DE102004049955A1

DE102004049955A1 - Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements, insbesondere einer OLED

Info

Publication number: DE102004049955A1
Application number: DE102004049955A
Authority: DE
Inventors: Clemens Dr. Ottermann; Bernd Schultheis; Jörn Dr. Pommerehre; Petra Dr. Auchter-Krummel
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-10-14
Also published as: DE102004049955A8; DE102004049955B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements, insbesondere einer OLED, sowie das optische Bauelement bzw. die OLED unter hermetischer Verkapselung des optischen Qualitätsbereichs, z. B. einer lichtemittierenden Schichtenanordnung. DOLLAR A Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Bauelement mit einer geringen Diffusion in den Qualitätsbereich und einer geringen Kontamination des Qualitätsbereichs bereit zu stellen, so dass eine verlängerte Lebensdauer gewährleistet und für eine kosteneffektive Massenproduktion geeignet ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß werden ein Thermoplast, ein polymerisierbares Duroplast, ein Lotmittel, ein Glas oder ein Toner als Verbindungsmaterial, also insbesondere ein festes Verbindungsmaterial, verwendet. DOLLAR A Vorteilhaft ist auch das Aufbringen der lichtemittierenden Schichtenanordnung in zumindest zwei Teilschritten, wobei in jedem Teilschritt zumindest eine Schicht der lichtemittierenden Schichtenanordnung aufgebracht wird und wobei das Aufbringen des Verbindungselements zwischen den beiden Teilschritten durchgeführt wird. DOLLAR A Ferner vorteilhaft ist die Verwendung mehrerer Verbindungselemente mit unterschiedlichen Materialien zum zeitversetzten Aktivieren.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements, insbesondere einer OLED sowie das optische Bauelement bzw. die OLED im Allgemeinen und ein Verfahren zur hermetischen Kapselung eines optischen Qualitätsbereichs, z.B. einer lichtemittierenden Schichtenanordnung bzw. eine derartige Einrichtung im Speziellen.

Hintergrund der Erfindung

Elektro-optische Bauelemente, insbesondere organische elektrolumineszente lichtemittierende Dioden (OLED) sind von großem Interesse für Displayanwendungen und im Bereich der Lichttechnik, da sie gegenüber anderen Leucht- und Anzeigemitteln vielseitige Vorzüge besitzen. So können OLEDs sehr dünn und sogar flexibel hergestellt werden. Gegenüber Flüssigkristallanzeigen besitzen OLEDs den Vorzug, selbst leuchtend zu sein. OLEDs sind daher Gegenstand intensiver Entwicklungsarbeiten.

Problematisch bei OLEDs ist jedoch vor allem deren bisher sehr begrenzte Lebensdauer. Es ist kaum gelungen, die produktrelevante Betriebsdauer von OLEDs auf mehr als 10000 Betriebsstunden auszudehnen. Dies liegt unter anderem daran, dass sich die eingesetzten elektrolumineszenten Materialien leicht unter dem Einfluss von Wasser oder Sauerstoff verändern, was bis hin zu signifikanten Zerstörungen führen kann.

Zusätzlich werden in diesen optischen Bauelementen reaktive Metalle als Kathoden eingesetzt, die ebenfalls unter Sauerstoff- und Wassereinfluss durch Oxidation zerstört werden. OLED-Bauteile benötigen daher eine extrem gute Verkapselung mit geringen Permeationsraten für Feuchtigkeit und Sauerstoff.

Technisch relevante OLED-Bauteile mit langer Lebensdauer werden typischer Weise auf Glassubstraten abgeschieden. Die Permeation von Wasserdampf und Sauerstoff durch Glas ist ausreichend gering. Weiter werden in der Regel die Bauteile zum rückseitigen Schutz der OLED-Beschichtung mittels eines massiven Deckels verkapselt.

Der Deckel besteht in der Regel aus Glas oder Metall und kann als Platte oder Gehäuse ausgeführt sein. Mit dem Trägersubstrat wird der Deckel durch Kleber, zum BEispiel auf Epoxidharzbasis verbunden und gedichtet (vgl. Appl. Phys. Lett. 65, 2922 (1994)).

Die Dichtigkeit von Substrat und Deckelmaterial ist in der Regel für OLED-Anwendungen hinreichend hoch. Jedoch lässt die Klebenaht zwischen diesen beiden Elementen noch zuviel Sauerstoff und Wasser durchdiffundieren, so dass für die zur Zeit bekannten Klebematerialien die Dauerhaftigkeit der Verkapselung nicht hinreichend ist.

Zur Erhöhung der Standzeiten von OLED-Bauteilen werden daher Getterstoffe, die Sauerstoff und hauptsächlich Wasser chemisch binden, mit in das gekapselte Volumen eingeschlossen. Es sind unterschiedliche Stoffgruppen als Gettermaterialien bekannt. So werden Festkörper, wie z.B. CaO eingesetzt ( EP 776147 ), Flüssigkeiten ( US 5962962 , US 5821692 , JP 7211456 ) bzw. Gase (WO 99/03122) eingesetzt.

Die Aushärtung der Epoxidharzstoffe (Polyaddition) erfolgt teilweise bei höheren Temperaturen, die auch für die OLED-Materialien kritisch sein können. Weiter hat die Verwendung von flüssigen Klebern für die Verkapselung von OLED-Bauteilen signifikante Nachteile, wie z.B. die Ausbildung von relativ dicken und breiten Kleberauben im Randbereich oder über die Fläche der Materialien mit entsprechenden dicken Klebefugen. Dies ist mit einem erhöhten Eindringrisiko für Sauerstoff und Wasser oder entsprechend stärkeren Sauerstoff- oder Wasser-Kontaminationen des Klebematerials verbunden.

Weiter nachteilig führen bekannte Klebstoffe zu einer Freigabe von Reaktionsprodukten beim Aushärten was eine unerwünschte Wechselwirkung der Kleberkomponenten mit den OLED-Materialien nach sich zieht.

Zudem lässt sich eine sehr dünne Klebenaht oder kleine Querschnittsfläche mit entsprechend geringer Sauerstoff- bzw. Wasserdiffusion nur mit hohem technischen Aufwand reproduzierbar erreichen.

Daher wird intensiv an alternativen Verfahren zur Epoxidharzverkapselung geforscht.

Aus dem Dokument WO 00/36665 ist ein Verfahren bekannt, das auf dem Aufbringen einer Barrierebeschichtung beruht. Hierzu werden alternierend dünne Polymerschichten und Keramikschichten, z.B. SiO₂, Al₂O₃ aufgebracht. Nachteilig ist wiederum ein kostenintensiver Herstellungsprozess.

Weiter ist auch die Tauglichkeit dieser Verkapselung für OLED-Bauteile langer Lebensdauer noch fraglich.

Aus dem Dokument US 5895228 sind Kapselungsbeschichtungen mit Siloxan bzw. Siloxanderivaten bekannt. Diese Einzelschichten sind zwar weniger aufwendig aufzubringen, besitzen jedoch nicht eine hinreichende Verkapselungswirkung, so dass weitere zusätzliche Verkapselungstechnologien notwendig sind.

Aus dem Dokument US 5952778 ist ein Verfahren mit einer Drei-Lagen-Beschichtung, bestehend aus einem metallischen Film, einer dünnen Schicht eines dielektrischen Materials und einem Polymerfilm zum Abschluss des Beschichtungsstacks bekannt.

Jedoch sind auch hier aufwendige und kostenintensive Vakuumbeschichtungsprozesse notwendig.

Analoge Ansätze zur Mehrfachbeschichtung sind auch aus dem Dokument WO 99/02277 bekannt. Hier besteht die Kapselungsbeschichtung aus einer metallischen und die elektrischen Schicht, die mittels Vakuumprozessen aufgebracht werden.

