WO2014067919A1 - Leuchtmodul mit optimierter kontaktierung - Google Patents

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Jörg AMELUNG
Michael Eritt
Christian Kirchhof
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Tridonic Dresden Gmbh & Co. Kg
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    • Y02E10/549—Organic PV cells

Definitions

  • the present invention relates to a lighting module according to the preamble of
  • Claim 1 which comprises two plate-shaped electrodes and an active material arranged between the two electrodes.
  • the lighting module may be an OLED (Organic Light Emitting Diode) structure or a QLED (Quantum-dot Light Emitting Diode) structure.
  • OLED Organic Light Emitting Diode
  • QLED Quadantum-dot Light Emitting Diode
  • the present invention relates to a so-called organic solar cell.
  • LEDs semiconductor light-emitting diodes
  • OLEDs or QLEDs have also become the focus of attention since new types of surface light elements can be realized on the basis of such structures.
  • an OLED or QLED is ideally suited for producing flat, diffuse surfaces
  • Light sources Due to its structure, an OLED or QLED has the properties of a so-called Lambert view radiator with a constant luminance at any beam angles. Accordingly, it is particularly suitable for forming large-area light sources.
  • Organic light-emitting diodes like organic solar cells, are so-called thin-film components.
  • very thin layers are usually arranged on a glass substrate, the so-called substrate, whereby the individual layers may be only a few nanometers thick.
  • two electrode layers are provided, between which one or more layers of organic material are arranged. When a voltage is applied between the two electrode layers, the organic material emits Light, which is then to be radiated across the surface of the array.
  • a transparent conductive oxide (TCO) for example indium tin oxide (ITO) is usually used.
  • Structures of this type constitute so-called current-driven components, that is, light is generated by applying a voltage to the two electrode layers in the organic material. Accordingly, in order to achieve uniform and efficient light output, homogeneous current distribution over the entire area of the element is desirable.
  • this poses a problem insofar as the above-mentioned materials for realizing transparent electrodes are basically conducting, but have a relatively low conductivity. This leads to the fact that only through the use of appropriate materials only a very limited homogeneity in the flow of current and thus in generating the light can be achieved.
  • an additional structured metal layer is usually applied to the transparent electrode.
  • this layer consists of a plurality of tracks, which form a so-called grid structure and have a significantly higher conductivity than the material of the transparent electrode.
  • this metal layer or grid structure is contacted on the longitudinal or front side of the arrangement so that current can be introduced into the electrode layer over the entire length of the structure.
  • an electrical balance of the current flow forms, which, however, is not linear over the entire area. Instead, areas with elevated form
  • organic material is between two
  • the present invention is therefore the task of proposing an improvement for the previously known solutions, with which a further improved homogenization of Stromfius can be achieved across the surface of such a light module or an organic solar cell away.
  • the solution according to the invention is based on the idea of configuring the interconnects forming the grid in such a way or to couple them to the material of the transparent electrode that these interconnects only partially with the
  • Electrode material are connected.
  • the printed conductors are separated from the electrode material over certain sections, with the result that the imbalances resulting from the coupling of the current in the previously known solutions can be avoided.
  • the solution according to the invention is characterized in particular by the fact that the previously known
  • a light module or an organic solar cell which has two plate-shaped electrodes and an active material arranged between the electrodes.
  • One of the two electrodes consists of a transparent material and is in addition to a
  • Grid structure provided, which has at least one metallic trace, the the surface or in the material of the transparent electrode.
  • the conductor is only partially with the
  • Electrode material connected According to an advantageous development, provision can be made in particular for the conductor track of the grid structure to extend from a lateral connection region of the electrode into a more central region, wherein the section of the conductor track closer to the connection region is separated from the electrode material. Alternatively or additionally, also the end portion of the conductor of the
  • the grid has a plurality of tracks, which may be e.g. are arranged like a grid and extend in parallel lines over the surface of the light module or the organic solar cell away.
  • the separating of the conductor tracks from the electrode material over certain sections can be carried out in particular by making cuts in the
  • plate-shaped electrode material can be made. This can be done in a simple way by means of a laser or also in a conventional manner, e.g. done lithographically, so that the effort to implement the inventive solution is extremely low.
  • the luminous module according to the invention can be an organic LED or a QLED.
  • the coupling according to the invention between the grid structure and the transparent electrode has an advantageous effect, as already mentioned, also in the case of organic solar cells.
