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Die vorliegende Anmeldung betrifft ein optoelektronisches Bauelement.
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Optoelektronische Bauelemente sind in den folgenden Druckschriften gezeigt:
DE 102011077687 A1 ,
EP 2442008 A2 ,
DE 102006060781 A1 ,
WO 2013/035574 A1 ,
US 2010/0052518 A1 und
WO 2013/103093 A1 . In der Druckschrift
KR 10 20100113196 A ist ein Bauelement gezeigt.
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Ein optoelektronisches Bauelement weist eine Leuchtfläche mit begrenzter Größe auf. Um eine Leuchtfläche zu vergrößern, wird in der Regel eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen verwendet. Eine einfach durchführbare Realisierung einer sicheren elektrischen und mechanisch stabilen Verbindung zwischen den optoelektronischen Bauelementen stellt eine technische Herausforderung dar.
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Eine Aufgabe ist es, ein optoelektronisches Bauelement anzugeben, das sich auf vereinfachte Art und Weise mit anderen optoelektronischen Bauelementen mechanisch und elektrisch verbinden lässt.
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Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein optoelektronisches Bauelement gemäß dem unabhängigen Patentanspruch gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Das optoelektronische Bauelement weist ein erstes Substrat und ein zweites Substrat auf. Das erste Substrat enthält beispielsweise ein Material aus Glas oder besteht aus Glas. Alternativ kann das erste Substrat insbesondere als eine flexible Folie ausgebildet sein. Insbesondere ist das erste Substrat für einen sichtbaren Anteil einer elektromagnetischen Strahlung durchlässig, bevorzugt transparent ausgebildet. Das erste Substrat weist eine dem zweiten Substrat abgewandte Oberfläche auf, die insbesondere als eine Strahlungsaustrittsfläche des optoelektronischen Bauelements ausgebildet ist.
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Das zweite Substrat kann insbesondere als ein Glassubstrat ausgebildet sein. Alternativ ist das zweite Substrat beispielsweise eine Deckfolie, die das Bauelement vor Umwelteinflüssen wie Luftfeuchtigkeit oder Sauerstoff schützt. Auch kann das zweite Substrat als eine flexible Folie ausgebildet sein.
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Das Bauelement weist einen funktionellen Schichtenstapel auf. Der Schichtenstapel ist insbesondere zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet. Der Schichtenstapel enthält beispielsweise einen organischen aktiven Bereich. Im Betrieb des Bauelements erzeugt der aktive Bereich insbesondere eine elektromagnetische Strahlung.
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Das Bauelement weist eine seitliche erste Ausnehmung auf. Unter einer Ausnehmung des Bauelements ist ein Loch im Bauelement zu verstehen, dessen Bodenfläche im Bauelement angeordnet ist. Insbesondere ist die Ausnehmung ein Sackloch im Bauelement. Die seitliche erste Ausnehmung ist auf einer Rückseite des Bauelements angeordnet. Die Rückseite des Bauelements ist insbesondere eine Oberfläche des Bauelements, die das Bauelement begrenzt und der Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements abgewandt ist. Beispielsweise kann es sich bei der Rückseite um eine der Strahlungsaustrittsfläche abgewandte Fläche des zweiten Substrats handeln. Es ist auch möglich, dass die Ausnehmung auf der Strahlungsaustrittsfläche angeordnet ist. Beispielsweise grenzt die erste Ausnehmung an eine erste Seitenfläche des Bauelements an. Beispielsweise begrenzt die erste Seitenfläche das Bauelement in einer lateralen Richtung. Unter einer lateralen Richtung ist eine Richtung zu verstehen, die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des ersten Substrats gerichtet ist. Hierbei kann die erste Seitenfläche als ebene Fläche ausgebildet sein, die aus Seitenflächen des ersten Substrats, des funktionellen Schichtenstapels und des zweiten Substrats gebildet ist.
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Die erste Ausnehmung erstreckt sich in einer lateralen Richtung von einem Innenbereich des Bauelements bis zur ersten Seitenfläche. Die erste Ausnehmung ist in dem zweiten Substrat ausgebildet. In einer vertikalen Richtung erstreckt sich die erste Ausnehmung insbesondere durch das zweite Substrat hindurch. Unter einer vertikalen Richtung ist eine Richtung zu verstehen, die senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des ersten Substrats gerichtet ist. Der Innenbereich ist ein abgeschlossener Bereich des Bauelements, der nicht an einer Seitenfläche des Bauelements angrenzt.
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Insbesondere kann sich die erste Ausnehmung vollständig durch das zweite Substrat hindurch erstrecken. Hierbei ist es möglich, dass der funktionelle Schichtenstapel im Bereich der ersten Ausnehmung frei zugänglich und/oder elektrisch kontaktierbar ist. Ferner ist es möglich, dass sich die erste Ausnehmung nur innerhalb des zweiten Substrats befindet.
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Beispielsweise können das erste Substrat, der funktionelle Schichtenstapel und das zweite Substrat in der vertikalen Richtung übereinander angeordnet sein. Der funktionelle Schichtenstapel kann sich dann an einer der Strahlungsaustrittsfläche abgewandten Seite des ersten Substrats befinden. Ferner kann sich das zweite Substrat an einer dem ersten Substrat abgewandten Seite des funktionellen Schichtenstapels befinden.
