CN102549796B - 有机构件和用于制造其的方法 - Google Patents
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Abstract
设置一种具有第一衬底(1)和第二衬底(2)的构件。在第一衬底(1)上设置至少一个光电子器件(4)，所述光电子器件包括至少一种有机材料。第一衬底(1)和第二衬底(2)相对于彼此设置为使得将光电子器件(4)设置在第一衬底(1)和第二衬底(2)之间。此外，连接材料(3)设置在第一衬底(1)和第二衬底(2)之间，所述连接材料框架形地围绕光电子器件(4)并且将第一和第二衬底(1，2)以机械方式彼此连接。借助于反应性材料(7)的放热的化学过程软化连接材料(3)，用于以机械方式连接衬底(1，2)。此外，提出了一种用于制造这种构件的方法。
Description
本发明涉及一种具有第一衬底和第二衬底的构件。此外，本发明涉及一种用于制造这种构件的方法。
例如从专利文献US 6,998,776B2中已知一种具有两个衬底和设置在其间的有机发光二极管(OLED)的装置。在此，两个衬底借助于密封件彼此连接。密封件通过玻璃料形成，所述玻璃料借助于激光源来加热，使得玻璃料熔化并且因此形成气密的密封件。
在该方法中，玻璃料的加热大多局部地通过环绕的激光束来进行。在此，激光束必须需穿过两个衬底中的一个，以便可以到达玻璃料。因此，对于激光束不透明的衬底材料在该制造方法中是不合适的。在其中将金属的印制导线设置在衬底之一上的区域中，也不可能以激光束到达玻璃料。此外，借助环绕的激光束对玻璃料进行加热对于大批量生产是过于慢的，并且因此基本是不合适的。此外由于沿着玻璃料引导激光束而不利地形成高的仪器耗费。
本发明的目的基于，提供一种改进的构件，其保护有机光电子器件不受环境影响并且同时具有简化的制造。另一目的存在于提供一种用于制造该构件的替选方法。
另外，该目的通过具有权利要求1的特征的构件和具有权利要求10的特征的用于制造该构件的方法来实现。构件和用于制造该构件的方法的有利实施形式和优选改进形式是从属权利要求的主题。
在构件的一个实施形式中，设置第一衬底和第二衬底，其中在第一衬底上设置至少一个光电子器件，所述光电子器件包括至少一种有机材料。
优选的是，将第一衬底和第二衬底相对于彼此设置为使得将光电子器件设置在第一衬底和第二衬底之间。
在另一实施形式中，在第一衬底和第二衬底之间设置连接材料，所述连接材料框架形地围绕光电子器件，并且将第一和第二衬底以机械方式彼此连接。
在一个优选的改进形式中，以反应性材料的放热的化学过程来软化连接材料，用于以机械方式连接衬底。
在一个尤其优选的实施形式中，构件具有第一衬底和第二衬底，其中在第一衬底上设置至少一个光电子器件。此外，第一衬底和第二衬底相对于彼此设置为使得光电子器件设置在第一衬底和第二衬底之间。在第一衬底和第二衬底之间设置连接材料，所述连接材料框架形地围绕光电子器件并且第一和第二衬底以机械方式彼此连接。借助反应性材料的放热的化学过程软化连接材料，用于以机械方式连接衬底。
光电子器件优选完全由第一衬底、第二衬底和连接材料所围绕。在此，两个衬底和连接材料优选形成封闭的单元格，在所述单元格中设置有光电子器件。在此，单元格由两个基面、尤其是第一衬底和第二衬底以及侧面、尤其是连接材料组成，其中侧面将两个基面彼此连接。
通过借助反应性材料进行的软化过程，制造的构件的连接材料尤其可以局部地具有反应性材料的残留物。在此，反应性材料的残留物不仅理解为反应性材料自身的部分，还理解为可以在放热过程期间形成的反应产物。
因此，之前软化的并且优选后续硬化的连接材料可以局部地具有反应性材料和/或其反应产物的尤其是残留物的成分。
因此，通过连接材料保护有机光电子器件免于环境影响，所述连接材料在第一和第二衬底之间软化，使得连接材料形成在第一衬底和第二衬底之间的机械连接。