  • FIG. 1 and 2 are schematic representations of an OLED structure known from the prior art without a metal grid
  • FIG. 3 is a plan view of an OLED structure known from the prior art in which a metal grid is used to improve the flow of current
  • Figure 4 shows a first variant according to the invention for sections
  • FIG. 5 shows a second variant according to the invention
  • FIG. 6 shows a third variant according to the invention
  • FIGS. 7a and 7b show a first possibility for coupling in sections or
  • FIGS. 1 and 2 show a sectional illustration and a plan view of a conventional organic LED known from the prior art, in which case no additional metal grid is initially used to improve the uniform current flow.
  • the usual structure of an OLED or QLED is that on a carrier substrate 5, which is usually formed by a glass plate, a layer arrangement consisting of two electrodes 12 and 13 is arranged, wherein between the two electrodes 12, 13 an active material 14 is located.
  • this active material 14 consists of one or more layers of organic material, which are such that when a voltage is applied between the two electrodes 12 and 13, light is generated. This is usually via the lower electrode layer 12 and the
  • Carrier substrate 5 emitted which means that the electrode 12 must be formed inevitably transparent. Accordingly, it usually consists of a transparent conductive oxide (TCO), which is usually indium tin oxide (ITO) is used.
  • TCO transparent conductive oxide
  • ITO indium tin oxide
  • the structure of an organic solar cell is identical in principle. Also in this case, two electrodes are usually arranged on a transparent carrier substrate, between which organic material is located.
  • the organic material is in particular two layers which form a so-called electron donor and an electron acceptor. When light enters this area, charge carriers are generated, which then provide a current flow between the two electrode layers.
  • one of the two electrodes it is also necessary here for one of the two electrodes to be transparent or transparent for efficient light incidence, which in turn means that the abovementioned transparent conductive materials are used.
  • FIG. 2 A view of the underside of the OLED structure of FIG. 1 is shown in FIG. 2, the illustration of the carrier substrate being omitted here. Visible here is the two-dimensional transparent electrode layer 12, which electrically extends laterally over a contact 10 extending over the entire width of the structure
  • the upper electrode 13 is made of a thin metal layer which, due to its high conductivity, poses no problems with regard to the uniformity of the current flow through the device over its surface.
  • Grid structure only of a track 11, which is formed by a metallic conductor with high conductivity, which is directly connected to the lateral terminal 10 and conductively coupled to the electrode material along its length.
  • the use of this grid structure results in better distribution of the current flow across the surface of the electrode 12. Since, however, the current is distributed over the entire length of the conductor path, the effect occurs here too that almost no or only a small current flow is present at the end region 1 1b of the conductor 11, whereas in turn higher currents occur directly at the contact 10 be present on the area I Ia. As before, therefore, no optimal uniform current distribution over the entire surface of the electrode 12 can be achieved, even if certain improvements, e.g. of the
  • FIG. 1 A first conceivable embodiment of the invention is shown in FIG.
  • the conductor track 11 of the metal grid is connected to the material of the electrode 12 only in a region 1 1b remote from the terminal 10.
  • the region I 1 a located in the vicinity of the connection 10 is separated from the electrode material, which is achieved by means of a separation 1 la or subdivision of the electrode material which will be described in more detail below.
  • the conductor 11 is distributed to the surface of the electrode 12 with the aid of the grid current only in the more remote region 11b.
  • Embodiment limited to the terminal 10 more remote areas of the electrode 12.
  • Insulation 12c separated from the electrode material 12 so that only one
  • the coupling of the metal grid to the electrode 12 can be made arbitrarily complex to optimally adjust the current flow over the entire surface of the electrode 12 away. With the help of electrical calculations or simulations an optimal structure for each surface can be found, wherein a further conceivable possibility is shown in FIG.
  • the grid in this case consists of a plurality of mutually parallel conductor tracks 11, which, however, are in turn coupled only in their remote from the terminal 10 lying areas with the electrode material.
  • Such a grid is typically the optimal shape for a grid to cover over the entire area
  • the only partial coupling of the grid structure to the transparent electrode can be done in different ways.
  • two preferred variants will be explained for this purpose, which are characterized in that the associated costs are relatively low and in particular on existing technologies for producing OLEDs can be used.
  • These variants differ primarily in the way in which the Metallgrid is integrated into the arrangement.
  • the transparent electrode 12 is usually first patterned, since it defines the later region of the luminous area of the OLED.