Die Verklebung von Glassubstraten mit metallischen Deckelsubstraten, wie sie in dem Dokument US 6080031 vorgeschlagen wird, hat den Nachteil, dass die hier eingesetzten Materialien in der Regel stark unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, so dass der Verbund bei Temperaturwechselbelastung unter stark ändernden mechanischen Spannungen stehen kann. Hierdurch können Risse in der Verkapselung entstehen, die zu erhöhter Diffusion von Sauerstoff und Wasser beitragen können.

In dem Dokument US 4784872 wird ein Verkapselungsverfahren beschrieben, bei dem ein Schichtsystem bestehend aus einer Polymerschicht, über die ein weiterer Film aus einem Polymer-Metallgemisch abgeschieden wird. Zusätzlich wird zur Abdichtung das Bauteil noch in synthetisches Harz eingegossen. Da hier typische Prozesstemperaturen > 200°C eingesetzt werden müssen, ist dieses Verfahren für organische lichtemittierenden Dioden nicht einsetzbar.

In der US 6,614,057 wird eine organische optoelektronische Vorrichtung vorgeschlagen, welche eine erste und zweite Barriereschicht aufweist, wobei ein Abdichtungsabschnitt zwischen den beiden Schichten vorgesehen wird, wobei im Abdichtungsabschnitt ein Material vorhanden ist, welches schädlich für die optoelektronische Einrichtung ist. Um eine Schädigung zu vermeiden, ist ein zusätzlicher innerer Sperrabschnitt vorhanden, welche das Eindringen schädigender Substanzen in die optoelektronische Einrichtung verhindert. Für den Abdichtungsabschnitt wird beispielsweise ein Lot oder ein dünnflüssiges Epoxidharz vorgeschlagen. Eine derartige doppelte Abschirmung mit verschiedenen Materialien ist jedoch vergleichsweise aufwendig. Zudem müssen die Barriereschichten beim Zusammenfügen genau übereinander gelegt werden, damit nicht ein Teil des äußeren Abdichtungsabschnitts in den abgeschlossenen Bereich mit der optoelektronischen Einrichtung kommt.

Eine ähnliche zweistufige Abdichtung wird auch in der WO 03/065470 und der WO 03/030272 vorgeschlagen. Gemäß der WO 03/065470 enthält eine innere Abdichtung eines Verkapselungsdeckels enthält ein adsorbierendes Material, wie etwa einen Getter oder ein Trockenmittel. Die WO 03/030272 offenbart eine Abdichtung mit einem inneren, vorgeformten Abdichtungsdamm. Auch bei diesen aus der WO 03/065470 und WO 03/030272 bekannten optoelektronischen Elemente ergeben sich dementsprechend ähnliche Probleme wie bei der aus der US 6,614,057 bekannten Vorrichtung.

Zusammenfassend bleibt festzuhalten, dass keines der bisher bekannten Verfahren eine befriedigende Lebensdauer der OLEDs gewährleistet, so dass eine effiziente Massenfertigung bzw. deren Durchbruch im Massengeschäft noch nicht erreicht werden konnte.

Allgemeine Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements und ein optisches Bauelement bereit zu stellen, welches bzw. welche eine verlängerte Lebensdauer gewährleistet.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Verfahren und ein derartiges Bauelement mit einer geringen Diffusion in den Qualitätsbereich, einer geringen Kontamination des Qualitätsbereichs und mit geringer Freigabe von Verunreinigungen aus den verwendeten Materialien bereit zu stellen.

Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Verfahren bereit zu stellen, welches reproduzierbare Ergebnisse liefert und für eine kosteneffektive Massenproduktion geeignet ist.

Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Verfahren und eine derartiges Bauelement bereit zu stellen, welches bzw. welche die Nachteile bekannter Verfahren meidet oder zumindest mindert.

Die Aufgabe der Erfindung wird in überraschend einfacher Weise bereits durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements, insbesondere einer lichtemittierenden Einrichtung, z.B. einer organischen lichtemittierenden Einrichtung, genauer Diode (organic light emitting device oder diode, OLED) sowie das optische Bauelement selbst verfügbar gemacht. Erfindungsgemäß werden zunächst ein Basissubstrat oder eine Unterlage und ein Deckel oder Decksubstrat bereitgestellt und anschließend ein optischer Qualitätsbereich auf dem Basissubstrat erzeugt oder auf dieses aufgebracht. Der optische Qualitätsbereich ist dabei insbesondere ein lichtemittierender Bereich, vorzugsweise gebildet durch eine lichtemittierende Schichtenanordnung oder eine OLED-Schichtenanordnung.

Unter dem "Aufbringen" auf ein Substrat oder ein anderes Element ist im Sinne dieser Beschreibung, soweit nicht ausdrücklich anders verwendet, ein unmittelbares Aufbringen oder ein mittelbares Aufbringen unter Zwischenschaltung weiterer Schichten zu verstehen.

Der Aufbau einer OLED-Schichtenanordnung ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt, er umfasst insbesondere zumindest eine erste und zweite leitfähige Elektrodenschicht und eine dazwischen liegende Schicht mit einem organischen, elektrolumineszenten Material. Es können jedoch auch noch weitere Schichten, z.B. eine Widerstandsschicht zur Herstellung einer strukturierten OLED vorgesehen sein.

Weiter erfindungsgemäß wird ein erstes Verbindungselement, z.B. ein Rahmen aus einem Verbindungs- oder Verkapselungsmaterial auf das Basissubstrat und/oder auf das Decksubstrat aufgebracht. Anschließend werden das Basissubstrat und das Decksubstrat mittels des ersten Verbindungselements derart zu einer Anordnung verbunden, dass, die lichtemittierende Schichtenanordnung innen liegend zwischen dem Basissubstrat und dem Decksubstrat und innerhalb des Rahmens gekapselt ist. Der Rahmen ist z.B. geschlossen rechteckig und wird durch begrenzende Seiten oder Rahmenstege gebildet.

Ein Vorteil des rahmenförmigen Verbindungselements ist, dass das Licht, zumindest bei Verwendung von transparenten Elektroden in beiden Richtungen durch das Basissubstrat und das Decksubstrat emittiert werden kann, da der Qualitätsbereich nach beiden Seiten frei gelassen wird.

Das Verbindungselement enthält dabei zumindest eines der folgenden Materialien: Ein Thermoplast, ein polymerisierbares Duroplast, ein Lotmittel, ein Glas und/oder einen Toner.

Die Erfinder haben herausgefunden, dass die vorgenannten Materialien sich durch einen gemeinsamen Vorteil gegenüber den herkömmlich verwendeten Materialien auszeichnen, nämlich durch eine geringe Durchlässigkeit für Verunreinigungen, insbesondere Sauerstoff und Wasser, welche die Lebensdauer der OLED herabsetzen können.

Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Verbindungsmaterialien ist deren leichte Handhabarkeit und Verarbeitung. Sie können z.B. zumindest teilweise sehr präzise und kostengünstig aufgedruckt werden, was insbesondere die Massenproduktion von OLEDs ermöglicht. Die Anwendungsvielfalt und damit das Marktpotenzial für preiswerte und haltbare, insbesondere strukturierte OLEDs ist gewaltig. Die Verbindungsmaterialien erfüllen gleichzeitig zwei Funktionen: Sie bewerkstelligen eine feste und/oder dauerhafte Verbindung der beiden Substrate und wirken als Dichtmaterial gegen Diffusion.

Mit anderen Worten werden die beiden Substrate mittels des Verbindungselements gegeneinander abgedichtet.

Als besonders geeignetes Material für das erste Verbindungselement oder Verbindungsmaterial haben sich thermisch, genauer mittels Erwärmung und andererseits mittels elektromagnetischer, genauer mittels UV-Bestrahlung polymerisierbare Duroplaste oder Thermodure, z.B. UV-Lacke erwiesen. Diese sind einfach zu Verarbeiten und langzeitstabil. Alternativ eignen sich aber auch Metall- oder Glaslote analog zu den Keramikfarben als Material für das erste Verbindungselement, d.h. als Verbindungsmaterial.

