DE102008030585B4

DE102008030585B4 - Bauteil mit einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102008030585B4
Application number: DE102008030585.5A
Authority: DE
Inventors: Dr. Philippens Marc; Dr. Schlenker Tilman
Original assignee: Osram Oled GmbH
Current assignee: Pictiva Displays International Ltd
Priority date: 2008-06-27
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2019-02-21
Anticipated expiration: 2028-06-28
Also published as: DE102008030585A1

Abstract

Bauteil mit einem ersten Substrat (1), mindestens einem auf dem ersten Substrat (1) angeordneten optoelektronischen Bauelement (4), das mindestens ein organisches Material enthält, und einer auf dem ersten Substrat (1) angeordneten Abdeckung (2, 3), die ein zweites Substrat (2) und ein Verbindungsmaterial (3) umfasst, wobei- das erste Substrat (1) und die Abdeckung (2, 3) relativ zueinander derart angeordnet sind, dass das optoelektronische Bauelement (4) zwischen dem ersten Substrat (1) und dem zweiten Substrat (2) angeordnet ist, und- das Verbindungsmaterial (3) die Seitenflächen der Abdeckung (2, 3) bildet und an zumindest eine Seitenfläche des zweiten Substrats (2) anschließt, wobei das Verbindungsmaterial (3) nicht zwischen dem ersten Substrat (1) und dem zweiten Substrat (2) angeordnet ist, und wobei- das Verbindungsmaterial (3) das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) mechanisch miteinander verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Bauteils.
Eine Vorrichtung, die zwei Substrate und eine dazwischen angeordnete organische lichtemittierende Diode (OLED) aufweist, ist beispielsweise aus der Patentschrift US 6 998 776 B2 bekannt. Dabei sind zwei Substrate mittels einer Abdichtung miteinander verbunden. Die Abdichtung ist über eine Fritte gebildet, die mittels einer Laserquelle so geheizt worden ist, dass die Fritte geschmolzen ist und so eine luftdichte Abdichtung bildet.
Die Fritte ist dabei zwischen den zwei Substraten angeordnet. Das Heizen der Fritte erfolgt bei derartigen Verfahren meist lokal durch einen umlaufenden Laserstrahl. Dabei muss der Laserstrahl durch eines der beiden Substrate hindurch treten, um die Fritte erreichen zu können. Ein für den Laserstrahl nicht transparentes Substratmaterial ist somit bei derartigen Herstellungsverfahren ungeeignet. Auch in Bereichen, in denen auf einem der Substrate metallische Leiterbahnen angeordnet sind, ist ein Erreichen der Fritte mit dem Laserstrahl nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Bauteil bereitzustellen, das ein organisches optoelektronisches Bauelement vor Umwelteinflüssen schützt und gleichzeitig eine verbesserte Herstellung aufweist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit dem Merkmal des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und bevorzugte Weiterbildungen des Bauteils und des Verfahrens zu dessen Herstellung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Erfindungsgemäß ist ein erstes Substrat vorgesehen, auf dem mindestens ein optoelektronisches Bauelement angeordnet ist, dass mindestens ein organisches Material enthält.
Erfindungsgemäß ist auf dem ersten Substrat eine Abdeckung angeordnet, die ein zweites Substrat und ein Verbindungsmaterial umfasst.
Erfindungsgemäß sind das erste Substrat und die Abdeckung relativ zueinander derart angeordnet, dass das optoelektronische Bauelement zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist.
Erfindungsgemäß bildet das Verbindungsmaterial die Seitenflächen der Abdeckung und schließt an zumindest eine Seitenfläche des zweiten Substrats an.
Erfindungsgemäß verbindet das Verbindungsmaterial das erste Substrat und das zweite Substrat mechanisch miteinander.
Erfindungsgemäß weist das Bauteil ein erstes Substrat auf, auf dem mindestens ein optoelektronisches Bauelement angeordnet ist, dass mindestens ein organisches Material enthält. Ferner ist auf dem ersten Substrat eine Abdeckung angeordnet, die ein zweites Substrat und ein Verbindungsmaterial umfasst. Das erste Substrat und die Abdeckung sind relativ zueinander derart angeordnet, dass das optoelektronische Bauelement zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist. Das Verbindungsmaterial bildet die Seitenflächen der Abdeckung und schließt an zumindest eine Seitenfläche des zweiten Substrats an. Ferner verbindet das Verbindungsmaterial das erste Substrat und das zweite Substrat mechanisch miteinander.
Das zweite Substrat weist vorzugsweise eine Bodenfläche, eine Deckfläche und Seitenflächen auf, wobei die Seitenflächen die Bodenfläche und die Deckfläche miteinander verbinden. Bevorzugt schließt das Verbindungsmaterial an die gesamten Seitenflächen des zweiten Substrats an. Ist das zweite Substrat beispielsweise rechteckförmig ausgebildet, schließt das Verbindungsmaterial bevorzugt an alle vier Seitenflächen des zweiten Substrats an. Ist das zweite Substrat hingegen rund ausgebildet, schließt das Verbindungsmaterial vorzugsweise an die gesamte ringförmige Seitenfläche des zweiten Substrats an.