  • the metallizations for the contacts of the electrodes are structured. In the arrangement or production of Metallgrids exist in
  • FIG. 7a initially shows a variant in which the conductor track 11 is arranged above the electrode 12.
  • the printed conductor 11 is "passivated” by a non-conductive material 20.
  • This non-conductive material 20 thus separates the printed conductor 11 from the surrounding organic material 14 or prevents direct contact between the printed conductor 11 and organic material 14, however, of course permits a connection between interconnect 11 and electrode 12.
  • the conductor 11 and then the non-conductive material 20 are first applied to the electrode 12. Subsequently, the organic material 14 is applied.
  • Etching or laser ablation or other suitable method can be made without this being associated with a lot of effort.
  • the conductor track is arranged below the transparent electrode 12 or, as shown in FIG. 8b, embedded in the latter.
  • this is achieved by first of all on the glass substrate 5 shown in FIG Grid structure is arranged and then the material of the transparent electrode 12 is deposited.
  • cuts 40 are then introduced into the electrode material in the corresponding areas in this case, in order to achieve the desired division or separation. Subsequently, again a passivation of suitable, ie insulating material 20 in the area above the conductor 11 and the
  • planar lighting modules in particular of OLEDs or QLEDs
  • organic solar cells can be improved in terms of their efficiency with the help of the sectional coupling between grid structure and electrode material.

Abstract

Bei einem Leuchtmodul oder einer organischen Solarzelle mit zwei plattenförmigen Elektroden (12, 13) sowie einem zwischen den beiden Elektroden (12, 13) angeordneten aktiven Material (14) besteht eine der beiden Elektroden (12, 13) aus einem transparenten Material und ist mit einer Gridstruktur versehen, welche zumindest eine metallische Leiterbahn (11) aufweist, die an der Oberfläche oder in dem Material der Elektrode (12) verläuft, wobei die Leiterbahn (11) lediglich abschnittsweise mit dem Elektrodenmaterial verbunden ist.

Description

Leuchtmodul mit optimierter Kontaktierung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtmodul gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1, welches zwei plattenförmige Elektroden sowie ein zwischen den beiden Elektroden angeordnetes aktives Material aufweist. Insbesondere kann es sich bei dem Leuchtmodul um eine OLED- (Organic Light Emitting Diode) Struktur oder um eine QLED- (Quantum-dot Light Emitting Diode) Struktur handeln. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine sogenannte organische Solarzelle.
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) auf Halbleiterbasis, 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 'sehen Strahlers mit einer konstanten Leuchtdichte bei beliebigen Abstrahlwinkeln auf. Dementsprechend eignet sie sich in besonders guter Weise dafür, großflächige Lichtquellen zu bilden.
Organische Leuchtdioden stellen ebenso wie organische Solarzellen so genannte Dünnfilmbauelemente dar. Üblicherweise sind hierbei auf einem Glasträger, dem so genannten Substrat, sehr dünne Schichten angeordnet, wobei die einzelnen Schichten dabei lediglich wenige Nanometer dick sein können. Im Falle einer organischen LED sind beispielsweise zwei Elektrodenschichten vorgesehen, zwischen denen eine oder mehrere Schichten organischen Materials angeordnet sind. Bei Anlegen einer Spannung zwischen den beiden Elektrodenschichten emittiert das organische Material Licht, welches dann über die Fläche der Anordnung hinweg abgestrahlt werden soll. Zwangsläufig bedeutet dies, dass eine der beiden Elektrodenschichten, üblicherweise diejenige, die auf dem Glasträger angeordnet ist, transparent ausgebildet sein muss. Zum Bilden einer derartigen transparenten Elektrode wird meist ein transparentes leitfähiges Oxid (TCO), beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO) eingesetzt.
Strukturen dieser Art stellen sogenannte stromgetriebene Bauelemente dar, d.h., Licht wird durch Anlegen einer Spannung an die beiden Elektrodenschichten in dem organischen Material generiert. Um eine gleichmäßige und effiziente Lichtabgabe zu erzielen, ist dementsprechend eine homogene Stromverteilung über die gesamte Fläche des Elements hinweg wünschenswert. Dies stellt allerdings insofern ein Problem dar, als die oben erwähnten Materialien zum Realisieren transparenter Elektroden zwar grundsätzlich stromleitend sind, allerdings eine verhältnismäßig geringe Leitfähigkeit aufweisen. Dies führt dazu, dass allein durch den Einsatz entsprechender Materialien nur eine sehr begrenzte Homogenität beim Stromfluss und damit beim Erzeugen des Lichts erzielt werden kann.