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In zumindest einer Ausführungsform weist ein optoelektronisches Bauelement ein erstes Substrat, ein zweites Substrat, einen funktionellen Schichtenstapel, eine seitliche erste Ausnehmung und eine erste Kontaktfläche auf. Der Schichtenstapel ist zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet. Der Schichtenstapel weist einen zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen organischen aktiven Bereich auf. Das Bauelement weist außerdem eine erste Seitenfläche auf, wobei sich die erste Ausnehmung in lateraler Richtung bis zur ersten Seitenfläche und in vertikaler Richtung durch das zweite Substrat hindurch erstreckt.
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Das optoelektronische Bauelement ist insbesondere über die erste Kontaktfläche extern elektrisch kontaktierbar. Beispielsweise ist die erste Kontaktfläche für die elektrische Kontaktierung des Bauelements in der ersten Ausnehmung frei zugänglich und/oder elektrisch kontaktierbar. Beispielsweise ist die erste Kontaktfläche auf einer dem ersten Substrat abgewandten Deckfläche des funktionellen Schichtenstapels aufgebracht. Die erste Ausnehmung ist insbesondere zur Aufnahme eines Verbindungselements vorgesehen, das optoelektronische Bauelemente miteinander mechanisch verbindet.
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Mittels der seitlichen ersten Ausnehmung kann ein optoelektronisches Bauelement bündig mit einem weiteren optoelektronischen Bauelement, das ebenfalls eine seitliche Ausnehmung aufweist, durch ein Verbindungselements mechanisch stabil verbunden werden. „Mechanisch stabil“ kann hierbei und im Folgenden bedeuten, dass die zumindest zwei optoelektronischen Bauelemente über das Verbindungselement mechanisch fest miteinander verbunden sind und dass keine weitere mechanisch stabilisierende und/oder stützende Komponente benötigt wird um eine mechanische Handhabung der miteinander verbundenen, benachbarten optoelektronischen Bauelemente zu ermöglichen. Das Verbindungselement greift insbesondere in die Ausnehmungen der zu verbindenden Bauelemente ein, sodass das Verbindungselement mit dem optoelektronischen Bauelement verankert ist. Insbesondere kann das Verbindungselement derart ausgestaltet sein, dass das Verbindungselement den Ausnehmungen im Hinblick auf die Form und Größe angepasst ist, sodass eine besonders mechanisch stabile Verbindung zwischen den benachbarten Bauelementen realisiert ist.
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„In Form und Größe angepasst“ kann hierbei und im Folgenden bedeuten, dass die räumlichen Ausdehnungen der ersten Ausnehmung und des Verbindungselements um höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 5 %, zueinander variieren. Ferner kann „in Form und Größe angepasst“ bedeuten, dass die erste Ausnehmung und das Verbindungselement in einer Aufsicht in ihrer Form und ihrer Größe um höchstens 10 %, bevorzugt höchstens 5 %, variieren. Bevorzugt kann das Verbindungselement in einer Aufsicht größer sein als die erste Ausnehmung. In diesem Fall kann das Verbindungselement beispielsweise unter Aufwendung eines Pressdruckes in die erste Ausnehmung eingepresst werden um eine mechanisch stabile Verbindung zwischen zwei Bauelementen herzustellen.
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Es ist alternativ oder zusätzlich möglich, dass die gemeinsame Ausnehmung zusätzlich mit einem Auffüllmaterial vergossen ist. Eine derartige Ausgestaltung kann die mechanische Stabilität der Verbindung zwischen den Bauelementen erhöhen und die Verbindungsstelle vor äußeren Umwelteinflüssen schützen. Alternativ kann die gemeinsame Ausnehmung als eine Lötstelle dienen. Beispielsweise ist die vertikale Ausdehnung des Verbindungselements kleiner als die vertikale Tiefe der gemeinsamen Ausnehmung.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist die erste Ausnehmung in Draufsicht in einer parallel zur ersten Seitenfläche verlaufenden Richtung an einer ersten Position zur ersten Seitenfläche eine größere Ausdehnung auf als an einer zwischen der ersten Position und der ersten Seitenfläche angeordneten zweiten Position. In Draufsicht auf das erste Substrat variiert die parallel zur ersten Seitenfläche verlaufende Ausdehnung der ersten Ausnehmung von einem Innenbereich des Bauelements bis zur ersten Seitenfläche zumindest bereichsweise, wodurch die erste Ausnehmung insbesondere als eine seitliche Verankerungsstruktur des Bauelements ausgebildet ist.
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Gemäß zumindest einer Ausgestaltungsvariante des Bauelements verläuft eine Umrandung der ersten Ausnehmung in Draufsicht auf das erste Substrat in einem an die Seitenfläche angrenzenden Bereich senkrecht zur Seitenfläche. Die erste Ausnehmung weist somit eine konstante laterale Ausdehnung insbesondere in dem an die Seitenfläche angrenzenden Bereich auf. Greift ein Verbindungselement in die erste Ausnehmung ein, wird das Verbindungselement nicht direkt an der Seitenfläche, sondern in dem Innenbereich des Bauelements verankert, sodass die erste Ausnehmung eine besonders stabile Verankerungsstruktur bildet.
