DE102008032126B4

DE102008032126B4 - Organisches, optoelektronisches Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines organischen, optoelektronischen Bauteils

Info

Publication number: DE102008032126B4
Application number: DE102008032126.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Schlenker Tilman; Dr. Philippens Marc
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2028-07-09
Also published as: DE102008032126A1

Abstract

Organisches, optoelektronisches Bauteil mit – einem ersten Substrat (1), auf dem zumindest ein optoelektronisches Bauelement (3) angeordnet ist, das mindestens ein organisches Material enthält, – einem zweiten Substrat (2), wobei das erste und das zweite Substrat eine Kavität (10) bilden, in der sich das optoelektronische Bauelement (3) befindet, – einem Verbindungsmaterial (4), zwischen dem ersten Substrat (1) und dem zweiten Substrat (2), welches das Bauelement (3) rahmenförmig umschließt und erstes (1) und zweites Substrat (2) mechanisch miteinander verbindet, – einer Flüssigkeit (5) in der Kavität (10), welche sich zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit dem Bauelement (3) befindet, und – einem Trennsteg (6), zwischen dem ersten Substrat (1) und dem zweiten Substrat (2), welcher das Bauelement (3) rahmenförmig umschließt, wobei – der durch den Trennsteg (6), das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) gebildete Bereich der Kavität (10), in dem sich das Bauelement (3) befindet, die Flüssigkeit (5) enthält und die Kavität (10) im Übrigen frei von der Flüssigkeit (5) ist, und – der Abstand zwischen dem Trennsteg (6) und dem Verbindungsmaterial (4) wenigstens 0,5 mm und höchstens 2 mm beträgt.

Description

Es wird ein organisches, optoelektronisches Bauteil angegeben.
Die Druckschrift US 6 936 963 B2 beschreibt ein organisches, strahlungsemittierendes Bauteil, das mittels eines Glaslots hermetisch versiegelt ist.
Die Druckschrift US 6 998 776 B2 beschreibt ein organisches, strahlungsemittierendes Bauteil, das mittels einer aufgeschmolzenen Glasfritte hermetisch versiegelt ist.
Die Druckschrift US 7 097 527 B2 beschreibt ein organisches, strahlungsemittierendes Bauteil, das mittels eines UV-aushärtbaren Versieglungsmaterials versiegelt ist, wobei ein Silikonöl in eine Kavität zwischen zwei Substraten des Bauteils eingebracht ist.
Die Druckschrift DE 695 24 429 T2 beschreibt ein organisches, strahlungsemittierendes Bauteil, das mittels eines Epoxyharz-Klebers versiegelt ist, wobei eine inerte Flüssigkeit in eine Kavität zwischen eine Substrat und einer Abdeckkappe des Bauteils eingebracht ist.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Bauteil anzugeben, das eine verbesserte mechanische Stabilität aufweist. Ein weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils anzugeben.
Die Erfindung betrifft ein Bauteil gemäß Anspruch 1 sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Bauteils gemäß der Ansprüche 8 und 9.
Das Bauteil umfasst ein erstes Substrat. Darüber hinaus umfasst das Bauteil ein zweites Substrat. Erstes und zweites Substrat können beispielsweise nach Art von Scheiben oder Platten ausgebildet sein. Das heißt erstes und zweites Substrat sind dann im Wesentlichen eben. „Im Wesentlichen eben” heißt, dass erstes und zweites Substrat im Rahmen der Herstellungstoleranz glatt sind und keine Kavitäten aufweisen.
Darüber hinaus ist es möglich, dass eines der beiden Substrate eine Kavität aufweist, die beispielsweise zur Aufnahme eines optoelektronischen Bauelements vorgesehen ist. Beispielsweise kann es sich bei diesem Substrat um eine entsprechend geformte Glasscheibe oder Metallplatte handeln.
Zumindest eines der beiden Substrate ist für elektromagnetische Strahlung beispielsweise aus dem Wellenlängenbereich für sichtbares Licht zumindest teildurchlässig. Erstes und zweites Substrat können dabei aus gleichen oder voneinander verschiedenen Materialien gebildet sein. Ist eines der beiden Substrate aus einem strahlungsundurchlässigen Material wie beispielsweise Metall oder Keramik gebildet, so ist das andere Substrat zumindest stellenweise strahlungsdurchlässig, beispielsweise mit einem Glas, gebildet.
