DE102004049955B4 - Method for producing an optical component, in particular an OLED - Google Patents
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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Abstract
Verfahren,
das ein optisches Bauelement (1) herstellt, umfassend
ein Bereitstellen
eines Basissubstrats (10),
ein Bereitstellen eines Deckels
(20),
ein Erzeugen eines optischen Qualitätsbereichs (36) auf dem Basissubstrat
(10),
ein Aufbringen eines rahmenförmigen ersten Verbindungselements
(12) auf das Basissubstrat (10) und/oder den Deckel (20),
anschließend an
diese Schritte 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) innerhalb
des rahmenförmigen ersten
Verbindungselements (12) gekapselt ist, wobei
das erste Verbindungselement
(12) zumindest eines der folgenden Materialien enthält: Ein
Thermoplast, ein polymerisierbares Duroplast, ein Lotmittel, ein
Glas und einen Toner; wobei
das erste Verbindungselement (12)
elektrofotografisch aufgedruckt wird.Method, which produces an optical component (1), comprising
providing a base substrate (10),
providing a lid (20),
creating an optical quality region (36) on the base substrate (10),
applying a frame-shaped first connecting element (12) to the base substrate (10) and / or the cover (20),
subsequent to these steps, bonding the base substrate (10) and the lid (20) by means of the first connecting element (12) to an arrangement in which the optical quality region (36) between the base substrate (10) and the lid (20) within the is encapsulated frame-shaped first connecting element (12), wherein
the first connecting element (12) comprises at least one of the following materials: a thermoplastic, a polymerizable thermoset, a solder, a glass and a toner; in which
the first connecting element (12) is printed by electrophotography.
Description
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.The The invention relates to a method for producing an optical Component, in particular an OLED and the optical component or the OLED in general and a hermetic method Encapsulation of an optical quality range, z. B. a light-emitting layer arrangement or such Device in particular.
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.Electro-optical Components, in particular organic electroluminescent light-emitting diodes (OLED) are of great interest in Display applications and in the field of lighting technology, as opposed to others Luminous and display means have versatile benefits. So OLEDs can be very thin and even made flexible. Own to liquid crystal displays OLEDs have the advantage of being bright for themselves. OLEDs are therefore the subject intensive development work.
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.Problematic However, OLEDs are above all their very limited lifespan. The product-relevant operating life of OLEDs has hardly been achieved to extend to more than 10,000 operating hours. This is below Another reason is that the electroluminescent materials used are light under the influence of water or oxygen change what can lead to significant destruction.
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.In addition will be used in these optical components reactive metals as cathodes, the also be destroyed by oxidation under the influence of oxygen and water. OLED components need therefore an extremely good encapsulation with low permeation rates for moisture and oxygen.
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.Technically relevant OLED components with a long service life become more typical Way deposited on glass substrates. The permeation of water vapor and oxygen through glass is sufficiently low. Continue to be usually the components to the back Protection of the OLED coating encapsulated by means of a solid lid.
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. den Fachartikel „Reliability and degradation of organic light emitting devices", P. E. Burrows et al., Appl. Phys. Lett. 65 (23), 1994).Of the Lid is usually made of glass or metal and can be used as a plate or housing accomplished be. With the carrier substrate the lid is connected by adhesive, for example on an epoxy resin basis and sealed (see the article "Reliability and degradation of organic light emitting devices ", P.E. Burrows et al., Appl. Phys. Lett. 65 (23), 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.The Tightness of substrate and lid material is usually for OLED applications sufficiently high. However, let the glued seam between these two elements still too much oxygen and water diffuse through, so that for the currently known adhesive materials the durability of the encapsulation is not sufficient.
