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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf organische elektronische
Bauelemente, insbesondere organische Leuchtdioden (OLEDs) oder organische
Solarzellen. OLEDs weisen hierbei ein in der Regel aus mehreren
organischen Schichten aufgebautes organisches Schichtsystem auf,
welches mittels zweier Elektroden kontaktiert ist. Dies gilt ebenso für
die organischen Solarzellen. Die vorliegende Erfindung beschäftigt
sich hierbei insbesondere mit der Kühlung der organischen
elektronischen Bauelemente, mit der Generierung von Effekten (beispielsweise der
Erzielung von Farbänderungen oder der Darstellung von Schriftzeichen
oder Symbolen durch OLEDs). Die vorliegende Erfindung beschäftigt
sich darüberhinaus mit dem Schutz (zur Lebensdauerverlängerung)
solcher organischer elektronischer Bauelemente.
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Organische
elektronische Bauelemente sind aus dem Stand der Technik bereits
bekannt: Beispielsweise ist es bei der Herstellung von OLEDs üblich,
Trockenmittel, wie Zeolithe oder CaO-basierte Systeme einzusetzen,
da die schädliche Wirkung von Wasser auf die OLEDs bereits
bekannt ist. Ähnliches gilt für organische Solarzellen.
Darüberhinaus ist es bekannt, dass die Temperatur der Bauelemente
ihre Lebensdauer, ihre Leistung und ihre Stabilität beeinflusst.
Im Betrieb kommt es in der Regel zu einer Temperaturerhöhung
der Bauelemente, die sich negativ auf diese Eigenschaften, insbesondere
auch die Lebensdauer der Bauelemente auswirkt.
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Bei
den aus dem Stand der Technik bekannten Standard-Trockenmitteln
(CaO- und Zeolith-haltige Produkte) ist es bekannt, CaO-basierende
Trockenmittel in Form von Klebepads aufzukleben. Zeolith-basierte
Produkte werden in der Regel als Flüssigtrockenmittel (beispielsweise
Zeolithpasten) aus einer Lösung aufgebracht. Die Zeolithe
müssen hierbei vor ihrem Einsatz aktiviert werden, was
beispielsweise durch IR-Strahlung und/oder durch Einbringen in ein
Vakuum erfolgen kann.
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Wie
bereits angedeutet, kann es zur Degradation der organischen elektronischen
Bauelemente durch Lichteinfall kommen. Eine Ursache ist die Bildung
von Singulett-Sauerstoff durch die Lichtanregung von Photosensibilatoren
(beispielsweise Phthalocyaninen) und aufgrund des Energieübertrags
auf den Sauerstoff. Dieses kann insbesondere für Außenraumanwendungen
von OLEDs oder von organischen Solarzellen ein Problem darstellen,
da die aktiven Flächen dann lange der Sonneneinstrahlung ausgesetzt
sind. Hierbei reichen bereits geringe Mengen an Sauerstoff aus (welche
beispielsweise durch Klebenähte durchdringen können),
um die Lebensdauer der Bauelemente merklich zu verringern.
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Schließlich
ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Farbfolien, welche beispielsweise
auf die OLEDs geklebt werden können, zur Erzielung von Lichteffekten
einzusetzen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, basierend auf den aus dem Stand
der Technik bekannten organischen elektronischen Bauelemente deren
Lebensdauer auf möglichst einfache und kostengünstige
Art und Weise zu verlängern. Hierbei ist es insbesondere
eine Aufgabe, die Kühlung von organischen elektronischen
Bauelementen zu verbessern. Darüberhinaus ist es die Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, organische elektronische Bauelemente
wie insbesondere OLEDs zur Verfügung zu stellen, mit welchen
auf einfache, günstige und flexible Art und Weise Lichteffekte
erzielbar sind.
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Die
vorstehenden Aufgaben werden durch ein organisches elektronisches
Bauelement nach Anspruch 1, durch ein organisches elektronisches
Bauelement nach Anspruch 21, durch ein organisches elektronisches
Bauelement nach Anspruch 27 und durch ein Display nach Anspruch
38 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen sind hierbei
den jeweiligen abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
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Darüberhinaus
werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verfahren zur Verfügung
gestellt (siehe Ansprüche 39 bis 41), welche im Rahmen
der oben genannten Aufgabenlösung ebenfalls Einsatz finden
können. Erfindungsgemäße Verwendungen sind
in Anspruch 42 beschrieben.