Auf dem ersten Substrat ist zumindest ein optoelektronisches Bauelement angeordnet, das mindestens ein organisches Material enthält. Bei dem optoelektronischen Bauelement kann es sich beispielsweise um ein strahlungsemittierendes Bauelement wie eine organische lichtemittierende Diode (OLED) handeln. Ferner ist es möglich, dass es sich bei dem optoelektronischen Bauelement um eine organische Fotodiode oder um eine organische Solarzelle handelt.
Das optoelektronische Bauelement weist zumindest eine aktive Zone auf, welche zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung oder zur Umwandlung von elektromagnetischer Strahlung in elektrischen Strom geeignet ist. Vorzugsweise enthält die aktive Zone ein organisches Material.
Das Bauteil umfasst ein Verbindungsmaterial, das zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist. Das Verbindungsmaterial umschließt das Bauelement rahmenförmig. „Rahmenförmig” gibt dabei keinen Hinweis auf die Geometrie des Verlaufs des Verbindungsmaterials. Das Verbindungsmaterial kann beispielsweise rechteckförmig, rund, oval oder in einer anderen geometrischen Form als Band um das zumindest eine optoelektronische Bauelement herumgeführt sein. Das Verbindungsmaterial verläuft in einer geschlossenen Bahn um das optoelektronische Bauelement und umschließt dieses beispielsweise seitlich.
Darüber hinaus verbindet das Verbindungsmaterial das erste und das zweite Substrat mechanisch miteinander. Dazu kann das Verbindungsmaterial beispielsweise direkt an die Oberflächen des ersten und des zweiten Substrats grenzen.
Beim organischen, optoelektronischen Bauteil mit dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat bilden das erste und das zweite Substrat eine Kavität aus. Das heißt, zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat befindet sich eine Aussparung. Diese Aussparung ist vorzugsweise neben ersten und zweiten Substrat auch durch das Verbindungsmaterial begrenzt. Das heißt, erstes Substrat, zweites Substrat und Verbindungsmaterial bilden eine Kavität oder eine Kammer aus. In dieser Kavität ist das optoelektronische Bauelement angeordnet.
Das Bauteil umfasst ferner eine Flüssigkeit, die sich in der Kavität des Bauteils befindet. Das heißt in die Kavität ist eine Flüssigkeit eingebracht. Erstes Substrat, zweites Substrat und Verbindungsmaterial sind dicht ausgebildet, sodass die Flüssigkeit die Kavität nicht verlassen kann. Die Flüssigkeit ist also in der Kavität eingeschlossen.
Neben der Flüssigkeit befindet sich in der Kavität auch das zumindest eine optoelektronische Bauelement, welches sich zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit befindet. „Zumindest stellenweise” heißt dabei, dass beispielsweise die gesamte frei zugängliche Oberfläche des Bauelements, das heißt die Bereiche der Oberfläche, welche nicht mit dem ersten Substrat verbunden sind, sich in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit befindet, von dieser benetzt ist oder mit dieser bedeckt ist.
Das heißt, das Bauelement kann von der Flüssigkeit benetzt sein. Beispielsweise ist es möglich, dass die Kavität, die von erstem und zweitem Substrat begrenzt ist, mit dem optoelektronischen Bauelement sowie der Flüssigkeit vollständig befüllt ist.
Das hier beschriebene optoelektronische Bauteil beruht dabei unter anderem auf der Erkenntnis, dass bei großflächigen organischen, optoelektronischen Bauteilen, die Gefahr besteht, dass erstes und zweites Substrat derart zusammengedrückt werden, dass es zu einer Beschädigung des optoelektronischen Bauelements kommen kann.
Beispielsweise bei der Verkapselung von organischen Displays (Anzeigevorrichtungen) tritt dieses Problem nicht auf, da das Display in sehr kleine, lokale organische Lichtelemente (Pixel) unterteilt ist, die durch Lackringe, Lackbrücken oder andere Abstandshalter voneinander getrennt sind. Diese Abstandshalter sorgen für einen ständigen Abstand zwischen erstem und zweitem Substrat, so dass die Gefahr der Beschädigung der Bauelemente durch ein Zusammendrücken von ersten und zweiten Substrat stark reduziert ist.