Das Verbindungsmaterial ist erfindungsgemäß nicht zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet, sondern neben dem zweiten Substrat und auf dem ersten Substrat. Das Verbindungsmaterial verbindet somit die Seitenflächen des zweiten Substrats mit der dem optoelektronischen Bauelement zugewandten Oberfläche des ersten Substrats.
Das Verbindungsmaterial umschließt vorzugsweise das optoelektronische Bauelement vollständig, so dass das organische optoelektronische Bauelement mit Vorteil vor Umwelteinflüssen geschützt wird. Der Schutz erfolgt durch das Verbindungsmaterial, das so erweicht wurde, dass das Verbindungsmaterial eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat herstellt.
Unter Umwelteinflüsse ist insbesondere das Eindringen von Luft und/oder Feuchtigkeit in das Bauteil zu verstehen. Das Eindringen von Luft oder Feuchtigkeit in das Bauteil würde zu einer Schädigung oder gar zu einer Zerstörung des optoelektronischen organischen Bauelements führen. Durch ein luftdichtes Verschließen des Bauteils durch das Verbindungsmaterial kann mit Vorteil die Lebensdauer des Bauteils signifikant erhöht werden.
Der luftdichte Abschluss erfolgt erfindungsgemäß mittels eines umlaufenden Laserstrahls. Dazu wird mittels eines Laserstrahls das Verbindungsmaterial temporär lokal erweicht und anschließend mittels Erkalten ausgehärtet.
Dadurch, dass das Verbindungsmaterial seitlich an dem zweiten Substrat anliegt, muss der Laserstrahl nicht durch eines der beiden Substrat hindurch treten, um das Verbindungsmaterial erreichen zu können. Der Laserstrahl kann in diesem Fall seitlich neben dem zweiten Substrat geführt werden, um das Verbindungsmaterial zu erweichen und eine mechanische Verbindung zwischen erstem Substrat und zweitem Substrat zu erzeugen. Eine größere Auswahl des Substratmaterials für erstes Substrat und zweites Substrat ermöglicht sich mit Vorteil, da auch ein für den Laserstrahl nicht transparentes Substratmaterial geeignet ist. Ferner ist ein Erreichen des Verbindungsmaterials durch den Laserstrahl in Bereichen, in denen die elektrische Zuführung des optoelektronischen Bauelements erfolgt, nicht durch beispielsweise metallische Leiterbahnen behindert.
Bevorzugt absorbiert das Verbindungsmaterial Strahlung in einem definierten Wellenlängenbereich. Besonders bevorzugt absorbiert das Verbindungsmaterial Strahlung im Wellenlängenbereich der Laserstrahlung, die zur Erwärmung des Verbindungsmaterials verwendet wird. Bevorzugt weist das Verbindungsmaterial einen hohen Absorptionsgrad in dem Wellenlängenbereich auf, in dem die Laserstrahlung erfolgt. Der Absorptionsgrad ist vorzugsweise größer als 60%.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung überragt das erste Substrat das zweite Substrat in Draufsicht auf das zweite Substrat lateral. Das erste Substrat und das zweite Substrat weisen somit unterschiedliche Größen der Grundflächen auf, wobei vorzugsweise das erste Substrat eine größere Grundfläche aufweist als das zweite Substrat.
Dadurch, dass das Verbindungsmaterial an die Seitenflächen des zweiten Substrats angrenzt, ist mit einer größeren Grundfläche des ersten Substrats sichergestellt, dass das Verbindungsmaterial die Seitenflächen des ersten Substrats und die dem optoelektronischen Bauelement zugewandte Oberfläche des zweiten Substrats mechanisch miteinander verbindet.
Bevorzugt erfolgt die elektrische Zuführung des organischen optoelektronischen Bauelements auf der dem optoelektronischen Bauelement zugewandten Oberfläche des ersten Substrats. Bevorzugt ist das Verbindungsmaterial zumindest in Bereichen, in denen sich die elektrische Zuführung des organischen optoelektronischen Bauelements befindet, elektrisch isolierend. Das Verbindungsmaterial kann über den gesamten Bereich elektrisch isolierend ausgebildet sein.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen erstem Substrat und zweitem Substrat zumindest ein Abstandshalter angeordnet. Bevorzugt ist der Abstandshalter zwischen dem organischen optoelektronischen Bauelement und dem Verbindungsmaterial angeordnet. Somit ist der Abstandshalter bevorzugt vom Verbindungsmaterial rahmenförmig umschlossen.