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Die
grundlegende Idee der Lösung der oben genannten Aufgaben
basiert zum einen darauf, die Trocknung und die Kühlung
der vorgenannten organischen elektronischen Bauelemente zu integrieren. Weitere
grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung ist es, photochrome
und/oder elektrochrome Schichten zum Schutz der organischen elektronischen
Bauelemente und/oder zur Generierung von Effekten mit solchen Bauelementen
einzusetzen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend
ausführlich anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
beschrieben. Die hierbei dargestellten einzelnen erfindungsgemäßen
Merkmale können nicht nur in einer Kombination, wie sie
in den einzelnen speziellen vorteilhaften Ausführungsbeispielen
gezeigt wird, auftreten, sondern können im Rahmen der vorliegenden
Erfindung auch in beliebigen anderen Kombinationsmöglichkeiten
ausgebildet sein oder verwendet werden.
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Die
mit den nachfolgenden Ausführungsbeispielen ausführlich
beschriebenen organischen elektronischen Bauelemente gemäß der
Erfindung haben vor allen Dingen die folgenden Vorteile gegenüber den
aus dem Stand der Technik bekannten organischen elektronischen Bauelementen:
- • Das erfindungsgemäß verbesserte
Bauelementdesign erhöht die Wirkung von Maßnahmen
zur Kühlung; insbesondere wird die Wärmeleitung
zu entsprechenden Kühlelementen bzw. Kühlkörpern
deutlich verbessert. Nicht nur starre, sondern auch flexible bzw.
flexibel verkapselte Bauelemente können erfindungsgemäß besser
Wärme abführen.
- • Insbesondere bei organischen Solarzellen kann erfindungsgemäß die
Abwärme auch zur Energiegewin nung verwendet werden.
- • Die erfindungsgemäßen organischen
elektronischen Bauelemente sind deutlich besser vor lebensdauerverkürzender
Lichteinwirkung geschützt.
- • Mittels der erfindungsgemäßen organischen elektronischen
Bauelemente lassen sich auf einfache und kostengünstige
Art und Weise nahezu beliebige Effekte generieren.
- • Sowohl gegen die Degradation durch Wärme
als auch gegen die Degradation durch Licht kann durch die vorliegende
Erfindung eine deutliche Verbesserung gegenüber dem Stand
der Technik erreicht werden, was insbesondere bei angestrebten Leuchtdichten
von 1000 cd/m2 und mehr sowie bei zunehmendem
Integrationsbedarf der Bauelemente in Endprodukten eine Rolle spielt (der
Wärmeerzeugung und -abfuhr kommt als lebensdauer- und eigenschaftsbeeinflussender
Parameter eine immer größere Bedeutung zu).
- • Insbesondere durch die Kopplung der Wärmeabfuhr
und der Aufnahme von Feuchtigkeit durch das integrierte Vorsehen
von einem thermisch leitfähigen Material in der Trockenmittelschicht
sowie die darauffolgende Ankopplung dieser Schicht an eine thermisch
leitfähige Schicht ergibt sich hinsichtlich der oben genannten
Aspekte ein deutlicher Fortschritt gegenüber dem Stand
der Technik.
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Es
zeigen:
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1 ein
erstes organisches elektronisches Bauelement der Erfindung in Form
einer OLED.
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2 ein
flexibles organisches elektronisches Bauelement in Form einer OLED
gemäß der Erfindung.
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3 ein erstes und ein zweites organisches elektronisches
Bauelement in Form einer OLED, welches eine photochrome und/oder
elektrochrome Schicht aufweist.
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4 einen
Anwendungsfall für ein erfindungsgemäßes
organisches elektronisches Bauelement in Form einer OLED.
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5 bis 7 weitere
elektronische Bauelemente in Form von OLEDs, welche elektrochrome Schichten
aufweisen.
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1 zeigt
ein erstes Beispiel für ein erfindungsgemäßes
organisches elektronisches Bauelement in Form einer organischen
Leuchtdiode.
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Auf
einem Glassubstrat bzw. einer Substratbasis 1 ist angrenzend
an diesem Glassubstrat eine erste Elektrode (hier: transparente
ITO-Anode) 2 angeordnet. Wird im Laufe der weiteren Beschreibung lediglich
davon gesprochen, dass ein erstes Element auf einem zweiten Element
angeordnet ist (und nicht auch davon, dass beide Elemente aneinander
angrenzen), so bedeutet dies nicht, dass das erste Element unmittelbar
angrenzend an das zweite Element angeordnet ist, d. h. es können
dann zwischen dem ersten und dem zweiten Element ohne weiteres noch ein
oder mehrere weitere Elemente angeordnet sein. Auf der ersten Elektrode 2 und
angrenzend an diese ist ein organisches Schicht system 3 (OLED-Stack) angeordnet,
welches hier mehrere Schichten aus organischen Materialien aufweist
(der genaue Aufbau eines solchen OLED-Stacks ist dem Fachmann aus dem
Stand der Technik bekannt). Auf dem OLED-Stack und angrenzend an
diesen ist die zweite Elektrode (Kathode 4) angeordnet.