Zur Verbesserung der schlechten Leitfähigkeit der transparenten Elektrode wird meist eine zusätzliche strukturierte Metallschicht auf die transparente Elektrode aufgebracht. Diese Schicht besteht in der Regel aus mehreren Bahnen, welche eine so genannte Gridstruktur bilden und eine deutlich höhere Leitfähigkeit als das Material der transparenten Elektrode aufweisen. Hierdurch kann der Stromfluss über die Fläche hinweg verbessert werden, da die Metallbahnen als Bypass für den Stromfluss wirken. Diese Metallschicht bzw. Gridstruktur wird dabei an der Längs- oder Stirnseite der Anordnung kontaktiert, damit über die gesamte Länge der Struktur hinweg Strom in die Elektrodenschicht eingeleitet werden kann. Es bildet sich in diesem Fall ein elektrisches Gleichgewicht des Stromflusses aus, welches allerdings nicht linear über die gesamte Fläche hinweg ist. Stattdessen bilden sich Gebiete mit erhöhter
Stromdichte, was wiederum der Homogenisierung der Lichtabgabe entgegenwirkt, da eine erhöhte Stromdichte gleichbedeutend mit einer lokal erhöhten Lichterzeugung ist.
Eine vergleichbare Problematik ergibt sich auch bei den bereits erwähnten organischen Solarzellen. Auch in diesem Fall ist organisches Material zwischen zwei
plattenförmigen Elektrodenschichten angeordnet, wobei dieses organische Material nunmehr einfallendes Licht in Ladungsträger umsetzt, welche letztendlich einen Stromfluss zwischen den beiden Elektroden bewirken. Wiederum muss zumindest eine Elektrode lichtdurchlässig sein und besteht dementsprechend wiederum aus den oben genannten Materialien, welche eine verhältnismäßig geringe Leitfähigkeit aufweisen. Auch bei derartigen organischen Solarzellen kommen dementsprechend Gridstrukturen zum Einsatz, die allerdings wiederum bislang nur bedingt einen homogenen
Stromfluss über die gesamte Fläche hinweg bewirken.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabenstellung zugrunde, eine Verbesserung für die bislang bekannten Lösungen vorzuschlagen, mit denen eine weiter verbesserte Homogenisierung des Stromfiusses über die Fläche eines derartigen Leuchtmoduls bzw. einer organischen Solarzelle hinweg erzielt werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Leuchtmodul bzw. eine organische Solarzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Lösung beruht auf dem Gedanken, die das Grid bildenden Leiterbahnen derart auszugestalten bzw. an das Material der transparenten Elektrode zu koppeln, dass diese Leiterbahnen lediglich abschnittsweise mit dem
Elektrodenmaterial verbunden sind. Anders ausgedrückt sind die Leiterbahnen über gewisse Abschnitte hinweg von dem Elektrodenmaterial getrennt, was dazu führt, dass die sich bei den bislang bekannten Lösungen ergebenden Ungleichgewichte beim Einkoppeln des Stroms vermieden werden können. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dabei insbesondere dadurch aus, dass auf die bislang bekannten
Technologien zum Erstellen von QLEDs oder OLEDs bzw. von organischen
Solarzellen zurückgegriffen werden kann und ein optimierter, also gleichmäßigerer Stromfluss ohne hohen Zusatzaufwand erzielt werden kann. Erfindungsgemäß werden deshalb ein Leuchtmodul oder eine organische Solarzelle vorgeschlagen, welche zwei plattenförmige Elektroden sowie ein zwischen den Elektroden angeordnetes aktives Material aufweisen. Eine der beiden Elektroden besteht dabei aus einem transparenten Material und ist ergänzend mit einer
Gridstruktur versehen, welche zumindest eine metallische Leiterbahn aufweist, die an der Oberfläche oder in dem Material der transparenten Elektrode verläuft.