Die vorgeschlagenen Verbindungsmaterialien zeichnen sich durch chemische Inertheit und Resistenz gegen Reinigung und Lösungsmittel aus. Sie geben ferner hinreichend wenig Sauerstoff, Wasser und Polymerisationsprodukte ab. Insbesondere die Duroplaste und Lote zeichnen sich durch thermische Stabilität aus, was bei Prozessen mit höheren Temperaturen besonders vorteilhaft ist.

Darüber hinaus ist die Verbindung mechanisch ausreichend stabil, z.B. gegen Reinigungsprozesse mit Bürsten oder in Vakuumprozessen. Auch die Haftung auf den Substraten oder zwischengeschalteten Schichten ist vorteilhaft hoch. Aber auch die gute und schnelle Fügbarkeit, bei moderaten Temperaturen ist von Vorteil.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird das erste Verbindungselement als flächige Schicht über der lichtemittierenden Schichtenanordnung, ggf. unter Zwischenschaltung weiterer Schichten aufgebracht. Dies hat den Vorteil, dass ein großflächiger Verbund zwischen den beiden Substraten geschaffen werden kann und dass das Verbindungselement gleichzeitig als Passivierung dienen kann.

Insbesondere bei einer flächigen Aufbringung kann es vorteilhaft sein, ein transluzentes oder transparentes Verbindungselement einzusetzen, so dass das emittierte Licht durch die Verbindungselementschicht transmittiert werden kann.

Besonders bevorzugt ist ein Material für das erste Verbindungselement, welches sich vor dem Auftragen und/oder während des Auftragens in einem festen Aggregatzustand, insbesondere in einem pulverförmigen Zustand befindet.

Das Aufbringen eines festen oder pulverförmigen Verbindungsmaterials entweder unmittelbar auf die herzustellende OLED oder mittelbar unter Zwischenschaltung eines Transferelements ist besonders vorteilhaft, weil etablierte Drucktechniken angewendet werden können und mit diesen ein präzises strukturiertes Auftragen ermöglicht ist. Es kann also ein Verschmieren oder Verunreinigen der hochsensiblen lichtemittierenden Schichtenanordnung weitgehend vermieden werden.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Toner oder ein thermoplastisches oder unter Wärmebehandlung schmelzendes Verbindungsmaterial mittels eines elektrofotografischen Verfahrens, wie bei einem Laserdrucker, auf eine Transferrolle mit einer elastischen Oberfläche pulverförmig und strukturiert aufgetragen und von der Transferrolle auf die herzustellende OLED übertragen. Bei diesem Übertragen wird das Verbindungsmaterial aufgeschmolzen und damit fixiert (sogenanntes computer-to-glass, CTG-Verfahren). Bei diesem Verfahren wird also das erste Verbindungselement strukturiert aufgedruckt.

Aber auch andere Druckverfahren, z.B. Siebdruck, Tiefdruck, Offsetdruck, Tampondruck, Thermotransferdruck und Düsenstrahldruck eignen sich in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Aufbringen der lichtemittierenden Schichtenanordnung in zumindest zwei Teilschritte unterteilt, wobei in jedem Teilschritt zumindest eine Schicht der Schichtenanordnung aufgebracht wird. Das Aufbringen des ersten Verbindungselements wird zwischen den beiden Teilschritten durchgeführt.

Dies kann z.B. gemäß folgender Reihenfolge der Schichtaufbringung durchgeführt werden. Zunächst wird in einem ersten der beiden Teilschritte die erste Elektrode oder Elektrodenschicht, z.B. eine leitfähige transparente ITO-Anode und ggf. weitere funktionelle Schichten auf das Basissubstrat aufgebracht. Die funktionellen Schichten können z.B. Barriereschichten oder Aufdampfglas sein und können mit Getterschichten kombiniert werden.

Nach dem Aufbringen der vorgenannten Schichten, aber vor dem Aufbringen der lichtemittierenden Schicht mit dem elektrolumineszenten Material wird das Verbindungselement, insbesondere in Form eines Rahmens um die bislang aufgebrachten Schichten auf das Basissubstrat aufgebracht. Erst anschließend werden in einem zweiten der beiden Teilschritte die lichtemittierende Schicht mit dem elektrolumineszenten Material und die zweite Elektrode oder Elektrodenschicht aufgebracht.

Der große Vorteil bei dieser Verfahrensreihenfolge ist es, dass eine Kontamination der lichtemittierenden Schicht und der zweiten Elektrodenschicht mit dem Verbindungsmaterial wirkungsvoll vermieden werden kann. Die vorbeschriebene Reihenfolge ist insbesondere in Verbindung mit dem Aufdrucken des Verbindungselements vorteilhaft, da die lichtemittierende Schicht beim Aufdrucken nicht beschädigt werden kann.

Zwar wird die Schichtenaufbringung vorzugsweise unter Schutzatmosphäre durchgeführt, dennoch ist es wünschenswert, das elektrolumineszente Material möglichst kurz ungeschützt zu lassen. Daher ist es ein weiterer Vorteil, dass die Zeit zwischen dem Aufbringen der lichtemittierenden Schicht und der Aufbringung der zweiten Elektrodenschicht darüber bzw. der Verkapselung der Schichtenanordnung erfindungsgemäß sehr kurz gehalten werden kann.

Insbesondere beträgt die Zeitdauer zwischen dem Auftragen der lichtemittierenden oder elektrolumineszenten Schicht und dem Verbinden des Basissubstrats und des Decksubstrats erfindungsgemäß weniger als 10 min, vorzugsweise weniger als 1 min und am meisten bevorzugt sogar weniger als 40 sec. Dies ist mit herkömmlichen Verfahren, bei welchen abschließend ein Klebstoff aufgetragen wird, kaum möglich.

Alternativ oder ergänzend kann das Verbindungselement auch auf das Decksubstrat aufgetragen werden. Dies hat den Vorteil, dass ebenfalls eine Kontamination der lichtemittierenden Schichtenanordnung mit Verbindungsmaterial vermieden werden kann.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, jeweils ein oder mehrere Verbindungselemente, z.B. in Form von Verbindungsrahmen auf beide Substrate, das Bassissubstrat und das Decksubstrat aufzubringen oder zu -drucken.

Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung wird der optische Qualitätsbereich vor dem Verbinden des Basissubstrats mit dem Deckel mit einer Vorverkapselungsbeschichtung, insbesondere einer Einzelschicht aus Aufdampfglas, einer Mehrfachschicht mit unterschiedlichen Materialien oder eine Gradientenschicht, abgedeckt. Mit einer derartigen Vorverkapselungsschicht werden die Funktionalschichten des optischen Qualitätsbereichs zusätzlich geschützt, insbesondere auch vor Beschädigungen durch den Fügeprozess.

Die Verbindungsrahmen auf den beiden Substraten sind entweder gleich groß, so dass sie beim Verbinden aufeinander gedrückt werden oder sind ineinander verschachtelt, so dass die Ränder der Rahmen oder die Rahmen zumindest abschnittsweise lateral versetzt zueinander zu liegen kommen. Dies erhöht weiter die Dichtigkeit der Verkapselung.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zumindest ein erstes und ein zweites Verbindungselement, z.B. zwei ineinander geschachtelte Verbindungsrahmen, welche um die lichtemittierende Schichtenanordnung herum angeordnet sind, aufgebracht. Dabei enthalten die beiden Verbindungselemente insbesondere unterschiedliche Materialien mit unterschiedlichem Aushärteverhalten.

Beispielsweise wird ein Rahmen aus Duroplast und ein zweiter Rahmen aus Thermoplast aufgebracht. Im laufenden Herstellungsprozess ("inline"), z.B. auf einem Fließband wird zunächst das erste Verbindungselement aktiviert und damit die beiden Substrate zunächst mit dem Thermoplast provisorisch aber schnell verbunden und nachfolgend die so provisorisch gekapselte Einrichtung vom Fließband entnommen, um zeitversetzt oder genauer nachfolgend in einem zweiten Schritt das zweite Verbindungselement langsam, z.B. unter Wärmeeinwirkung zu aktivieren oder auszuhärten. Der zweite Schritt kann dann z.B. unter kontrollierten Bedingungen in einem Wärmeschrank ausgeführt werden. Ferner kann ein Verbindungselement die Dichtungsfunktion und ein anderes Verbindungselement die Verbindungsfunktion erfüllen.