Die erste und die zweite Elektrode 2, 4 sind hierbei
als Flächenelektroden ausgebildet. Auf der zweiten Elektrode 4 und
angrenzend an diese ist eine Schicht aus einem Wärmeleitmaterial,
auch als zweite thermisch leitfähige Schicht bezeichnet,
angeordnet (Schicht 9). Unmittelbar angrenzend an die Wärmeleitschicht 9 (hier handelt
es sich um eine Kupferschicht) ist eine ein Trockenmaterial sowie
ein thermisch leitfähiges Material enthaltende Trockenmittelschicht 6 (alternativ auch
als Getterschicht bezeichnet) angeordnet. Diese Getterschicht umfasst
hier zeolithhaltige Materialien, wie sie dem Fachmann bekannt sind,
wobei jedoch erfindungsgemäß in die Zeolithschicht
ein thermisch leitfähiges Material in Form von Metallpartikeln eingebracht
ist. Diese Metallpartikel sind gleichmäßig über
die gesamte Schichtdicke der Getterschicht 6 verteilt.
Die Metallpartikel haben hier eine durchschnittliche Größe
von 10 bis 100 μm und sind mit einem Volumenanteil von
etwa 30% in der Getterschicht 6 enthalten. Als Material
wurde hier Kupfer gewählt. Die Schichtdicke der Getterschicht 6 beträgt 1 μm.
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Unmittelbar
angrenzend an die Getterschicht 6 und auf dieser ist eine
erste thermisch leitfähige Schicht (Kupferschicht) 7 angeordnet.
Angrenzend an diese thermisch leitfähige Schicht 7 und
auf ihr angeordnet ist ein Deckglas 5 mit einer Kavität,
welche das organische elektronische Bauelement auf der substratgegenüberliegenden
Seite abschließt. Die Kavität ist hierbei quaderförmig
in das Deckglas 5 eingelassen und nimmt die thermisch leitfähige Schicht 7,
die Getterschicht 6 sowie die zweite Wärmeleitmaterialschicht 9 auf.
Die erste thermisch leitfähige Schicht 7 bedeckt
hierbei die dem Glassubstrat 1 zugewandte Kavität
des Deckglases 5 vollständig so, dass sie die
Getterschicht 6 an deren Oberseite und deren Schmalseiten
vollständig umschließt und auch das Wärmeleitmaterial 9 seitlich
(an den Schmal- bzw. Stirnseiten) thermisch kontaktiert. Der größte
Teil der ersten thermisch leitfähigen Schicht 7, die
komplette Getterschicht 6, die komplette zweite Wärmeleitmaterialschicht 9,
der größte Teil der Kathode 4, der komplette
OLED-Stack 3 sowie der größte Teil der
ITO-Anode 2 werden somit von dem Deckglas 5 mit
Kavität nach außen hin abgeschlossen und geschützt.
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In
der Schichtebene gesehen wird nun die erste thermisch leitfähige
Schicht 7 seitlich aus dem Bereich des Deckglases herausgeführt,
indem zwei Wärmebrückenanschlüsse 7a-1 und 7a-2 ausgebildet
sind. Die Wärmebrückenanschlüsse 7a sind
(beispielsweise mit einer Kupferleitung) mit einem externen, passiven
Kühlkörper 8 verbunden. Somit kann die
im OLED-Stack 3 erzeugte Wärme über das
Wärmeleitmaterial 9, auf das jedoch auch verzichtet
werden kann, die Getterschicht mit Wärmeleitpartikeln 6, die
thermisch mit dieser Schicht in Kontakt stehende thermisch leitfähige
Schicht 7 sowie die Wärmebrückenanschlüsse 7a einfach
und effizient in den Kühlkörper 8 zur
Kühlung des OLED-Stacks 3 überführt werden.
Der Klebstoff, welcher das Deckglas 5 mit Kavität
auf dem Glassubstrat 1 bzw. auf Abschnitten der Elektroden 2, 4 befestigt,
ist hier als thermisch leitender Klebstoff ausgeführt und
steht in thermischem Kontakt mit der thermisch leitfähigen
Schicht 7 sowie ihren Wärmebrückenanschlüssen 7a-1 und 7a-2, was
die Wärmeableitung weiter optimiert.
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Die
Wärmebrückenanschlüsse 7a-1 und 7a-2 sind
an ihrer Unterseite (also an dem dem Glassubstrat 1 zugewandten
Abschnitt) mit einer elektrischen Isolierung 10a, 10b versehen.