Um nun eine Beschädigung durch Zusammendrücken von ersten und zweiten Substrat auch für großflächige Bauteile, die beispielsweise zur Allgemeinbeleuchtung Verwendung finden oder als Solarzellen genutzt werden, sicherzustellen, macht das hier beschriebene Bauteil von der Tatsache Gebrauch, dass Flüssigkeiten kaum komprimierbar sind. Die in die Kavität zwischen ersten und zweiten Substrat eingebrachte Flüssigkeit ist nicht oder kaum kompressibel. Bei Zusammendrücken von erstem und zweitem Substrat wird die Druckbelastung daher durch die Flüssigkeit auf die gesamte Fläche des Bauteils verteilt, so dass es zu keiner punktuellen Beschädigung des optoelektronischen Bauelements kommt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils befindet sich die Flüssigkeit in direktem Kontakt mit dem ersten und dem zweiten Substrat.
Das Bauteil umfasst einen Trennsteg. Der Trennsteg ist zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet. Der Trennsteg umschließt dabei das optoelektronische Bauelement rahmenförmig. Der Trennsteg kann beispielsweise in seinem Verlauf dem Verlauf des Verbindungsmaterials folgen. Der Trennsteg bildet mit dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat einen Bereich in der Kavität, der kleiner ist als die durch erstes und zweites Substrat sowie das Verbindungsmaterial begrenzte Kavität. In diesem Bereich befindet sich auch das optoelektronische Bauelement. Die Flüssigkeit ist dabei in den durch den Trennsteg, das erste Substrat und das zweite Substrat gebildeten Bereich eingebracht. Der Bereich kann vom Bauelement und der Flüssigkeit vollständig befüllt sein.
Im Übrigen ist die Kavität frei von der Flüssigkeit. Das heißt, mittels des Trennstegs wird die Kavität in wenigstens zwei unterschiedliche Bereiche unterteilt. In einem ersten Bereich, in dem sich auch das Bauelement befindet, ist die Flüssigkeit eingebracht. Die Flüssigkeit ist dort begrenzt durch das erste Substrat, das zweite Substrat sowie den um das Bauelement rahmenförmig angeordneten Trennsteg. Dieser Bereich ist mit der Flüssigkeit befüllt. Ein eventuell vorhandener weiterer Bereich der Kavität ist frei von der Flüssigkeit. Das heißt, dort befindet sich keine oder nur kaum Flüssigkeit. Die Trennstege halten auf diese Weise die Flüssigkeit vom Verbindungsmaterial fern.
Der Trennsteg ist beispielsweise aus einem Lack oder einem Harz gebildet. Er bildet mit anderen Worten einen Damm für die Flüssigkeit.
Der Trennsteg ist in einem Abstand von wenigstens 0,5 mm vom Verbindungsmaterial angeordnet. Das heißt, zwischen Verbindungsmaterial und Trennsteg befindet sich ein weiterer Bereich der Kavität, welcher nicht von der Flüssigkeit befüllt ist, der eine Breite von wenigstens 0,5 mm aufweist. Die Verwendung des Trennstegs erlaubt dabei vorteilhaft die Verwendung von niedrig viskosen Flüssigkeiten. Der Trennsteg bildet einen Damm, der ein Verlaufen dieser Flüssigkeit hin zum Bereich des Verbindungsmaterials verhindert. Dies erweist sich als vorteilhaft, wenn das Verbindungsmaterial beispielsweise durch lokales Erhitzen zum Verbinden von erstem und zweitem Substrat aufgeschmolzen oder ausgehärtet wird. Der Trennsteg verhindert, dass die Flüssigkeit in direkten Kontakt mit dem Verbindungsmaterial kommt und wirkt gleichzeitig als Abstandshalter, der die Stabilität des Bauteils weiter erhöht.
Um eine ausreichende mechanische Stabilisierung des Bauteils durch die Flüssigkeit zu gewährleisten, beträgt der Abstand zwischen Verbindungsmaterial und Trennsteg höchstens 2 mm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils handelt es sich bei der Flüssigkeit beispielsweise um ein Silikonöl. Ein Silikonöl zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass es zum organischen Material des Bauelements inert ist. Das heißt, dass Silikonöl führt nicht zu einer Beschädigung des Bauelements aufgrund von chemischen Reaktionen.
