WO2018037113A1 - Verfahren zur herstellung eines bauelementmoduls und bauelementmodul - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines bauelementmoduls und bauelementmodul Download PDF

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WO2018037113A1
WO2018037113A1 PCT/EP2017/071430 EP2017071430W WO2018037113A1 WO 2018037113 A1 WO2018037113 A1 WO 2018037113A1 EP 2017071430 W EP2017071430 W EP 2017071430W WO 2018037113 A1 WO2018037113 A1 WO 2018037113A1
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WO
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component
holder
curved
heat
module
Prior art date
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PCT/EP2017/071430
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English (en)
French (fr)
Inventor
Erwin Lang
Arne FLEISSNER
Sebastian Wittmann
Thomas Wehlus
Original Assignee
Osram Oled Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Oled Gmbh filed Critical Osram Oled Gmbh
Priority to US15/776,000 priority Critical patent/US10637005B2/en
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Priority to US16/813,922 priority patent/US10944081B2/en
Priority to US17/159,767 priority patent/US20210151708A1/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/87—Arrangements for heating or cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices
    • H10K50/80—Constructional details
    • H10K50/84—Passivation; Containers; Encapsulations
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K2102/00—Constructional details relating to the organic devices covered by this subclass
    • H10K2102/301—Details of OLEDs
    • H10K2102/311—Flexible OLED

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component module from a component holder and a
  • Component module with a radiation-emitting curved component.
  • Light emitting diodes short LED of English “light-emitting diode”, ie “light-emitting diode” or organic light-emitting diodes (OLED short of English “organic light emitting diode”, ie “organic light-emitting diode”).
  • the latter can be produced inexpensively in thin-film technology.
  • OLEDs are flexible or bendable.
  • OLEDs are made up of several layers, for example as a layer sequence of substrate layer,
  • Thin-film encapsulation layer (short TFE layer of English "thin film encapsulation")
  • Protective layer can also be provided an encapsulation lid, which allows hermetic sealing of the active OLED layers and mechanical protection.
  • Bendable OLEDs can also be mounted in a curved shape. However, this leads to components that are encapsulated in the planar state and then bent, resulting in stresses in the component, especially at the interface between the OLED and the
  • Verkapselungsdeckel The tensions are associated with large restoring forces and can lead, inter alia, to the delamination of encapsulation lid and holder.
  • an OLED with a flexible glass encapsulation can only be processed poorly due to microcracks associated with deformation of the glass, which can not be completely avoided even during tempering, ie heating of the material.
  • a solution to the problem of occurring strong restoring forces does not exist so far.
  • Heat distribution film applied. This film we also with the English-language term "heat spreader" The heat distribution film also leads to a homogenization of the aging process.
  • Heat distribution by means of such a heat distribution film also necessary because the lateral thermal conductivity of the plastic film or the organic protective layers or
  • Plastic protective layer is insufficient to absorb the heat
  • the integration of a heat-distributing area in a 2.5D or 3D module is important to a homogeneous
  • thermally conductive film is laminated.
  • Such a film may be 50 to 200 ym thick
  • Aluminum foil, copper foil, a graphite foil or the like act. If such components are glued to a plastic holder during the modulation, for example, the heat-distributing area is already integrated in the component.
  • 2.5D OLED modules can be manufactured by processing a flexible OLED in 2D form, then bending it into 2.5D form and gluing it in a curved form into a second SD component holder.
  • a metal foil eg stainless steel, copper, aluminum or other
  • the modulus of elasticity of the metal foil is orders of magnitude greater than that of the organic functional layers, the organic protective layers and the plastic protective foil, after bending, the neutral fiber of this layer stack lies substantially in the middle of the metal substrate. This leads to stress in bending the flexible OLED
  • taillight in the automotive sector, for example, 100 or 150 ym thick aluminum foil used for heat distribution.
  • the heat-distributing area can be applied to glass, just like OLEDs
  • Component level are integrated by lamination of the heat distributing area on the back of the OLED on component level.