Unmittelbar angrenzend an diese elektrische Isolierung 10a, 10b sind
dann jeweils elektrische Anschlüsse 2a, 4a der beiden
Elektroden 2, 4 ausgebildet (welche somit ebenfalls
seitlich aus dem vom Deckglas 5 überdeckten Bereich
herausgeführt sind), um dem OLED-Stack 3 über
die erste und zweite Elektrode 2, 4 die geeignete
Spannung zuzuführen. Die Wärmebrückenanschlüsse 7a und
die beiden elektrischen Anschlusskontakte 2a, 4a sind
somit mit Hilfe des elektrisch isolierenden Abschnitts 10a, 10b gekoppelt
und bilden jeweils gemeinsame thermoelektrische Kontaktierungen
des organischen Schichtsystems bzw. OLED-Stacks 3 aus.
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Erfindungsgemäß wird
so beim ersten Ausführungsbeispiel auf dem der OLED 3 zugewandten Seite
des Deckglases 5 eine thermisch leitfähige Schicht 7 (welche
hier aus Kupfer ausgebildet ist, jedoch auch aus Aluminium, Silber,
Nickel, Kalzium, Magnesium, Zink, Sn, Eisen, Gold oder einer Legierung
aus mehreren dieser Metalle ausgebildet sein kann) abgeschieden.
Diese Schicht 7 weist hier eine Dicke zwischen 50 nm und
1 mm auf. Erfindungsgemäß wesentlicher Aspekt
ist hier die Ausbildung der Getterschicht 7, also die Applikation
eines Trockenmittels, welches durch Einbringen der thermisch leitfähigen
Materialien (Metallpartikel ebenfalls aus den oben genannten Metallen
bzw. Legierungen) für einen schnellen Abtransport der Wärme
aus dem OLED-Stack 3 sorgt.
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Optional
ist hier eine zusätzliche Wärmeleitmaterial schicht 9 ausgebildet,
welche sich im Kontakt mit dem OLED-Stacksystem 3 und der
thermisch leitenden Trockenmittelschicht 6 befindet. Neben
der notwendigen elektrischen Kontaktierung des Bauelements über
die elektrischen Anschlüsse 2a, 4a wird die
thermisch leitfähige Schicht 7 über die
Wärmebrückenanschlüsse 7a (ebenfalls
aus Kupfer) kontaktiert, um ein optimales Abfließen der
Wärme zu ermöglichen. Mit dieser Wärmebrücke 7, 7a ist
dann die externe Kühlkörperstruktur 8 (deren
genaue Ausbildung dem Fachmann bekannt ist) thermisch verbunden.
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Je
nach Anwendung kann in einem solchen erfindungsgemäßen
Bauelement neben der gezeigten passiven Kühlung zusätzlich
ein aktives Kühlelement verwendet werden. Hierbei kann
es sich beispielsweise um einen Ventilator oder um ein flüssigkeitsgekühltes
System handeln, wie sie dem Fachmann bekannt sind. Das aktive Kühlelement
wird dann so ausgebildet und/oder angeordnet, dass der bereits beschriebene
Wärmeabtransport zusätzlich unterstützt
wird. Bei organischen Solarzellen kann es weiterhin vorteilhaft
sein, die beschriebene passive Kühlung in ein Flüssigkeitsreservoir
einzubetten: Durch die abtransportierte Wärme wird dann
dieses Flüssigkeitsreservoir (beispielsweise wassergefüllt) erwärmt,
das erwärmte Wasser bzw. dessen Wärme kann dann
weiter verwendet werden (beispielsweise durch Nachschaltung eines
Systems zur Warmwassererzeugung bzw. -verteilung). Je nach Anwendung kann
sich eine solche Einbettung in ein Flüssigkeitsreservoir
auch für OLEDs oder andere organische elektronische Bauteile
eignen, welche eine ausreichende Abwärme erzeugen.
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Wie
bereits beschrieben, sind die Elektroden 2 und 4 durch
Vorsehen der elektrischen Anschlusskontakte 2a und 4a,
welche mittels elektrischen Isolierungen 10a und 10b an
die Wärmebrückenanschlüsse 7a-1 und 7a-2 gekoppelt
sind, so ausgeführt, dass eine gemeinsame elektrisch-thermische Kontaktierung
des OLED-Stacks 3 erfolgt. Im vorliegenden Fall sind somit
die wärmeleitenden Schichten nicht spannungsführend,
also die wärmeführende Schicht 7 und
die elektrischen Teile voneinander entkoppelt. Wie dem Fachmann
jedoch bekannt ist, sind auch alternative Ausgestaltungsformen möglich,
bei denen die wärmeleitenden Schichten 7, 7a gleichzeitig
für die elektrische Kontaktierung eingesetzt werden können.
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Unterstützt
werden kann die erfindungsgemäße Wärmeabfuhr
durch den Einsatz von Substraten 1 und/oder Deckgläsern 5,
welche besonders gut wärmeleitend sind. Diese müssen
nicht zwangsläufig aus Glas bestehen, jedoch ist zumindest
in der Ausbildung als OLED oder organische Solarzelle notwendig,
dass eines der Elemente 1, 5 zumindest teilweise
für Lichtstrahlung einer gewünschten Wellenlänge
transparent ist.