Neben einem Silikonöl können auch weitere Flüssigkeiten, welche auch gelartig oder als klebriger Film ausgebildet sein können, in die Kavität eingebracht sein. Auch eine alternative Verwendung von anderen Flüssigkeiten ist möglich. Neben dem mechanischen Schutz des Bauelements kann die Flüssigkeit auch eine weitere Versiegelung des Bauelements gegen atmosphärische Gase oder Feuchtigkeit darstellen. Das heißt, die Flüssigkeit nimmt in diesem Fall eine Doppelfunktion durch den mechanischen und chemischen Schutz des Bauteils wahr.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils enthält die Flüssigkeit metallische und/oder keramische Partikel. Diese Partikel sind vorzugsweise derart gewählt, dass sie die thermische Leitfähigkeit der Flüssigkeit erhöhen.
Wärmeleitende Partikel in der Flüssigkeit erweisen sich beispielsweise als besonders vorteilhaft, wenn es sich bei dem Bauelement um eine Solarzelle handelt, welche im Betrieb gekühlt werden muss.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils handelt es sich bei dem Verbindungsmaterial um ein glashaltiges Verbindungsmaterial. Das heißt, das Verbindungsmaterial enthält zumindest ein Glas. Beispielsweise kann es sich bei dem Verbindungsmaterial um ein Glaslot oder um ein Glasfrittenmaterial handeln. Das glashaltige Verbindungsmaterial kann in einem Matrixmaterial vorliegen, das dem Verbindungsmaterial eine zahnpastaähnliche Konsistenz beim Auftragen des Verbindungsmaterials beispielsweise auf das zweite Substrat verleiht. Das Verbindungsmaterial kann mittels Siebdruck, Aufrakeln, Aufrieseln oder ähnlichen Methoden auf die Oberfläche eines der beiden Substrate aufgebracht und anschließend aufgesintert werden. Zum Verbinden von erstem und zweitem Substrat wird das Verbindungsmaterial dann lokal aufgeschmolzen, was beispielsweise mittels eines Laserstrahls erfolgen kann.
Es wird darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines organisch, optoelektronischen Bauelements, wie es in Verbindung mit einem der oben beschriebenen Ausführungsformen offenbart ist, angegeben. Das heißt, sämtliche in Verbindung mit dem Bauteil offenbarten Merkmale sind auch in Bezug auf die hier beschriebenen Verfahren offenbart.
Bei dem Verfahren wird zunächst das erste Substrat bereitgestellt, an dessen Oberseite das zumindest eine optoelektronische Bauelement angeordnet ist. Auf die Oberseite des ersten Substrats wird ein Trennsteg aufgebracht, der das optoelektronische Bauelement rahmenförmig umschließt. Bei dem Trennsteg handelt es sich beispielsweise um einen Lackring. Anschließend wird die Flüssigkeit in den vom Trennsteg rahmenförmig umschlossenen Bereich eingebracht. Das heißt, das erste Substrat und der darauf aufgebrachte Trennsteg bilden einen topf- oder napfartigen Bereich, in welchen die Flüssigkeit eingebracht wird.
In einem anschließenden Verfahrensschritt wird das erste Substrat mit einem zweiten Substrat mittels des Verbindungsmaterials verbunden. Beispielsweise ist das Verbindungsmaterial ein glashaltiges Verbindungsmaterial, welches bereits auf das zweite Substrat aufgesintert ist. Das glashaltige Verbindungsmaterial umschließt nach dem Aufbringen des zweiten Substrats auf das erste Substrat dann sowohl den Trennsteg als auch das Bauteil rahmenförmig. Dabei kann ein Abstand zwischen Verbindungsmaterial und Trennsteg vorteilhaft sein, damit der Trennsteg beim Aufschmelzen oder Aushärten des Verbindungsmaterials nicht beschädigt wird. Beim fertigen Bauteil befindet sich die Flüssigkeit dann im Wesentlichen im durch den Trennsteg und dem ersten und zweiten Substrat gebildeten Bereich der Kavität. Die Kavität kann darüber hinaus – bei beabstandeten Trennsteg und Verbindungsmaterial – einen ringförmigen Bereich aufweisen, der frei oder im Wesentlichen frei von der Flüssigkeit ist.
