具有优化接触的照明模块

摘要

本发明涉及一种照明模块或一种有机太阳能电池，其具有两个板状电极(12，13)和位于这两个电极(12，13)之间的一种活性材料(14)。在所述模块中，这两个电极(12，13)之一由一种透明材料组成并设有一个网格结构，该网格结构具有在该电极(12)的表面上或在该电极的材料中延伸的至少一个金属导体轨道(11)，该导体轨道(11)的仅某些部分与该电极材料相连。

权利要求

1.一种照明模块或一种有机太阳能电池，包括：两个板状电极(12，13)和安排在这两个板状电极(12，13)之间的一种活性材料(14)，其中这两个板状电极(12，13)之一是由一种透明材料组成的透明电极并设有一个网格结构，该网格结构具有沿该透明电极(12)的表面或在该透明电极的透明材料中延伸的至少一个金属导体轨道(11)，其中该金属导体轨道(11)只部分连接至该透明材料的向该活性材料(14)传送电流的部分，并且该金属导体轨道的其他部分与该透明材料的向该活性材料(14)传送电流的部分分离，其中通过该透明材料中的多个凹口和非导电材料(20)进行该金属导体轨道与该透明材料的向该活性材料(14)传送电流的部分之间的所述分离，并且其中该网格结构的该金属导体轨道(11)从该透明电极的一个横向连接区域(10)延伸至一个中心区域，其中更接近该横向连接区域(10)的该金属导体轨道(11)的那部分(11a)与该透明材料的向该活性材料(14)传送电流的部分分离。

2.如权利要求1所述的照明模块或有机太阳能电池，其特征在于，

该金属导体轨道(11)的一个端部区域(11c)与该透明材料的向该活性材料(14)传送电流的部分分离。

3.如权利要求1或2所述的照明模块或有机太阳能电池，其特征在于，

该网格结构具有相互平行延伸的多个金属导体轨道(11)。

4.如权利要求1或2所述的照明模块或有机太阳能电池，其特征在于，

该活性材料是一种有机材料。

5.如权利要求4所述的照明模块或有机太阳能电池，其特征在于，

所述照明模块或有机太阳能电池是一种OLED或QLED。

说明书

具有优化接触的照明模块

[0001] 本发明涉及一种照明模块，该照明模块具有两个板状电极和安排在这两个电极之间的一种活性材料。特别是，该照明模块可以是一种OLED(有机发光二极管)结构或一种QLED(量子点发光二极管)结构。此外，本发明涉及一种所谓的有机太阳能电池。

[0002] 近年来，由于可以替代常规光源如白炽灯泡或荧光灯的新型光源的性能的改善，新型光源的发展取得了显著进步。除了基于半导体的基本上为点状光源的常规发光二极管(LED)之外，尤其是OLED或QLED也已经占据了舞台中心，因为新型的平面光元件可在这种结构的基础上得以实现。作为与常规的LED相比亮度适中的平面发光元件，OLED或QLED理想地适合生产平面扩散光源。这种光源的使用可能性非常多样，因此近年来在该领域取得了显著的发展。由于其设计，OLED或QLED具有所谓的朗伯源的性能，这种朗伯源在任何所期望的发光角度均具有恒定的亮度。相应地，其尤其很好地适合形成大面积光源。

[0003] 与有机太阳能电池一样，有机发光二极管同样是所谓的薄膜组件。通常，在这种情况下，多个微薄层被安排在一个玻璃载体上，即所谓的衬底，其中单独的薄层在这种情况下可以仅为几纳米厚。例如，在有机LED的情况下，提供两个电极层，其中一个或多个有机材料层被安排在所述电极层之间。当在这两个电极层之间施加一个电压时，该有机材料发光，其然后意在该安排的区域上发光。这必然意味着这两个电极层其中之一(通常被安排在该玻璃载体上的电极层)需为透明的。为了形成一个这样的透明电极，通常使用一种透明导电氧化物(TCO)，例如铟锡氧化物(ITO)。

[0004] 这种类型的结构即为所谓的电流驱动组件，即，通过施加一个电压到该有机材料中的这两个电极层来产生光。为了实现均匀高效的光发射，相应地需要电流均匀地分布在该元件的整个区域上。然而，这提出了一个问题，即用于实现透明电极的上述材料在原理上是导电的，但其导电率相当低。这意味着通过单独使用相应的材料，在电流流动的情况下并因此在产生光的过程中，只能实现极为有限的均匀度。