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2 zeigt
ein weiteres erfindungsgemäßes organisches elektronisches
Bauelement in Form einer flexibel biegbaren organischen Leuchtdiode.
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Grundsätzlich
ist die in 2 gezeigte OLED so aufgebaut
wie diejenige in 1, so dass nachfolgend nur die
Unterschiede beschrieben werden: Das bei der Ausführungsform
in 1 starre Glassubstrat 1 ist hier durch
ein dreischichtiges, flexibles Foliensubstrat 1 ersetzt.
Ebenso sind die beiden Elektroden 2, 4 sowie der
OLED-Stack aus flexibel biegbaren bzw. duktilen Materialien aufgebaut.
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Ebenso
ist das bei der Ausführungsform von 1 starre
Deckglas 5 mit Kavität samt thermisch leitfähiger
Schicht 7 im vorliegenden Fall durch ein flexibel biegbare
Abdeckelement, welches aus einem flexibel biegbaren Schichtsystem
besteht, ersetzt. Das flexibel biegbare Schichtsystem 5 weist
hierbei drei übereinander angeordnete Schichten auf, es könnnen
jedoch auch mehr oder weniger als drei Schichten sein (in Richtung
von der substratabgewandten Seite hin zur Substratzugewandten Seite gesehen):
Eine oberste, äußerste Deckschicht aus einer Trägerfolie
aus Polypropylen, Polyethylen, PI oder PET (Bezugszeichen 5a).
Daran angrenzend angeordnet folgt eine aus zwei Schichten bestehende
Wärmeleitfolie 12 (die hier also ein Bestandteil des
Abdeckelements 5 ist). Die foliensubstratabgewandte Schicht
dieser Wärmeleitfolie 12 ist hierbei als metallisierte
Schicht 12a aus duktilem Cu oder Al aufgebaut. Angrenzend
an die Schicht 12a folgt die zweite Schicht 12b der
Wärmeleitfolie 12 (welche je nach geometrischer
Ausgestaltung an die erste Elektrode 2, die zweite Elektrode 4 und/oder
das Foliensubstrat 1 in den den OLED-Stapel 3 umgebenden Bereichen
angrenzt). Diese Schicht 12b ist hier als PP-, PE-, PI-,
PET- oder Polycarbonat-Schicht ausgebildet.
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Die
Folienschicht 12b bildet somit im Bereich des OLED-Stapels 3 analog
zum in 1 gezeigten Fall eine Kavität aus. In
dieser Kavität sind der OLED-Stapel 3 sowie ein
diesen an seiner Oberseite sowie an seinen Seitenflächen
umgebendes weiteres Wärmeleitmaterial 9 angeordnet.
Auf diesem, also zwischen Wärmeleitmaterial 9 (hier
als flüssiges oder pastöses, nicht leitfähiges
und die OLEDs nicht schädigendes Material ausgebildet,
z. B. Harz oder Silikonöl) und Schicht 12b und
an die Elemente 9 und 12b angrenzend ist hier
ebenfalls eine Getterschicht 6 mit ein gebrachten Wärmeleitpartikeln
(analog zum in 1 gezeigten Fall) angeordnet.
Die Getterschicht 6 ist hier optional.
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Beim
in 2 gezeigten flexiblen, d. h. vollflächig
biegbaren Bauelement ist die Verkapselung bzw. das Abdeckelement 5 durch
ein flexibel biegbares Schichtsystem, welches eine Wärmeleitfolie 12 aufweist,
ersetzt. Alternativ hierzu oder auch kumulativ hierzu kann jedoch
auch das Substrat eine entsprechende Wärmeleitfolie aufweisen.
Die Wärmeleitfolie kann, wie hier gezeigt, der Bestandteil
eines mehrschichtigen Systems sein, sie kann jedoch auch einziger
Bestandteil des Substrats bzw. der Verkapselung sein. Vorzugsweise
ist hierbei zumindest eine Schicht der Wärmeleitfolie 12 metallisiert,
dies kann nicht nur zur Wärmeleitung, sondern auch zur
Erhöhung der Barriereeigenschaften gegenüber Wasser und
Sauerstoff dienen. Bei der Ausbildung des Foliensubstrats 1 und
des flexiblen Abdeckelements 5 ist darauf zu achten, dass
mindestens eine dieser beiden Oberflächenseiten des organischen
elektronischen Bauelements transparent ist.
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Zusätzlich
können beim in 2 gezeigten Fall die weiteren
bereits im Rahmen der 1 beschriebenen Maßnahmen
ergriffen werden (beispielsweise externe Kühlkörper
und dergleichen).