Gemäß einem alternativen Verfahren wird bei dem Verfahren zunächst ein erstes Substrat bereitgestellt, an dessen Oberseite das zumindest eine optoelektronische Bauelement angeordnet ist. Anschließend wird das erste Substrat mit dem zweiten Substrat mittels des Verbindungsmaterials verbunden. Dabei bleibt ein Einfüllbereich im Verbindungsmaterial offen.
Das heißt, an zumindest einer Stelle des Verbindungsmaterials erfolgt kein Aufschmelzen oder Aushärten des Verbindungsmaterials, sondern in diesem Bereich wird ein Einfüllbereich erzeugt, der beispielsweise durch einen Durchbruch durch das Verbindungsmaterial gebildet ist. Dieser Einfüllbereich kann zu einem Einfüllstutzen ausgebildet werden, durch welchen die Flüssigkeit in die Kavität eingebracht werden kann. Nach dem Einbringen der Flüssigkeit wird der Einfüllbereich geschlossen, so dass die Flüssigkeit zusammen mit dem zumindest einen optoelektronischen Bauelement in der Kavität zwischen erstem und zweitem Substrat hermetisch versiegelt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Einbringen der Flüssigkeit in der Kavität ein Unterdruck erzeugt. Der Unterdruck kann beispielsweise durch Evakuieren über den Einfüllbereich erfolgen. Vorzugsweise wird das Bauteil unter Unterdruck-Bedingungen in ein Flüssigkeitsbad gestellt. Aufgrund von Kapillarkräften steigt die Flüssigkeit über den Einfüllbereich in die Kavität des Bauteils. Dies kann durch Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit unterstützt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Einfüllbereich nach dem Befüllen der Kavität mit der Flüssigkeit mittels Aufschmelzens des Verbindungsmaterials geschlossen. Beispielsweise handelt es sich dann bei dem Verbindungsmaterial um ein glashaltiges Verbindungsmaterial wie ein Glaslot oder eine Glasfritte. Dieses Verbindungsmaterial wird im Bereich des Einfüllbereichs aufgeschmolzen, wodurch es zu einem Verschluss der Öffnung im Verbindungsmaterial kommt.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Bauteil sowie das hier beschriebene Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Die 1A, 1B und 1C zeigen in schematischen Schnittdarstellungen Verfahrensschritte eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils.
Die 2A und 2B zeigen in schematischen Schnittdarstellungen ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils.
Die 3A, 3B und 3C zeigen anhand schematischer Schnittdarstellungen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines optoelektronischen Bauteils.
Die 4 zeigt anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein Beispiel eines optoelektronischen Bauteils.
In den Ausführungsbeispielen und Figuren sind gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Elemente sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
In der 1 ist anhand einer schematischen Schnittdarstellung ein erster Verfahrensschritt eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils beschrieben. Die 1 zeigt dabei ein erstes Substrat 1. Bei dem ersten Substrat 1 handelt es sich um ein als eine Scheibe ausgebildetes Substrat, das beispielsweise aus einem Glas gebildet sein kann oder aus einem Glas besteht. Beispielsweise besteht das erste Substrat 1 aus einem Kalk-Natron-Glas (Fensterglas), das im Vergleich zu beispielsweise einem Bor-Silikat-Glas besonders kostengünstig ist.
Auf der Oberseite des ersten Substrat 1 ist ein optoelektronisches Bauelement 3 angeordnet, bei dem es sich vorliegend um eine organische Leuchtdiode (OLED) handelt. Das Bauelement 3 ist rahmenförmig von den Trennstegen 6 umschlossen, die direkt auf dem ersten Substrat 1 angeordnet sind. Die Trennstege 6 sind beispielsweise durch einen Lackring gebildet. Die Trennstege 6 sind dabei derart dimensioniert, dass sie das Bauelement 3 in seiner Höhe überragen. Die Trennstege 6 geben den Abstand zwischen dem ersten Substrat und dem später aufzubringenden zweiten Substrat 2 vor.