Durch den Abstandshalter kann gezielt ein fester Abstand zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat festgelegt sein. Abstandshalter zwischen dem ersten und zweiten Substrat können dadurch das organische optoelektronische Bauelement vor einer zu nahen Anordnung des ersten und des zweiten Substrats schützen, so dass das organische optoelektronische Bauelement während des Prozesses des Erhitzens vor einer mechanischen Schädigung geschützt ist. Als Abstandshalter dient beispielsweise ein Lackring, der das organische optoelektronische Bauelement umschließt, und somit in einem Bereich zwischen organischem optoelektronischen Bauelement und Verbindungsmaterial angeordnet ist.
Dadurch, dass der Abstandshalter bevorzugt einen festen Abstand zwischen erstem Substrat und zweitem Substrat festlegt, wird durch die Höhe des Abstandshalters ferner die Höhe des Verbindungsmittels festgelegt, da das Verbindungsmittel erstes Substrat und zweites Substrat mechanisch miteinander verbindet. Die Höhe des Verbindungsmaterials ergibt sich dabei vorzugsweise aus der Höhe des Abstandshalters zuzüglich der Höhe des zweiten Substrats.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Substrat und/oder das zweite Substrat jeweils ein Glassubstrat. Besonders bevorzugt enthalten das erste Substrat und/oder das zweite Substrat Fensterglas.
Unter Fensterglas ist insbesondere ein kalkhaltiges natriumhaltiges Glas zu verstehen, dass beispielsweise Kalziumcarbonat enthält. Weitere Carbonate und/oder Oxide sowie Verunreinigungen, können ferner im Fensterglas enthalten sein.
Im Vergleich zu Borsilikatglas stellt Fensterglas ein kostengünstiges Material dar. Somit ist ein Bauteil, das ein erstes Substrat und ein zweites Substrat aus Fensterglas umfasst, kostengünstig herstellbar.
Ferner muss das erste Substrat und/oder das zweite Substrat dabei nicht zwangsläufig strahlungsdurchlässig ausgebildet sein, sondern es kann strahlungsabsorbierend oder strahlungsreflektierend ausgebildet sein. Dadurch erhöht sich die Materialauswahl der Substrate. Beispielsweise können das erste Substrat und/oder das zweite Substrat ein Metall oder ein keramisches Material enthalten. Bei dem keramischen Material handelt es sich beispielsweise um ein Aluminiumnitrid oder um ein Aluminiumoxid.
Ist eines der Substrate mit einem Metall oder einem keramischen Material gebildet, so ist das andere Substrat vorzugsweise zumindest teilweise strahlungsdurchlässig. Es kann dann beispielsweise mit einem Glas gebildet sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verbindungsmaterial eine Glasfritte. Die Glasfritte entsteht durch oberflächliches Schmelzen von Glaspulver, wobei die Glaskörner zusammenschmelzen.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verbindungsmaterial ein Glaslot. Ein Glaslot zur Verkapselung eines Bauteils ist beispielsweise aus der Druckschrift US 6 936 963 B2 oder DE 102 19 951 A1 bekannt.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verbindungsmaterial eine Glaslotfaser.
Bevorzugt ist das optoelektronische Bauelement ein strahlungsemittierendes Bauelement, besonders bevorzugt eine organische lichtemittierende Diode (OLED). Ferner kann das optoelektronische Bauelement eine Fotodiode oder Solarzelle sein, die mindestens ein organisches Material umfassen.
Ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, das ein erstes Substrat und ein zweites Substrat, ein optoelektronisches Bauelement und ein Verbindungsmaterial aufweist, umfasst folgende Verfahrensschritte:

- Bereitstellen eines ersten Substrats,
- Anordnen mindestens eines optoelektronischen Bauelements auf dem ersten Substrat, das mindestens ein organisches Material enthält,
- Bereitstellen eines zweiten Substrats,
- Anordnen des ersten Substrats und des zweiten Substrats relativ zueinander derart, dass das optoelektronische Bauelement zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist,
- Benetzen der Seitenflächen des zweiten Substrats mit einem Verbindungsmaterial, und
- lokales Erwärmen des Verbindungsmaterials mittels einer Strahlungsquelle zum Verbinden des ersten Substrats und des zweiten Substrats.

Das Verbindungsmaterial wird demnach an dem zweiten Substrat seitlich angebracht. Vorzugsweise weist das erste Substrat eine größere Grundfläche auf als das zweite Substrat. In diesem Fall ist das Verbindungsmaterial an den Seitenflächen des zweiten Substrats und an einer der Grundflächen des ersten Substrats angeordnet.