Mit dieser Vorgehensweise lässt sich einerseits ein qualitativ hochwertiges aber langsam aushärtendes Verbindungsmaterial verwenden und dennoch eine schnelle hermetische, im wesentlichen fluiddichte Verkapselung des elektrolumineszenten Materials oder des lichtemittierenden Bereichs erreichen.

Weiter vorzugsweise besitzt eines der beiden Substrate, insbesondere das Decksubstrat eine umlaufende Vertiefung oder rahmenförmige Nut in welche das Verbindungselement oder
-material beim Verbinden eingepresst wird. Somit kann ein verringerter Abstand der beiden Substrate erzielt werden, so dass die Angriffsfläche für Diffusion von Verunreinigungen reduziert ist.

Vorzugsweise weist das erste Verbindungselement in dem verbundenen Bauelement eine Dicke von 1 μm bis 50 μm auf. Der Abstand der beiden Substrate, bevorzugt Glassubstrate liegt ebenfalls bevorzugt im Bereich von 1 μm bis 50 μm. Falls zusätzlich Gettermaterial eingebracht wird, kann der Abstand auch größer gewählt werden, z.B. 300 bis 500 μm.

Obwohl das erfindungsgemäße elektro-optische Bauelement bereits eine erhöhte Dichtigkeit gegen Diffusion aufweist, kann es vorteilhaft sein, zusätzlich einen Getter oder Gettermaterial vorzusehen. Das Gettermaterial kann gasförmig innerhalb des Verbindungsrahmens oder innerhalb des durch die Substratverbindung entstandenen verkapselten Bereiches sein und/oder zwischen den Verbindungsrahmen angeordnet sein. Alternativ oder ergänzend kann ein Gettermaterial, welches z.B. Sauerstoff und/oder Wasser absorbiert dem Material des oder der Verbindungselemente beigemischt werden. Weiter alternativ oder ergänzend kann die lichtemittierende Schichtenanordnung eine Getterschicht umfassen. Das Gettermaterial kann anstatt gasförmig auch flüssig, pulverförmig oder kompakt, z.B. in Tabletten-, Kissen-, Plättchen- oder Scheibenform bzw. als Klebepads sein.

Das erste und ggf. weitere Verbindungselemente enthalten vorzugsweise ein chemisch inertes und/oder lösungsmittelresistentes Material, welche insbesondere Sauerstoff- und/oder Wasser-undurchlässig ist, um die Lebensdauer weiter zu erhöhen.

Es ist ferner vorteilhaft und daher bevorzugt, elektrische Anschlüsse zum externen Kontaktieren des lichtemittierenden Bereiches zwischen dem ersten Verbindungselement und dem ersten oder zweiten Substrat aus dem lichtemittierenden Bereich herauszuführen, wobei das erste Verbindungselement ein elektrisch isolierendes oder dielektrisches Material enthält oder aus einem solchen besteht.

Vorzugsweise werden zumindest ein Teil der vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte, insbesondere einschließlich der Verbindung der beiden Substrate in effizienter Weise auf Substratebene durchgeführt. Nach dem Aktivieren oder Aushärten des Verbindungsmaterials werden die Bauelemente bzw. OLEDs dann vereinzelt.

Die Erfindung eröffnet durch ihre Einfachheit eine Vielzahl von Anwendungsfeldern, diese sind z.B.:

– Leucht- und/oder Beleuchtungsanwendungen der Displaytechnik bzw. Lumineszenztechnologie, insbesondere OLEDs,
– Backlights von Mobiltelefonen, PDAs oder LCD displays in der Dispalytechnologie,
– Hinweis- und Leuchttafeln, z.B. für die Werbung,
– Hinweis- und Leuchttafeln, insbesondere variable Anzeigen für Signage,
– Schalter- und Sensorbeleuchtung im Haushalt, z.B. für ein Kochfeld, Leuchtböden, Spezialbeleuchtung etc.,
– Lichtflächen
– Hinweis- und Leuchttafeln, Schalter- und Sensorbeleuchtung in der Automobiltechnik oder Avionik,
– Notbeleuchtung, transportable batteriebetriebene Leuchten für Outdooranwendungen,
– elektronische Anwendungen,
– biotechnische Anwendungen,
– optoelektronische Anwendungen und
– Photovoltaik.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.