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Die erste Ausnehmung ist in Draufsicht zumindest bereichsweise pilzförmig, T-förmig, pfeilförmig, flaschenhalsförmig oder trapezförmig ausgebildet. Solche Formen der ersten Ausnehmung bieten einem Verbindungselement besonders gute Verankerungsmöglichkeiten.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die erste Kontaktfläche für eine elektrische Kontaktierung des Bauelements in der ersten Ausnehmung zugänglich. Bevorzugt kann die erste Kontaktfläche in der ersten Ausnehmung frei zugänglich sein. Insbesondere ist eine Bodenfläche der ersten Ausnehmung durch die erste Kontaktfläche gebildet. Die erste Kontaktfläche kann als eine Anode oder als eine Kathode ausgebildet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements bedeckt die erste Kontaktfläche die Seitenfläche zumindest bereichsweise. Insbesondere kann die erste Kontaktfläche ausgebildet sein, sodass sich die erste Kontaktfläche von der ersten Seitenfläche in die erste Ausnehmung hinein erstreckt. Alternativ grenzt die erste Kontaktfläche an die Ausnehmung an. Die erste Ausnehmung ist insbesondere frei von der Kontaktfläche. Es ist denkbar, dass die erste Kontaktfläche von der ersten Ausnehmung räumlich beabstandet ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist das Bauelement eine seitliche zweite Ausnehmung auf. Die zweite Ausnehmung ist auf der Rückseite des Bauelements angeordnet. Insbesondere kann die zweite Ausnehmung an derselben Seite des Bauelements wie die erste Ausnehmung ausgebildet sein. Insbesondere erstreckt sich die zweite Ausnehmung in lateraler Richtung bis zu einer zweiten Seitenfläche des Bauelements. In vertikaler Richtung erstreckt sich die zweite Ausnehmung insbesondere durch das zweite Substrat hindurch. Die zweite Seitenfläche ist beispielsweise der ersten Seitenfläche abgewandt. Insbesondere ist die zweite Seitenfläche parallel zu der ersten Seitenfläche gerichtet. Es ist auch denkbar, dass die zweite Seitenfläche eine seitliche Oberfläche des Bauelements ist, das an die erste Seitenfläche angrenzt und insbesondere orthogonal zu der ersten Seitenfläche gerichtet ist. Hierbei kann die zweite Seitenfläche als ebene Fläche ausgebildet sein, die aus Seitenflächen des ersten Substrats, des funktionellen Schichtenstapels und des zweiten Substrats gebildet ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist das Bauelement eine zweite Kontaktfläche auf. Die zweite Kontaktfläche kann als eine Anode oder als eine Kathode ausgebildet sein. Das optoelektronische Bauelement ist insbesondere über die erste Kontaktfläche und zweite Kontaktfläche elektrisch kontaktierbar. Beispielsweise ist die zweite Kontaktfläche auf der Deckfläche des funktionellen Schichtenstapels aufgebracht. Ferner kann die zweite Kontaktfläche elektrisch getrennt von der ersten Kontaktfläche sein. Eine Bodenfläche der zweiten Ausnehmung kann durch die zweite Kontaktfläche gebildet sein.
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Die zweite Kontaktfläche ist beispielsweise der zweiten Ausnehmung zugeordnet. Unter einer der Ausnehmung zugeordneten Kontaktfläche ist eine Kontaktfläche zu verstehen, die zumindest bereichsweise in der Ausnehmung angeordnet ist oder eine Seitenfläche des Bauelements zumindest bereichsweise bedeckt, wobei sich die der Kontaktfläche zugeordnete Ausnehmung in der lateralen Richtung bis zu dieser Seitenfläche erstreckt.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements unterscheiden sich die erste Ausnehmung und die zweite Ausnehmung in ihrer Form zur Kennzeichnung der Polarität der an die Kontaktflächen anzulegenden elektrischen Spannung. Insbesondere ist eine der ersten Ausnehmung zugeordnete Kontaktfläche eine Anode des Bauelements und eine der zweiten Ausnehmung zugeordnete Kontaktfläche eine Kathode des Bauelements oder umgekehrt. Eine Kennzeichnung der Polarität durch die Form der Ausdehnung vereinfacht einen sicheren Aufbau einer Anordnung mehrerer optoelektronischer Bauelemente. Durch die Kennzeichnung kann ein falscher Anschluss im Hinblick auf die Polarität der anzulegenden Spannung auf einfache Art und Weise vermieden werden. Die unterschiedlichen Formen der Ausnehmungen dienen so dem Verpolungsschutz der optoelektronischen Bauelemente.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist das Bauelement eine Mehrzahl von ersten Ausnehmungen und eine Mehrzahl von zweiten Ausnehmungen auf. Zumindest eine der ersten Ausnehmungen ist der ersten Kontaktfläche zugeordnet. Zumindest eine der zweiten Ausnehmungen ist der zweiten Kontaktfläche zugeordnet. Insbesondere können mehrere erste Ausnehmungen oder mehrere zweite Ausnehmungen der ersten Kontaktfläche oder der zweiten Kontaktfläche zugeordnet sein.
