WO2013007781A1 - Leuchtmodul mit reduziertem flächenbedarf - Google Patents

Leuchtmodul mit reduziertem flächenbedarf Download PDF

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WO2013007781A1
WO2013007781A1 PCT/EP2012/063662 EP2012063662W WO2013007781A1 WO 2013007781 A1 WO2013007781 A1 WO 2013007781A1 EP 2012063662 W EP2012063662 W EP 2012063662W WO 2013007781 A1 WO2013007781 A1 WO 2013007781A1
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WO
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active element
light module
encapsulation
module according
electrical connections
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/063662
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Eritt
Jörg AMELUNG
Original Assignee
Ledon Oled Lighting Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ledon Oled Lighting Gmbh & Co. Kg filed Critical Ledon Oled Lighting Gmbh & Co. Kg
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Priority to CN201280034376.3A priority patent/CN103718323B/zh
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K59/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one organic light-emitting element covered by group H10K50/00
    • H10K59/80—Constructional details
    • H10K59/82—Interconnections, e.g. terminals

Definitions

  • the present invention relates to a lighting module according to the preamble of claim 1, which has a plate-shaped active element for emitting light, which is arranged on a carrier element.
  • the active element may in particular be an OLED (organic light emitting diodes) structure or a QLED (quantum dot light emitting diodes) structure.
  • OLEDs or QLEDs are also the focus of attention since novel surface light elements can be realized on the basis of such structures.
  • a flat luminaire with a moderate luminance compared to a classic LED an OLED or QLED is ideally suited for the production of flat, diffuse light sources.
  • an OLED or QLED has the properties of a so-called Lambertian radiator with a constant luminance at arbitrary emission angles. Accordingly, it is particularly suitable for forming large-area light sources.
  • An OLED or QLED represents a current-driven component. Accordingly, a homogeneous current distribution over the luminous area is extremely important in order to achieve a uniform and homogeneous light emission.
  • a limitation of this homogeneity is given by the required transparent electrode, which is to be arranged at least on one side of the OLED or QLED structure. This transparent electrode is usually formed on the basis of transparent conductive oxides (TCO) or extremely thin metal layers. Due to the low conductivity of these materials, however, there is a limitation of
  • these current conductors are usually made of non-transparent metal films with a high through further interconnects
  • FIG. 4 shows the basic structure of a planar OLED or QLED surface illumination element 100, as is known from the prior art, in a plan view.
  • the reference numeral 110 designates a carrier substrate, which is usually formed of glass, a transparent plastic film or a similar material.
  • the active OLED or QLED structure 111 is arranged, which is supplied via the anode terminals 112 and the cathode terminals 113 with power.
  • Edge encapsulation 121 bridge formed and the active surface 111 surrounding area.
  • the encapsulation 121 which may typically be of a glass, a plastic film or the like, serves to protect the active structure 111 from external influences. In particular, the penetration of moisture and oxygen into the structure 111 is thereby avoided.
  • the interconnects 112a and 113a bridging the encapsulation 121 are usually formed from ITO or alternatively from FTO, ZnO, PEDOT or the like.
  • the carrier element 110 has a projection on the outer circumference of the active surface 111, which projection is used to arrange the connections 112 and 113 formed as planar conductor tracks.
  • the present invention is therefore based on the object of specifying a novel solution for realizing a lighting module, in particular based on an OLED or QLED, in which the disadvantages just described are avoided.
  • the object is achieved by a lighting module, which has the features of claim 1.
  • the core idea of the solution according to the invention is to arrange the electrical connections for the power supply of the active element of the lighting module in a novel manner. As before, these connections are formed by conductor tracks which, however, according to the invention are now arranged perpendicular to the plane of the active element and run at least partially on the outer circumference of encapsulation means which laterally surround the active element.
  • a lighting module which has:
  • a plate-shaped carrier element having a surface on which the active element is arranged, wherein the carrier element has a region projecting with respect to the active element
  • the active element laterally
  • the conductor paths forming the electrical connections are arranged perpendicular to the plane of the active element and run at least partially on the outer circumference of the encapsulation means.
  • a significant reduction of the required edge area for the lighting module can be obtained by the configuration according to the invention, in particular by the novel arrangement of the electrical connections.
  • An at least slight projection of the substrate, on which the OLED or QLED structure is arranged, is furthermore required in order to allow circumferential encapsulation, that is, sufficient protection of the active layer.
  • the erfmdungswashe solution allows a significant reduction of this supernatant compared to previously known solutions, so that ultimately the non-luminous frame can be minimized.
  • This advantage already comes with However, to carry individual light elements, but in particular also affects arrangements with several lighting modules according to the invention, since now the proportion of non-luminous surface drastically reduced and thus the homogeneous light emission over the entire surface of the arrangement can be improved.
  • a plate-shaped encapsulation substrate is arranged on the side of the active element opposite the carrier element, which also protects the side of the active element opposite the substrate.