  • plastic OLEDs are used with e.g. Metal foil on the back brought in the 2.5D form, that is
  • a method of manufacturing a device module includes providing a device holder with a device
  • the device module manufacturable by this method comprises a component holder having a curved upper surface and a radiation-emitting device disposed in a curved shape on the upper surface.
  • the method of fabricating a device module includes providing a curved-topped device holder comprising a heat-dissipating component
  • the device module manufacturable by this method comprises a curved-topped component holder comprising a heat-distributing region at the top and a radiation-emitting device arranged in a curved shape on the heat-distributing region a neutral fiber runs inside the curved component.
  • the neutral fiber preferably runs outside the substrate, in particular between the electrodes and within the functional layers.
  • Component holder is the heat distributing area.
  • the material of the heat-distributing region may form, or be adjacent to, a surface of the component holder at the top of the component holder, for example
  • a component module is a on a component holder
  • the portion of the component holder on which the component is mounted has a curved top. It may also be an area of equal or nearly equal thickness, which is curved. In other words, both upper ⁇ ais also bottom are curved.
  • the device may be mounted on the heat distributing area such that the former overlaps, or
  • heat distributing area are arranged flush one above the other.
  • the method allows the provision of components in 2.5D form for integrated circuits. There are also on special application and installation purposes optimized holder forms possible, the installation of the finished component module
  • the component module can also have more than one component. Because the heat distributing area on the component holder
  • the method allows the production of 2.5D OLED modules with OLEDs on plastic with smaller
  • the fastening of the bendable component on the upper side of the component holder, in particular on the heat-distributing region of the component holder, can be carried out by lamination.
  • the lamination includes, for example, attaching the device by means of an adhesive layer or a double-sided adhesive tape on the heat-distributing area. Lamination allows the cohesive connection of the component and component holder in a simple manner. The bending and the
  • Attachment step can be done simultaneously when sticking, for example by the device is pressed when gluing on the curved top of the component holder.
  • an adhesive layer or a double-sided adhesive tape is used as an adhesive between the bent component and the upper side of the
  • Component holder in particular the heat distributing
  • the adhesive fixes the device on the heat distributing area so that it follows the curvature of the top of the device holder. In other words: the device lies on the curved top of the
  • Component holder on. Component bottom and top of the component holder are glued.
  • One embodiment of the component holder is shaped in such a way that the heat-distributing region is formed as a curved metal region which is continuous from the upper side to an underside of the component holder.
  • Such a component holder allows by the thickness of the material a very good drainage.
  • the component holder can be completely metal. The production of such
  • Component holder may include milling, casting, stamping or bending.
  • the component holder is formed by applying a heat distributing layer on a curved top surface of a holder body, so that the component holder then has a heat distributing layer on the curved top surface of the holder body.
  • the holder body may be made in this embodiment, for example, made of plastic, resulting in a cost-effective production, for example by injection molding,
  • the heat-distributing layer for example as a metal paste, on the
  • Component holder can be applied.
  • the injection steps can take place almost at the same time or with a time interval which allows the curing of one of the materials.
  • the heat distributing layer galvanic.
  • the heat distributing layer is an electrodeposited layer on top of the holder body.
  • the heat-distributing layer is applied by applying a growth layer to the upper side of the holder body and then applying the heat-distributing layer thereto by means of electrodeposition.
  • the heat-spreading layer may be applied by applying a heat-spreading film to the heat-dissipating film
  • Lamination can be done for example by gluing and is a simple connection technique.
  • the bending and fastening of the component comprises connecting it to a curved encapsulation cover and fixing the arrangement of curved encapsulation cover and curved component on the component holder.
  • the bending and securing of the component may include fixing it to the curved top of the component holder and fixing a curved encapsulation lid to the component holder and curved component assembly.
  • Such a device may be an OLED having active layers on a substrate. The active layers are covered by the
  • Encapsulation cover or the component holder will be there
  • the pre-bending of the device may be accomplished by an external stimulus, such as a mechanical force, which deforms the device. Such deformation could be reversible if no subsequent fixation would be made to the encapsulation lid or component holder. It is also conceivable that the pre-bending and fixing of the component take place in the same step.