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Das Bauelement ist insbesondere über ein beliebiges Paar aus einer ersten Kontaktfläche und einer zweiten Kontaktfläche extern elektrisch kontaktierbar.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Anordnung eine Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen und zumindest ein Verbindungselement auf. Die Bauelemente sind angeordnet, sodass eine Ausnehmung eines ersten Bauelements an eine Ausnehmung eines dem ersten Bauelement benachbarten zweiten Bauelements angrenzt, wodurch eine gemeinsame Ausnehmung der benachbarten Bauelemente ausgebildet ist. Das Verbindungselement und die gemeinsame Ausnehmung weisen einander angepasste Formen und Größen auf, sodass das Verbindungselement in die gemeinsame Ausnehmung eingreift und die Bauelemente miteinander mechanisch verbindet.
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Gemäß zumindest einer Ausgestaltungsvariante des Bauelements weist die erste Ausnehmung an der Seitenfläche einen ersten Querschnitt auf. Der Querschnitt kann hierbei entlang der Haupterstreckungsebene erfolgen. Die zweite Ausnehmung weist an der zweiten Seitenfläche einen zweiten Querschnitt auf. Der erste Querschnitt und der zweite Querschnitt sind insbesondere deckungsgleich.
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Mittels einer solchen Ausgestaltung der Ausnehmungen kann die gemeinsame Ausnehmung ausgebildet werden, sodass deren Umrandung an einer Grenzfläche zwischen zwei benachbarten Bauelementen stetig, das heißt kantenfrei, ausgebildet ist. Ein stetiger Verlauf der gemeinsamen Ausnehmung an der Grenzfläche vereinfacht Herstellung des Verbindungselements, dessen Geometrie im Hinblick auf die Form und Größe der gemeinsamen Ausnehmung angepasst ist. Insbesondere weist das Verbindungselement eine vertikale Ausdehnung auf, die kleiner als oder gleich einer vertikalen Tiefe der gemeinsamen Ausnehmung ist. Das Verbindungselement kann somit vollständig in der Ausnehmung angeordnet sein.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist das Verbindungselement dehnbar ausgebildet. Hierbei ist es möglich, dass das Verbindungselement bei der Verbindung gedehnt wird, wodurch das in der Anordnung der Bauelemente vorhandene Verbindungselement eine Dehnung aufweist. „Dehnbar“ kann hierbei bedeuten, dass das Material des Verbindungselements eine Dehngrenze oder eine Streckgrenze aufweist, die geringer als der Abstand der optoelektronischen Bauelemente vor dem Verbinden ist. Beispielsweise beträgt die Dehngrenze oder die Streckgrenze wenigstens 5 µm. Durch die Dehnung des in der gemeinsamen Ausdehnung angeordneten Verbindungselements sind die benachbarten Bauelemente durch eine der Dehnung entgegengesetzte Zugkraft gegeneinander gepresst. Durch eine derartige Ausgestaltung des Verbindungselements kann eine besonders mechanisch stabile Verbindung zwischen benachbarten Bauelementen erzielt werden.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist das Verbindungselement elektrisch isolierend ausgebildet. Die elektrische Verbindung zwischen zumindest zwei benachbarten Bauelementen kann über die Seitenflächen der Bauelemente realisiert sein. Insbesondere weisen die Bauelemente jeweils auf der Seitenfläche eine Kontaktfläche auf, wobei die Kontaktfläche eines ersten Bauelements an die Kontaktfläche eines zweiten Bauelements angrenzt, sodass eine elektrische Verbindung zwischen den Bauelementen hergestellt ist.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform der Anordnung ist das Verbindungselement auf seiner den Bauelementen zugewandten Seite elektrisch leitfähig ausgebildet. Das Verbindungselement weist zum Beispiel eine elektrisch leitfähige Verbindungsschicht auf. Insbesondere weisen die benachbarten Bauelemente in den die gemeinsame Ausnehmung bildenden Ausnehmungen jeweils eine Kontaktfläche auf, wobei die Kontaktflächen der benachbarten Bauelemente mittels der Verbindungsschicht des Verbindungselements miteinander elektrisch verbunden sind.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen des optoelektronischen Bauelements und der Anordnung mit einer Mehrzahl von Bauelementen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 11 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für ein optoelektronisches Bauelement,
- 2 ein Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement in schematischer Schnittansicht,
- 3A bis 5 schematische Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele für ein optoelektronisches Bauelement,
- 6A bis 8 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele für eine Anordnung von Bauelementen,
- 9A bis 10C schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele für eine Anordnung von Bauelementen mit verschiedenen Formen der seitlichen Ausnehmung, und
- 11 ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit einer Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen und einer Mehrzahl von Verbindungselementen.
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Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement ist in 1 schematisch dargestellt. Das optoelektronische Bauelement 10 weist ein erstes Substrat 1, ein zweites Substrat 2 und einen funktionellen Schichtenstapel 3 auf. Der funktionelle Schichtenstapel 3 ist zwischen dem ersten Substrat 1 und dem zweiten Substrat 2 angeordnet.