  • the electrical connections which are formed by the conductor tracks are in this case preferably arranged on the outer circumference of the encapsulation substrate.
  • the terminals may extend over the entire height of the encapsulant substrate, even with the possibility that the interconnects extend over both the height of the encapsulant substrate and the height of the carrier member. A sufficient width of the conductors forming the electrical connections is thus ensured in each case, which is of high relevance in view of the required power supply to the active element.
  • the lateral encapsulants may be formed, for example, by a peripheral frame of the encapsulant substrate.
  • Encapsulation substrate itself can be made opaque or alternatively also made of a transparent material, for example of glass or plastic. In the case of a translucent execution is accordingly a
  • the support element which usually forms the primary emission surface of the arrangement, is
  • a translucent material in particular glass or plastic.
  • the active element is preferably formed by an OLED or QLED structure.
  • a preferred example of application of the solution according to the invention consists of a planar lighting arrangement, which consists of a plurality of lighting modules, which are connected in series or in parallel with each other.
  • the electrical connection of the lighting modules with each other can be done in particular via the laterally arranged electrical connections. Also this advantage of the simple Connection of the light module with each other results from the inventive lateral arrangement of the connections.
  • Figures la and lb views of a first embodiment of a lighting module according to the invention
  • Figures 2a and 2b are views of a second embodiment of a lighting module according to the invention
  • Figures 3a and 3b are views of a third embodiment of a lighting module according to the invention.
  • FIG. 4 shows a lighting module according to the known state of the art
  • Edge encapsulation is realized, which is why an area is to be provided around the active surface in order to allow a bonding of encapsulation substrate and carrier substrate.
  • Such measures limit the possibilities for interconnecting a plurality of light-emitting elements to form larger, homogeneous illuminated areas, since basically non-emitting areas remain between the individual luminous areas, giving the overall impression of the luminous area
  • FIGS. la and lb show - in plan view and in sectional view - first a first embodiment of a lighting module 1 according to the invention, which is still very similar to the known from the prior art and shown in Figure 4 module 100. So again is on a flat support element or
  • Carrier substrate 10 which is preferably formed of glass or a translucent plastic film, an active, plate-shaped element 11 arranged in the form of an OLED or QLED.
  • the side of the active surface 11 opposite the carrier substrate 10 is covered by an encapsulation substrate 12 which, depending on whether light emission on both sides or only in one direction is desired, is again made of a light-transmissive material (for example glass or plastic) or an opaque material can be formed.
  • a light-transmissive material for example glass or plastic
  • an opaque material can be formed.
  • Main task of this encapsulation substrate 20 is primarily to protect the back of the active layer 11 from external influences, in particular to prevent the ingress of moisture, oxygen or the like.
  • a lateral sheathing of the active surface 11 is required.
  • This is formed in the present case by a peripheral frame 21.
  • the frame 21 is preferably integrally connected to the encapsulation substrate 20, so part of the
  • Encapsulation substrate 20 but could alternatively be formed by a separate component.
  • the encapsulation substrate 20 with the frame 21 thus forms an approximately square recess, in which the active element 11 is inserted.
  • Frame 21 is accordingly the active element 11 completely or sheathed on all sides.
  • the lateral anode connections 30 can be seen, which are connected to one another at two
  • a connection between the terminals 30 and the active element 11 via feeds 13 a which are arranged between the carrier substrate 10 and the peripheral frame 21 and may consist of ITO, FTO, ZnO, PDOT or similar materials.
  • the connection between the terminals 30 and the leads 13a via conductive adhesive and / or by bonding or soldering.
  • the peculiarity of the solution according to the invention consists in the fact that the terminals 30 are in turn designed as planar printed conductors, but now not aligned parallel to the plane of the active element 11 but perpendicular thereto and arranged on the outer circumference of the encapsulation substrate 20 and the frame 21. Accordingly, despite substantially the same area of these terminals 30 compared to the solution of Figure 4, no further protruding portion of the support substrate 10 is required, so that the thickness of the rotating frame, which does not light, substantially to the dimensions of
  • Edge caps 21 is limited. Since such a frame typically has a width of about 1 to 2 mm from the outer edge of the carrier substrate 10, as compared to the solution in Figure 4, a significant reduction in the area requirements, in particular the non-luminous area can be achieved.
  • the thickness of the active element 11 to illustrate the inventive concept is shown clearly exaggerated. In reality, this OLED or QLED structure 11 has an extremely small thickness compared to the carrier substrate 10 and / or encapsulation substrate 20. Furthermore, applies both for the embodiment of Figures la and lb as well as for the other exemplary embodiments according to the invention that the invention is not limited to square lighting modules. Instead, the light module may have any shape, in particular a polygonal shape or a rotationally symmetrical or oval shape. However, in particular structures are preferred, which allow a planar merging of several such lighting modules to a gapless larger luminous area.
  • FIGS. 2a and 2b A further improvement or reduction of the circulating, non-luminous edge can be achieved according to the variant illustrated in FIGS. 2a and 2b, wherein identical elements are again provided with the same reference numerals.