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 (
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.The curing the Epoxidharzstoffe (polyaddition) takes place partially at higher temperatures, the also for the OLED materials can be critical. Next has the use of liquid Adhesives for the encapsulation of OLED components significant disadvantages, such. B. the formation of relatively thick and broad adhesive dowels in the edge area or over the surface of the materials with appropriate thick glue joints. This is with an increased risk of oxygen penetration and water or correspondingly stronger Oxygen or water contamination of the adhesive material connected.
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.Further lead adversely known adhesives for release of reaction products in Harden what an undesirable Interaction of the adhesive components with the OLED materials by itself draws.
Zudem lässt sich eine sehr dünne Klebenaht oder kleine Querschnittsfläche mit entsprechend geringer Sauerstoff bzw. Wasserdiffusion nur mit hohem technischen Aufwand reproduzierbar erreichen.moreover let yourself a very thin one Adhesive seam or small cross-sectional area with correspondingly lower Oxygen or water diffusion only with great technical effort achieve reproducible.
Daher wird intensiv an alternativen Verfahren zur Epoxidharzverkapselung geforscht.Therefore is intensively working on alternative methods for epoxy resin encapsulation researched.
Aus
der
Die
Aus
dem Dokument
Aus
dem Dokument
Aus
dem Dokument
Jedoch sind auch hier aufwendige und kostenintensive Vakuumbeschichtungsprozesse notwendig.however Here are also costly and expensive vacuum coating processes necessary.
Analoge
Ansätze
zur Mehrfachbeschichtung sind auch aus dem Dokument
Die
Verklebung von Glassubstraten mit metallischen Deckelsubstraten,
wie sie in dem Dokument
In
dem Dokument
In
der
Eine ähnliche
zweistufige Abdichtung wird auch in der
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.In summary It should be noted that none of the previously known methods Ensures a satisfactory lifetime of OLEDs, allowing an efficient Mass production or its breakthrough in mass business yet could not be achieved.
Aus
der
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.The The invention therefore has the task of providing a method for Production of an optical component and an optical component to provide which or which ensures a prolonged life.
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.A Another object of the invention is to provide such a method and Such a device with a low diffusion into the quality range, a low contamination of the quality range and with less Release of impurities from the materials used ready to deliver.
Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, ein derartiges Verfahren bereit zu stellen, welches reproduzierbare Ergebnisse liefert und für eine kosteneffektive Massenproduktion geeignet ist.Yet An object of the invention is to provide such a method providing reproducible results and cost-effective Mass production is suitable.
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.Yet Another object of the invention is to provide such a method and to provide such a device, which or which avoids or at least reduces the disadvantages of known methods.
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.The object of the invention is achieved in a surprisingly simple way already by the subject matter of the independent claims. advantage Developments of the invention are defined in the subclaims.
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.It is a method for producing an optical component, in particular a light-emitting device, for. B. an organic light-emitting Device, more precisely diode (organic light emitting device or diode, OLED) and the optical component itself made available. According to the invention first a base substrate or a base and a lid or cover substrate provided and then an optical quality range produced on the base substrate or applied to this. The optical quality Department is in particular a light-emitting region, preferably formed by a light-emitting layer arrangement or an OLED layer arrangement.
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.Under "applying" to a substrate or another element is within the meaning of this description, so far not expressly otherwise used, an immediate application or an indirect application to understand with the interposition of further layers.
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.Of the Construction of an OLED layer arrangement is basically known to the person skilled in the art. In particular, it comprises at least one first and second conductive electrode layer and an intermediate layer with an organic, electroluminescent Material. It can but also more layers, z. B. a resistance layer be provided for producing a structured OLED.
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.Further According to the invention is a first connecting element, z. For example, a frame from a connection or encapsulating material on the base substrate and / or on the Cover substrate applied. Subsequently, the base substrate and the cover substrate by means of the first connection element in such a way connected to an arrangement that, the light-emitting layer arrangement lying inside between the base substrate and the cover substrate and encapsulated within the frame. The frame is z. B. closed rectangular and is formed by limiting sides or frame bars.