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3a zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel für ein weiteres
erfindungsgemäßes organisches elektronisches Bauelement
in Form einer OLED, welches eine photochrome und/oder elektrochrome Schicht
aufweist. 3b zeigt ein weiteres solches Ausführungsbeispiel,
bei dem diese Schicht im Vergleich zum in 3a gezeigten
Fall auf der dem OLED-Stack 3 zugewandten Oberflächenseite
der Substratbasis 1 angeordnet ist.
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Der
grundsätzliche Aufbau des in 3a gezeigten
OLED-Elements ist wie derjenige des in 1 gezeigten
Elements. Zur Vereinfachung ist hier nur der elektrische Kontakt 4a angedeutet,
die elektrischen und thermischen Anschlüsse 2a, 7a-1 und 7a-2 (samt
der Elemente 10a, 10b) sind hier nicht gezeigt.
Einziger Unterschied ist somit, dass das Substrat 1 auf
der dem Deckel 5 abgewandten Seite eine angrenzend an das
Substrat 1 angeordnete Schicht aus einem photochromen und/oder
elektrochromen Material 11 aufweist. Auf dieser und angrenzend
an dieser ist auf der der Substratbasis 1 abgewandten Seite
eine Schutzlackschicht 13 angeordnet, welche mechanische
Beschädigungen der Schicht 11 verhindert.
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Entsprechende
photochrome und/oder elektrochrome Materialien sind für
andere Anwendungszwecke bereits vorbeschrieben worden und dem Fachmann
somit bekannt:
- • H. Bonas,
H. Dürr „Organic photochronism", Pure Appl. Chem.,
Vol. 73, No. 4, pp. 639–665, 2001.
- • G. Sonnez et al „A Red, Green and
Blue Polymeric Electrochronic Device: The Dawning of the PECD Era",
Angew. Chem. 2004, 116, 1523–1528.
- • R. Mortiner "Organic electrochronic materials", Electrochimica
Acta 44 (1999), 2971–2981
- • C. Lampert "Chromogenic Smart materials",
materials today, March 2004, pp 28–35
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Mit
Hilfe einer entsprechenden photochromen und/oder elektrochromen
Schicht lassen sich nun, wie nachfolgend beschrieben, verschiedene
Aspekte realisieren. Mit Hilfe von photochromen Schichten (wie sie
beispielsweise in selbsttönenden Brillen verwendet werden)
können gezielt störende Lichtwellenlängen
bzw. Lichtwellenlängenbereiche herausgefiltert werden.
Hierzu wird eine photochrome Schicht 11 aufgebracht, welche
ein entsprechendes Absorptionsband aufweist. Bei erfindungsgemäßen
organischen Solarzellen (hier nicht gezeigt) ist dies nur bedingt
möglich, da das Licht zur Energieerzeugung benötigt
wird. Aber auch in diesem Fall kann es sinnvoll sein, ggf. in Abhängigkeit
von der auftreffenden Lichtintensität einen Teil der Wellenlängen und/oder
einen Teil der Lichtintensität herauszufiltern.
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Bei
OLEDs kann dieses Verfahren insbesondere bei solchen OLEDs angewendet
werden, die nur in einem schmalen Wellenlängenbereich Licht
emittieren, wie es beispielsweise bei monochromen OLEDs der Fall
ist. Zusätzlich können OLEDs für Außenanwendungen,
die beispielsweise nachts eingeschaltet werden, vor Sonnenlicht
im gesamten Lichtspektrum geschützt werden.
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Die
erfindungsgemäß eingesetzten photochromen Materialien
können in einer Schicht oder in mehrere Schichten auf dem
Substrat aufgebracht werden. Auch eine Integration einer entsprechenden Schicht
bzw. eine Integration des photochromen Materials in das Substrat
oder auch in das Verkapselungsmaterial (Topemittierende OLEDs) ist
möglich. Zur Abdeckung des gewünschten Lichtspektrums kann
ein photochromes Material verwendet werden, es können jedoch
ebenso auch mehrere photochrome Materialien, welche dann vorzugsweise
in mehreren parallel zueinander angeordneten Schichten angeordnet
werden können, verwendet werden.
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Es
können somit sowohl Einzelschichten, als auch Schichtsysteme
eingesetzt werden.