  • the Randverkapselung is replaced by means of the circumferential frame 21 in the first embodiment by a so-called Vollvidverkapselung.
  • no circumferential frame 21 is now provided, which protects the lateral extent of the active element 11. Instead, the
  • Carrier substrate 10, active element 11 and encapsulation substrate 20 to connect together.
  • the encapsulation substrate 20 requires only a very slight lateral projection with respect to the active element 11 in order to allow full encapsulation of the active element 11.
  • the feeders 13a are provided, which enable the electrical connection between active element 11 and terminals 30. The terminals 30, so the traces for powering the
  • the outer periphery of the luminous module 1 is almost completely formed by the connections 30 or the connections located on the other two side surfaces.
  • the interconnects 30 now extend over the entire height of the luminous module 1, that is to say both over the height of the encapsulation substrate 20 and the carrier substrate 10. Due to the increased area of the interconnects 30, an even better Slxom feed can be achieved. In addition, in comparison to the previously discussed embodiments, the conductor thickness can be reduced.
  • the interconnects 30 project slightly into the gap between the carrier substrate 10 and the encapsulation substrate 20 in the edge area of the active element 11. In order to facilitate the contact between the contact areas 30 and the feeds 13a, it is preferable for the encapsulation substrate 20 to be in the
  • Edge region slightly bevelled, that is sloping outwards.
  • the resulting area requirement for the non-luminous frame corresponds to Essentially the space requirement of the second exemplary embodiment.
  • the production of the side contact surfaces can also take place by means of printing or dispensing processes, which makes possible a simple and cost-effective variant of the production of OLED or QLED surface radiators.
  • connection of a plurality of corresponding lighting modules to a flat luminous element is facilitated.
  • the modules can be connected to each other both serially and in parallel, with the particular advantage that the proportion of non-luminous surfaces and spaces can be significantly reduced. Accordingly, a uniform and homogeneous light emission can be achieved over a large area.

Landscapes

  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

Bei einem Leuchtmodul (1) mit einem plattenförmigen, aktiven Element (11) und einem plattenförmigen Trägerelement (10), mit einer Oberfläche, auf der das aktive Element (11) angeordnet ist, wobei das Trägerelement (10) mit Bezug auf das aktive Element (11) einen überstehenden Bereich aufweist, sind im Bereich des Überstands befindliche, das aktive Element (11) seitlich umschließende Verkapselungsmittel (21) vorgesehen. Außerhalb der Verkapselungsmittel (21) befinden sich elektrische Anschlüsse (30) zur Stromversorgung des aktiven Elements (11), welche als Leiterbahnen ausgeführt sind, wobei diese Leiterbahnen senkrecht zur Ebene des aktiven Elements (11) angeordnet sind und zumindest teilweise am Außenumfang der Verkapselungsmittel (21) verlaufen.

Description

Leuchtmodul mit reduziertem Flächenbedarf
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, welches ein plattenförmiges aktives Element zur Lichtabgabe aufweist, das auf einem Trägerelement angeordnet ist. Bei dem aktiven Element kann es sich insbesondere um eine OLED (Organic light emitting diodes)-Struktur oder um eine QLED (Quantum-dot light emitting diodes)-Struktur handeln.
Die Entwicklung neuartiger Lichtquellen, welche aufgrund ihrer verbesserten
Eigenschaften klassische Lichtquellen wie Glühbirnen oder Leuchtstofflampen ersetzen können, hat in letzter Zeit gravierende Fortschritte erzielt. Neben klassischen lichtemittierenden Dioden (LEDs), welche im Wesentlichen punktförmige
Lichtquellen darstellen, sind dabei insbesondere auch OLEDs oder QLEDs in den Mittelpunkt der Aufmerksamkeit gerückt, da auf Basis derartiger Strukturen neuartige Flächenlichtelemente verwirklicht werden können. Als flächiger Leuchtkörper mit einer gegenüber einer klassischen LED moderaten Leuchtdichte ist eine OLED oder QLED ideal geeignet für die Herstellung flächiger diffuser Lichtquellen. Die
Anwendungsmöglichkeiten für derartige Lichtquellen sind äußerst vielfältig, weshalb auf diesem Gebiet eine starke Weiterentwicklung in den letzten Jahren stattgefunden hat. Aufgrund ihres Aufbaus weist eine OLED oder QLED die Eigenschaften eines so genannten Lambert'schen Strahlers mit einer konstanten Leuchtdichte bei beliebigen Abstrahlwinkeln auf. Dementsprechend eignet sie sich in besonders guter Weise dafür, großflächige Lichtquellen zu bilden.