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Ein schematischer Aufbau des Schichtenstapels 3 ist zum Beispiel in 2 dargestellt. Der funktionelle Schichtstapel 3 kann zum Beispiel eine Mehrzahl von Schichten mit organischen Polymeren, organischen Oligomeren, organischen Monomeren, organischen, nicht-polymeren Molekülen oder Kombinationen daraus aufweisen. Der funktionelle Schichtenstapel 3 weist einen aktiven Bereich 35 auf. Der aktive Bereich 35 emittiert im Betrieb des Bauelements eine elektromagnetische Strahlung, beispielsweise im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich. Insbesondere enthält der aktive Bereich 35 zumindest eine organische aktive Schicht. Der Schichtenstapel 3 enthält eine erste Ladungstransportschicht 33 und eine zweite Ladungstransportschicht 34. Die erste Ladungstransportschicht 33, die zweite Ladungstransportschicht 34 und der aktive Bereich 35 sind zwischen einer ersten Isolierungsstruktur 36 und einer zweiten Isolierungsstruktur 37 angeordnet. Die erste Ladungstransportschicht 33 grenzt an eine erste Anschlussschicht 31 des Schichtenstapels 3 an. Die zweite Ladungstransportschicht 34 grenzt an eine zweite Anschlussschicht 32 des Schichtenstapels 3 an.
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Insbesondere ist das erste Substrat 1 strahlungsdurchlässig, besonders bevorzugt strahlungstransparent ausgebildet. Das erste Substrat 1 kann Glas enthalten oder besteht aus Glas. Das erste Substrat weist beispielsweise eine Oberfläche auf, die dem Schichtenstapel 3 abgewandt ist und als eine Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements ausgebildet ist.
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Das zweite Substrat 2 kann als ein Glassubstrat ausgebildet sein. Alternativ kann das zweite Substrat als eine Deckschicht, etwa eine Folie, ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass das erste Substrat 1 und das zweite Substrat 2 elastisch und dehnbar ausgebildet sind.
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Das optoelektronische Bauelement 10 weist eine erste Seitenfläche 101 und eine der ersten Seitenfläche 101 abgewandte zweite Hauptfläche 102 auf. Die zwei Seitenflächen begrenzen das Bauelement 10 in zwei lateralen Richtungen.
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In der 1 weist das Bauelement eine seitliche erste Ausnehmung 21 auf. Die erste Ausnehmung 21 erstreckt sich in lateraler Richtung bis zur ersten Seitenfläche 101. In vertikaler Richtung erstreckt sich die erste Ausnehmung durch das zweite Substrat hindurch. Es ist auch denkbar, dass die Ausnehmung ein Sackloch im zweiten Substrat bildet. In Draufsicht auf das erste Substrat 1 weist die erste Ausnehmung bei einem ersten Abstand D1 zur ersten Seitenfläche 101 eine zur Seitenfläche parallel verlaufende erste Ausdehnung B1 auf. Bei einem zweiten Abstand D2 zur ersten Seitenfläche 101 weist die erste Ausnehmung eine zur ersten Seitenfläche 101 parallel verlaufende zweite Ausdehnung B2 auf. Der zweite Abstand D2 ist größer als der erste Abstand D1. Die zweite Ausdehnung B2 ist größer als die erste Ausdehnung B1. Das bedeutet, dass die erste Ausnehmung 21 an einer ersten Position zur Seitenfläche 101 eine größere laterale Ausdehnung aufweist als an einer zwischen der ersten Position und der Seitenfläche 101 angeordneten zweiten Position. Die erste Ausnehmung 21 bildet somit eine Verankerungsstruktur für ein in der ersten Ausnehmung angeordnetes Verbindungselement.
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Die erste Ausnehmung weist eine Umrandung auf, die in Draufsicht in einem an die Seitenfläche 101 angrenzenden Bereich senkrecht zur Seitenfläche verläuft. In der 1 weist die erste Ausnehmung bei einem dritten Abstand D3 zur ersten Seitenfläche 101 eine zur ersten Seitenfläche 101 parallel verlaufende dritte Ausdehnung B3 auf. Der dritte Abstand D3 ist dabei größer als der erste Abstand D1 und kleiner als der zweite Abstand D2. Die dritte Ausdehnung B3 und die erste Ausdehnung B1 sind gleich groß. Die erste Ausnehmung 21 weist zwischen dem ersten Abstand D1 und dem dritten Abstand D3 weist eine konstante Ausdehnung auf.
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Das optoelektronische Bauelement enthält eine erste Kontaktfläche 310. Die erste Kontaktfläche ist in der ersten Ausnehmung 21 zugänglich. Insbesondere ist die erste Kontaktfläche 310 ein in der ersten Ausnehmung freigelegter Teilbereich der ersten Anschlussschicht 31 oder der zweiten Anschlussschicht 32.
