsplatte (61) im Bereich der Stabilisierungsstruktur (5) von dem Substrat (2) umwickelt ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stabilisierungsstruktur (5) an das Substrat (2) angeklebt ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stabilisierungsstruktur (5) mindestens ein Stabilisierungsformteil (62) umfasst, das im Bereich der Stabilisierungsstruktur (5) an das Substrat (2) angeformt ist, wobei das Stabilisierungsformteil (62) im Querschnitt parallel zur Anschlussrichtung (M) mindestens fünf Ecken und/oder mindestens eine Rundung aufzeigt.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stabilisierungsstruktur (5) mindestens eine Stabilisierungsbuchse (63) umfasst, die im Bereich der Stabilisierungsstruktur (5) an dem Substrat (2) befestigt ist, wobei die Stabilisierungsbuchse (63) sich im Querschnitt parallel zur Anschlussrichtung (M) gesehen beiderseits der elektrischen Kontaktleitungen (4) befindet, sodass die elektrischen Kontaktleitungen (4) wenigstens zum Teil innerhalb der Stabilisierungsbuchse (63) untergebracht sind.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stabilisierungsstruktur (5) mindestens eine Verankerungsöffnung (71) aufweist, die sich in Draufsicht gesehen vollständig innerhalb des Substrats (2) und/oder der Stabilisierungsstruktur (5) befindet.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Stabilisierungsstruktur (5) mindestens eine Verankerungskerbe (72) aufweist, die sich in Draufsicht gesehen entlang der Anschlussrichtung (M) an einem äußeren Rand des Substrats (2) und/oder der Stabilisierungsstruktur (5) befindet.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend einen starren Trägerkörper (66), wobei das Substrat (2) zumindest außerhalb des Bereichs der Stabilisierungsstruktur (5) mechanisch flexibel und an dem Trägerkörper (66) befestigt ist, und wobei ein Teil des Trägerkörpers (66) zusammen mit dem Substrat (2) wenigstens einen Teil der Stabilisierungsstruktur (5) bildet.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Substrat (2) zumindest außerhalb des Bereichs der Stabilisierungsstruktur (5) mechanisch flexibel ist, wobei die Leuchtdiode (1) in Draufsicht gesehen im Bereich der Stabilisierungsstruktur (5) schmäler ist als im Bereich der organischen Schichtenfolge (3), und wobei die Steckverbindung zum reversiblen elektrischen Anschließen der Leuchtdiode (1) gestaltet ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der ein Abstand zwischen der Steckverbindung und der organischen Schichtenfolge (3) mindestens 1 cm beträgt und/oder ein Wärmewiderstand zwischen der Steckverbindung und der organischen Schichtenfolge (3) mindestens 300 K/W beträgt.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der sich zwischen der Steckverbindung und der organischen Schichtenfolge (3) eine Mäanderstruktur (77) des Substrats (2) und/oder ein um mindestens 1 cm reversibel dehnbarer Dehnbereich (78) befindet, sodass die Steckverbindung hinsichtlich Verbiegen mechanisch von der organischen Schichtenfolge (3) entkoppelt ist.
Organische Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Steckverbindung eine Nullkraftverbindung oder eine Leiterplattenrandverbindung ist.
Verfahren zum elektrischen Anschließen einer organischen Leuchtdiode (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit den Schritten: - Bereitstellen des Substrats (2) mit der organischen Schichtenfolge (3), - Erzeugen der Stabilisierungsstruktur (5), und - Anstecken der Steckverbindung an einen Kontaktstecker (8), womit die Leuchtdiode (1) elektrisch kontaktiert wird, wobei das Erzeugen der Stabilisierungsstruktur (5) erfolgt durch: - Umbiegen des Substrats (2), - Ankleben oder Aufschmelzen der Stabilisierungsplatte (61) oder des Trägerkörpers (66) an das Substrat (3), - Anspritzen des Stabilisierungsformteils (72) an das Substrat (2), oder - dreidimensionales Drucken der Stabilisierungsbuchse (63) auf dem Substrat (2).