Eine OLED bzw. QLED stellt ein stromgetriebenes Bauelement dar. Dementsprechend ist eine homogene Stromverteilung über die Leuchtfläche extrem wichtig, um eine gleichmäßige und homogene Lichtabstrahlung zu erzielen. Eine Limitierung dieser Homogenität ist durch die erforderliche transparente Elektrode, welche zumindest an einer Seite der OLED- oder QLED-Struktur anzuordnen ist, gegeben. Diese transparente Elektrode wird normalerweise auf Basis von transparenten leitfähigen Oxiden (TCO) oder extrem dünnen Metallschichten gebildet. Aufgrund der geringen Leitfähigkeit dieser Materialien ergibt sich allerdings eine Begrenzung der
Homogenität. Die vorgenannten Einschränkungen führen dazu, dass die maximal realisierbare Fläche von OLED- bzw. QLED-Flächenstrahlern begrenzt ist. Um den Strom an die
Leuchtfläche heranzuführen, sind des Weiteren umlaufende Stromleiter erforderlich. In bisherigen bekannten Ausführungsformen werden diese Stromleiter durch weitere Leiterbahnen zumeist aus nicht-transparenten Metallfilmen mit einer hohen
Leitfähigkeit gebildet. Diese bilden einen breiten, nicht-leuchtenden Rahmen um die Leuchtfläche, wie Figur 4 entnommen werden kann.
Figur 4 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines flächigen OLED- oder QLED- Flächenleuchtelements 100, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, in Aufsicht. Das Bezugszeichen 110 bezeichnet hierbei ein Trägersubstrat, welches in der Regel aus Glas, einer transparenten Kunststofffolie oder einem ähnlichen Material gebildet ist. Auf diesem Trägersubstrat 110 ist die aktive OLED- oder QLED-Struktur 111 angeordnet, welche über die Anodenanschlüsse 112 und die Kathodenanschlüsse 113 mit Strom versorgt wird. Die Anbindung dieser Anschlüsse 112 und 113 an die aktive Fläche 111 erfolgt über Leiterbahnen 112a und 113a, welche einen als
Randverkapselung 121 ausgebildeten und die aktive Fläche 111 umgebenden Bereich überbrücken. Die Verkapslung 121, welche typischerweise aus einem Glas, einer Kunststofffolie oder ähnlichem sein kann, dient dazu, die aktive Struktur 111 vor äußeren Einflüssen zu schützen. Insbesondere das Eindringen von Feuchtigkeit und Sauerstoff in die Struktur 111 wird hierdurch vermieden. Die die Verkapslung 121 überbrückenden Leiterbahnen 112a und 113a sind dabei üblicherweise aus ITO oder alternativ aus FTO, ZnO, PEDOT oder ähnlichem gebildet. Wie der Darstellung von Figur 4 entnommen werden kann, weist das Trägerelement 110 am Außenumfang der aktiven Fläche 111 einen Überstand auf, der zur Anordnung der als flächige Leiterbahnen ausgebildeten Anschlüsse 112 und 113 genutzt wird. Hierbei ist eine gewisse Breite des Überstands erforderlich, um eine ausreichende Leitfähigkeit für die Anschlüsse 112, 113 gewährleisten zu können, was letztendlich erforderlich ist, um die aktive Schicht 111 in ausreichender Weise mit Strom versorgen zu können. Dies wiederum hat allerdings zur Folge, dass die aktive Schicht 111, also der tatsächlich leuchtende Bereich der Anordnung 100 von einem nicht-leuchtenden Rahmen umgeben ist. Sollen mehrere derartige Leuchtelemente 110 zu einer größeren flächigen Anordnung miteinander kombiniert werden, so wird hierdurch der
Gesamteindruck der erhaltenen Leuchtfläche beeinträchtigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Lösung zur Realisierung eines Leuchtmoduls insbesondere auf Basis einer OLED oder QLED anzugeben, bei der die soeben beschriebenen Nachteile vermieden werden. Die Aufgabe wird durch ein Leuchtmodul, welches die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Kerngedanke der erfindungsgemäßen Lösung ist, die elektrischen Anschlüsse zur Stromversorgung des aktiven Elements des Leuchtmoduls neuartig anzuordnen. Nach wie vor werden diese Anschlüsse durch Leiterbahnen gebildet, welche nunmehr allerdings erfindungsgemäß senkrecht zur Ebene des aktiven Elements angeordnet sind und zumindest teilweise am Außenumfang von Verkapselungsmitteln, welche das aktive Element seitlich umschließen, verlaufen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dementsprechend ein Leuchtmodul vorgeschlagen, welches aufweist:
- ein plattenförmiges, aktives Element,
ein plattenförmiges Trägerelement mit einer Oberfläche, auf der das aktive Element angeordnet ist, wobei das Trägerelement einen, mit Bezug auf das aktive Element überstehenden Bereich aufweist,
- im Bereich des Überstands befindliche, das aktive Element seitlich
umschließende Verkapselungsmittel,
- außerhalb der Verkapselungsmittel befindliche elektrische Anschlüsse, welche als Leiterbahnen ausgeführt sind,
- zwischen dem Trägerelement und den Verkapselungsmitteln befindliche und die Anschlüsse mit dem aktiven Element verbindende elektrische
Verbindungen,
wobei erfindungsgemäß die die elektrischen Anschlüsse bildenden Leiterbahnen senkrecht zur Ebene des aktiven Elements angeordnet sind und zumindest teilweise am Außenumfang der Verkapselungsmittel verlaufen.