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Das Bauelement 10 weist eine seitliche zweite Ausnehmung 22 auf. Die zweite Ausnehmung erstreckt sich in lateraler Richtung von einem Innenbereich des Bauelements bis zur zweiten Seitenfläche 102. Die erste Ausnehmung 21 und die zweite Ausnehmung 22 bilden somit jeweils eine Öffnung auf einer Rückseite des Bauelements, deren Innenwand zur ersten Seitenfläche 101 beziehungsweise zur zweiten Seitenfläche 102 geöffnet ist. In der vertikalen Richtung erstreckt sich die zweite Ausnehmung durch das zweite Substrat hindurch. In Draufsicht auf das erste Substrat 1 weisen die erste Ausnehmung 21 und die zweite Ausnehmung 22 eine gleiche Geometrie, etwa gleiche Form und gleiche Größe, auf.
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Das Bauelement 10 weist eine zweite Kontaktfläche 320 auf. Die zweite Kontaktfläche 320 ist in der zweiten Ausnehmung zugänglich. Eine Bodenfläche der zweiten Ausnehmung 22 ist durch die zweite Kontaktfläche 320 gebildet. Die zweite Kontaktfläche 320 ist insbesondere ein freigelegter Teilbereich der ersten Anschlussschicht 31 oder der zweiten Anschlussschicht 32. Das optoelektronische Bauelement 10 ist insbesondere über die erste Kontaktfläche 310 und die zweite Kontaktfläche 320 extern elektrisch kontaktierbar.
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Die erste Ausnehmung 21 weist an der ersten Seitenfläche 101 einen ersten Querschnitt 210 auf. Die zweite Ausnehmung 22 weist an der zweiten Seitenfläche 102 einen zweiten Querschnitt 220 auf. Der erste Querschnitt 210 und der zweite Querschnitt 220 weisen gleiche Form und gleiche Größe auf. Das heißt, der erste Querschnitt 210 und der zweite Querschnitt 220 sind in Seitenansicht deckungsgleich.
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In 3A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement 10 schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel für ein Bauelement in 1. Im Unterschied hierzu weist das Bauelement 10 eine erste Kontaktfläche 310 auf, die die erste Seitenfläche 101 bereichsweise bedeckt. Die erste Kontaktfläche 310 erstreckt sich von der Seitenfläche 101 in die erste Ausnehmung 21 hinein. Die zweite Kontaktfläche 320 kann analog zur ersten Kontaktfläche 310 ausgebildet sein.
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In 3B ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel für ein Bauelement in 3A. Im Unterschied hierzu ist die erste Ausnehmung frei von der ersten Kontaktfläche 310. Die erste Kontaktfläche grenzt an die erste Ausnehmung an. Es ist auch denkbar, dass die erste, auf der ersten Seitenfläche 101 angeordnete Kontaktfläche 310 von der ersten Ausnehmung 21 räumlich beabstandet ist.
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In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement 10 schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel für ein Bauelement in 1. Im Unterschied hierzu unterscheiden sich in Draufsicht die erste Ausnehmung 21 und die zweite Ausnehmung 22 in ihrer Form. In der 4 ist die erste Ausnehmung 21 pilzförmig ausgebildet. Die zweite Ausnehmung 22 ist T-förmig ausgebildet. Die unterschiedlichen Formen der ersten Ausnehmung 21 und der zweiten Ausnehmung 22 sind zur Kennzeichnung der Polarität der an die Kontaktflächen 310 und 320 anzulegenden elektrischen Spannung vorgesehen. Durch die Kennzeichnung der Ausnehmungen im Hinblick auf die Polarität der an die Kontaktflächen anzulegenden elektrischen Spannung kann ein Verpolungsschutz des Bauelements realisiert werden. In Seitenansicht sind ein Querschnitt der ersten Ausnehmung 21 und ein Querschnitt der zweiten Ausnehmung insbesondere deckungsgleich.
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In 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Bauelement schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel für ein Bauelement in 4. Im Unterschied hierzu weist das Bauelement zwei erste Ausnehmungen 21 und zwei zweite Ausnehmungen 22 auf. Abweichend davon kann das Bauelement mehr als zwei erste Ausnehmungen 21 und mehr als zwei zweite Ausnehmungen 22 aufweisen. Die ersten Ausnehmungen 21 sind jeweils einer ersten Kontaktfläche 310 zugeordnet. Die zweiten Ausnehmungen 22 sind jeweils einer zweiten Kontaktfläche 320 zugeordnet. Das Bauelement 10 ist beispielsweise über ein beliebiges Paar, das eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche aufweist, extern elektrisch kontaktierbar. Zwei solche Bauelemente 10 können vereinfacht mittels zumindest eines Verbindungselements elektrisch in Reihe geschaltet werden. Solche Bauelemente können mittels mehrerer Verbindungselemente miteinander verbunden werden, wodurch die mechanische Stabilität der Verbindung zwischen den Bauelementen zusätzlich erhöht ist.