环境影响尤其理解为空气和/或湿气侵入到构件中。空气或者湿气侵入到构件中导致损害或者甚至损毁光电子有机器件。通过构件气密地封闭可以有利地显著提高构件的寿命。
气密的封闭优选借助于反应性材料来进行。为此，借助于反应性材料的放热的化学过程暂时地软化连接材料并且后续地借助于冷却来硬化其。
为了起动反应性材料的放热的化学过程，优选使用例如是火花或者激光束的初始点燃。反应性材料在初始点燃之后以放热方式、优选不形成气体地进行反应，并且在此，输出大量的能量，由此加热反应性材料。通过热传递将连接材料至少在反应性材料的区域环境中暂时软化。也就是说，由反应性材料所释放的能量是足够的，以便软化或者熔化连接材料。
因此，在初始点燃之后经历优选无气体形成并且优选自发进行的放热的化学反应的全部材料和材料混合物作为反应性材料是合适的。例如在美国专利US 2001/0046597A1中描述了适合的材料和材料混合物，其公开内容通过引用结合于此。
优选的是，反应性材料具有元素和氧化物或者化合物。在此，反应性材料优选通过借助于反应来转变的氧化物或者化合物的元素来反应，使得优选形成较稳定的氧化物或者较稳定的化合物。
例如Al、Si、Ti、Zr或者Hf可以作为元素使用。为此，例如Fe2O3、CuO、ZnO或者NiB作为氧化物或者化合物是可能的。在此，在放热的化学过程之后形成金属(Fe、Cu、Zn或者Ni)和其他的氧化物或者其他的化合物(Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2、HfO2、TiB2、ZrB2或者HfB2)作为可能的最终产物。
在此，构件的不具有反应性材料的区域不经受或者基本不经受加热。由此可以有利地最小化由于在构件中的过高温度而引起的损坏有机光电子器件的危险。
在一个优选的实施形式中，将反应性材料引入到连接材料中。
在初始点燃之后，通过将反应性材料引入到连接材料中，反应性材料可以在连接材料中进行反应。由此，反应性材料放热地进行反应，优选地加热并且由此将周围的连接材料熔化。通过将反应性材料引入到连接材料中，优选地可以确保连接材料的均匀软化，由此有利地实现均匀的气密封闭。
此外，相比较于例如借助环绕的激光束加热的传统方法，反应性材料的放热的化学过程极其快地在整个连接材料上展开。由此有利的是，批量地制造构件是可能的。
在一个优选的改进形式中，将反应性材料作为单独的层设置在连接材料的至少一个表面上。优选的是，反应性材料构成为膜。在此，将膜优选地设置在连接材料和两个衬底中的一个之间。优选将膜在连接材料和衬底中的一个之间设置为使得膜邻接连接材料的表面中的一个，其中邻接部的面积优选尽可能大地构成。
在一个优选的改进形式中，将反应性材料作为单独的层设置在连接材料的两个部分区域之间。优选的是，将反应性材料构成为膜。在此，膜优选分离连接材料的两个部分区域。优选将膜在连接材料的两个部分区域之间设置为使得在两个表面上的膜分别邻接连接材料，其中邻接部的面积优选尽可能大地构成。
在初始点燃之后，反应性材料随后借助于放热的化学过程进行反应。在此，优选是膜的反应性材料发热并且使得软化在邻接到膜的区域中的连接材料。在将反应性材料设置在连接材料的两个部分区域之间的情况下有利地实现连接材料的基本均质的软化。
在连接材料和反应性材料冷却之后，有利地形成在两个衬底之间优选气密的连接。
在一个优选的实施形式中，第一衬底和/或第二衬底分别是玻璃衬底。尤其优选的是，第一衬底和/或第二衬底是平面玻璃。
平面玻璃尤其可以理解为含钙含钠的玻璃，其例如包括碳酸钙。此外，其他碳酸盐和/或氧化物以及杂质也可以包含在平面玻璃中。这种玻璃还已知为钙-泡碱玻璃。
在借助于反应性材料的放热的化学过程的化合技术中，相反地，可以有利地最小化衬底或者衬底中的一个的变热，因为连接材料的加热直接在连接材料自身中进行或者至少局部地在连接材料的至少一个表面上进行。