Wie später anhand mehrerer Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung detailliert erläutert wird, kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung, insbesondere durch die neuartige Anordnung der elektrischen Anschlüsse, eine deutliche Reduzierung des erforderlichen Randbereichs für das Leuchtmodul erhalten werden. Ein zumindest geringfügiger Überstand des Substrats, auf dem die OLED- oder QLED-Struktur angeordnet ist, ist weiterhin erforderlich, um eine umlaufende Verkapselung, also einen ausreichenden Schutz der aktiven Schicht zu ermöglichen. Die erfmdungsgemäße Lösung gestattet allerdings im Vergleich zu bislang bekannten Lösungen eine deutliche Reduzierung dieses Überstands, sodass letztendlich der nichtleuchtende Rahmen minimiert werden kann. Dieser Vorteil kommt bereits bei einzelnen Leuchtelementen zu tragen, wirkt sich allerdings insbesondere auch bei Anordnungen mit mehreren erfindungsgemäßen Leuchtmodulen aus, da nunmehr der Anteil der nicht-leuchtenden Fläche drastisch reduziert und damit die homogene Lichtabstrahlung über die gesamte Fläche der Anordnung hinweg verbessert werden kann.
Vorzugsweise ist an der dem Trägerelement gegenüberliegenden Seite des aktiven Elements ein plattenförmiges Verkapselungssubstrat angeordnet, welches auch die dem Substrat gegenüberliegende Seite des aktiven Elements schützt. Die elektrischen Anschlüsse, welche durch die Leiterbahnen gebildet sind, sind hierbei vorzugsweise am Außenumfang des Verkapselungssubstrats angeordnet. Insbesondere können sich die Anschlüsse über die gesamte Höhe des Verkapselungssubstrats erstrecken, wobei sogar die Möglichkeit besteht, dass sich die Leiterbahnen sowohl über die Höhe des Verkapselungssubstrats als auch über die Höhe des Trägerelements erstrecken. Eine ausreichende Breite der die elektrischen Anschlüsse bildenden Leiterbahnen ist also in jedem Fall gewährleistet, was im Hinblick auf die erforderliche Stromversorgung des aktiven Elements von hoher Relevanz ist.
Die seitlichen Verkapselungsmittel können beispielsweise durch einen umlaufenden Rahmen des Verkapselungssubstrats gebildet werden. Alternativ hierzu wäre es auch denkbar, die Verkapselungsmittel durch ein zwischen dem Trägerelement und dem Verkapselungssubstrats wirksames Klebematerial zu bilden. Das
Verkapselungssubstrat selbst kann dabei lichtundurchlässig oder alternativ auch aus einem lichtdurchlässigen Material, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff gebildet sein. Im Falle einer lichtdurchlässigen Ausfuhrung ist dementsprechend eine
Lichtabgabe zu beiden Seiten des aktiven Elements möglich. Auch das Trägerelement, welches in der Regel die primäre Abstrahlfläche der Anordnung bildet, ist
vorzugsweise aus einem lichtdurchlässigen Material, insbesondere aus Glas oder Kunststoff gebildet.
Das aktive Element ist wie bereits erwähnt vorzugsweise durch eine OLED- oder QLED-Struktur gebildet.
Ein bevorzugtes Anwendungsbeispiels der erfmdungsgemäßen Lösung besteht in einer flächigen Beleuchtungsanordnung, welche aus mehreren Leuchtmodulen besteht, die in Reihe oder parallel miteinander verschaltet sind. Die elektrische Verbindung der Leuchtmodule untereinander kann dabei insbesondere auch über die seitlich angeordneten elektrischen Anschlüsse erfolgen. Auch dieser Vorteil der einfachen Verbindung der Leuchtmodul untereinander ergibt sich durch die erfindungsgemäße seitliche Anordnung der Anschlüsse.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
Figuren la und lb Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls; Figuren 2a und 2b Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls;
Figuren 3 a und 3b Ansichten eines dritten Ausfuhrungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls und
Figur 4 ein Leuchtmodul gemäß dem bekannten Stand der
Technik.