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Es ist auch denkbar, dass die ersten Ausnehmungen 21 sich in ihrer Form unterscheiden. Beispielsweise ist die eine erste Ausnehmung 21 pilzförmig und die andere Ausnehmung 21 T-förmig ausgebildet. Sind die ersten Ausnehmungen 21 verschiedener Formen unterschiedlichen Kontaktflächen 310 und 320 zugeordnet, weist das Bauelement an der Seite der ersten Seitenfläche 101 zumindest eine Anode und eine Kathode des Bauelements auf. Unterscheiden sich die zweiten Ausnehmungen 22 in ihrer Form analog zu den ersten Ausnehmungen 21, weist das Bauelement an der Seite der zweiten Seitenfläche 102 ebenfalls zumindest eine Anode und eine Kathode des Bauelements auf. Zwei solche Bauelemente können somit vereinfacht mittels insbesondere zwei Verbindungselemente elektrisch parallel geschaltet werden.
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In 6A ist ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit zwei optoelektronischen Bauelementen 10 und einem Verbindungselement 90 schematisch dargestellt. Die in der 6A dargestellten Bauelemente entsprechen dem in der 1 beschriebenen optoelektronischen Bauelement. Die Bauelemente 10 sind nebeneinander angeordnet, sodass eine erste Ausnehmung 21 eines ersten Bauelements an eine zweite Ausnehmung 22 eines zweiten Bauelements angrenzt und dadurch eine gemeinsame Ausnehmung 23 der Bauelemente ausgebildet ist. In der gemeinsamen Ausnehmung 23 sind eine erste Kontaktfläche 310 und eine zweite Kontaktfläche 320 zugänglich. Die Bauelemente sind mittels des Verbindungselements 90 bündig mechanisch miteinander verbunden. Insbesondere sind die ersten Substrate 1 und/oder die zweiten Substrate 2 der Bauelemente bündig zueinander angeordnet. Das Verbindungselement 90 weist eine Geometrie auf, die einer Geometrie der gemeinsamen Ausnehmung 23 angepasst ist. Das heißt insbesondere, dass das Verbindungselement und die gemeinsame Ausnehmung 23 gleiche Form und gleiche Größe aufweisen. Die Ausnehmungen 21 und 22 weisen an den Seitenflächen deckungsgleiche Querschnitte auf. Die gemeinsame Ausnehmung 23 ist somit an einer Grenzfläche zwischen den Bauelementen stetig, das heißt insbesondere kantenfrei, ausgebildet.
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Das Verbindungselement 90 enthält einen Körper 91 und eine elektrisch leitfähige Verbindungsschicht 92. Die Kontaktfläche 310 und 320 sind über die Verbindungsschicht 92 elektrisch verbunden. Insbesondere ist das Verbindungselement 90 dehnbar ausgebildet. Beispielsweise weist das Verbindungselement 90 eine vertikale Ausdehnung auf, die kleiner oder gleich einer vertikalen Tiefe der gemeinsamen Ausnehmung 23 ist. Zur Befestigung der benachbarten Bauelemente greift das Verbindungselement 90 in die gemeinsame Ausnehmung 23 ein. Durch die angepassten Formen und Größen ist das Verbindungselement 90 in der gemeinsamen Ausnehmung 23 verankert, wodurch die Bauelemente mechanisch stabil miteinander verbunden sind.
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Es ist auch denkbar, dass die gemeinsame Ausnehmung 23 mit dem in der gemeinsamen Ausnehmung angeordneten Verbindungselement 90 zusätzlich mit einem Auffüllmaterial vergossen ist. Eine derartige Ausgestaltung erhöht die mechanische Stabilität der Verbindung zwischen der Bauelemente und schützt die Verbindungsstelle vor äußeren Umwelteinflüssen. Alternativ kann die gemeinsame Ausnehmung als eine Lötstelle dienen. Beispielsweise ist die vertikale Ausdehnung des Verbindungselements 90 kleiner als die vertikale Tiefe der gemeinsamen Ausnehmung 23. Eine Dicke der Verbindungsschicht, etwa eine Lötschicht, ist insbesondere die Höhendifferenz aus der vertikalen Tiefe und der vertikalen Ausdehnung.
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In 6B ist ein Ausschnitt entlang einer in der 6A gekennzeichneten Linie XX' in Schnittansicht schematisch dargestellt. Die in der gemeinsamen Ausnehmung 23 zugänglichen Kontaktflächen 310 und 320 sind mittels der Verbindungsschicht 92 des Verbindungselements elektrisch verbunden. Insbesondere können die Kontaktflächen 310 und 320 jeweils ein Teilbereich der ersten Anschlussschicht 31 oder der zweiten Anschlussschicht 32 sein, wobei der Teilbereich in den jeweiligen Ausnehmungen 21 und 22 freigelegt ist.