Erfindungsgemäß ist die Leiterbahn lediglich abschnittsweise mit dem
Elektrodenmaterial verbunden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich die Leiterbahn der Gridstruktur von einem seitlichen Anschlussbereich der Elektrode in einen zentraleren Bereich hinein erstreckt, wobei der dem Anschlussbereich näher liegende Abschnitt der Leiterbahn von dem Elektrodenmaterial getrennt ist. Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch der Endbereich der Leiterbahn von dem
Elektrodenmaterial getrennt sein, sodass eine Verbindung lediglich in einem mittleren Bereich der Leiterbahn vorliegt. Vorzugsweise weist das Grid mehrere Leiterbahnen auf, welche z.B. gitterartig angeordnet sind und sich in parallelen Linien über die Fläche des Leuchtmoduls bzw. der organischen Solarzelle hinweg erstrecken. Das Trennen der Leiterbahnen von dem Elektrodenmaterial über gewisse Abschnitte hinweg kann dabei insbesondere dadurch erfolgen, dass Einschnitte in das
plattenförmige Elektrodenmaterial vorgenommen werden. Dies kann in einfacher Weise mit Hilfe eines Lasers oder auch in konventioneller Weise, z.B. lithographisch erfolgen, sodass also der Aufwand zum Realisieren der erfindungsgemäßen Lösung äußerst gering ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Leuchtmodul kann es sich wie bereits erwähnt um eine organische LED oder eine um QLED handeln. Die erfindungsgemäße Kopplung zwischen Gridstruktur und transparenter Elektrode wirkt sich allerdings - wie bereits erwähnt - auch bei organischen Solarzellen in vorteilhafter Weise aus.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen: Figur 1 und 2 schematische Darstellungen einer aus dem Stand der Technik bekannten OLED-Struktur ohne Metallgrid; Figur 3 die Aufsicht auf eine aus dem Stand der Technik bekannte OLED-Struktur, bei der ein Metallgrid zur Verbesserung des Stromflusses zum Einsatz kommt;
Figur 4 eine erste erfindungsgemäße Variante zur abschnittsweisen
Kopplung zwischen transparenter Elektrode und Metallgrid;
Figur 5 eine zweite erfindungsgemäße Variante; Figur 6 eine dritte erfindungsgemäße Variante;
Figuren 7a und 7b eine erste Möglichkeit zum abschnittsweisen Ankoppeln bzw.
Trennen von Metallgrid und Elektrode und Figuren 8 a und 8b eine zweite Variante zum abschnittsweisen Ankoppeln bzw.
Trennen von Metallgrid und Elektrode.
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem soll zunächst anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert werden. Figuren 1 und 2 zeigen hierbei eine Schnittdarstellung bzw. eine Aufsicht auf eine aus dem Stand der Technik bekannte klassische organische LED, wobei in diesem Fall zunächst kein zusätzliches Metallgrid zur Verbesserung des gleichmäßigen Stromflusses zum Einsatz kommt.
Entsprechend der Schnittdarstellung von Figur 1 besteht der übliche Aufbau einer OLED oder QLED darin, dass auf einem Trägersubstrat 5, das üblicherweise durch eine Glasplatte gebildet ist, eine Schichtanordnung bestehend aus zwei Elektroden 12 und 13 angeordnet ist, wobei sich zwischen den beiden Elektroden 12, 13 ein aktives Material 14 befindet. Im Falle einer OLED besteht dieses aktive Material 14 aus ein oder mehreren Schichten organischen Materials, welche derart sind, dass beim Anlegen einer Spannung zwischen den beiden Elektroden 12 und 13 Licht generiert wird. Dieses wird in der Regel über die untere Elektrodenschicht 12 und das
Trägersubstrat 5 abgestrahlt, was bedeutet, dass die Elektrode 12 zwangsläufig transparent ausgebildet sein muss. Sie besteht dementsprechend üblicherweise aus einem transparenten leitfähigen Oxid (TCO), wobei üblicherweise Indium-Zinn-Oxid (ITO) zum Einsatz kommt.
Der Aufbau einer organischen Solarzelle ist im Prinzip identisch. Auch in diesem Fall sind üblicherweise auf einem transparenten Trägersubstrat zwei Elektroden angeordnet, zwischen denen sich organisches Material befindet. Im Falle einer Solarzelle handelt es sich bei dem organischen Material insbesondere um zwei Schichten, die einen sog. Elektronendonator sowie einen Elektronenakzeptor bilden. Bei Einfall von Licht in diesen Bereich werden Ladungsträger generiert, die dann für einen Stromfluss zwischen den beiden Elektrodenschichten sorgen. Auch hier ist erforderlich, dass für einen effizienten Lichteinfall eine der beiden Elektroden lichtdurchlässig bzw. transparent ausgebildet sein muss, was wiederum bedeutet, dass die oben erwähnten transparenten leitfähigen Materialien zum Einsatz kommen. Eine Ansicht der Unterseite der OLED-Struktur von Figur 1 ist in Figur 2 gezeigt, wobei hier auf die Darstellung des Trägersubstrats verzichtet wurde. Erkennbar ist hierbei die flächige transparente Elektrodenschicht 12, welche seitlich über einen sich über die gesamte Breite der Struktur erstreckenden Kontakt 10 elektrisch
angeschlossen wird. An der gegenüberliegenden Seite ist der Anschluss 13a für die Elektrode 13 dargestellt, der für die vorliegende Erfindung allerdings keine weitere Relevanz besitzt. Üblicherweise besteht die obere Elektrode 13 aus einer dünnen Metallschicht, welche aufgrund ihrer hohen Leitfähigkeit keine Probleme im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit des Stromflusses durch die Anordnung über ihre Fläche hinweg gesehen darstellt.