Weisen hingegen das erste Substrat und das zweite Substrat die gleiche Grundfläche auf, ist das Verbindungsmaterial bevorzugt sowohl an den Seitenflächen des zweiten Substrats als auch an den Seitenflächen des ersten Substrats angeordnet. Das Verbindungsmaterial bildet in diesem Fall somit die Seitenflächen des Bauteils.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich analog zu den vorteilhaften Ausgestaltungen des Bauteils und umgekehrt. Mittels des Verfahrens ist insbesondere ein hier beschriebenes Bauteil herstellbar.
Erfindungsgemäß erfolgt das lokale Erwärmen mittels eines Laserstrahls. Dabei wird der Laserstrahl entlang des Verbindungsmaterials geführt, so dass temporär jeweils eine lokale Erwärmung des Verbindungsmaterials erfolgt. Die Führung des Laserstrahls erfolgt demnach seitlich neben dem zweiten Substrat.
Durch ein derartiges Verfahren kann ein Bauteil hergestellt werden, das ein organisches optoelektronisches Bauelement umfasst, wobei das organische optoelektronische Bauelement durch Verschließen des Bauteils gegen Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit oder Luft geschützt wird. Das Bauteil wird dabei so hergestellt, dass das organische optoelektronische Bauelement während der Herstellung keine thermische Belastung erfährt, die das organische optoelektronische Bauelement beschädigen oder gar zerstören könnte.
Dadurch, dass das Verbindungsmaterial seitlich an dem zweiten Substrat angeordnet ist, wird der Laserstrahl zum Erwärmen des Verbindungsmaterials nicht durch das zweite Substrat hindurch, sondern neben dem zweiten Substrat entlang geführt. Eine Absorption der Laserstrahlung durch das zweite Substrat erfolgt somit mit Vorteil zumindest nahezu nicht. Eine thermische Belastung des organischen optoelektronischen Bauelements, die aufgrund einer Absorption der Laserstrahlung durch das zweite Substrat erfolgen könnte, entsteht somit mit Vorteil im Wesentlichen nicht.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung wird das Verbindungsmaterial vor dem Anordnen des ersten Substrats und des zweiten Substrats relativ zueinander an den Seitenflächen des zweiten Substrats angebracht. Bevorzugt wird das Verbindungsmaterial mittels Sintern an den Seitenflächen des zweiten Substrats angebracht.
Anschließend werden das zweite Substrat und das erste Substrat relativ zueinander derart angeordnet, dass das optoelektronische Bauelement zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist. Bevorzugt befindet sich ein Abstandshalter zwischen erstem und zweitem Substrat.
Anschließend wird das Verbindungsmaterial erfindungsgemäß mittels eines Laserstrahls erwärmt, so dass das Verbindungsmaterial erweicht und auf das erste Substrat fließt. Dadurch entsteht eine vorzugsweise hermetisch dichte Verbindung zwischen erstem Substrat und zweitem Substrat. Es entsteht eine mechanische Verbindung zwischen erstem und zweitem Substrat.
In einem alternativen Verfahren zum Verbinden des ersten und des zweiten Substrats wird das Verbindungsmaterial entlang der Seitenfläche des zweiten Substrats geführt und gleichzeitig mittels der Strahlungsquelle erwärmt, so dass die Seitenflächen des zweiten Substrats mit dem Verbindungsmaterial benetzt werden.
Bevorzugt ist in diesem Fall das Verbindungsmaterial eine Glaslotfaser, die an der Seitenfläche des zweiten Substrats entlang geführt und so erwärmt wird, dass die Seitenflächen des zweiten Substrats und eine der Grundflächen des ersten Substrats miteinander verbunden werden. Dabei kann hierbei auch ein Teilbereich des ersten und/oder des zweiten Substrats erwärmt werden, der an das Verbindungsmaterial anschließt. Zur Erwärmung des Verbindungsmaterials wird erfindungsgemäß ein Laserstrahl eingesetzt, der an den Berührungspunkten Glasfaser, erstes Substrat und Glasfaser, zweites Substrat die Glasfaser und gegebenenfalls auch erstes und zweites Substrat erhitzt.
Weitere Merkmale, Vorteile, bevorzugte Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten des Bauteils ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den 1 bis 5 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:

1 eine schematische Aufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauteils,
2 einen schematischen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauteils,
3 einen schematischen Querschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauteils während des Verfahrensschrittes des Verbindens,
4a bis 4c jeweils einen schematischen Querschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauteils während der Verfahrensschritte des Verbindens, und
5 einen schematischen Querschnitt einer organischen lichtemittierenden Diode (OLED).

Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die dargestellten Bestandteile, sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen.
In den 1 und 2 ist jeweils ein Bauteil dargestellt, das ein erstes Substrat 1 und ein zweites Substrat 2 aufweist. Die 3 und 4 stellen jeweils Verfahrensschritte zur Herstellung eines Bauteils dar.