Kurzbeschreibung der Figuren
Es zeigen:
1-3 Draufsichten auf Substrate mit jeweils einem Verbindungselement gemäß verschiedener Ausführungsformen der Erfindung,
4 eine Draufsicht auf ein Substrat mit einer Vielzahl von Verbindungselementen,
5-7 Querschnitte durch Substrate mit jeweils einem Verbindungselement gemäß verschiedener Ausführungsformen der Erfindung,
8-10 Querschnitte durch jeweils zwei zu verbindende Substrate gemäß verschiedener Ausführungsformen der Erfindung,
11 einen Querschnitt durch eine Anordnung aus zwei zu verbindenden Substraten,
12 einen Querschnitt durch die Anordnung aus 11 nach dem Verbinden,
13 einen Querschnitt durch eine weitere Anordnung aus zwei zu verbindenden Substraten,
14 einen Querschnitt durch die Anordnung aus 13 nach dem Verbinden,
15 einen Querschnitt durch eine weitere Anordnung aus zwei zu verbindenden Substraten,
16 einen Querschnitt durch die Anordnung aus 15 nach dem Verbinden,
17 einen Querschnitt durch eine zu verbindende Anordnung unter definierter Atmosphäre,
18 einen Querschnitt durch die Anordnung aus 17 nach dem Verbinden,
19-21 Querschnitte durch jeweils zwei zu verbindende Substrate gemäß verschiedener Ausführungsformen der Erfindung,
22 einen Querschnitt durch eine zu verbindende Anordnung mit Getterelement,
23 einen Querschnitt durch die Anordnung aus 22 nach dem Verbinden,
24 einen Querschnitt durch eine zu verbindende Anordnung mit einem strukturierten Decksubstrat,
25 einen Querschnitt durch eine zu verbindende Anordnung mit verschiedenen Verbindungselementen und
26 einen Querschnitt durch eine weitere zu verbindende Anordnung mit verschiedenen Verbindungselementen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt ein festes Substrat 10 mit einem ersten Verbindungselement 12 in Form eines Verbindungsrahmens aus einem Verbindungsmaterial, z.B. aus einem Thermoplast. Der Verbindungsrahmen ist vom Rand des Substrats oder Basissubstrats 10 beabstandet, aber in Kantennähe unmittelbar auf das Substrat 10 aufgebracht. Der Rahmen 12 ist im Wesentlichen quadratisch geformt. Es hat sich gezeigt, dass mit einer Breite des Rahmens 12 von etwa 0.1 mm bis 5 mm, vorzugsweise ca. 1 mm und einer Dicke von etwa 3 μm bis 15 μm eine zufriedenstellend geringe Diffusion erzielt werden kann.
Besonders bevorzugt wird das Substrat 10 vorbehandelt, um eine gute und dichte Haftung des Rahmens 12 bzw. des Verbindungsmaterials auf dem Substraten zu erreichen. Ferner kann durch eine geeignete Vorbehandlung die Benetzung des Substrats 10 durch das Verbindungsmaterial verbessert werden. Die Vorbehandlung kann ein Waschen, eine Plasmabehandlung, eine UV- und/oder Ozon- Behandlung und/oder eine mechanische Vorbehandlung, wie z.B. Reiben oder Aufrauhen umfassen.
Für eine sichere Haftung des Verbindungsmaterials auf dem Substrat kann auch eine separate Vorbeschichtung, z.B. eine Haftvermittlerschicht, vor dem Aufbringen des Verbindungsmaterials bzw. zwischen diesem und dem Substrat vorteilhaft sein.
Das Verbindungsmaterial bzw. der Rahmen 12 wird z.B. mittels Siebdruck, Tiefdruck, Offsetdruck, Flexodruck oder Tampondruck aufgedruckt. Insbesondere Duroplaste werden so ausgewählt, dass möglichst wenig Zusätze oder Lösungsmittel freigegeben werden. Die vorstehend genannten Druckverfahren eignen sich besonders gut für saugende und poröse Substrate.
Alternativ wird das Verbindungsmaterial mittels eines Düsenstrahlverfahrens oder einer Sprühbeschichtung, z.B. Elektrosprühverfahren, aufgedruckt. Dieses Verfahren wird auch für Tintelstrahldrucker verwendet und ist daher dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Auch die Sprühbeschichtung eignet sich aufgrund der guten Antrocknung des Sprühmediums bzw. Verbindungsmaterials besonders für saugende und poröse Substrate. Ferner vorteilhaft ist der geringe Materialverbrauch.
Weiter alternativ wird ein Digitaldruckverfahren, z.B. Elektrophotographie eingesetzt und z.B. ein Toner aufgedruckt.
Ein Vorteil des CTG-Verfahrens ist, dass Lösungsmittel, die bei der Verkapselung des Bauteils stören können, nicht oder nur wenig vorhanden sind. Ferner lassen sich uniforme homogene und lateral begrenzte Beschichtungen herstellen.
Weiter alternativ kann die Struktur des Verbindungselements 12 durch Belichtungsprozesse z.B. mittels eines Lasers aus Flüssigbeschichtung oder mittels Abschmelzen von Folien hergestellt werden.
Die Folien werden derart ausgewählt, dass möglichst wenig Zuschlagstoffe, z.B. Weichmacher, welche zu Kontaminationen führen und die Bauteile schädigen können enthalten sind.
Weiter alternativ wird der Rahmen mittels Zwischenträger, z.B. als Abziehbild mit Nass- oder Thermotransfer übertragen.
Die Verwendung von digitalen Techniken weist den Vorteil auf, dass auf die Erstellung von individuellen und teuren Werkstücken verzichtet werden kann, so dass hohe Werkzeugkosten vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist noch eine Reihe weiterer Vorteile auf. Insbesondere bei elektrophotographishcer Beschichtung ist eine großflächige schnelle Aufbringung der Plaste oder Lote ermöglicht. Mit dem von den Erfindern eingesetzten Verfahren wurde bei einer Breite von 600 mm ein Vorschub von bis zu 10 m/min erreicht. Dies entspricht einer Leistung von 6 m²/min. Aber bereits Beschichtungsleistungen in Bezug auf das Verbindungsmaterial von 0,1 m²/min oder 1 m²/min können bereits als vorteilhaft betrachtet werden.
Ferner lassen sich individuelle Strukturen oder Einzelstücke problemlos und kostengünstig realisieren.
Darüber hinaus ist die Aufbringung auch komplexer Strukturen, definiert in Lage und Breite mit einer lateralen Auflösung kleiner als 200 μm, bevorzugt von bis zu etwa 60 μm möglich.
Die Dicke des Verbindungselements 22 ist vordefiniert über die ganze Fläche zumindest im Bereich von 3 μm bis 15 μm einstellbar. Dadurch ist der Einsatz definierter Materialmengen ohne Überschuss gewährleistet, so dass Probleme mit der Abführung von überschüssigem Material vermieden werden.
Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren auf einegroße Spannweite der genannten Verbindungsmaterialien anwendbar. Darüber hinaus ist der Einsatz moderater Temperaturen ermöglicht, was aufgrund der Empfindlichkeit der OLED-Materialien von besonderem Vorteil ist.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher der Rahmen 12 bündig mit dem Rand 14 des Substrats 10 abschließt, wobei der Rahmen 12 außerhalb des Qualitätsbereichs oder des optisch aktiven Bereichs 36 des Bauteils angeordnet ist. Die Außenabmessungen des Rahmens 12 sind also gleich denen des Basissubstrats 10.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem flächig auf das Substrat 10 aufgetragenen Verbindungselement 22. Das Verbindungselement 22 bildet eine homogene Fläche auf dem Decksubstrat und/oder über dem fertig beschichteten Basissubstrat der lichtemittierenden Einrichtung oder des optischen Bauelements 1. Es ist also kavitätsfrei unter dem transparenten Verbindungselement eine lichtemittierende Schichtenanordnung befindlich (in dieser Darstellung nicht gezeigt).
Optional ist das Verbindungsmaterial gefärbt, um die Lichtfärbung zu beeinflussen. Dies kann z.B. je nach Fügetechnik durch Beimischen von Zusatz-, Farb- oder Absorptionsstoffen zu dem Verbindungsmaterial zur lokalen und gezielten Energieaufnahme erzielt werden.
4 zeigt eine Anordnung mit zwölf Rahmen auf einem großen einheitlichen Substrat 10 zur Parallelprozessierung mehrerer optischer Bauelemente oder OLEDs 1. Abschließend oder nach dem Verbinden der beiden Substrate werden die Bauteile vereinzelt.
5 zeigt ein Glassubstrat 10 mit einem unmittelbar auf das unbeschichtete Substrat 10 aufgebrachten Verbindungsrahmen 12.
Das Aufbringen des Verbindungselements zu Beginn der Prozessierung oder vor dem Aufbringen der lichtemittierenden Schichtenanordnung bzw. auf das unbeschichtete Basis- und/oder Decksubstrat hat den Vorteil, dass die Hafteigenschaften auf den Trägern gut sind und die weitere Prozessierung der Substrate nicht oder nur wenig beeinflusst wird.
6 zeigt ein Glassubstrat 10 mit einer unmittelbar darauf aufgebrachten Elektrodenschicht 16 in Form einer Anode aus transparenten leitfähigen Material. Für sichtbares Licht sind als Anodenmaterial transparente leitfähige Oxide (TCO), wie beispielsweise Zinnoxid oder Indium-Zinn-Oxid (ITO) geeignet. Aber auch an sich nicht transparente Materialien, wie Metalle, beispielsweise Gold oder Silber können bei -hinreichend kleiner Schichtdicke oder durch geeignete Strukturierung, zum Beispiel nach Art einer Lochmaske transparent oder teilweise transparent für das emittierte Licht sein, so dass dieses nach unten durch das Glassubstrat 10 emittiert werden kann.
Nach dem Beschichten des Substrats 10 mit der Elektrodenschicht 16 wird der Verbindungsrahmen 12 auf die Elektrodenschicht 16 also mittelbar auf das zumindest vor- oder teilbeschichtete Substrat 12 aufgetragen.
Der Verbindungsrahmen 12 kann sogar auf das endgültig beschichtete Basissubstrat 10 aufgebracht werden, sofern hinreichende Haftung gewährleistet ist.
Wieder Bezug nehmend auf 6 weisen die Stege 12a, 12b des Verbindungsrahmens 12 einen im Wesentlichen kreissegmentförmigen Querschnitt mit einem Böschungswinkel α von 5° bis 75°, vorzugsweise 10° bis 60° und am meisten bevorzugt von weniger als 45° auf. Der flache Böschungswinkel hat den Vorteil, dass Ablaufspuren bei Flüssigbeschichtung wirkungsvoll vermieden werden können. Dadurch ist der potenziell negative Einfluss des Verbindungsmaterials auf die lichtemittierende Schichtenanordnung reduziert, was sich besonders dann vorteilhaft bemerkbar macht, wenn die im Folgenden gezeigt vor zumindest der elektrolumineszenten Schicht auf das Substrat, mittelbar oder unmittelbar aufgebracht wird. Ferner wird ein Verkleben der Beschichtung bei Temperprozessen vermieden.
7 zeigt die Anordnung aus 6 mit einer nachfolgend aufgebrachten Schicht der lichtemittierenden Schichtenanordnung, z.B. eine Schicht aus elektrolumineszentem Material 18. Es werden also nach dem Aufbringen des Verbindungsrahmens 12 noch weitere Schichten der lichtemittierenden Schichtenanordnung aufgebracht. Vorteilhafter Weise kann nun sofort die Kathodenschicht 17 und das feste, in diesem Beispiel im Wesentlichen ebene Decksubstrat 20 aufgebracht werden, so dass die elektrolumineszente Schicht 18 nur für eine kurze Zeit offenliegt. Wird aufgrund des für die Funktionalschicht eingesetzten Beschichtungsprozesses auch der Verbindungsrahmen 12 überdeckt, so kann es von Vorteil sein, die Funktionalschicht auf dem Verbindungsrahmen vor der Verbindung wieder zu entfernen, um eine feste Verbindung zu erreichen. Eine derartige Überdeckung des Verbindungsrahmens kann beispielsweise bei einer Tauchbeschichtung entstehen, wenn der Verbindungsrahmen dabei nicht abgedeckt wird. Weiter besteht aber auch die Möglichkeit, dass die Überdeckung mit der Funktionalschicht während des Fügeprozesses zerstört oder entfernt wird und die Verbindung dadurch nicht behindert. Dies kann beispielsweise durch eine Temperaturbeaufschlagung und/oder Aufschmelzen des Verbindungsmaterials mit Cracken/Zerstören der Funktionalschichtüberdeckung geschehen, so daß ohne Entfernung der Funktionalschicht eine gute Verbindung erreicht wird.
8 zeigt das ebene Basissubstrat 10 mit der lichtemittierenden Schichtenanordnung 30, umfassend die Anodenschicht 16, eine Kathodenschicht 17 und die dazwischen liegende elektrolumineszente Schicht 18 sowie ggf. weitere funktionelle Schichten. Es ist lediglich ein Verbindungsrahmen 24 an dem in diesem Beispiel unbeschichteten Decksubstrat 20 angebracht. Die beiden festen und in diesem Beispiel im Wesentlichen ebenen Substrate 10, 20 werden nun aufeinander zubewegt und unter Aktivierung des Verbindungsmaterials gegeneinander gefügt, um eine dauerhafte Verbindung einzugehen.
9 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher lediglich ein Verbindungsrahmen 12 auf der lichtemittierenden Schichtenanordnung 30 aufgebracht ist.
10 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher jeweils ein Verbindungsrahmen 12, 24 auf dem Basissubstrat bzw. der lichtemittierenden Schichtenanordnung und dem unbeschichteten Decksubstrat befestigt sind. Die beiden Verbindungsrahmen 12 und 24 liegen sich derart gegenüber, dass sie beim Zusammenfügen in Kontakt treten und so eine besonders sichere Verbindung herstellen.
Ggf. findet vor dem Zusammenfügen der beiden dielektrischen Substrate 10, 20 noch eine Nachbearbeitung der Verbindungselemente 12 und/oder 24 statt. Die Nachbearbeitung, insbesondere zur Reinigung von Rückständen des Verbindungsmaterials folgende Schritte umfassen:

– Lokales Abwaschen des Verbindungsmaterials,
– mechanisches Entfernen von überhöhten Abschnitten des Verbindungselemente 12, 24,
– thermische Behandlung des Bautelements und/oder
– Inkorporation von Beschichtungsrückständen in das Verbindungsmaterial während des Fügeprozesses, z.B. bei Thermoplasten.

11 zeigt schematisch eine besondere Ausführungsform des Zusammenfügens. Der Fügeprozess kann hierzu an normaler Atmosphäre aber auch, je nach Anforderung des Bauelements, unter Inergasatmosphäre (trockene Luft, Schutzgas) durchgeführt werden. Die beiden Substrate werden zunächst justiert und nachfolgend unter Kraftbeaufschlagung, welche durch die Pfeile F verdeutlicht ist, zusammengefügt oder -gepresst. Dies hat, insbesondere gegenüber flüssigen Klebern, den Vorteil, dass das Verbindungsmaterial bzw. die Verbindungsrahmen 12, 24 verdichtet werden. Nach dem Fügen wird die Kraftbeaufschlagung wieder reduziert.
Zumindest zeitweise während des Verbindens oder Fügens wird das Verbindungsmaterial 12, 24 von oben oder durch das Decksubstrat 20 durch Energieeintrag lokal aktiviert, insbesondere im Falle eines Thermoplasts mittels eines lokalen Wärmeeintrags erwärmt. Der Wärmeeintrag ist durch die Pfeile L repräsentiert. Alternativ kann auch von Seiten des Basissubstrats 10 oder beidseitig aktiviert werden.
Der lokale Wärmeeintrag wird z.B. mit einem Laser, einer Mikrowelle, Ultraschall, elektromagnetisch, inkohärentem Licht, Infrarotstrahlung oder einem Heizkontakt erzielt. Hierdurch kann eine homogene Verbindung des gesamten Bauteils erreicht werden.
Alternativ wird im Falle eines Duroplasts dieses mittels UV-Licht ausgehärtet oder es wird kaltverschweißt.
Um die lichtemittierende Schichtenanordnung zu schützen, werden zumindest zeitweise während des Fügens die beiden Substrate mittels jeweils eines Kühlelements 32, 34 im Bereich der Qualitätsfläche oder des optischen Qualitätsbereichs 36 gekühlt. Die Kühlelemente arbeiten konduktiv wärmeabführend als Metallblöcke und/oder sind aktiv, z.B. durch Peltier-Elemente oder im Kontakt zu Kühlmitteln gekühlt.
12 zeigt das verbundene optische Bauelement oder die lichtemittierende Einrichtung, genauer eine OLED 1 umfassend die im wesentlichen parallelen und mittels Verbindungsrahmen 12 und 24 verbundenen Substrate 10, 20.
13 zeigt ein zu verbindendes Bauelement 1 mit einem ähnlichen Aufbau wie in 11. Zusätzlich ist innerhalb der Verbindungsrahmen 12, 24 eine Schicht 38 aus Gettermaterial auf die lichtemittierende Schichtenanordnung 30 aufgebracht. Das Gettermaterial ist z.B. Calzium-Metall. 14 zeigt das verbundene Bauelement 1 aus 13.
Bezug nehmend auf 15 kann die Getterschicht 38 auch, insbesondere unmittelbar, auf dem Decksubstrat aufgebracht sein. 16 zeigt das verbundene Bauelement aus 15.
Bezug nehmend auf 17 wird das zu verbindende Bauelement unter einer kontrollierten Atmosphäre aus gasförmigem Gettermaterial 40 zusammen gefügt. Bezug nehmend auf 18 ist das Gettergas 40 in einer Kavität, welche durch die beiden Substrate 10, 20 und die verbundenen Verbindungselemente oder Rahmen 12, 24 gebildet wird, hermetisch eingeschlossen.
Alternativ oder ergänzend werden folgende Prozesse zum Einsatz eines Gettermittels vorgeschlagen:

– Es wird ein Gettermittel in das Verbindungsmaterial eingebracht oder eingemischt.
– Es werden metallische, kristalline, organische oder anorganische Pulver aus Gettermaterialien, wie z.B. CaO, Ca, Phosphorpentoxid aufgestaubt.
– Es wird eine Getterflüssigkeit aufgebracht.
– Es werden Klebepads, enthaltend Gettermittel, z.B. CaO-Klebepads auf die lichtemittierende Schichtenanordnung innerhalb des Verbindungsrahmens aufgebracht.
– Es werden Plättchen aus Gettermitteln auf auf die lichtemittierende Schichtenanordnung innerhalb des Verbindungsrahmens, z.B. CaO-Plättchen eingelegt.
– Es werden Getterschichten oder -filme auf das Basissubstrat 10 und das Decksubstrat 20 aufgebracht.