Wie bereits erwähnt kommt es aufgrund der begrenzten Leitfähigkeit zumindest einer Elektrode einer OLED- oder QLED-Struktur zu Spannungsabfallen und damit zu inhomogenen Leuchtdichteverteilungen. Um derartige Effekte möglichst effektiv zu unterdrücken, ist es erforderlich den Strom homogen vom Rand in die Leuchtfläche zu leiten. Zur besseren Stromverteilung werden um das aktive Element herum verstärkte Leiterbahnen angeordnet, welche die Stromzuführung ermöglichen. Aufgrund der erforderlichen Leitfähigkeit dieser Anschlüsse werden allerdings metallische und damit nicht transparente Leiterbahnen verwendet, welche zu einem nicht-leuchtenden Rahmen um die lichtemittierende Fläche fuhren. Ferner sollte die aktive Struktur vor Umwelteinflüssen geschützt werden, weshalb standardmäßig eine Verkapselung vorgesehen ist. Diese wird nach derzeitigem Stand der Technik durch eine
Randverkapselung realisiert, weshalb ein Bereich um die aktive Fläche herum vorzusehen ist, um eine Verklebung von Verkapslungssubstrat und Trägersubstrat zu ermöglichen. Derartige Maßnahmen schränken die Möglichkeiten zur Verschaltung mehrerer lichtemittierender Elemente zu größeren homogenen Leuchtflächen ein, da zwischen den einzelnen leuchtenden Flächen grundsätzlich nicht-emittierende Bereiche verbleiben, welche den Gesamteindruck der leuchtenden Fläche
verschlechtern.
Durch die erfindungsgemäße Verlagerung der Zuleitungen an den vertikalen Rand der Verkapselungsmittel wird es nunmehr allerdings ermöglicht, den Querschnitt dieser nicht-emittierenden Fläche um die OLED- bzw. QLED-Struktur herum zu reduzieren. Gleichzeitig wird durch diese Maßnahme ein einfaches, direktes Verschalten mehrerer einzelner Leuchtelemente zu einer größeren lichtemittierenden Fläche ermöglicht. Dieser erfindungsgemäße Gedanke soll nachfolgend anhand der Ausführungsbeispiele der Figuren 1 bis 3 näher erläutert werden.
Die Figuren la und lb zeigen - in Aufsicht sowie in Schnittdarstellung - zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leuchtmoduls 1, welches dem aus dem Stand der Technik bekannten und in Figur 4 dargestellten Modul 100 noch sehr ähnlich ist. Wiederum ist also auf einem flächigen Trägerelement oder
Trägersubstrat 10, welches vorzugsweise aus Glas oder einer lichtdurchlässigen Kunststofffolie gebildet ist, ein aktives, plattenförmiges Element 11 in Form eine OLED oder QLED angeordnet. Die dem Trägersubstrat 10 gegenüberliegende Seite der aktiven Fläche 11 wird durch ein Verkapselungssubstrat 12 abgedeckt, welches je nachdem, ob eine Lichtabgabe zu beiden Seiten oder nur in einer Richtung gewünscht ist, wiederum aus einem lichtdurchlässigen Material (beispielsweise Glas oder Kunststoff) oder einem lichtundurchlässigem Material gebildet sein kann.
Hauptaufgabe dieses Verkapselungssubstrats 20 ist in erster Linie, die Rückseite der aktiven Schicht 11 vor äußeren Einflüssen zu schützen, insbesondere das Eindringen von Feuchtigkeit, Sauerstoff oder dergleichen zu verhindern.
Für einen allumseitigen Schutz ist allerdings auch eine seitliche Ummantelung der aktiven Fläche 11 erforderlich. Diese wird im vorliegenden Fall durch einen umlaufenden Rahmen 21 gebildet. Der Rahmen 21 ist dabei vorzugsweise einstückig mit dem Verkapselungssubstrat 20 verbunden, also Bestandteil des
Verkapselungssubstrats 20, könnte alternativ hierzu allerdings auch durch ein separates Bauteil gebildet werden. Das Verkapselungssubstrat 20 mit dem Rahmen 21 bildet somit eine etwa quadratische Ausnehmung, in welche das aktive Element 11 eingelegt wird. Durch das Trägersubstrat 10 und das Verkapselungssubstrats 20 mit dem
Rahmen 21 wird dementsprechend das aktive Element 11 vollständig bzw. von allen Seiten ummantelt.
Zur Stromversorgung des aktiven Elements 11 sind wiederum Kathoden- und
Anodenanschlüsse erforderlich, welche eine ausreichende Leitfähigkeit besitzen müssen und dementsprechend als flächige Leiterbahnen ausgeführt sind. Im
dargestellten Ausfiüirungsbeispiel sind in der Schnittdarstellung von Figur lb die seitlichen Anodenanschlüsse 30 erkennbar, welche an zwei einander
gegenüberliegenden Längsseiten des Leuchtmoduls 1 angeordnet sind. Die beiden Kathodenanschlüsse sind an den beiden weiteren Längsseiten des Moduls 1 angeordnet und dementsprechend in Figur lb nicht erkennbar. Eine Verbindung zwischen den Anschlüssen 30 und dem aktiven Element 11 erfolgt über Zuführungen 13 a, welche zwischen dem Trägersubstrat 10 und dem umlaufenden Rahmen 21 angeordnet sind und aus ITO, FTO, ZnO, PDOT oder ähnlichen Materialien bestehen können. Die Verbindung zwischen den Anschlüssen 30 und den Zuführungen 13a erfolgt über Leitkleber und/oder durch Bond- bzw. Lötverfahren.
Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung besteht nunmehr darin, dass die Anschlüsse 30 wiederum als flächige Leiterbahnen ausgeführt sind, nunmehr allerdings nicht parallel zur Ebene des aktiven Elements 11 sondern senkrecht hierzu ausgerichtet und am Außenumfang des Verkapselungssubstrats 20 bzw. des Rahmens 21 angeordnet sind. Trotz im Wesentlichen gleicher Fläche dieser Anschlüsse 30 im Vergleich zur Lösung von Figur 4 ist dementsprechend kein weiterer überstehender Bereich des Trägersubstrats 10 erforderlich, sodass die Dicke des umlaufenden Rahmens, der nicht leuchtet, im Wesentlichen auf die Abmessungen der
Randverkapselungen 21 beschränkt ist. Da ein derartiger Rahmen typischerweise eine Breite von etwa 1 bis 2 mm vom äußeren Rand des Trägersubstrats 10 aufweist, kann im Vergleich zu der Lösung in Figur 4 eine deutliche Reduzierung des Flächenbedarfs, insbesondere des nicht-leuchtenden Bereichs erzielt werden.
Anzumerken ist, dass in den dargestellten Figuren die Dicke des aktiven Elements 11 zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Gedanken deutlich überhöht dargestellt ist. In Realität weist diese OLED- bzw. QLED-Struktur 11 eine extrem geringe Dicke im Vergleich zum Trägersubstrat 10 und/oder Verkapselungssubstrat 20 auf. Ferner gilt sowohl für das Ausführungsbeispiel der Figuren la und lb als auch für die weiteren erfindungsgemäßen Ausfuhrungsbeispiele, dass die Erfindung nicht auf quadratische Leuchtmodule beschränkt ist. Stattdessen kann das Leuchtmodul eine beliebige Form, insbesondere auch eine polygonale Form oder eine rotationssymmetrische bzw. ovale Form aufweisen. Bevorzugt sind allerdings insbesondere Strukturen, welche ein flächiges Zusammenschließen mehrerer derartiger Leuchtmodule zu einer lückenlosen größeren leuchtenden Fläche ermöglichen.
Eine weitere Verbesserung bzw. Reduzierung des umlaufenden, nicht-leuchtenden Rands kann gemäß der in den Figuren 2a und 2b dargestellten Variante erzielt werden, wobei gleiche Elemente wiederum mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird die Randverkapselung mit Hilfe des umlaufenden Rahmens 21 bei dem ersten Ausführungsbeispiel durch eine so genannte Vollflächenverkapselung ersetzt. In diesem Fall ist nunmehr kein umlaufender Rahmen 21 mehr vorgesehen, der den seitlichen Umfang des aktiven Elements 11 schützt. Stattdessen erfolgt die
Verkapselung am Außenumfang des aktiven Elements 11 durch ein Klebematerial, welches zunächst dazu verwendet wird, die drei flächigen Strukturen, also
Trägersubstrat 10, aktives Element 11 und Verkapselungssubstrat 20 miteinander zu verbinden. Beim Zusammenfügen dieser drei Elemente 10, 11 und 20 wird der Kleber in den Umfangsbereich gedrückt und schließt hierbei seitlich das aktive Element 11 ein. Das Verkapselungssubstrat 20 benötigt bei dieser Variante lediglich einen äußerst geringfügigen seitlichen Überstand gegenüber dem aktiven Element 11, um eine vollumfängliche Verkapselung des aktiven Elements 11 zu ermöglichen. Im Bereich des seitlich umschließenden Klebers sind wiederum die Zuführungen 13a vorgesehen, welche die elektrische Verbindung zwischen aktivem Element 11 und Anschlüssen 30 ermöglichen. Die Anschlüsse 30, also die Leiterbahnen zur Stromversorgung der
Anode und der Kathode sind wiederum am Außenumfang des Verkapselungssubstrats 20 angeordnet, wobei nunmehr allerdings der umlaufende Rahmen 21 nicht mehr vorhanden ist. Ein Vergleich der Figuren la und lb mit den Figuren 2a und 2b zeigt unmittelbar, dass bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel der nicht-leuchtende Randbereich weiter reduziert werden kann. Insbesondere kann die verbleibende Breite dieses Randbereichs auf einen Wert von etwa 1 mm oder sogar darunter reduziert werden.
Bei der dritten Variante der Figuren 3a und 3b schließlich, bei der analog zu den Figuren 2a und 2b wiederum eine Vollflächenverkapselung vorgesehen ist, wird der Außenumfang des Leuchtmoduls 1 nahezu vollständig durch die Anschlüsse 30 bzw. die an den beiden anderen Seitenflächen befindlichen Anschlüsse gebildet. Die Leiterbahnen 30 erstrecken sich nunmehr über die gesamte Höhe des Leuchtmoduls 1, also sowohl über die Höhe des Verkapselungssubstrats 20 als auch des Trägersubstrats 10. Aufgrund der vergrößerten Fläche der Leiterbahnen 30 kann hierdurch eine nochmals bessere Slxomzuführung erzielt werden. Außerdem kann im Vergleich zu den zuvor besprochenen Ausführungsbeispielen die Leiterbahndicke reduziert werden.