1 zeigt eine schematische Aufsicht auf ein Bauteil. 2 stellt einen schematischen Querschnitt dar, beispielsweise einen schematischen Querschnitt des Bauteils aus 1. Zwischen dem ersten Substrat 1 und dem zweiten Substrat 2 ist ein optoelektronisches Bauelement 4 angeordnet. Das optoelektronische Bauelement 4 enthält mindestens ein organisches Material.
Bevorzugt ist das optoelektronische Bauelement 4 eine organische lichtemittierende Diode (OLED). Eine OLED zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens eine Schicht der OLED ein organisches Material umfasst. Eine OLED weist beispielsweise folgenden Aufbau auf, der unter anderem in 5 dargestellt ist:

- Kathode 47,
- Elektronen induzierende Schicht 46,
- Elektronen leitende Schicht 45,
- emittierende Schicht 44,
- Löcher leitende Schicht 43,
- Löcher induzierende Schicht 42, und
- Anode 41.

Eine der Schichten, bevorzugt alle Schichten mit Ausnahme der Kathode und der Anode, umfasst ein organisches Material.
Ferner kann das optoelektronische Bauelement 4 eine organische Fotodiode oder eine organische Solarzelle sein.
Auf dem ersten Substrat 1 sind, wie in 2 dargestellt, elektrische Zuführungen 5, 6 des optoelektronischen Bauelements 4 angeordnet. Jeweils eine elektrische Zuführung 5, 6 führt jeweils zu einem der elektrischen Kontakte des optoelektronischen Bauelements 4. Der von dem ersten Substrat 1 abgewandte elektrische Kontakt des optoelektronischen Bauelements 4 ist über eine der elektrischen Zuführungen 5, 6 elektrisch kontaktierbar, wobei die elektrische Zuführung 6 von der von dem ersten Substrat 1 abgewandten Fläche des optoelektronischen Bauelements 4 entlang einer der Seitenflächen des optoelektronischen Bauelements 4 zu der dem optoelektronischen Bauelement 4 zugewandten Oberfläche des ersten Substrats 1 geführt ist. Dabei ist die elektrische Zuführung 6 entlang der Seitenfläche des optoelektronischen Bauelements 4 mittels einer elektrisch isolierenden Schicht 8 von dem optoelektronischen Bauelement 4 elektrisch isoliert.
Das optoelektronische Bauelement 4 wird mittels einer Abdeckung 2, 3 vor Umwelteinflüssen geschützt. Unter Umwelteinflüssen ist insbesondere das Eindringen von Luft oder Feuchtigkeit in das Bauteil zu verstehen. Gerade bei optoelektronischen Bauelementen 4, die mindestens eine organische Schicht aufweisen, führt der Kontakt mit Luft oder Feuchtigkeit nachteilig zu einer Schädigung oder gar zu einer Zerstörung des optoelektronischen organischen Bauelements. Das wird durch die Abdeckung 2, 3 mit Vorteil vermieden.
Die Abdeckung 2, 3 wird durch ein zweites Substrat 2 und ein Verbindungsmaterial 3 gebildet. Das zweite Substrat 2 weist eine Bodenfläche, eine Deckfläche und mindestens eine Seitenfläche auf, wobei die Seitenfläche die Boden- und die Deckfläche miteinander verbindet.
Dabei kann das zweite Substrat 2 beispielsweise rechteckförmig ausgebildet sein. In diesem Fall weist das zweite Substrat 2 demnach vier Seitenflächen auf. Ferner kann das zweite Substrat 2 rund ausgebildet sein, wobei in diesem Fall die Boden- und die Deckfläche des zweiten Substrats 2 über eine ringförmige Seitenfläche verbunden sind.
Das Verbindungsmaterial 3 bildet die Seitenflächen der Abdeckung 2, 3. Dabei schließt das Verbindungsmaterial 3 an die Seitenfläche oder die Seitenflächen des zweiten Substrats 2 direkt an. Das Verbindungsmaterial 3 benetzt demnach die Seitenflächen des zweiten Substrats 2. Ferner ist das Verbindungsmaterial 3 auf der dem optoelektronischen Bauelement 4 zugewandten Oberfläche des ersten Substrats 1 angeordnet. Das Verbindungsmaterial 3 verbindet demnach mechanisch das erste Substrat 1 mit dem zweiten Substrat 2.
Bevorzugt umschließt das Verbindungsmaterial 3 das optoelektronische Bauelement 4 vollständig, so dass das organische optoelektronische Bauelement 4 mit Vorteil vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Das bedeutet, dass das Verbindungsmaterial 3 an der gesamten Seitenfläche oder den gesamten Seitenflächen des zweiten Substrats 2 anschließt und das optoelektronische Bauelement 4 vorzugsweise rahmenförmig umgibt.
Im Bereich der elektrischen Zuführungen 5, 6 des optoelektronischen Bauelements 4 steht das Verbindungsmaterial 3 in direktem Kontakt mit den elektrischen Zuführungen 5, 6. Das Verbindungsmaterial 3 sollte demnach zumindest in Bereichen der elektrischen Zuführungen 5, 6 elektrisch isolierend ausgebildet sein. Bevorzugt ist das Verbindungsmaterial 3 vollständig elektrisch isolierend.