在一个优选的实施形式中，连接材料包括玻璃料。术语玻璃料理解为在制造玻璃熔融物时的中间产物。玻璃料通过玻璃粉末的表面熔融来形成，其中玻璃颗粒熔融在一起。玻璃料由多孔的材料组成。
在另一实施形式中，连接材料包括玻璃焊料。例如从参考文献US6,936,963B2中已知用于封装构件的玻璃焊料，其公开内容通用引用结合于此。
有机光电子器件的馈电部优选在第一和/或第二衬底的朝向光电子器件的表面上实现。因此，连接材料与馈电部形直接接触。优选的是，连接材料至少在存在有有机光电子器件的馈电部的区域中是电绝缘的。尤其优选的是，连接材料在整个区域之上是电绝缘的。
优选的是，光电子器件是发射辐射的器件、尤其优选是有机发光二极管(OLED)。此外，光电子器件可以是有机的光电二极管或者有机的太阳能电池。
用于制造具有第一衬底、第二衬底、光电子器件和连接材料的构件的方法，包括下述方法步骤：
-提供第一衬底，在所述第一衬底上设置至少一个光电子器件，所述光电子器件包括至少一种有机材料，
-提供第二衬底，
-将连接材料框架形地设置在第一或第二衬底上，其中在所述连接材料中引入反应性材料或者反应性材料作为单独的层设置在连接材料的至少一个表面上，
-将第一衬底和第二衬底相对于彼此设置为使得将光电子器件和连接材料设置在第一衬底和第二衬底之间，其中连接材料框架形地围绕光电子器件，并且
-提供初始点燃，其触发反应性材料的放热的化学过程。
在此，可以将连接材料设置在第二衬底上。在这种情况中，随后将第一衬底和第二衬底相对于彼此设置为使得连接材料框架形地围绕光电子器件。
替选的是，连接材料可以设置在第一衬底上，其中在此将连接材料安置为使得连接材料框架形地围绕光电子器件。在此，将光电子器件优选在连接材料之后施加到第一衬底上。接下来，在这种情况下，将第二衬底相对第一衬底设置为使得将光电子器件和连接材料设置在第一和第二衬底之间。
在一个优选的改进形式中，反应性材料作为单独的层设置在连接材料的两个部分区域中。在此，该膜优选将连接材料的两个部分区域。由此，反应性材料在这种情况下优选分别邻接连接材料的部分区域的表面。
类似于构件的有利扩展方案来得到方法的有利扩展方案，或者反之亦然。借助该方法尤其可以制造在此描述的构件。这意味着，结合构件公开的特征也对于方法而公开。
通过这种方法可以制造包括有机光电子器件的构件，其中通过封闭构件来相对于例如湿气或者空气的环境影响保护有机光电子器件。在此，将构件制造为使得有机光电子器件在制造期间不经受热负荷，所述热负荷可以损害或者甚至损毁有机光电子器件。
为了施加到衬底中的一个上，连接材料优选具有膏状稠性，使得连接材料可以从一点开始、优选无中断地涂覆为使得形成封闭的框架。在连接材料的施加之后，所述连接材料优选连同其上施加有连接材料的衬底烧结在一起。
替选的是，连接材料具有粉末状稠度并且喷淋(aufgerieselt)到衬底中的一个上。
优选的是，借助化学过程暂时地加热连接材料，使得软化连接材料并且以机械方式彼此连接第一衬底和第二衬底。
优选的是，在初始点燃之后，反应性材料的放热过程自动展开。初始点燃优选借助火花或者激光束来进行。
通过在初始点燃之后的放热过程的自动展开，可能的是，同时封装共同设置在衬底中的一个上的多个光电子器件。在此，光电子器件可以共同地由连接材料来围绕，或者每个光电子器件分别被连接材料框架形围绕并且因此形式各自的构件。
为此，巧妙地彼此连接待共同制造的构件的各连接材料，使得在初始点燃之后，多个光电子器件被同时封装，其中随后优选分割构件。由此有利地实现光电子器件的批量制造。
此外，巧妙地彼此连接理解为无中断地彼此排列待共同制造的构件的各连接材料，使得在初始点燃之后，放热过程可以自动在各连接材料上无中断地展开。例如，各连接材料分别框架形地围绕着一个或多个器件来设置，其中各框架形的连接材料分别通过至少同样具有反应性材料的连接线彼此连接。