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.One Advantage of the frame-shaped Connecting element is that the light, at least when using of transparent electrodes in both directions through the base substrate and the cover substrate can be emitted because of the quality range is left free on both sides.
Das Verbindungselement enthält dabei zumindest eines der folgenden Materialien: Ein Thermoplast, ein polymerisierbares Duroplast, ein Lotmittel, ein Glas und/oder einen Toner.The Contains connecting element doing at least one of the following materials: A thermoplastic, a polymerizable thermoset, a solder, a glass and / or a 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.The Inventors have found that the aforementioned materials by a common advantage over those conventionally used Materials, namely through a low permeability for impurities, in particular Oxygen and water, which reduce the lifetime of the OLED can.
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.One Another advantage of the proposed connecting materials their easy handling and processing. You can z. B. at least partially very precise and cost-effective which are in particular the mass production of OLEDs allows. The variety of applications and thus the market potential for inexpensive and durable, especially structured OLEDs are huge. The connecting materials fulfill at the same time two functions: they accomplish a fixed and / or permanent Connection of the two substrates and act as a sealing material against Diffusion.
Mit anderen Worten werden die beiden Substrate mittels des Verbindungselements gegeneinander abgedichtet.With In other words, the two substrates by means of the connecting element sealed against each other.
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.When particularly suitable material for the first connecting element or connecting material have become thermally, more precisely by means of heating and on the other hand by means of electromagnetic, more precisely by means of UV irradiation polymerizable thermosets or thermo polymers, eg. B. UV coatings proven. These are easy to process and long-term stable. Alternatively suitable but also metal or Glass solders analogous to the ceramic colors as material for the first Connecting element, d. H. as a connecting material.
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.The proposed connecting materials are characterized by chemical Inertness and resistance to cleaning and solvents. they give furthermore, a sufficient amount of oxygen, water and polymerization products from. In particular, the thermosets and solders are characterized by thermal stability, what in processes with higher Temperatures is particularly advantageous.
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.Furthermore if the compound is sufficiently stable mechanically, e.g. B. against cleaning processes with brushes or in vacuum processes. Also the adhesion on the substrates or Intermediate layers is advantageously high. But also the good and fast availability, at moderate temperatures is beneficial.
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.According to a particular embodiment of the invention, the first connection element is a planar layer over the light-emitting layer arrangement, possibly with interposition weite applied layers. This has the advantage that a large-area bond between the two substrates can be created and that the connecting element can simultaneously serve as a passivation.
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.Especially in a flat Application, it may be advantageous, a translucent or transparent Insert connecting element, so that the emitted light through the connector layer can be transmitted.
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.Prefers is a material for the first connecting element, which is before the application and / or while the application in a solid state of aggregation, in particular in a powdery one State is.
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.The Applying a solid or powdery connecting material either directly to the OLED or indirectly with the interposition of a transfer element is particularly advantageous because established printing techniques can be applied and with these a precise structured application allows is. So it may be smearing or contaminating the highly sensitive light-emitting layer arrangement can be largely avoided.
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.According to one exemplary embodiment becomes a toner or a thermoplastic or under heat treatment melting bonding material by means of an electrophotographic process, as with a laser printer, on a transfer roller with an elastic surface powdery and patterned and applied by the transfer roller on the Transmit OLED. In this transfer the connecting material is melted and fixed with it (so-called computer-to-glass, CTG method). In this method is so the first connection element printed structured.
Aber auch andere Druckverfahren, z. B. Siebdruck, Tiefdruck, Offsetdruck, Tampondruck, Thermotransferdruck und Düsenstrahldruck eignen sich in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren.But also other printing methods, eg. Screen printing, gravure printing, offset printing, Pad printing, thermal transfer printing and jet printing are suitable in combination with the method according to the invention.
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.According to one preferred embodiment of The invention is the application of the light-emitting layer arrangement divided into at least two sub-steps, wherein in each sub-step at least one layer of the layer arrangement is applied. The application of the first connecting element is between the both sub-steps performed.