Bezug nehmend auf 19 weisen das Basissubstrat 10 und das Decksubstrat 20 im noch nicht verbundenen Zustand jeweils einen separates Verbindungsrahmen 12 bzw. 24 auf. Der Verbindungsrahmen 12 ist kleiner als der Verbindungsrahmen 24, so dass ein Versatz entsteht. Durch den Versatz ist im verbundenen Zustand die Diffusionsstrecke verlängert.
Bezug nehmend auf 20 wird dieser Vorteil dadurch noch verstärkt, dass das Decksubstrat einen weiteren Verbindungsrahmen 42 aufweist, welcher innerhalb des äußeren Verbindungsrahmens 24 angeordnet ist. Beim Verbinden verschmelzen die drei Verbindungsrahmen zu einem einheitlichen Verbindungselement.
Eine weitere Ausführungsform ist in 21 dargestellt, bei welcher auf dem Basissubstrat 10 und dem Decksubstrat 20 jeweils zwei ineinander geschachtelte Verbindungsrahmen 12, 44, 24, 42 aufgebracht sind. Jeweils zwei der Rahmen, nämlich der Rahmen 12 und 24 einerseits und 44 und 42 andererseits liegen sich gegenüber, so dass diese beim Zusammenfügen eine Verbindung eingehen und im zusammengefügten Zustand zwei ineinander geschachtelte und lateral beabstandete Verbindungsrahmen gebildet werden.
Bezug nehmend auf 22 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem Getterelement 46 auf dem Bassissubstrat 10 gezeigt. Das Getterelement befindet sich zwischen den Verbindungsrahmen 12 und 44.
23 zeigt die Anordnung aus 22 in zusammengefügtem oder verbundenem Zustand, in welchem das Getterelement 46 in Form eines Rahmens lateral zwischen den Verbindungsrahmen 48 und 50, welche aus den Rahmen 12 und 24 bzw. 44 und 42 entstanden sind, angeordnet oder eingeschlossen ist. Vorteilhafter Weise befindet sich dadurch auf der Diffusionsstrecke von außen nach innen, repräsentiert durch den Pfeil D, eine wirkungsvoll diffusionssperrende Abfolge Verbindungselement-Getter-Verbindungselement.
Bezug nehmend auf 24 weist das Decksubstrat 20 eine rahmenförmige Vertiefung oder Nut 52 auf, welche dem Verbindungsrahmen 12 gegenüber liegt. Dadurch tragt in verbundenem Zustand der Verbindungsrahmen 12 nicht so stark auf, was mit einem verringerten und damit diffusionsreduzierten Abstand zwischen den beiden Substraten 10, 20 einhergeht.
In Bezug auf 25 sind ähnlich 21 auf jedem Substrat je zwei paarweise gegenüber liegende und sich zugewandte Verbindungselemente 52, 54 und 42, 44, zur Erzeugung einer Doppelstruktur im verbundenen Zustand aufgebracht. Dabei enthalten die Verbindungselemente 42 und 44 in diesem Beispiel ein thermoplastisches Material, um im laufenden Prozess eine schnelle Verbindung herzustellen. Die Verbindungselemente 52 und 54 enthalten ein anderes Material als die Verbindungselemente 42 und 44, in diesem Beispiel einen langsam aushärtenden Epoxidklebstoff oder drucksensitiven Klebstoff. Der Epoxidklebstoff wird nach Entnahme aus dem laufenden Produktionsprozess in einem Wärmeschrank ausgehärtet. Durch die schnelle Fixierung der Substrate oder Bauteilhälften mit dem Plast oder Lot im laufenden Prozess und der langsamen Aushärtung des Klebers im Schrank ist das Verfahren "inline"-tauglich. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit weiteren Randkaspelungsprozessen z.B. Low Temperature Bonding (LTB) kombiniert werden.
In vorteilhafter Weise ist das Bauelement 1 also bereits hermetisch verschlossen, bevor der Klebstoff ausgehärtet wird. Ferner werden durch das Verbindungselement 42, 44 Klebstoff-Verunreinigungen der lichemittierenden Schichtenanordnung im Innenbereich verhindert.
Wie in 26 dargestellt ist, können die Verbindungselemente 42 und 44 einerseits und 52 und 54 andererseits auch gegeneinander vertauscht angeordnet sein.
Ferner können auch ein Verbindungsrahmen mit einer flächigen Verbindungsschicht oder flächiger Verklebung kombiniert werden, so dass hohe Kräfte aufgenommen werden können und dennoch der Produktionsablauf wie vorstehend beschrieben vereinfacht wird.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements (1), insbesondere einer lichtemittierenden Einrichtung, z.B. einer OLED, umfassend ein Bereitstellen eines Basissubstrats (10), ein Bereitstellen eines Deckels (20), ein Erzeugen eines optischen Qualitätsbereichs (36) auf dem Basissubstrat (10), ein Aufbringen eines ersten Verbindungselements (12) auf das Basissubstrat (10) und/oder den Deckel (20), ein Verbinden des Basissubstrats (10) und des Deckels (20) mittels des ersten Verbindungselements (12) zu einer Anordnung, in welcher der optische Qualitätsbereich (36) zwischen dem Basissubstrat (10) und dem Deckel (20) gekapselt ist, dadurch gekennzeichnet, dass als das erste Verbindungselement (12) ein Verbindungselement verwendet wird, welches zumindest eines der folgenden Materialien enthält: Ein Thermoplast, ein polymerisierbares Duroplast, ein Lotmittel, ein Glas, einen Toner.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen des optischen Qualitätsbereichs (36) ein Aufbringen einer lichtemittierenden Schichtenanordnung (30) auf das Basissubstrat (10) umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Verbindungselement (12) ein thermisch polymerisierbares Duroplast verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Verbindungselement (12) ein mittels elektromagnetischer Strahlung polymerisierbares Duroplast verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erstes Verbindungselement (12) ein Metall- oder Glaslot verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) als flächige Schicht über dem optischen Qualitätsbereich (36) aufgebracht wird.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements (1), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Bereitstellen eines Basissubstrats (10), ein Bereitstellen eines Deckels (20), ein Erzeugen eines optischen Qualitätsbereichs (36) auf dem Basissubstrat (10), ein Aufbringen eines ersten Verbindungselements (12) auf das Basissubstrat (10) und/oder den Deckel (20) ein Verbinden des Basissubstrats (10) und des Deckels (20) mittels des ersten Verbindungselements (12), wobei der optische Qualitätsbereich (36) zwischen dem Basissubstrat (10) und dem Deckel (20) gekapselt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Verbindungselement (12) vor dem Auftragen oder während des Auftragens in einem festen Aggregatzustand befindet.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) auf das Basissubstrat (10), den Deckel (20) und/oder ein Transferelement pulverförmig aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) aufgedruckt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) mittels Siebdruck, Tiefdruck, Offsetdruck, Flexodruck, Tampondruck, Thermotransferdruck, Düsenstrahldruck oder elektrofotografisch aufgedruckt wird.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements (1), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Bereitstellen eines Basissubstrats (10), ein Bereitstellen eines Deckels (20), ein Aufbringen einer lichtemittierenden Schichtenanordnung (30) auf das Basissubstrat (10), ein Aufbringen eines ersten Verbindungselements (12) auf das Basissubstrat (10) und/oder den Deckel (20), ein Verbinden des Basissubstrats (10) und des Deckels (20) mittels des ersten Verbindungselements (12), wobei die lichtemittierende Schichtenanordnung (30) zwischen dem Basissubstrat (10) und dem Deckel (20) gekapselt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der lichtemittierenden Schichtenanordnung (30) in zumindest zwei Teilschritte unterteilt ist, wobei in jedem Teilschritt zumindest eine Schicht der lichtemittierenden Schichtenanordnung (30) aufgebracht wird und das Aufbringen des ersten Verbindungselements (12) zwischen den beiden Teilschritten durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der lichtemittierenden Schichtenanordnung (30) ein Aufbringen einer Schicht mit elektrolumineszentem Material (18) umfasst und das Aufbringen des ersten Verbindungselements (12) vor dem Aufbringen der Schicht mit dem elektrolumineszenten Material (18) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufbringen der lichtemittierenden Schichtenanordnung (30) ein Aufbringen einer lichtemittierenden Schicht (18) umfasst und die Zeitdauer zwischen dem Auftragen der lichtemittierenden Schicht (18) und dem Verbinden des Basissubstrats (10) und des Deckels (20) weniger als 10 min beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Bereitstellen eines Basissubstrats (10), ein Bereitstellen eines Deckels (20), ein Erzeugen eines optischen Qualitätsbereichs (36) auf dem Basissubstrat, ein Aufbringen eines ersten Verbindungselements (24), ein Verbinden des Basissubstrats (10) und des Deckels (20) mittels des ersten Verbindungselements (24), wobei der optische Qualitätsbereich (36) zwischen dem Basissubstrat (10) und dem Deckel (20) gekapselt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (24) auf den Deckel (10) aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu dem Aufbringen des ersten Verbindungselements (24) auf den Deckel ein zweites Verbindungselement (12) auf das Basissubstrat aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Verbinden des Basissubstrats (10) und des Deckels (20) das erste und zweite Verbindungselement (24, 12) in Kontakt gebracht und verbunden werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Verbindungselement (24, 12) zumindest abschnittsweise lateral versetzt angeordnet werden.