In Verbindung mit der 1B ist ein weiterer Verfahrensschritt beschrieben. In diesem Verfahrensschritt wird eine Flüssigkeit 5 in dem Bereich, der durch erstes Substrat 1 sowie die Trennstege 6 gebildet ist, eingebracht. Die Flüssigkeit 5 bedeckt das Bauelement 3. Bei der Flüssigkeit 5 handelt es sich beispielsweise um eine niedrig viskose Flüssigkeit. Es kann sich bei der Flüssigkeit 5 beispielsweise um ein Silikonöl handeln, das bei einer Temperatur von 20°C eine Viskosität von höchstens 1000 mPas aufweist. Das heißt, das Silikonöl weist eine Viskosität auf, die geringer ist als warmer Honig, beispielsweise im Bereich von dickflüssigem Motoröl.
Ferner ist es möglich, dass die Flüssigkeit eine Viskosität bei einer Temperatur von 20°C von wenigstens 10 mPas und höchstens 1000 mPas aufweist. Die Trennstege 6 erlauben die Verwendung einer solchen niedrig viskosen Flüssigkeit.
Im in Verbindung mit der 1C beschriebenen nachfolgenden Verfahrensschritt wird ein zweites Substrat 2, auf das als Verbindungsmittel 4 eine Glasfrittenspur aufgesintert ist, auf das erste Substrat 1 aufgebracht, derart, dass es die Trennstege 6 berührt. Auf diese Weise wird eine Kavität 10 gebildet, welche Bereiche aufweist, die mit der Flüssigkeit 5 befüllt sind und Bereiche – zwischen dem Verbindungsmaterial und den Trennstegen 6 –, welche frei von der Flüssigkeit sind. Der Abstand D zwischen dem Verbindungsmaterial 4 und dem Trennsteg 6 beträgt dabei erfindungsgemäß wenigstens 0,5 mm und höchstens 2,0 mm.
Die Verwendung der Trennstege 6 hat den Vorteil, dass trotz der Verwendung einer besonders leicht einzubringenden, niedrig viskosen Flüssigkeit 5 in die Kavität 10 keine Gefahr besteht, dass die Flüssigkeit 5 das Verbindungsmaterial 4 beim Erweichen des Verbindungsmaterials 4 beispielsweise mittels eines Laserstrahls benetzt. Das heißt, die Trennstege 6 schützen das Verbindungsmaterial 4 vor der Flüssigkeit 5.
Die 2A zeigt anhand einer schematischen Schnittdarstellung einen ersten Verfahrensschritt eines Beispiels eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen, optoelektronischen Bauteils. In diesem Beispiel kommt eine Flüssigkeit 5 zur Verwendung, die sich durch eine relativ hohe, pastenartige Viskosität auszeichnet. Die Viskosität der Flüssigkeit 5 beträgt dabei vorzugsweise wenigstens 10000 mPas.
Das heißt, die Flüssigkeit 5 weist eine Viskosität im Bereich von zähflüssigem Honig oder eine pastenartige Konsistenz auf. Die Flüssigkeit 5 wird als Tropfen über das Bauelement 3 auf die Oberseite des ersten Substrats 1 aufgebracht. Aufgrund der Oberflächenspannung und der hohen Viskosität zerläuft die Flüssigkeit 5 nicht. Im nachfolgenden Verfahrensschritt, vergleiche die 2B, wird wiederum ein zweites Substrat 2 mit Verbindungsmaterial 4 auf das erste Substrat aufgebracht. Dabei kann die Flüssigkeit 5 gegen das erste Substrat gedrückt werden, was zu einem Verlaufen der Flüssigkeit 5 in Richtung des Verbindungsmittels 4 führt. Das Benetzen des Verbindungsmittels 4 kann beispielsweise durch eine entsprechende Dosierung der Flüssigkeit 5 verhindert werden. Ein derartiges Bauteil weist eine Kavität 10 auf, die nicht vollständig mit der Flüssigkeit 5 befüllt ist. Der Schutz vor mechanischer Einwirkung ist daher im Vergleich zum in der
1C dargestellten Bauteil reduziert, die Flüssigkeit 5 stellt dennoch – aufgrund ihrer hohen Viskosität – einen mechanischen Schutz für das Bauelement 3 dar.