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.This can z. B. according to the following Order of the layer application are performed. First, will in a first of the two sub-steps, the first electrode or Electrode layer, z. B. a conductive transparent ITO anode and optionally further functional layers applied to the base substrate. The functional layers can z. As barrier layers or vapor-deposited glass and can with Getter layers are combined.
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.To the application of the aforementioned layers, but before the application the light-emitting layer with the electroluminescent material becomes the connecting element, in particular in the form of a frame applied to the previously applied layers on the base substrate. Only then In a second of the two substeps, the light-emitting Layer with the electroluminescent material and the second electrode or electrode layer applied.
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.Of the size Advantage of this process sequence is that contamination the light-emitting layer and the second electrode layer can be effectively avoided with the connecting material. The above-described order is particularly in connection with the printing of the connecting element advantageous because the light-emitting Layer can not be damaged when printing.
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.Though the layer deposition is preferably carried out under a protective atmosphere, nevertheless it is desirable to leave the electroluminescent material as short as possible unprotected. Therefore It is another advantage that the time between applying the light-emitting layer and the application of the second electrode layer above or the encapsulation of the layer arrangement according to the invention very short can be held.
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.Especially is the length of time between the application of the light-emitting or electroluminescent Layer and connecting the base substrate and the cover substrate less according to the invention than 10 minutes, preferably less than 1 minute and most preferred even less than 40 seconds. This is with conventional methods in which finally An adhesive is applied, hardly possible.
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.alternative or in addition The connecting element can also be applied to the cover substrate become. This has the advantage that also a contamination the light-emitting layer assembly with bonding material can be avoided.
Als 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.It has proven to be advantageous, in each case one or more connecting elements, for. In the form of connecting frames on both substrates, applying or printing the base substrate and the cover substrate.
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.According to one more embodiment The invention is the optical quality range before joining the base substrate with the lid with a pre-encapsulation coating, in particular a single layer of vapor-deposited glass, a multiple layer covered with different materials or a gradient layer. With such a pre-encapsulation layer, the functional layers become of the optical quality range additionally protected, in particular also from damage the joining process.
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.The Connection frames on the two substrates are either the same large, so that they are pressed together when joining or are intertwined nested so that the edges of the Frame or frame at least partially offset laterally to lie to each other. This further increases the tightness of the Encapsulation.
Gemäß eine 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.According to a preferred Embodiment of Invention are at least a first and a second connecting element, z. B. two nested connection frames, which order the light-emitting layer arrangement are arranged around, applied. In this case, the two connecting elements contain in particular different materials with different curing behavior.
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.For example is a frame made of thermoset and a second frame made of thermoplastic applied. In the ongoing manufacturing process ("inline"), z. B. on a conveyor belt first activates the first connection element and thus the two substrates first provisionally but quickly connected to the thermoplastic and subsequently the so provisionally encapsulated device taken from the assembly line, delayed or more specifically in a second step the second connecting element slowly, z. B. under heat to activate or harden. The second step can then z. B. under controlled conditions in a warming cabinet accomplished become. Furthermore, a connecting element, the sealing function and another connector fulfills the connection function.
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.With this procedure leaves on the one hand a high quality but slowly hardening Use connecting material and still have a fast hermetic, essentially fluid-tight encapsulation of the electroluminescent Material or the light-emitting area.
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.Further preferably has one of the two substrates, in particular the Cover substrate a circumferential recess or frame-shaped groove in which the connecting element or material is pressed during connection becomes. Thus, a reduced distance of the two substrates can be achieved so that the attack surface for diffusion is reduced by impurities.
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.Preferably has the first connection element in the connected component a thickness of 1 micron up to 50 μm on. The distance between the two substrates, preferably glass substrates lies likewise preferably in the range from 1 μm to 50 μm. If additional getter introduced is, the distance can also be chosen larger, z. B. 300 to 500 microns.