Verfahren zur Herstellung eines optischen Bauelements (1), insbesondere einer OLED und insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Bereitstellen eines Basissubstrats (10), ein Bereitstellen eines Deckels (20), ein Erzeugen eines optischen Qualitätsbereichs (36) auf dem Basissubstrat (10), ein Aufbringen eines ersten Verbindungselements (12) auf das Basissubstrat (10) und/oder den Deckel (20), ein Verbinden des Basissubstrats (10) und des Deckels (20) mittels des ersten Verbindungselements (12) zu einer Anordnung in welcher der optische Qualitätsbereich (36) zwischen dem Basissubstrat (10) und dem Deckel (20) gekapselt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Verbindungselement (44) auf das Basissubstrat (10) und/oder den Deckel (20) aufgetragen wird und das erste und zweite Verbindungselement (12, 44) unterschiedliches Material enthalten.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Verbindungselement (12, 44) zeitversetzt aktiviert werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbinden des Basissubstrats (10) und des Deckels (20) in zumindest einen ersten und zweiten Teilschritt unterteilt ist, in welchen das erste bzw. zweite Verbindungselements (12, 44) aktiviert werden, das Erzeugen des optischen Qualitätsbereichs (36) und des ersten und zweiten Verbindungselements (12, 44) sowie das Aktivieren des ersten Verbindungselements (12) in einem laufenden fließbandartigen Prozess durchgeführt wird, nachfolgend die so hergestellte Anordnung aus dem laufenden fließbandartigen Prozess herausgenommen wird und nachfolgend das zweite Verbindungselement (44) aktiviert wird.
Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Qualitätsbereich vor dem Verbinden des Basissubstrats mit dem Deckel mit einer Vorverkapselungsbeschichtung, insbesondere einer Einzelschicht aus Aufdampfglas, einer Mehrfachschicht mit unterschiedlichen Materialien oder eine Gradientenschicht, abgedeckt wird.
Optisches Bauelement (1), insbesondere eine lichtemittierende Einrichtung herstellbar nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein erstes und zweites Substrat (10,20), einen optischen Qualitätsbereich (36), welcher zwischen dem ersten und zweiten Substrat (10,20) angeordnet ist, einen Verbindungsbereich, an welchem das erste und zweite Substrat mittels eines ersten Verbindungselements (12) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) zumindest eines der folgenden Materialien enthält: Ein Thermoplast, ein polymerisiertes Duroplast, ein Lotmittel, ein Glas, einen Toner.
Bauelement (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Qualitätsbereich (36) einen lichtemittierenden Bereich mit einer lichtemittierenden Schichtenanordnung (30) umfasst.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) ein thermisch polymerisiertes Duroplast enthält.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) ein mittels elektromagnetischer Strahlung polymerisiertes Duroplast enthält.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) ein Metall- oder Glaslot enthält.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) aufgedruckt ist.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) mittels Siebdruck, Tiefdruck, Offsetdruck, Flexodruck, Tampondruck, Thermotransferdruck, Düsenstrahldruck oder elektrofotografisch aufgedruckt ist.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) als flächige Schicht über dem optischen Qualitätsbereich (36) angeordnet ist.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) transparent ist.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) einen geschlossenen Rahmen, welcher um den optischen Qualitätsbereich (36) herum angeordnet ist, umfasst.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder zweite Substrat (10,20) an einer Innenfläche eine Vertiefung (52) aufweist, in welcher zumindest ein Teil des ersten Verbindungselements (12) eingebettet ist.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) zwei ineinander geschachtelte Rahmen (12,44), welche um den optischen Qualitätsbereich (36) herum angeordnet sind, umfasst.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Substrat (10,20) Glassubstrate sind.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Letter (38) zum Absorbieren von Verunreinigungen, insbesondere zum Absorbieren von Sauerstoff oder Wasser.
Bauelement (1) nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Letter als Getterschicht (38) aufgetragen ist.
Bauelement (1) nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Getter (38, 40) ein Pulver, eine Flüssigkeit oder ein Gas umfasst.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Getter (40) innerhalb des Rahmens eingebracht ist.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) eine Mischung aus einem Verbindungsmaterial und einem Gettermaterial (38) enthält.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Anschlüsse zum externen Kontaktieren des lichtemittierenden Bereiches zwischen dem ersten Verbindungselement und dem ersten oder zweiten Substrat (10,20) herausgeführt sind und das erste Verbindungselement (12) ein elektrisch isolierendes Material umfasst.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) ein chemisch inertes und lösungsmittelresistentes Material umfasst.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) Sauerstoff- und Wasser-undurchlässig ist.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) eine Dicke von 1 μm bis 50 μm aufweist.
Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (12) ein erstes Verbindungsmaterial und ein zweites Verbindungselement (44) ein zweites Verbindungsmaterial umfassen und die Aushärtedauer des ersten und zweiten Verbindungsmaterials unterschiedlich sind.
Bauelement (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Qualitätsbereich mit einer Vorverkapselungsbeschichtung, insbesondere einer Einzelschicht aus Aufdampfglas, einer Mehrfachschicht mit unterschiedlichen Materialien oder eine Gradientenschicht, abgedeckt ist.
Optisches Bauelement (1), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Basissubstrat (10), einen Deckel (20) einen optischen Qualitätsbereich (36), welcher zwischen dem Basissubstrat (10) und dem Deckel (20) gekapselt ist, einen Verbindungsbereich, an welchem das erste und zweite Substrat mittels eines ersten Verbindungselements (12) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (20) ein im Wesentlichen festes Substrat umfasst.
Anordnung aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Bauelementen (1) jeweils nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem einstückigen ersten und einstückigen zweiten Substrat (10,20).
Erzeugnis mit einem optischen Bauelement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Erzeugnis – eine Beleuchtung einer LCD-Anzeige, insbesondere einer LCD-Anzeige eines Mobiltelefons oder PDA, – eine Hinweis- oder Leuchttafel, insbesondere auch im Avionik- oder Automobilbereich, – eines selbstleuchtenden Namensschilds, – eines beleuchteten Schalters oder Sensors, – eines Leuchtbodens, – einer Spezialbeleuchtung, – eines Nachtdesigns, – einer Lichtfläche eines Ambiente- oder Designobjekts, – einem Kleidungsstück mit Sicherheitsbeleuchtung, – einer Notbeleuchtung, – einer transportablen Leuchte, insbesondere für den Outdoor-Bereich, – eines Spielzeugs