Bevorzugt ist das Verbindungsmaterial 3 so mit dem ersten Substrat 1 und dem zweiten Substrat 2 verbunden, dass ein luftdichter Abschluss erfolgt. Der luftdichte Abschluss erfolgt erfindungsgemäß mittels eines umlaufenden Laserstrahls. Dazu wird mittels eines Laserstrahls das Verbindungsmaterial 3 temporär lokal erweicht und anschließend mittels Erkalten ausgehärtet, so dass eine mechanische Verbindung zwischen erstem Substrat 1 und zweitem Substrat 2 entsteht. Das luftdichte Abschließen des Bauteils erhöht mit Vorteil die Lebensdauer des organischen optoelektronischen Bauelements 4 signifikant.
Dadurch, dass das Verbindungsmaterial 3 seitlich neben dem zweiten Substrat 2 an den Seitenflächen des zweiten Substrats 2 anliegt, muss der Laserstrahl zum Erweichen des Verbindungsmaterials 3 nicht durch eines der beiden Substrate geführt werden, um das Verbindungsmaterial 3 erreichen zu können. Der Laserstrahl wird dagegen seitlich neben dem zweiten Substrat 2 geführt, um das Verbindungsmaterial 3 zu erweichen und eine mechanische Verbindung zwischen erstem Substrat 1 und zweitem Substrat 2 zu erzeugen.
Dadurch ist eine größere Auswahl des Substratmaterials für erstes Substrat 1 und zweites Substrat 2 möglich, da auch ein für den Laserstrahl nicht transparentes Substratmaterial geeignet ist. Ferner ist ein Erreichen des Laserstrahls in Bereichen, in denen die elektrische Zuführung 5, 6 des optoelektronischen Bauelements erfolgt, nicht durch beispielsweise metallische Leiterbahnen behindert.
Bevorzugt überragt das erste Substrat 1 das zweite Substrat 2 in Draufsicht auf das zweite Substrat 2 lateral. Das erste Substrat 1 und das zweite Substrat 2 weisen somit unterschiedliche Größen der Grundflächen auf, wobei vorzugsweise das erste Substrat 1 eine größere Grundfläche als das zweite Substrat 2.
Dadurch, dass das Verbindungsmaterial 3 an die Seitenflächen des zweiten Substrats 2 angrenzt, ist mit einer größeren Grundfläche des ersten Substrats 1 sichergestellt, dass das Verbindungsmaterial 3 das erste Substrat 1 und das zweite Substrat 2 mechanisch miteinander verbindet.
Ferner können durch eine größere Grundfläche des ersten Substrats 1, auf dem die elektrischen Zuführungen 5, 6 des optoelektronischen Bauelements 4 geführt sind, die elektrischen Zuführungen 5, 6 aus dem Verbindungsmaterial 3 herausgeführt und dort elektrisch angeschlossen werden. Wie in 1 dargestellt, ragen somit die elektrischen Zuführungen 5, 6 des optoelektronischen Bauelements 4 lateral über das zweite Substrat 2 hinaus, so dass ein problemlos erreichbarer elektrischer Anschluss der elektrischen Zuführung 5, 6 erfolgen kann.
Das Verbindungsmaterial 3 absorbiert bevorzugt Strahlung in einem definierten Wellenlängenbereich. Besonders bevorzugt absorbiert das Verbindungsmaterial 3 Strahlung im Wellenlängenbereich der Laserstrahlung, die zur Erwärmung des Verbindungsmaterials 3 verwendet wird. Bevorzugt weist das Verbindungsmaterial 3 einen hohen Absorptionsgrad in dem Wellenlängenbereich auf, in dem die Laserstrahlung erfolgt. Beispielsweise weist das Verbindungsmaterial einen Absorptionsgrad von 60% oder höher in dem Wellenlängenbereich auf, in dem die Laserstrahlung erfolgt.
Das erste Substrat und/oder das zweite Substrat 2 ist bevorzugt jeweils ein Glassubstrat. Besonders bevorzugt enthalten das erste Substrat 1 und/oder das zweite Substrat 2 Fensterglas.
Fensterglas stellt im Vergleich zu anderen Glasmaterialien, wie beispielsweise Borsilikatglas, ein kostengünstiges Material dar. Ein Bauteil, das ein erstes Substrat 1 und ein zweites Substrat 2 aus Fensterglas umfasst, ist somit mit Vorteil kostengünstig herstellbar.
Bevorzugt umfasst das Verbindungsmaterial eine Glasfritte. Alternativ kann das Verbindungsmaterial 3 ein Glaslot, vorzugsweise eine Glaslotfaser, umfassen.