Wird bei der Anordnung gemäß Figur 2 eine Spannung angelegt, um einen Stromfluss durch das organische Material hinweg zu erzielen und dementsprechend Licht zu generieren, so ergibt sich aufgrund der geringen Leitfähigkeit des Materials für die transparente Elektrode 12 kein gleichmäßiger Stromfluss über die Fläche hinweg. Stattdessen liegen im Bereich nahe des Anschlusses 10 deutlich höhere Stromdichten vor, während hingegen am gegenüberliegenden Endbereich der Anordnung nahezu kein Strom mehr fließt. Dies hat zur Folge, dass über die Fläche des Leuchtmoduls hinweg gesehen ungleichmäßig Licht erzeugt und abgestrahlt wird. Aus dem Stand der Technik ist deshalb zur Verbesserung des Stromfiusses die in Figur 3 dargestellte Lösung bekannt, bei der die Elektrode 12 zusätzlich mit einer
Gridstruktur versehen ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die
Gridstruktur lediglich aus einer Bahn 11 , welche durch einen metallischen Leiter mit hoher Leitfähigkeit gebildet ist, der unmittelbar mit dem seitlichen Anschluss 10 verbunden und über seine Länge hinweg leitend an das Elektrodenmaterial gekoppelt ist. Der Einsatz dieser Gridstruktur führt dazu, dass der Stromfiuss besser über die Fläche der Elektrode 12 hinweg verteilt wird. Da allerdings der Strom sich über die gesamte Länge der Leiterbahn hinweg verteilt, tritt auch hier der Effekt auf, dass am Endbereich 1 lb der Leiterbahn 11 nahezu kein bzw. lediglich ein geringer Stromfiuss vorliegt, während hingegen wiederum höhere Stromstärken im unmittelbar an den Kontakt 10 angerenzenden Bereich I Ia vorliegen. Nach wie vor kann also auch hier keine optimale gleichmäßige Stromverteilung über die gesamte Fläche der Elektrode 12 hinweg erzielt werden, auch wenn bereits gewisse Verbesserungen z.B. der
Variante der Figuren 1 und 2 vorliegen, bei denen kein Metallgrid zum Einsatz kommt.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird die Stromverteilung über die gesamte Fläche hinweg deutlich verbessert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass eine elektrische Anbindung des Metallgrids an das Elektrodenmaterial lediglich
abschnittsweise erfolgt. Dieser Gedanke soll nachfolgend zunächst grundsätzlich anhand der Figuren 4 bis 6 erläutert werden.
Eine erste denkbare Ausführungsform der Erfindung ist dabei in Figur 4 dargestellt. Dabei ist vorgesehen, dass die Leiterbahn 11 des Metallgrids lediglich in einem von dem Anschluss 10 entfernter liegenden Bereich 1 lb mit dem Material der Elektrode 12 verbunden ist. Der sich in der Nähe des Anschlusses 10 befindende Bereich I Ia hingegen ist von dem Elektrodenmaterial getrennt, was mit Hilfe einer später noch näher beschriebenen Trennung 1 la bzw. Unterteilung des Elektrodenmaterials erzielt wird. In diesem Fall wird also mit Hilfe des Grids Strom erst in dem entfernter liegenden Bereich I Ib der Leiterbahn 11 auf die Fläche der Elektrode 12 verteilt.