[0005] 为了提高该透明电极的低导电率，通常将一个附加的结构金属层施加到该透明电极上。该金属层通常由多个轨道组成，这些轨道形成一个所谓的网格结构并具有显著高于该透明电极的材料的导电率。结果是，由于这些金属轨道充当电流流动的旁路，此区域上的电流流动得以改善。在这种情况下，接触该安排的纵向侧或端侧上的该金属层或网格结构，从而可以在该结构的整个长度上将电流引入到该电极层中。在这种情况下，形成电流流动的电平衡，尽管这在整个区域上并非是线性的。而是，形成电流密度增加的多个区域，这进而抵消了光发射的均匀化，因为增加的电流密度相当于局部增加的光产生。

[0006] 在已经提及的有机太阳能电池中也有类似的问题。也在这种情况下，有机材料被安排在两个板状电极层之间，其中该有机材料现在将入射光转换为电荷载体，这最终实现这两个电极之间的电流流动。进而，至少一个电极需为透光的并相应地进而由上述材料组成，这些材料具有相当低的导电率。然而，甚至在这类有机太阳能电池的情况下，相应地使用了网格结构，这些网格结构再次到目前为止也仅能在一定程度上影响整个区域上的均匀电流流动。

[0007] 因此，本发明是基于对迄今为止已知的解决方案提出改进的目的，通过本发明可以实现这种照明模块或有机太阳能电池区域内的电流流动的均匀性的进一步改善。

[0008] 此目的是通过具有以下特征的一种照明模块或一种太阳能电池实现的。本发明的有利发展也在以下进行了描述。

[0009] 根据本发明的解决方案是基于为该透明电极的材料配置网格形成导体轨道或耦合网格形成导体轨道的概念，从而使得所述导体轨道仅部分连接到该电极材料。换言之，这些导体轨道与该电极材料在某些部分上分离，当电流被耦合入时，这导致避免先前已知的解决方案中的不平衡的可能性。在这种情况下，根据本发明的解决方案尤其特征在于以下事实：可使用用于构造QLED或OLED或有机太阳能电池的先前已知技术并且因此可实现更均匀的电流流动而没有高附加复杂性水平。

[0010] 因此，根据本发明，提出了一种照明模块或一种有机太阳能电池，其具有两个板状电极和安排在这两个电极之间的一种活性材料。在这种情况下，这两个电极之一由一种透明材料组成并且还设有一个网格结构，该网格结构具有至少一个金属导体轨道，该金属导体轨道在该透明电极的表面上或在该透明电极的材料中延伸。根据本发明，该导体轨道只部分连接至该电极材料。

[0011] 根据有利的发展，尤其可规定该网格结构的该导体轨道从该电极的一个横向连接区域延伸至一个更中心的区域，其中离该连接区域更近的该导体轨道的那部分与该电极材料分离。作为一种替代方案或除此之外，该导体轨道的端部区域也可以与该电极材料分离，这样使得在该导体轨道的一个中心区域中仅有一个连接。优选地，该网格具有多个导体轨道，例如这些导体轨道以网格形式安排并且在该照明模块或该太阳能电池的区域上平行延伸。

[0012] 在这种情况下，这些导体轨道在某些部分上与该电极材料的分离尤其可通过以下事实实现：在板状电极材料中设置多个凹口。这可以在激光的帮助下以简单的方式或以常规方式例如使用光刻技术发生，这样使得实现根据本发明的解决方案的复杂性非常低。

[0013] 根据本发明的照明模块可以是如前所述的一个有机LED或一个QLED。然而，根据本发明的在该网格结构与该透明电极之间的耦合即使在已经提到的有机太阳能电池的情况下也具有有利效果。

[0014] 在下文中将参照附图更详细地解释本发明，在附图中：

[0015] 图1和图2示出了从现有技术已知的不带金属网格的OLED结构的示意图；

[0016] 图3示出了从现有技术已知的其中存在用于改善电流流动的金属网格的OLED结构的平面图；

[0017] 图4示出了根据本发明的透明电极与金属网格之间的部分耦合的第一变体；

[0018] 图5示出了根据本发明的第二变体；

[0019] 图6示出了根据本发明的第三变体；

[0020] 图7a和图7b分别示出了金属网格和电极的部分耦合和分离的第一可能性，以及[0021] 图8a和图8b分别示出了金属网格和电极之间的部分耦合和分离的第二变体。