In den 3 und 4 sind jeweils Beispiele der Verfahrensschritte des mechanischen Verbindens des ersten und des zweiten Substrats 1, 2 dargestellt. Dabei wird das Verbindungsmaterial 3 an dem zweiten Substrat 2 seitlich angebracht und lokal erwärmt. Das lokale Erwärmen erfolgt erfindungsgemäß mittels eines Laserstrahls 9. Dabei wird der Laserstrahl 9 entlang des Verbindungsmaterials 3 geführt, so dass temporär jeweils eine lokale Erwärmung des Verbindungsmaterials 3 erfolgt.
In dem in 3 dargestellten Verfahren zum Verbinden des ersten und des zweiten Substrats 1, 2 wird das Verbindungsmaterial 3, dass bevorzugt eine Glaslotfaser ist, entlang der Seitenfläche des zweiten Substrats 2 geführt und gleichzeitig mittels der Strahlungsquelle 9 erwärmt, so dass die Seitenflächen des zweiten Substrats 2 lokal mit dem Verbindungsmaterial 3 benetzt werden. Durch die Strahlungsquelle 9 weicht das Verbindungsmaterial 3 auf, so dass das erste Substrat 1 und das zweite Substrat 2 mechanisch miteinander verbunden werden. Dabei kann hierbei auch ein Teilbereich des ersten Substrats 1 und/oder des zweiten Substrats 2 erwärmt werden, der an das Verbindungsmaterial 3 anschließt.
Während des Verfahrensschrittes des Aufweichens des Verbindungsmaterials 3 fließt das Verbindungsmaterial 3 so auf das erste Substrat 1, dass das Verbindungsmaterial 3 zusammen mit dem zweiten Substrat 2 eine Abdeckung des optoelektronischen Bauelements 4 bildet, wobei das Verbindungsmaterial 3 die Seitenflächen der Abdeckung bildet.
Um einen festen Abstand zwischen erstem Substrat 1 und zweitem Substrat 2 während des Prozesses des Erhitzens sicherzustellen, ist bevorzugt zumindest ein Abstandshalter zwischen dem ersten Substrat 1 und dem zweiten Substrat 2 angeordnet (nicht dargestellt). Durch den Abstandshalter kann das optoelektronische Bauelement 4 vor einer mechanischen Schädigung, die aufgrund einer zu nahen Anordnung des zweiten Substrats 2 zu dem ersten Substrat 1 entstehen kann, geschützt werden.
Durch das in 3 dargestellte Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Bauteils wird beispielsweise ein Bauteil hergestellt, das in 2 dargestellt ist.
Die 4a bis 4c zeigen ein alternatives Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Bauteils.
Wie in 4a dargestellt, wird das Verbindungsmaterial 3 in diesem Fall vor dem Anordnen des ersten Substrats 1 und des zweiten Substrats 2 relativ zueinander an den Seitenflächen des zweiten Substrats 2 angebracht. Bevorzugt wird das Verbindungsmaterial 3 mittels Sintern an den Seitenflächen des zweiten Substrats 2 angebracht.
Bevorzugt ist zwischen erstem Substrat 1 und zweitem Substrat 2 zumindest ein Abstandshalter 7 angeordnet. Bevorzugt umschließt der Abstandshalter 7 die optoelektronischen Bauelemente 4 rahmenförmig. Beispielsweise ist der Abstandshalter 7 ein Lackring, der die optoelektronischen Bauelemente 4 einschließt.
Durch den Abstandshalter 7 kann gezielt ein fester Abstand zwischen dem ersten Substrat 1 und dem zweiten Substrat 2 festgelegt sein. Abstandshalter 7 zwischen dem ersten Substrat 1 und dem zweiten Substrat 2 können dadurch das organische optoelektronische Bauelement 4 vor einer zu nahen Anordnung des ersten und des zweiten Substrats zueinander schützen, so dass das organische optoelektronische Bauelement 4 während des Prozesses des Erhitzens vor einer mechanischen Schädigung geschützt ist.
Das Ausführungsbeispiel aus 4 unterscheidet sich von den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 zusätzlich dadurch, dass mehrere optoelektronische Bauelemente 4 zwischen dem ersten Substrat 1 und dem zweiten Substrat 2 angeordnet sind. Die Anzahl der optoelektronischen Bauelemente 4 ist somit nicht lediglich auf ein optoelektronisches Bauelement beschränkt, sondern kann in Hinsicht auf die Verwendung des Bauteils variieren.
4b stellt den Verfahrenschritt des Erhitzens des Verbindungsmaterials 3 mittels einer Strahlungsquelle 9, erfindungsgemäß mittels eines Laserstrahls, dar. Dabei wird der Laserstrahl 9 entlang des Verbindungsmaterials 3 geführt. Der Laserstrahl 9 erwärmt das Verbindungsmaterial 3 lokal, so dass das Verbindungsmaterial 3 erweicht und auf das erste Substrat 1 fließt.