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Ganz
analog wie die Verwendung von photochromen Schichten bzw. photochromen
Schichtsystemen kann der Einsatz von elektrochromen Schichten bzw.
elektrochromen Schichtsystemen erfolgen. Der dabei erzielte Vorteil
ist die Möglichkeit eines aktiven Schaltens des Sonnenschutzes
dadurch, dass die entsprechende elektrochrome Schicht mit Elektrodenkontakten
versehen wird, über die sich entsprechende Gleichspannungen
anlegen lassen. So kann z. B. die gewünschte Lichtintensität
(welche auf eine organische Solarzelle trifft oder welche von einer organischen
Leuchtdiode effektiv emittiert wird) durch die Wahl der Spannung
eingestellt werden. Die Einstellung einer gewünschten Spannung
ermöglicht auch eine abgestufte Farbänderung an
einem geeigneten elektrochromen System, beispielsweise an einer
Polyanilinschicht. Außerdem ist es so möglich, kurzzeitig
die OLED oder die Solarzelle „aktiv" für bestimmte
Wellenlängen bzw. -bereiche zu schalten. Ein Anwendungsfall
ist hierbei eine Ampel aus OLEDs, welche beispielsweise das rote
Signal durch ein Transparentschalten der elektrochromen Schicht kurzzeitig
sichtbar machen kann. Bei nicht-leuchtendem Signal kann entweder
die OLED ausgeschaltet werden, die Wellenlängenbereiche
der OLED können herausgefiltert werden oder eine Kombination
von beidem kann gewählt werden. Der Strom für
eine Farbänderung ist relativ gering, da der einmal eingestellte
Farbzustand in der Regel ohne weiteren Stromfluss stabil bleibt.
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Durch
entsprechende geometrische Strukturierung in der Schichtebene (insbesondere
durch lokale Variation der Konzentration an elektrochromen Material
und/oder an photochromen Material in der Schichtebene) können
auch, wie nachfolgend beschrieben, Effekte erzielt werden: So können
Farbänderungen durch das Anlegen einer Spannung an eine elektrochrome
Schicht erzielt werden. Diese Farbänderungen sind je nach
verwendetem Materialsystem stark durch die verwendete Spannung variierbar.
Mit dieser Technik können aufgrund der entsprechenden lokalen
Strukturierung der photochromen oder elektrochromen Schicht auch
Schriftzeichen und Symbole durch Anlegen der Spannung sichtbar gemacht oder
farblich verändert werden.
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Die
Dicke der entsprechenden photochromen und/oder elektrochromen Schicht
bzw. Schichten hängt hierbei von dem Farbeffekt, welcher
zu erzielen ist, ab. Sollen nur geringe Farbänderungen
erzielt werden, so wird die entsprechende Schicht dünner
zu wählen sein. Dickere Schichten bedingen stärkere
Farbeffekte. Alternativ hierzu oder auch kumulativ hierzu lässt
sich die Effektstärke jedoch auch über die Konzentration
des photochromen und/oder elektrochromen Materials in der entsprechenden
Schicht steuern. Die Farbeffekte sind dabei abhängig von
der Wellenlänge und der Intensität des verwendeten Lichts.
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Erfindungsgemäß kann
dabei das in der OLED erzeugte Licht ausgekoppelt werden, indem geeignete
Schichten mit geeigneten Schichtdicken, Schichtkonzentrationen und
Schichtmaterialien vorgesehen werden, um eine solche Auskopplung
zu optimieren.
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Eine
entsprechende Effektgenerierung kann ebenso durch rein photochrome
Schichten erfolgen. So können neben Farbänderungen
auch Zeichen oder Symbole sichtbar gemacht werden, indem eine entsprechende
Schichtstrukturierung vorgesehen wird. Eine Anwendung hier von ist
beispielsweise eine Strahlungsintensitätsanzeige. Je nach
Wellenlänge, auf die die photochromen Schichten reagieren,
können so durch ggf. sekundäre Lichtquellen nur bestimmte
Bereiche und Wellenlängen selektiv angesprochen werden.
Hierbei kann auch die OLED selbst den photochromen Effekt hervorrufen,
d. h. die OLED strahlt das den photochromen Effekt in der entsprechenden
Schicht bewirkende Licht aus. Zum Beispiel kann dies bei strukturierten
OLEDs bzw. entsprechenden Displays mit mehreren Farben, die emittiert
werden können, geschehen (vgl. 4, wo die
Buchstaben OLED in eine entsprechende Schicht strukturiert worden
sind, indem lediglich in diesen lokalen Bereichen eine Konzentration
des photochromen Materials, welche ungleich 0 ist, vorgesehen wurde): 4A zeigt die Situation vor einem Lichteinfall
von Licht geeigneter Wellenlänge, 4B zeigt
den Fall bei Einstrahlung von Licht der geeigneten Wellenlänge,
beispielsweise durch den OLED-Stack 3 selbst.