In Verbindung mit der 3A ist ein erster Verfahrensschritt eines weiteren Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens näher erläutert. Bei diesem Herstellungsverfahren befindet sich ein Einfüllbereich 7 im Verbindungsmaterial 4. Bei dem Verbindungsmaterial 4 handelt es sich beispielsweise um ein Glaslot oder um eine Glasfritte. Die Versiegelung des Verbindungsmaterials 4 mittels eines Laserstrahls wird dabei nicht vollständig durchgeführt, sondern das Bauteil behält in der Versiegelungslinie einen definierten Spalt, der einen Einfüllbereich 7 bildet.
Der Spalt kann eine Breite von wenigstens 10 μm bis höchstens 250 μm, insbesondere im Bereich von 100 μm aufweisen. Die Einfüllöffnung 7 kann dabei zu einem Befüllungsstutzen ausgeformt sein. Das Bauteil wird in einem nachfolgenden Verfahrensschritt, 3B, in ein Flüssigkeitsbad (nicht dargestellt) gestellt. Vorzugsweise wird das Bauteil dabei unter Unterdruck-Bedingungen in das Flüssigkeitsbad gestellt. Aufgrund von Kapillarkräften steigt die Flüssigkeit 5 dann in die Kavität 10 des Bauteils. Dies kann durch Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit 5 unterstützt werden. Nach Abschluss der Befüllung wird, wie in der 3C schematisch dargestellt, die Einfüllöffnung 7 hermetisch abgedichtet. Dies geschieht durch Aufschmelzen des Verbindungsmaterials 4 im Bereich der Einfüllöffnung 7 mittels eines Laserstrahls.
In der 4 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Beispiels eines Bauteils gezeigt. Bei diesem Bauteil ist das zweite Substrat 2 als Kappe ausgebildet. Beispielsweise kann es sich bei dem zweiten Substrat 2 um einen gestanzten oder tiefer gezogenen Metalldeckel oder um ein dreidimensional geformtes Glas handeln. Erstes und zweites Substrat sind mittels des Verbindungsmaterials 4, das wiederum durch ein Glaslot oder eine Glasfritte gebildet sein kann, miteinander versiegelt. Die Kavität 10 zwischen erstem und zweitem Substrat ist mit der Flüssigkeit 5 befüllt.
Ein derartiges Bauteil zeichnet sich durch die Kombination eines kappenartig geformten zweiten Substrats mit der Befüllung durch die Flüssigkeit 5 durch eine besonders hohe mechanische Stabilität aus, was die Verwendung des Bauteils beispielsweise in Flugzeugen oder in der Raumfahrt erlaubt. Beispielsweise kann ein solches Bauteil auch als Solarzelle Verwendung finden. In die Flüssigkeit 5 können dabei Partikel 9 eines metallischen oder keramischen Materials eingebracht sein, welche die Wärmeleitfähigkeit der Flüssigkeit 5 weiter erhöhen, so dass sie zur Kühlung des Bauelements 3 beitragen kann.

Claims

Organisches, optoelektronisches Bauteil mit – einem ersten Substrat (1), auf dem zumindest ein optoelektronisches Bauelement (3) angeordnet ist, das mindestens ein organisches Material enthält, – einem zweiten Substrat (2), wobei das erste und das zweite Substrat eine Kavität (10) bilden, in der sich das optoelektronische Bauelement (3) befindet, – einem Verbindungsmaterial (4), zwischen dem ersten Substrat (1) und dem zweiten Substrat (2), welches das Bauelement (3) rahmenförmig umschließt und erstes (1) und zweites Substrat (2) mechanisch miteinander verbindet, – einer Flüssigkeit (5) in der Kavität (10), welche sich zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit dem Bauelement (3) befindet, und – einem Trennsteg (6), zwischen dem ersten Substrat (1) und dem zweiten Substrat (2), welcher das Bauelement (3) rahmenförmig umschließt, wobei – der durch den Trennsteg (6), das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) gebildete Bereich der Kavität (10), in dem sich das Bauelement (3) befindet, die Flüssigkeit (5) enthält und die Kavität (10) im Übrigen frei von der Flüssigkeit (5) ist, und – der Abstand zwischen dem Trennsteg (6) und dem Verbindungsmaterial (4) wenigstens 0,5 mm und höchstens 2 mm beträgt.