Die Leiterbahnen 30 ragen im Randbereich des aktiven Elements 11 leicht in den Zwischenraum zwischen Trägersubstrat 10 und Verkapselungssubstrat 20. Um die Kontaktierung zwischen den Kontaktflächen 30 und den Zuführungen 13a zu erleichtern, ist vorzugweise vorgesehen, dass das Verkapselungssubstrat 20 im
Randbereich leicht angeschrägt, also nach außen abfallend ausgebildet ist. Der sich ergebende Flächenbedarf für den nicht-leuchtenden Rahmen entspricht im Wesentlichen dem Flächenbedarf des zweiten Ausfuhrungsbeispiels. Die Herstellung der Seitenkontaktflächen kann in diesem Fall alternativ auch durch Druck- oder Dispensprozesse erfolgen, was eine einfache und kostengünstige Variante der Herstellung von OLED- oder QLED-Flächenstrahlern ermöglicht.
Die seitliche, vertikale Anordnung der Anschlüsse führt - wie bereits erwähnt - ferner auch dazu, dass eine Verbindung mehrerer entsprechender Leuchtmodule zu einem flächigen Leuchtkörper erleichtert wird. Das direkte Verschalten mehrerer
Einzelelemente kann dabei insbesondere durch das Anbringen entsprechender Kontaktpads am Rand der Struktur erleichtert werden. Die Module können dabei sowohl seriell als auch parallel miteinander verbunden werden, wobei sich insbesondere der Vorteil ergibt, dass der Anteil der nicht-leuchtender Flächen und Zwischenräume deutlich reduziert werden kann. Dementsprechend kann auch über eine große Fläche hinweg eine gleichmäßige und homogene Lichtabstrahlung erzielt werden.

Claims

Ansprüche
1. Leuchtmodul (1), aufweisend
• ein plattenförmiges, aktives Element (11),
• ein plattenförmiges Trägerelement (10), mit einer Oberfläche, auf der das
aktive Element (11) angeordnet ist, wobei das Trägerelement (10) mit Bezug auf das aktive Element (11) einen überstehenden Bereich aufweist,
• im Bereich des Überstands befindliche, das aktive Element (11) seitlich
umschließende Verkapselungsmittel (21),
• außerhalb der Verkapselungsmittel (21) befindliche elektrische Anschlüsse (30) zur Stromversorgung des aktiven Elements (11), welche als Leiterbahnen ausgeführt sind, sowie
• zwischen dem Trägerelement (10) und den Verkapselungsmitteln (21 )
befindliche und die Anschlüsse (30) mit dem aktiven Element (11) verbindende elektrische Verbindungen (12a, 13a),
dadurch gekennzeichnet,
dass die die elektrischen Anschlüsse (30) bildenden Leiterbahnen senkrecht zur Ebene des aktiven Elements (11) angeordnet sind und zumindest teilweise am Außenumfang der Verkapselungsmittel (21) verlaufen.
2. Leuchtmodul nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass an der dem Trägerelement (10) gegenüberliegenden Seite des aktiven Elements (11) ein plattenförmiges Verkapselungssubstrat (20) angeordnet ist.
3. Leuchtmodul nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die die elektrischen Anschlüsse (30) bildenden Leiterbahnen am Außenumfang des Verkapselungssubstrats (20) angeordnet sind.
4. Leuchtmodul nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die die elektrischen Anschlüsse (30) bildenden Leiterbahnen über die gesamte Höhe des Verkapselungssubstrats (20) erstrecken.
5. Leuchtmodul nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die die elektrischen Anschlüsse (30) bildenden Leiterbahnen sowohl über die Höhe des Verkapselungssubstrats (20) als auch die Höhe des Trägerelements (10) erstrecken.
6. Leuchtmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die seitlichen Verkapselungsmittel (21) durch einen umlaufenden Rahmen des Verkapselungssubstrats (20) gebildet werden.
7. Leuchtmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die seitlichen Verkapselungsmittel durch ein zwischen dem Trägerelement (10) und dem Verkapselungssubstrat (20) wirksames Klebematerial gebildet werden.
8. Leuchtmodul nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verkapselungssubstrat (20) aus einem lichtdurchlässigen Material, insbesondere aus Glas oder Kunststoff, gebildet ist.
9. Leuchtmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das aktive Element (11) durch eine OLED- oder QLED-Struktur gebildet ist.
10. Leuchtmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Trägerelement (10) aus einem lichtdurchlässigen Material, insbesondere aus Glas oder Kunststoff, gebildet ist.
11. Flächige Beleuchtungsanordnung bestehend aus mehreren Leuchtmodulen (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtmodule (1) über die elektrischen Anschlüsse in Reihe oder parallel miteinander verschaltet sind.
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