[0022] 将首先参考图1至图3对本发明所基于的问题进行解释。在这种情况下，图1和图2分别示出了从现有技术已知的常规有机LED的截面图和平面图，在这种情况下，最初未使用附加的金属网格改善均匀的电流流动。

[0023] 对应于图1所示的截面图，OLED或QLED的常规设计在于：由两个电极12和13组成的一个层安排被安排在一个载体衬底5上，该载体衬底通常由一个玻璃板形成，其中一种活性材料14位于这两个电极12、13之间。在OLED的情况下，该活性材料14由一个或多个有机材料层组成，从而使得当施加一个电压到这两个电极12和13之间时产生光。这种光通常通过下部电极层12和载体衬底5发射，这就意味着该电极12需要是透明的。所述电极通常相应地由一种透明导电氧化物(TCO)组成，其中通常使用铟锡氧化物(ITO)。

[0024] 有机太阳能电池的设计在原理上是完全相同的。也在这种情况下，通常两个电极被安排在一个透明载体衬底上，其中有机材料位于所述电极之间。在太阳能电池的情况下，尤其提供两层有机材料，其形成一个所谓的电子供体和一个电子受体。在该区域内的入射光的情况下，生成电荷载体，这然后确保这两个电极层之间的电流流动。也在这种情况下，这两个电极之一需为透光的或透明的以获得高效的光入射，这进而就意味着需使用上述透明导电材料。

[0025] 图2示出了图1中的OLED结构的下侧的视图，在这种情况下，未对该载体衬底进行说明。在此处看出的是平面透明电极层12，该平面透明电极层通过在该结构的整个宽度上延伸的一个触点10在横向上进行电性连接。在其相对侧，示出了该电极13的连接13a，然而，该连接未与本发明进一步相关。通常，该上部电极13由一个薄金属层组成，由于其高导电率，该薄金属层从其区域上观看时未展现有关通过该安排的电流流动的均匀性的任何问题。

[0026] 如果为了实现通过该有机材料的电流流动并相应地产生光而在图2所示的安排的情况下施加一个电压，由于透明电极12的材料的低导电率，该区域上没有均匀的电流流动。而是，在接近该连接10的区域内出现更大的电流密度，而另一方面，在该安排的相对端区域则几乎无电流流动。这就意味着，当从该照明模块的区域上观看时，不均匀地产生并发出光。

[0027] 图3展示的解决方案(其中该电极12还设有一个网格结构)因此从现有技术是已知的用于改善电流流动。如示例性实施例中说明的，该网格结构仅由一个轨道11组成，该轨道由一种具有高导电率的金属导体形成，该金属导体与横向连接10直接相连并在其整个长度上与电极材料导电耦合。该网格结构的使用意味着电流在该电极12的区域上更有效地分布。然而，由于电流在该导体轨道的整个长度上分布，同样在此也出现了以下效果：在该导体轨道11的端部区域11b几乎无电流流动或只有很低水平的电流流动，而另一方面进而在该触点10直接邻接的区域11a中出现了更大的电流密度。因此，像以前一样，同样不能在此实现在该电极12的整个区域上的最佳均匀的电流分布，即使已经取得了一些改进，例如图1和图2的变体，其中未使用金属网格。

[0028] 通过根据本发明的解决方案，显著改善了整个区域上的电流分布。根据本发明，这是通过以下事实实现的：该金属网格与该电极材料的电性连接仅部分地发生。参照图4至图6，将在如下首先在原理上对此概念进行说明。

[0029] 图4展示了本发明的第一可想象的实施例。在这种情况下，规定该金属网格的该导体轨道11仅在远离该连接10的一个区域11b内与该电极12的材料相连。另一方面，接近该连接10的该区域11a与该电极材料分离，这是在以下更详细的进一步描述的该电极材料的分离12a或划分的帮助下实现的。因此，在这种情况下，电流在网格的帮助下首先在该电极12的区域上的该导体轨道11的远离区域11b内分布。