Bauteil gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem sich die Flüssigkeit (5) in direktem Kontakt mit dem ersten (1) und zweiten Substrat (2) befindet.
Bauteil gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Flüssigkeit (5) ein Silikonöl umfasst.
Bauteil gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Flüssigkeit (5) metallische und/oder keramische Partikel (9) enthält.
Bauteil gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das Verbindungsmaterial (4) glashaltig ist.
Bauteil gemäß dem vorherigen Anspruch, bei dem das Verbindungsmaterial (4) mit einem Glaslot oder einer Glasfritte gebildet ist.
Bauteil gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem das optoelektronische Bauelement (3) durch eines der folgenden Bauelemente gebildet ist: organische Leuchtdiode, organische Photodiode, organische Solarzelle.
Verfahren zur Herstellung eines organischen, optoelektronischen Bauteils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 mit den Schritten – Bereitstellen eines ersten Substrats (1), an dessen Oberseite zumindest ein optoelektronisches Bauelement (3) angeordnet ist, – Aufbringen eines Trennstegs (6) an der Oberseite des ersten Substrats (1) derart, dass der Trennsteg (6) das optoelektronische Bauelement (3) rahmenförmig umschließt, – Einbringen einer Flüssigkeit (5) in den vom Trennsteg (6) rahmenförmig umschlossenen Bereich, und – Verbinden des ersten Substrats (1) und eines zweiten Substrats (2) mittels eines Verbindungsmaterials (4), welches das Bauelement (3) rahmenförmig umschließt, wobei der Trennsteg (6) in direktem Kontakt mit dem zweiten Substrat (2) gebracht wird, wobei – das erste und das zweite Substrat eine Kavität (10) bilden, in der sich das optoelektronische Bauelement (3) befindet, – der durch den Trennsteg (6), das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) gebildete Bereich der Kavität (10), in dem sich das Bauelement (3) befindet, die Flüssigkeit (5) enthält und die Kavität (10) im Übrigen frei von der Flüssigkeit (5) ist, und – der Abstand zwischen dem Trennsteg (6) und dem Verbindungsmaterial (4) wenigstens 0,5 mm und höchstens 2 mm beträgt.
Verfahren zur Herstellung eines organischen, optoelektronischen Bauteils mit den folgenden Schritten in der folgenden Reihenfolge: – Bereitstellen eines ersten Substrats (1), an dessen Oberseite zumindest ein optoelektronisches Bauelement (3) angeordnet ist, das mindestens ein organisches Material enthält, – Aufbringen eines Trennstegs (6) an der Oberseite des ersten Substrats (1) derart, dass der Trennsteg (6) das optoelektronische Bauelement (3) rahmenförmig umschließt, – Verbinden des ersten Substrats (1) und eines zweiten Substrats (2) mittels eines Verbindungsmaterials (4), wobei das Verbindungsmaterial (4) das Bauelement (3) rahmenförmig umschließt und erstes (1) und zweites Substrat (2) mechanisch miteinander verbindet und ein Einfüllbereich (7) im Verbindungsmaterial (4) offen bleibt, – Einbringen einer Flüssigkeit (5) in eine Kavität (10), die das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) bilden, durch den Einfüllbereich (7), welche sich nach dem Einbringen zumindest stellenweise in direktem Kontakt mit dem Bauelement (3) befindet, und – Schließen des Einfüllbereichs (7), wobei – der durch den Trennsteg (6), das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) gebildete Bereich der Kavität (10), in dem sich das Bauelement (3) befindet, die Flüssigkeit (5) enthält und die Kavität (10) im Übrigen frei von der Flüssigkeit (5) ist, und – der Abstand zwischen dem Trennsteg (6) und dem Verbindungsmaterial (4) wenigstens 0,5 mm und höchstens 2 mm beträgt.
Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei vor dem Einbringen der Flüssigkeit (5) ein Unterdruck in der Kavität (10) erzeugt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei der Einfüllbereich (7) mittels Aufschmelzens des Verbindungsmaterials (4) im Bereich des Einfüllbereichs (7) geschlossen wird.