构件的其他的特征、优点、优选的扩展方案和适宜性从下面结合参考附图1至4所阐明的实施例中得出。其中：
图1示出根据本发明的构件的第一实施例的示意俯视图，
图2示出图1中的第一实施例的示意横截面图，
图3a示出在初始点燃的方法步骤期间根据本发明的构件的第二实施例的示意横截面图，
图3b示出在初始点燃的方法步骤期间根据本发明的构件的第三实施例的示意横截面图，
图3c示出在初始点燃的方法步骤期间根据本发明的构件的第四实施例的示意横截面图，和
图4示出有机发光二级管(OLED)的示意横截面图。
相同的或者起相同作用的构件分别设有相同的附图标记。示出的构件以及构件彼此的大小比例不应视为按照比例的。
在图1至3中分别示出具有第一衬底1和第二衬底2的构件。图3a至3c分别示出用于制造这种构件的方法步骤。
图1示出构件的示意俯视图。此外，图2示出图1中的构件的示意横截面图。构件具有第一衬底1和第二衬底2。在第一衬底1和第二衬底2之间设置光电子器件4。光电子器件4包括至少一种有机材料。
优选的是，光电子器件4是发射辐射的器件、尤其优选是有机发光二极管(OLED)。OLED以OLED的至少一层包括有机材料为特征。OLED例如具有还在图4中示出的下述结构：
-阴极47，
-电子感生层46，
-电子传输层45，
-发射层44，
-空穴传输层43，
-空穴感生层42，和
-阳极41。
层中的一个、优选除了阳极和阴极之外的全部层包括有机材料。
此外，光电子器件4可以是包括至少一种有机材料的光电二极管或者太阳能电池。
在第一衬底1和第二衬底2之间设置有连接材料3。优选的是，连接材料3框架形地围绕光电子器件4。此外，连接材料3以机械方式将衬底1和衬底2彼此连接。
连接材料优选完全地围绕光电子器件4。由此，连接材料3保护光电子器件4免于环境影响。环境影响尤其可以理解为空气或者湿气侵入到构件中。正好在具有至少一个有机层的光电子器件4的情况下，与空气或者湿气的接触不利地导致光电子有机器件4的损坏或者甚至损毁。这通过连接材料3来有利地避免。
因此，通过连接材料3进行的构件的气密的封闭有利地显著提高了有机光电子器件的使用寿命。
优选的是，如在图1中示出那样，在第二衬底的俯视图中，第一衬底1横向地突出于第二衬底2。这意味着，第一衬底1和第二衬底2具有不同大小的基面，其中第一衬底1优选具有大于第二衬底2的基面。
有机光电子器件4的馈电部5、6优选实现在第一衬底1的朝向光电子器件4的表面上。在此，馈电部5、6中的一个从光电子器件4的接触部经由光电子器件4的侧面引导至第一衬底1。在此，该沿着光电子器件4的侧面的导线通过电绝缘层8与光电子器件4的层电绝缘。
由于第一衬底1优选具有大于第二衬底2的基面，光电子器件4的馈电部5、6可以从连接材料3中引出并且在那里被电连接。因此，如在图1中示出，光电子器件4的馈电部5、6横向地突出于第二衬底2，使得可以毫无问题地实现馈电部5、6的电连接。
如在图2中示出那样，连接材料3具有两个部分区域3a、3b。在两个部分区域3a、3b之间设置有优选构成为膜的反应性材料7。在此，将反应性材料7设置在连接材料3的部分区域3a、3b之间，使得连接材料3a、3b靠置于反应性材料7的上表面和下表面。
构件的气密的封闭借助于反应性材料7的放热的化学过程来进行。为此，借助于化学过程暂时地熔化连接材料3并且接下来借助于冷却来硬化其，使得在第一衬底1和第二衬底2之间形成机械连接。
放热的化学反应优选借助于初始点燃来起动，所述初始点燃触发反应性材料7的放热的化学过程。通过优选自动展开的放热的化学过程，反应性材料加热。在此，通过热传递至少在反应性材料7的周围软化连接材料3a、3b。
在此，构件的没有设置在反应性材料7周围的区域不经受加热或者基本不经受加热。可以由此有利地最小化在构件的制造过程期间损坏有机光电子器件4的危险。在放热的化学过程的结束之后，连接材料3的变暖和加热也结束。