[0030] 在示例性实施例中的该网格的效果则相应地限制到远离该连接10的该电极12的区域。另一方面，接近该连接10的该电极12的区域则通过该连接10直接接收电流。然后，可通过该导体轨道11和该区域11a的长度比对该金属网格的效果相应地进行调节，该区域11a未与该电极12直接耦合。因此，可以用有针对性的方式影响该结构的亮度，其中特别当然存在对不均匀性的补偿以及实现整个区域上的均匀光发射的可能性。

[0031] 图5展示了图4的概念的发展，其中完全相同的元件设有相同的参考符号。在这种情况下，由于分离或隔离12c，该导体轨道11的该终端区域11c也与该电极材料12分离，这样使得在该中心区域11b内只存在该导体轨道11和该电极12之间的一个连接。本示例展示了以下事实：存在只在某些部分上以有针对性的方式进行该网格结构与该电极材料之间的耦合的可能性。

[0032] 在这种情况下，可以通过任何所期望的复杂方式对该金属网格至该电极12的耦合进行配置，以便最佳调节该电极12的整个区域上的电流流动。在这种情况下，在电气计算或模拟的帮助下，可为每个区域找到最佳的结构，其中图6展示了进一步可想象的可能性。然而，在这种情况下，该网格由多个导体轨道11组成，这些导体轨道相互平行延伸并与该电极材料只在其远离该连接10的那些区域内耦合。这样一个网格结构通常代表网格的最佳结构，以实现整个区域上的均匀电流流动。此外，根据本发明，这是通过在该网格结构与该电极材料之间的仅部分耦合来优化的。

[0033] 该网格结构至该透明电极的仅部分耦合可以通过不同的方式发生。将在以下解释这种情况的两个优选变体，这两个变体的区别在于与其相关联的复杂性非常低并且尤其是可以使用用于生产OLED的现有技术。在这种情况下，这些变体的不同之处在于该金属网格在该安排中的集成方式不同。

[0034] 在这种情况下，在生产过程中，通常首先对该透明电极12进行结构化，因为该透明电极限定OLED的发光区域的后续区域。同样地，对电极的触点的金属化进行结构化。关于该金属网格的安排或生产，实质上有两个变体，其中该网格的这些导体轨道被安排在或者透明层下方或者电极材料中或者电极材料上方。

[0035] 在这种情况下，图7a首先示出了一个变体，其中该导体轨道11被安排在该电极12上方。在这种情况下，为了避免局部的高电流密度，该导体轨道11被一种非导电材料20“钝化(passivated)”。因此，该非导电材料20将该导体轨道11与周围的有机材料14分开或防止该导体轨道11与有机材料14之间的直接接触，但却当然允许该导体轨道11与该电极12之间的连接。因此，在生产的过程中，先将该导体轨道11再将该非导电材料20设置在该电极12上。然后，该有机材料14的施加发生。

[0036] 对应于本发明，为了现在进行该导体轨道11与该电极12之间的仅部分耦合，如图7b所示，只需要在该导体轨道11与该电极12之间不期望直接连接的那些区域内进行该电极材料在相应的区域下方的分离。可用简单的方式通过刻蚀工艺或激光烧蚀或其他适当的方法提供此类分离或凹口40而不将其与大量的复杂性相关联。

[0037] 在第二变体中，该导体轨道被安排在该透明电极12的下方或镶嵌在该透明电极中，如图8b所展示的。通常，这可以通过图1展示的玻璃衬板5上安排一个网格结构实现，并且然后沉积该透明电极12的材料。根据本发明，为了进而实现该网格结构或导体轨道11与该电极12之间的仅部分耦合，也在这种情况下，在相应区域内的电极材料中引入多个凹口40，以便实现所期望的划分或分离。然后，进而在该导体轨道11上方的区域内的适当的即绝缘材料20发生钝化，并且最后该有机材料14的施加发生。

[0038] 因此，在这两个所展示的变体中，可用非常简单的方式实现根据本发明的解决方案。在此，特别有利的是在该金属网格和该电极材料之间的部分耦合可以通过非常简单的措施实现，并且尤其不需要施加附加层等。然而，在这种情况下可以实现即使很复杂的系统，这种系统在其长度、形状和结构位置方面可以自由改变。

[0039] 因此，在本发明的帮助下，尤其是OLED或QLED的平面照明模块的效率可以用相当简单的方式得以显著提高。在网格结构和电极材料之间的部分耦合的帮助下，有机太阳能电池在其效率方面也可得以提高。