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Erfindungsgemäß ist
es hierbei selbstverständlich möglich, sowohl
elektrochrome als auch photochrome Materialien in unterschiedlichen Schichten
einzusetzen (die Schichten können hierbei entweder übereinander
oder auch nebeneinander angeordnet sein). Die Schichtdicken und/oder
die Konzentrationen der elektrochromen und/oder photochromen Materialien
werden hierbei entsprechend der angestrebten Anwendung gewählt.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, die elektrochromen und/oder photochromen Schichten
auf der Innenseite des Bauelements anzubringen (also auf derjenigen
Seite des Substrats 1, welche dem OLED-Stack 3 zugewandt
ist) bzw. zwischen dem Substrat 1 und dem OLED-Stack 3 (vgl. 3b),
da die meisten dieser Materialien vor Nasser und vor Luft zu schützen
sind.
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Außerdem
kann erfindungsgemäß ein Teil der Elektroden mitbenutzt
werden:
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5 bis 7 zeigen
solche Ausführungsbeispiele. Diese Ausführungsbeispiele
sind grundsätzlich wie die in 3a und 3b gezeigten
Ausführungsbeispiele ausgebildet, so dass nachfolgend lediglich
die Unterschiede beschrieben werden. Bei dem weiteren, in 5 gezeigten
Beispiel ist die elektrochrome Schicht 11 unmittelbar angrenzend
an die transparente ITO-Anode 2 (auf deren dem OLED-Stack 3 abgewandten
Seite dieser Elektrode) angeordnet.
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Auf
der der transparenten Elektrode 2 abgewandten Seite der
elektrochromen Schicht 11 befindet sich dann unmittelbar
angrenzend an die Schicht 11 angeordnet, eine weitere Elektrode 14.
Die elektrochrome Schicht 11 ist somit sandwichförmig
zwischen der transparenten Elektrode 2 und der weiteren
Elektrode 14 angeordnet, so dass mittels dieser beiden
Elektroden 11, 14 eine gewünschte Spannung
an die elektrochrome Schicht 11 angelegt werden kann. Auf
der der elektrochromen Schicht 11 abgewandten Seite der
weiteren Elektrode 14 (welche hier ebenfalls schichtförmig
ausgebildet ist) ist dann angrenzend das Substrat 1 angeordnet.
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Im
in 6 gezeigten Fall ist die elektrochrome Schicht 11 wie
im in 3a gezeigten Fall angeordnet.
Auf ihren beiden Oberflächenseiten sind jedoch zwei weitere
Elektroden 14a und 14b so angeordnet, dass sich
ein „Sandwich" aus Substrat 1, erster weiterer
Elektrode 14a, elektrochromer Schicht 11, zwei ter
weiterer Elektrode 14b und Schutzlackschicht 13 ergibt.
Auch hier wird somit die elektrochrome Schicht 11 von zwei
schichtförmigen Elektroden 14a, 14b, über
die an die elektrochrome Schicht 11 die geeignete Spannung
angelegt werden kann, eingeschlossen.
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Auch
der in 7 gezeigte Fall ähnelt grundsätzlich
demjenigen, welcher in 3a gezeigt ist. Statt der Verwendung
von schichtförmigen, sandwichartig angeordneten weiteren
Elektroden 14a, 14b sind diese beiden weiteren
Elektroden jetzt jedoch in der Schichtebene der elektrochromen Schicht 11 seitlich
derselben angeordnet, so dass das von ihnen erzeugte elektrische
Feld hier nicht senkrecht zur Schichtebene durch die elektrochrome Schicht 11 hindurch
geht, sondern der elektrische Feldvektor E hier in Schichtebene
und somit senkrecht zur Schichtdicke angeordnet ist bzw. parallel zur
Schichtebene durch die elektrochrome Schicht 11 hindurchgeht.
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Im
ersten (in 5) gezeigten Fall wird somit die
ITO-Anode 2 ebenfalls zum Betrieb der elektrochromen Schicht 11 genutzt.
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Die
vorbeschriebenen Möglichkeiten lassen sich ebenso bei organischen
Solarzellen einsetzen, da Solarzellen neben der Stromerzeugung auch
eine gewisse Ästhetik haben sollen, oder ebenso bei Kombinationen
von transparenten OLEDs auf organischen Solarzellen.
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Erfindungsgemäß lassen
sich hierbei beliebige Schriftzüge, wie Firmenbezeichnungen
oder ähnliches, sichtbar machen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - H. Bonas,
H. Dürr „Organic photochronism", Pure Appl. Chem.,
Vol. 73, No. 4, pp. 639–665, 2001 [0036]
- - G. Sonnez et al „A Red, Green and Blue Polymeric
Electrochronic Device: The Dawning of the PECD Era", Angew. Chem.
2004, 116, 1523–1528 [0036]
- - R. Mortiner "Organic electrochronic materials", Electrochimica
Acta 44 (1999), 2971–2981 [0036]
- - C. Lampert "Chromogenic Smart materials", materials today,
March 2004, pp 28–35 [0036]