第一衬底1和/或第二衬底2优选分别是玻璃衬底。尤其优选的是，第一衬底1和/或第二衬底2是平面玻璃。
相比较于例如硼硅酸盐玻璃的其他玻璃材料，平面玻璃为低成本的材料。因此，包括由平面玻璃组成的第一衬底1和第二衬底2的构件，可以有利地低成本地来制造。
优选的是，连接材料3包括玻璃料。替选的是，连接材料3可以包括玻璃焊料。
反应性材料7优选包括具有下述特征的材料或者材料混合物，即通过初始点燃优选无气体形成地反应并且为此输出能量。由此，反应性材料7加热，由此有利地软化在反应性材料7周围的连接材料3a、3b。
连接材料3a、3b在馈电部5、6的区域中与馈电部5、6直接接触。为了避免可以通过连接材料3a、3b引起的短路，连接材料3a、3b优选至少在存在有有机光电子器件4的馈电部5、6的区域中是电绝缘的。连接材料3a、3b可以在整个区域中是电绝缘的。
优选的是，连接材料3a、3b与有机光电子器件4不直接接触。
在图3a、3b和3c中分别示出初始点燃的方法步骤的实例。初始点燃9分别借助于例如火花或者激光闪光来进行，所述初始点燃起动反应性材料7放热的化学反应。借助于化学反应使反应性材料7变热并且通过热传递暂时地加热连接材料3，使得连接材料3软化并且将第一衬底1和第二衬底2以机械方式彼此连接。
在此，该制造方法实现构件的如下制造：其中在制造方法期间有机光电子器件4不经受损害或者甚至损毁有机光电子器件4的热负荷。
此外，不需要如在传统的方式中那样沿着连接材料引导激光束。因此，有利地相对降低制造方法的设备耗费。
在图3a中示出其中反应性材料7作为膜设置在连接材料3和第一衬底1中之间的构件。在此，反应性材料7与连接材料3的表面、与第一衬底1的表面和与设置在其上的馈电部5、6直接接触。
例如用于制造的方法可以具有下面所述的方法步骤：
将玻璃料3框架状地施加、例如喷淋，优选烧结到第二衬底2上。将具有反应性材料7的膜置放到例如为粉末的玻璃料3上。此外，提供在其上施加有有机光电子器件4的第一衬底。
现在将第一衬底1置放到第二衬底2上。第一衬底1置放到第二衬底2上，使得将有机光电子器件4设置在第一衬底1和第二衬底2之间。此外，将第一衬底1和第二衬底2相对于彼此设置为使得玻璃料3框架形地围绕有机光电子器件4。
优选的是，在第一衬底1上置放有将第一和第二衬底1，2相对彼此压紧的重物。优选的是，在第一衬底1和第二衬底2之间设置至少一个距离保持器、例如涂漆环(Lackring)(没有示出)。
距离保持器用于，有针对性地确定在第一衬底1和第二衬底2之间的固定距离。由此可以避免的是，在连接材料3的软化过程期间衬底1、2不低于通过距离保持器确定的距离，使得有机光电子器件4在制造方法中不由于在第一衬底1和第二衬底2之间的过小距离而损坏。
接下来，例如借助与火花或者短暂的激光闪光进行初始点燃9。通过初始点燃9启动设置在连接材料3和第一衬底1之间的反应性材料7的放热的化学反应。在初始点燃9之后，反应性材料7的放热过程优选自动沿着膜展开。由此加热具有包含在其中的反应性材料7的膜，并且暂时地软化连接材料3。
第一和第二衬底1、2优选具有高的热容量，使得通过高的热容量使得熔化的连接材料3迅速硬化并且形成在第一衬底1和第二衬底2之间气密密封的连接。
通过借助放热的化学过程实现的气密封装，有利地可以同时封装多个有机光电子器件4(没有示出)。为此，巧妙地将连接材料和反应性材料在衬底中第一个上彼此连接，使得在初始点燃之后，可以同时地封装具有包含在其中的有机光电子器件的多个单元。
在图3b中示出构件，其中将反应性材料7作为膜设置在连接材料3的两个部分区域3a、3b之间。在此，反应性材料7与连接材料3的部分区域3a、3b的至少各一个表面直接接触。
用于制造在图3b中示出的构件的方法，例如可以不同于用于制造图3a中的构件的方法步骤而具有下述方法步骤：