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In 7A ist eine weitere Anordnung mit zwei Bauelementen 10 und einem Verbindungselement 90 schematisch dargestellt. Die in der 7A dargestellte Anordnung entspricht im Wesentlichen der in der 6A beschriebenen Anordnung. Im Unterschied hierzu bedecken die Kontaktflächen 310 und 320 jeweils die Seitenfläche 101 oder 102 bereichsweise. Das Verbindungselement 90 ist frei von einer elektrisch leitfähigen Verbindungsschicht. Insbesondere ist das Verbindungselement 90 elektrisch isolierend ausgebildet. Beispielsweise ist das Verbindungselement 90 dehnbar ausgebildet. Die benachbarten Bauelemente 10 sind beispielsweise durch eine der Dehnung des Verbindungselements 90 entgegengesetzte Zugkraft gegeneinander gepresst. Die elektrische Verbindung zwischen den benachbarten Bauelementen ist über die Seitenflächen 101 und 102 der Bauelemente realisiert. Durch die Elastizität des Verbindungselements und die der Dehnung des Verbindungselements entgegengesetzte Zugkraft ist eine sichere elektrische Verbindung über die Seitenflächen der Bauelemente hergestellt. Das Verbindungselement 90 kann dabei kleiner als die gemeinsame Ausnehmung ausgebildet sein. Insbesondere weist das Verbindungselement 90 eine maximale laterale Ausdehnung auf, die höchstens 95 %, vorzugsweise höchstens 90 % oder höchstens 85 % einer maximalen lateralen Ausdehnung der gemeinsamen Ausnehmung beträgt.
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In 7B ist ein Ausschnitt entlang einer in der 7A gekennzeichneten Linie YY' in Schnittansicht schematisch dargestellt. Die Kontaktflächen 310 und 320 erstrecken sich jeweils von einer Seitenfläche in eine Ausnehmung eines optoelektronischen Bauelements 10. Abweichend davon ist es auch denkbar, dass die Kontaktflächen 310 und 320 jeweils eine Seitenfläche zumindest bereichsweise bedecken, wobei die Ausnehmungen frei von den Kontaktflächen sind.
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In 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung mit zwei Bauelementen 10 und einem Verbindungselement 90 schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel in 6A, in der die Bauelemente 10 dem in der 1 beschriebenen Bauelement entsprechen. Im Unterschied hierzu entsprechen die in der 8 dargestellten Bauelemente 10 dem in der 4 beschriebenen Bauelement, dessen Ausnehmungen 21 und 22 sich in ihrer Form zur Kennzeichnung der Polarität der an den Ausnehmungen zugeordneten Kontaktflächen 310 und 320 anzulegenden elektrischen Spannung unterscheiden. In der 8 bilden zwei Ausnehmungen mit unterschiedlichen Formen eine gemeinsame Ausnehmung 23. Das Verbindungselement 90 weist eine Geometrie auf, die der Geometrie der gemeinsamen Ausnehmung 23 angepasst ist.
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In den 9A bis 10C sind weitere Ausführungsbeispiele für eine Anordnung mit Bauelementen beschrieben, die Ausnehmungen verschiedener Formen aufweisen.
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In der 9A sind die Ausnehmungen jeweils pilzförmig ausgebildet. Die gemeinsame Ausnehmung 23 weist eine Knochenform auf. In der 9B sind die Ausnehmungen 21 und 22 jeweils flaschenhalsförmig ausgebildet. Die gemeinsame Ausnehmung 23 ist sanduhrförmig ausgebildet. In der 9C sind die Ausnehmungen 21 und 22 jeweils T-förmig ausgebildet. Die gemeinsame Ausnehmung 23 ist H-förmig ausgebildet. In der 9D sind die Ausnehmungen 21 und 22 jeweils pfeilförmig ausgebildet. Die gemeinsame Ausnehmung 23 ist doppelpfeilförmig ausgebildet.
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In den 10A bis 10C ist die gemeinsame Ausnehmung 23 durch zwei Ausnehmungen 21 und 22 ausgebildet, wobei die zwei Ausnehmungen 21 und 22 unterschiedliche Formen aufweisen. Die Ausnehmungen 21 und 22 sind jeweils pfeilförmig, flaschenhalsförmig, trapezförmig, pilzförmig oder T-förmig ausgebildet.
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In 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anordnung 100 mit einer Mehrzahl von optoelektronischen Bauelementen 10 und einer Mehrzahl von Verbindungselementen 90 beschrieben. Die Bauelemente 10 entsprechen im Wesentlichen dem in der 5 dargestellten Bauelement.
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Die Bauelemente 10 sind in einer Mehrzahl von Reihen und Spalten angeordnet. Die Bauelemente 10 innerhalb einer Reihe sind durch eine Mehrzahl von Verbindungselementen 90 mechanisch verbunden. In der 11 sind die Bauelemente einer Reihe in Reihe geschaltet. Eine Richtung des Stromflusses kann durch die Form der angeordneten Verbindungselemente 90 gekennzeichnet werden.
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Zwei benachbarte Bauelemente 10 einer Spalte am Rand der Anordnung sind durch eine Verbindungsstrebe 94 elektrisch und mechanisch verbunden. Die Verbindungsstrebe 94 weist Ausbuchtungen auf, deren Geometrie der Geometrie der Ausnehmungen 21 und 22 angepasst ist. Die sich am Rand der Anordnung befindlichen Ausnehmungen, welche für eine mechanische oder elektrische Verbindung zwischen den Bauelementen nicht vorgesehen sind, sind mit einer Schutzrandleiste 95 oder mit einem Schutzelement 96 bedeckt. Die Schutzrandleiste und das Schutzelement sind insbesondere für die Isolierung der Kontaktflächen vorgesehen und weisen zumindest bereichsweise eine Geometrie auf, die einer Geometrie der zu bedeckenden Ausnehmung oder der zu bedeckenden Ausnehmungen angepasst ist.