Die Wirkung des Grids ist dementsprechend bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel auf von dem Anschluss 10 entfernter liegende Bereiche der Elektrode 12 beschränkt. Die dem Anschluss 10 näher liegenden Bereiche der Elektrode 12 hingegen erhalten unmittelbar über diesen Anschluss 10 Strom. Aus dem Verhältnis der Länge der Leiterbahn 11 und dem nicht unmittelbar mit der Elektrode 12 gekoppelten Bereich 1 la kann dann eine entsprechende Einstellung bezüglich der Wirkung des Metallgrids vorgenommen werden. Es kann also gezielt Einfiuss auf die Leuchtdichte der Struktur genommen werden, wobei insbesondere selbstverständlich die Möglichkeit besteht, Inhomogenitäten auszugleichen und über die gesamte Fläche hinweg eine homogene Lichtabgabe zu erzielen.
Eine Weiterbildung des Gedankens von Figur 4 ist in Figur 5 dargestellt, wobei gleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. In diesem Fall ist auch der abschließende Endbereich 11c der Leiterbahn 11 aufgrund einer Trennung bzw.
Isolierung 12c von dem Elektrodenmaterial 12 getrennt, so dass lediglich eine
Anbindung zwischen Leiterbahn 11 und Elektrode 12 im mittleren Bereich I Ib vorliegt. Dieses Beispiel verdeutlicht, dass die Möglichkeit besteht, gezielt lediglich über bestimmte Abschnitte hinweg eine Kopplung zwischen Gridstruktur und
Elektrodenmaterial vorzunehmen.
Die Ankopplung des Metallgrids an die Elektrode 12 kann dabei beliebig komplex ausgestaltet werden, um den Stromfluss optimal über die gesamte Fläche der Elektrode 12 hinweg einzustellen. Mit Hilfe von elektrischen Berechnungen oder Simulationen kann dabei eine optimale Struktur für jede Fläche gefunden werden, wobei eine weitere denkbare Möglichkeit in Figur 6 dargestellt ist. Das Grid besteht hierbei aus mehreren parallel zueinander verlaufenden Leiterbahnen 11 , die allerdings wiederum lediglich in ihren von dem Anschluss 10 entfernter liegenden Bereichen mit dem Elektrodenmaterial gekoppelt sind. Ein derartiges Gitter stellt in der Regel die optimale Form für ein Grid dar, um über die gesamte Fläche hinweg einen
gleichmäßigen Stromfluss zu erzielen. Dies wird durch die erfindungsgemäße lediglich abschnittsweise Kopplung zwischen der Gridstruktur und dem Elektrodenmaterial zusätzlich optimiert.
Die lediglich abschnittsweise Ankopplung der Gridstruktur an die transparente Elektrode kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen. Nachfolgend sollen zwei bevorzugte Varianten hierfür erläutert werden, die sich dadurch auszeichnen, dass der hiermit verbundene Aufwand verhältnismäßig gering ist und insbesondere auf vorhandene Technologien zum Herstellen von OLEDs zurückgegriffen werden kann. Diese Varianten unterscheiden sich hierbei in erster Linie darin, in welcher Weise das Metallgrid in die Anordnung integriert wird. Während des Herstellungsprozesses wird dabei in der Regel zunächst die transparente Elektrode 12 strukturiert, da sie den späteren Bereich der Leuchtfläche der OLED definiert. Ebenfalls werden die Metallisierungen für die Kontakte der Elektroden strukturiert. Bei der Anordnung bzw. Herstellung des Metallgrids existieren im
Wesentlichen zwei Varianten, wobei die Leiterbahnen des Grids entweder unterhalb der transparenten Schicht bzw. in dem Elektrodenmaterial oder oberhalb hiervon angeordnet sind.
Figur 7a zeigt hierbei zunächst eine Variante, bei der die Leiterbahn 11 oberhalb der Elektrode 12 angeordnet ist. Um lokale hohe Stromdichten zu vermeiden, wird hierbei die Leiterbahn 11 durch ein nicht-leitendes Material 20„passiviert". Dieses nichtleitende Material 20 trennt also die Leiterbahn 11 von dem umgebenden organischen Material 14 bzw. verhindert einen unmittelbaren Kontakt zwischen Leiterbahn 11 und organischem Material 14, lässt allerdings selbstverständlich eine Verbindung zwischen Leiterbahn 11 und Elektrode 12 zu. Bei der Herstellung werden also zunächst auf die Elektrode 12 die Leiterbahn 11 und anschließend das nicht-leitende Material 20 aufgebracht. Anschließend erfolgt das Aufbringen des organischen Materials 14.