In 4c ist das fertige Bauteil dargestellt. Das Verbindungsmaterial 3 stellt nach Fließen auf das erste Substrat 1 eine vorzugsweise hermetisch dichte Verbindung zwischen erstem Substrat und zweitem Substrat dar. Es entsteht eine mechanische Verbindung zwischen erstem und zweitem Substrat. Dadurch wird das organische optoelektronische Bauelement 4 gegen Umwelteinflüsse, wie beispielsweise Feuchtigkeit oder Luft, geschützt. Ferner wird das Bauteil so hergestellt, dass das organische optoelektronische Bauelement 4 während der Herstellung keine thermische Belastung erfährt, die das organische optoelektronische Bauelement 4 beschädigen oder gar zerstören könnte.

Claims

Bauteil mit einem ersten Substrat (1), mindestens einem auf dem ersten Substrat (1) angeordneten optoelektronischen Bauelement (4), das mindestens ein organisches Material enthält, und einer auf dem ersten Substrat (1) angeordneten Abdeckung (2, 3), die ein zweites Substrat (2) und ein Verbindungsmaterial (3) umfasst, wobei - das erste Substrat (1) und die Abdeckung (2, 3) relativ zueinander derart angeordnet sind, dass das optoelektronische Bauelement (4) zwischen dem ersten Substrat (1) und dem zweiten Substrat (2) angeordnet ist, und - das Verbindungsmaterial (3) die Seitenflächen der Abdeckung (2, 3) bildet und an zumindest eine Seitenfläche des zweiten Substrats (2) anschließt, wobei das Verbindungsmaterial (3) nicht zwischen dem ersten Substrat (1) und dem zweiten Substrat (2) angeordnet ist, und wobei - das Verbindungsmaterial (3) das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) mechanisch miteinander verbindet.
Bauteil gemäß Anspruch 1, wobei das Verbindungsmaterial (3) das optoelektronische Bauelement (4) rahmenförmig umschließt.
Bauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsmaterial (3) Strahlung in einem definierten Wellenlängenbereich absorbiert.
Bauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Substrat (1) das zweite Substrat (2) in Draufsicht auf das zweite Substrat (2) lateral überragt.
Bauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen erstem Substrat (1) und zweitem Substrat (2) zumindest ein Abstandshalter (7) angeordnet ist.
Bauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Substrat (1) und/oder das zweite Substrat (2) ein Glassubstrat ist.
Bauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsmaterial (3) eine Glasfritte umfasst.
Bauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsmaterial (3) eine Glaslotfaser umfasst.
Bauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optoelektronische Bauelement (4) eine organische Licht emittierende Diode (OLED) ist.
Bauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) strahlungsabsorbierend oder strahlungsreflektierend ausgebildet sind.
Bauteil gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verbindungsmaterial (3) neben dem zweiten Substrat (2) und auf dem ersten Substrat (1) angeordnet ist und seitlich an dem zweiten Substrat (2) anliegt.
Verfahren zum Herstellen eines Bauteils mit den Verfahrensschritten: - Bereitstellen eines ersten Substrats (1), - Anordnen mindestens eines optoelektronischen Bauelements (4) auf dem ersten Substrat (1), das mindestens ein organisches Material enthält, - Bereitstellen eines zweiten Substrats (2), - Anordnen des ersten Substrats (1) und des zweiten Substrats (2) relativ zueinander derart, dass das optoelektronische Bauelement (4) zwischen dem ersten Substrat (1) und dem zweiten Substrat (2) angeordnet ist, - Benetzen der Seitenflächen des zweiten Substrats (2) mit einem Verbindungsmaterial (3), und - Lokales Erwärmen des Verbindungsmaterials (3) mittels eines Laserstrahls zum Verbinden des ersten Substrats (1) und des zweiten Substrats (2), wobei der Laserstrahl seitlich neben dem zweiten Substrat (2) geführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei ein Bauteil gemäß Anspruch 1 bis 11 hergestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 12 oder 13, wobei vor dem Anordnen des ersten Substrats (1) und des zweiten Substrats (2) relativ zueinander das Verbindungsmaterial (3) mittels Sintern an den Seitenflächen des zweiten Substrats (2) angebracht wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 12 oder 13, wobei das Verbindungsmaterial (3) entlang der Seitenflächen des zweiten Substrats (2) geführt und gleichzeitig mittels des Laserstrahls erwärmt wird, sodass die Seitenflächen des zweiten Substrats (2) mit dem Verbindungsmaterial (3) benetzt werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 15, wobei durch das temporäre Erwärmen das Verbindungsmaterial (3) erweicht wird, auf das erste Substrat (1) fließt und das erste Substrat (1) und das zweite Substrat (2) mechanisch miteinander verbindet.