将第一层玻璃料3框架形地施加、例如喷淋、优选烧结到第二衬底2上。将具有反应性材料7的膜铺设到例如为粉末的第一层玻璃料3上。此外，提供其上施加有有机光电子器件4的第一衬底1。将第二层玻璃料3施加、例如喷淋、优选烧结到第一衬底1上，其中第二层玻璃料3框架形地围绕有机光电子器件4。
替选的是，可以首先将第二层玻璃料3烧结到第一衬底1上，并且随后施加有机光电子器件4。在这种方法中保护有机光电子器件4免于由于可以在烧结过程期间形成的高温而引起的损坏。
接下来，例如通过如在图3a中的方法步骤进行第一和第二衬底的接合。
在图3c中示出的封装方法步骤与在图3a和3b中示出的方法步骤的不同之处在于将反应性材料7直接地引入到连接材料3中。优选的是，反应性材料7均质地分布在连接材料3中。由此可以实现连接材料3的均匀的加热。在此，在初始点燃9之后，反应性材料7放热地进行反应，并且有利地自动展开，使得形成优选气密密封的封装。
此外，不同于图3a和3b中第一衬底1和第二衬底2之间的构件，在第一衬底1和第二衬底2之间设置有多个有机光电子器件4。因此，构件不限于仅使用一个光电子子器件4。光电子子器件4的数量可以关于构件的使用目的来变化。
本专利申请要求德国专利申请102009035392.5的优先权，其公开内容通过引用结合于此。
本发明不通过根据实施例的描述限制于此，而是包括任意新的特征以及特征的任意的组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的任意组合，即使该特征和该特征组合本身未在权利要求或者实施例中明确地予以说明。
Claims (5)
1.具有第一衬底(1)和第二衬底(2)的构件，其中
-在所述第一衬底(1)上设置有至少一个光电子器件(4)，所述光电子器件包括至少一种有机材料，
-所述第一衬底(1)和所述第二衬底(2)相对于彼此设置为使得所述光电子器件(4)设置在所述第一衬底(1)和所述第二衬底(2)之间，
-连接材料(3)设置在所述第一衬底(1)和所述第二衬底(2)之间，所述连接材料框架形地围绕所述光电子器件(4)并且将第一和第二衬底(1，2)以机械方式彼此连接，
-借助反应性材料(7)的放热的化学过程软化所述连接材料(3)，用于以机械方式连接所述第一和第二衬底(1，2)，
-所述第一衬底(1)和/或所述第二衬底(2)是玻璃衬底，
-所述连接材料(3)包括玻璃料或玻璃焊料，
-所述光电子器件(4)是有机发光二极管(OLED)，以及
-所述反应性材料(7)在放热的化学过程之前引入到所述连接材料(3)中并且分布在所述连接材料(3)中。
2.用于制造根据权利要求1所述的构件的方法，具有下述方法步骤：
-提供第一衬底(1)，在所述第一衬底上设置至少一个光电子器件(4)，所述光电子器件包括至少一种有机材料，
-提供第二衬底(2)，
-将连接材料(3)框架形地设置在所述第一或第二衬底(1，2)上，其中在所述连接材料(3)中引入或分布有反应性材料(7)，
-将所述第一衬底(1)和所述第二衬底(2)相对于彼此设置为使得所述光电子器件(4)和所述连接材料(3)设置在所述第一衬底(1)和所述第二衬底(2)之间，其中所述连接材料(3)框架形地围绕所述光电子器件(4)，并且
-提供初始点燃(9)，其触发所述反应性材料(7)的放热的化学过程。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述初始点燃(9)之后，所述反应性材料(7)的所述放热过程自动展开。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中借助火花或者激光闪光进行所述初始点燃(9)。
5.根据权利要求2所述的方法，其中借助所述化学过程暂时地加热所述连接材料(3)，使得软化所述连接材料(3)，并且将所述第一衬底(1)和第二衬底(2)以机械方式彼此连接。
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