Um nunmehr entsprechend der vorliegenden Erfindung lediglich abschnittsweise eine Ankopplung zwischen Leiterbahn 11 und Elektrode 12 vorzunehmen, muss lediglich in denjenigen Bereichen, in denen eine unmittelbare Verbindung zwischen Leiterbahn 11 und Elektrode 12 nicht gewünscht ist, eine Trennung des Elektrodenmaterials unterhalb des entsprechenden Bereichs vorgenommen werden, wie dies Figur 7b zeigt. Derartige Trennungen bzw. Einschnitte 40 können in einfacher Weise über
Ätzprozesse oder Laserablation bzw. andere geeignete Verfahren vorgenommen werden, ohne dass dies mit einem großen Aufwand verbunden ist.
Bei einer zweiten Variante ist die Leiterbahn unterhalb der transparenten Elektrode 12 angeordnet bzw. wie in Figur 8b dargestellt in diese eingebettet. Üblicherweise wird dies dadurch erzielt, dass zunächst auf dem in Figur 1 dargestellten Glassubstrat 5 eine Gridstruktur angeordnet wird und dann das Material der transparenten Elektrode 12 abgeschieden wird. Um wiederum erfindungsgemäß lediglich eine abschnittsweise Ankopplung zwischen Gridstruktur bzw. Leiterbahn 11 und Elektrode 12 zu erzielen, werden auch in diesem Fall dann in den entsprechenden Bereichen Einschnitte 40 in das Elektrodenmaterial eingebracht, um die gewünschte Teilung bzw. Trennung zu erzielen. Anschließend erfolgt wiederum eine Passivierung aus geeignetem, also isolierendem Material 20 im Bereich oberhalb der Leiterbahn 11 und das
abschließende Aufbringen des organischen Materials 14. Bei beiden dargestellten Varianten kann also die erfindungsgemäße Lösung sehr einfach realisiert werden. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere, dass die abschnittsweise Kopplung zwischen Metallgrid und Elektrodenmaterial durch sehr einfache
Maßnahmen erzielt werden kann und insbesondere das Aufbringen zusätzlicher Schichten oder dergleichen nicht erforderlich ist. Trotz allem können hierbei auch sehr komplexe Systeme realisiert werden, welche in ihrer Länge, Form und Lage der Strukturierungen frei variiert werden können.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kann also in verhältnismäßig einfacher Weise die Effizienz von flächigen Leuchtmodulen, insbesondere von OLEDs oder QLEDs deutlich gesteigert werden. Auch organische Solarzellen können mit Hilfe der abschnittsweisen Kopplung zwischen Gridstruktur und Elektrodenmaterial im Hinblick auf ihre Effizienz verbessert werden.

Claims

Ansprüche
1. Leuchtmodul oder organische Solarzelle, aufweisend
zwei plattenförmige Elektroden (12, 13) sowie ein zwischen den beiden Elektroden (12, 13) angeordnetes aktives Material (14),
wobei eine der beiden Elektroden (12, 13) aus einem transparenten Material besteht und mit einer Gridstruktur versehen ist, welche zumindest eine metallische Leiterbahn (11) aufweist, die an der Oberfläche oder in dem Material der Elektrode (12) verläuft, dadurch gekennzeichnet,
dass die Leiterbahn (11) lediglich abschnittsweise mit dem Elektrodenmaterial verbunden ist.
2. Leuchtmodul oder organische Solarzelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Leiterbahn (11) der Gridstruktur sich von einem seitlichen Anschlussbereich (10) der Elektrode (11) in einen zentralen Bereich erstreckt, wobei der dem
Anschlussbereich (10) näher liegende Abschnitt (I Ia) der Leiterbahn (11) von dem Elektrodenmaterial getrennt ist.
3. Leuchtmodul oder organische Solarzelle nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Endbereich (11c) der Leiterbahn (11) von dem Elektrodenmaterial getrennt ist.
4. Leuchtmodul oder organische Solarzelle nach einem der vorherigen Abschnitte, dadurch gekennzeichnet,
dass das Trennen zwischen Leiterbahn (11) und Elektrodenmaterial durch Einschnitte in dem Elektrodenmaterial erfolgt.
5. Leuchtmodul oder organische Solarzelle nach einem der vorherigen Abschnitte, dadurch gekennzeichnet, dass die Gridstruktur mehrere parallel zueinander verlaufende Leiterbahnen (11) aufweist.
6. Leuchtmodul oder organische Solarzelle nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass das aktive Material ein organisches Material ist.
7. Leuchtmodul nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich um eine OLED oder QLED handelt.
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