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.Even though the inventive electro-optical Component already an elevated Impermeability to diffusion, it may be advantageous additionally to provide a getter or getter material. The getter material can be gaseous within the connection frame or within the substrate connection be formed encapsulated area and / or between the connection frame be arranged. Alternatively or additionally, a getter material, which z. As oxygen and / or water absorbs the material of the or the connecting elements are mixed. Next alternative or in addition For example, the light-emitting layer arrangement may be a getter layer include. The getter material can instead of gaseous liquid, powder or compact, z. B. in tablet, pillow, platelet or disc shape or be as adhesive pads.
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.The first and possibly further connecting elements preferably contain a chemically inert and / or solvent resistant Material which is in particular impermeable to oxygen and / or water, to increase the life span further.
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.It is also advantageous, and therefore preferred, electrical connections to external contact of the light emitting area between the first connection element and the first or second substrate lead out of the light emitting area, wherein the first connecting element a contains electrically insulating or dielectric material or consists of such.
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.Preferably be at least part of the process steps described above, especially including the connection of the two substrates in an efficient manner at the substrate level. To activating or curing the Connecting materials, the components or OLEDs are then isolated.
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.
- Illumination and / or illumination applications of display technology or luminescence technology, in particular OLEDs,
- - Backlights of mobile phones, PDAs or LCD displays in display technology,
- - Note and light panels, z. For advertising,
- - information and light panels, in particular variable signage displays,
- - Switch and sensor lighting in the home, z. B. for a hob, lighting floors, special lighting, etc.,
- - light surfaces
- - Information and light panels, switch and sensor lighting in automotive or avionics,
- - Emergency lighting, portable battery-operated lights for outdoor applications,
- - electronic applications,
- - biotechnical applications,
- - Optoelectronic applications and
- - Photovoltaic.
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.in the The following is the invention with reference to embodiments and below Reference to the drawings closer explains being same and similar Elements are provided with the same reference numerals and the features the various embodiments can be combined with each other.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Es zeigen:It demonstrate:
Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention
Besonders
bevorzugt wird das Substrat
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.For a safe Adhesion of the bonding material on the substrate may also be a separate pre-coating, z. B. a primer layer, before the Applying the connecting material or between this and the Substrate be advantageous.
Das
Verbindungsmaterial bzw. der Rahmen
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.alternative is the bonding material by means of a nozzle jet method or a spray coating, z. B. electrospray method, printed. This method is also used for inkjet printers and is therefore generally known to the person skilled in the art. The spray coating is also suitable due to the good drying of the spray medium or connecting material especially for absorbent and porous Substrates. Further advantageous is the low material consumption.
Weiter alternativ wird ein Digitaldruckverfahren, z. B. Elektrophotographie eingesetzt und z. B. ein Toner aufgedruckt.Further alternatively, a digital printing method, e.g. B. Electrophotography used and z. B. a toner printed.
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.One Advantage of the CTG method is that solvent used in the encapsulation of the component can, not or only slightly available. Furthermore, can be uniforme produce homogeneous and laterally limited coatings.
Weiter
alternativ kann die Struktur des Verbindungselements
Die Folien werden derart ausgewählt, dass möglichst wenig Zuschlagstoffe, z. B. Weichmacher, welche zu Kontaminationen führen und die Bauteile schädigen können enthalten sind.The Slides are selected that possible little aggregates, eg. As plasticizers, resulting in contamination to lead and damage the components can are included.
Weiter alternativ wird der Rahmen mittels Zwischenträger, z. B. als Abziehbild mit Nass- oder Thermotransfer übertragen.Further Alternatively, the frame by means of subcarrier, z. B. as a decal with Transfer wet or thermal transfer.
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.The Use of digital techniques has the advantage of being on the creation of individual and expensive workpieces waived can be so that high tooling costs are avoided.
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.The inventive method has a number of other advantages. In particular with electrophotographic coating, a large-area rapid application of the plastic or solder is possible. With the method used by the inventors, a feed of up to 10 m / min was achieved at a width of 600 mm. This corresponds to a capacity of 6 m 2 / min. But already coating performance with respect to the bonding material of 0.1 m 2 / min or 1 m 2 / min can already be considered advantageous.
Ferner lassen sich individuelle Strukturen oder Einzelstücke problemlos und kostengünstig realisieren.Further Individual structures or individual pieces can be easily and cost-effective realize.
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.Furthermore is the application of even complex structures, defined in position and width with a lateral resolution smaller than 200 μm, preferably of up to about 60 microns possible.
Die
Dicke des Verbindungselements
Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren auf eine große Spannweite der genannten Verbindungsmaterialien anwendbar. Darüber hinaus ist der Einsatz moderater Temperaturen ermöglicht, was aufgrund der Empfindlichkeit der OLED-Materialien von besonderem Vorteil ist.Further is the inventive method a big Span of said connecting materials applicable. Furthermore is the use of moderate temperatures allows, due to the sensitivity of OLED materials from is particular advantage.
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.optional is the connecting material dyed, to the light coloring to influence. This can be z. B. depending on the joining technique by admixing of additives, dyes or absorbers to the bonding material for local and targeted energy intake.
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.The Applying the connecting element at the beginning of the processing or before applying the light-emitting layer arrangement or on the uncoated base and / or cover substrate has the advantage that the adhesive properties on the carriers are good and the others Processing of the substrates is not or only slightly influenced.
Nach
dem Beschichten des Substrats
Der
Verbindungsrahmen
Wieder
Bezug nehmend auf
Ggf.
findet vor dem Zusammenfügen
der beiden dielektrischen Substrate
- – 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.
- - local washing of the connecting material,
- - Mechanical removal of excessive portions of the fasteners
12 .24 . - - Thermal treatment of Bautelements and / or
- - Incorporation of coating residues in the bonding material during the joining process, eg. For example, in thermoplastics.
Zumindest
zeitweise während
des Verbindens oder Fügens
wird das Verbindungsmaterial
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.Of the local heat input is z. B. with a laser, a microwave, ultrasound, electromagnetic, incoherent Achieved light, infrared radiation or a heating contact. hereby a homogeneous connection of the entire component can be achieved.
Alternativ wird im Falle eines Duroplasts dieses mittels UV-Licht ausgehärtet oder es wird kaltverschweißt.alternative in the case of a thermoset, this is cured by means of UV light or it is cold-welded.
Um
die lichtemittierende Schichtenanordnung zu schützen, werden zumindest zeitweise
während
des Fügens
die beiden Substrate mittels jeweils eines Kühlelements
Bezug
nehmend auf
Bezug
nehmend auf
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 Decksubstrat20 aufgebracht.
- - A getter is introduced or mixed into the bonding material.
- - There are metallic, crystalline, organic or inorganic powders of getter materials, such as. B. CaO, Ca, phosphorus pentoxide dusted.
- - A getter liquid is applied.
- - There are adhesive pads containing getter, z. B. CaO adhesive pads applied to the light-emitting layer assembly within the connection frame.
- - There are plates of getter on the light-emitting layer assembly within the connection frame, z. B. CaO platelets inserted.
- Getter layers or films are applied to the base substrate
10 and the cover substrate20 applied.
Bezug
nehmend auf
Bezug
nehmend auf
Eine
weitere Ausführungsform
ist in
Bezug
nehmend auf
Bezugnehmend
auf
In
Bezug auf
In
vorteilhafter Weise ist das Bauelement
Wie
in
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.Further can also a connection frame with a laminar connection layer or flat bonding be combined so that high forces can be absorbed and Nevertheless, the production process is simplified as described above becomes.
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