  • a pre-bent encapsulation cover is arranged on the component. This can be glass, which allows the mechanical advantages of a glass
  • Encapsulation can also be used in a bent component module.
  • the encapsulation cover is preformed such that its curvature corresponds to that of the rigid component holder. This allows the component holder and the encapsulation lid both to provide good protection and to fix the component in its curved shape.
  • the application of an encapsulation in the pre-bent state solves the problem of strong restoring forces.
  • the component is pre-bent and thus connected to the component holder, so that the component holder encapsulates the component on its side facing it.
  • the component holder also assumes the protective function of
  • Encapsulation lid which is now expendable.
  • the component holder is translucent, for example, glass.
  • pre-bending the aforementioned aspects apply. It is also conceivable here that the bending and fixing of the
  • the pre-bending is a deformation of the component, without at the same time the component holder is deformed.
  • the latter is rigid.
  • the method is very suitable for a bendable
  • Component that is an organic light emitting diode, OLED short, and thereby allows their use for a variety of lighting solutions.
  • heat-distributing film on the component holder can be an improvement in the OLED in operation by the integration of arbitrarily thick
  • any heat-distributing foils of any thickness can be used for luminance homogenization since the two functional units (heat-distributing area and OLED) are applied separately. Cost savings through lower rejects because of the avoidance of delamination due to the separation of the two manufacturing processes for the component and the
  • FIG. 1 illustrates process steps in the
  • Figures 2a to 2c show intermediates and end product in the production of the embodiment of a
  • FIG. 3 illustrates method steps in the
  • FIGS. 4a to 4e show intermediates and end product in the production of the embodiment of FIG.
  • FIG. 5 illustrates method steps in the
  • Figures 6a to 6f show intermediates and final product in the manufacture of the embodiment of a
  • FIG. 7 illustrates method steps in the
  • FIG. 8 illustrates process steps in the
  • Figure 9 shows schematically the structure of an exemplary OLED as an embodiment of a device.
  • FIG. 10 shows an embodiment of a
  • FIG. 11 shows an embodiment of a
  • FIG. 12 shows the components of an exemplary embodiment of a component module.
  • FIG. 13 shows the components of an exemplary embodiment of a component module.
  • FIG. 1 shows method steps in the production of an exemplary embodiment of a component module 3 (not shown in FIG. 1).
  • Figures 2a-c corresponding products are illustrated schematically. They show an OLED as an exemplary embodiment of a radiation-emitting flexible component 1, which is applied to a component holder 2, thereby producing an exemplary embodiment of a component module 3.
  • the method in FIG. 1 comprises providing a curved-topped component holder 2 comprising a heat-distributing region 40 at the top and the
  • the component 1 is a flexible OLED in this embodiment.
  • the provision of the components 1, 2 can
  • Block S2 illustrates the bending and fastening of the
  • the bending step may be performed prior to the attachment step or simultaneously, so that the attachment is accompanied by bending.
  • Figure 2a shows as an embodiment of the bendable
  • radiation-emitting component 1 is a flexible OLED in a schematic representation. Such an OLED can be mounted and operated in the bent state, as long as the associated mechanical stresses do not affect the OLED
  • FIG. 2b shows the component 1 in the bent state.
  • the dashed line illustrates the neutral fiber 10.
  • the neutral fiber 10, also called the zero line, is the fiber or layer of a component whose length does not change when twisted or bent.
  • the stress caused by bending is minimal along the neutral fiber 10. Ideally, no tensile, pressure, or
  • the neutral fiber 10 runs within or near the curved OLED, which is integrated on a flexible plastic substrate and has no heat-distributing metal layer on its underside. Due to the low voltage in the
  • FIG. 2 c shows the component module 3, manufactured by attaching the curved component 1 on the
  • Component holder 2 has a curved top and is in this embodiment, at least in the area on which the component 1 is arranged, continuously from the
  • Such component holder 2 can
  • the component holder 3 is completely made of heat-conducting
  • Material made; it may be milled, for example, from aluminum or another thermally conductive material.
  • the attachment of the device 1 can be done by lamination.
  • Laminating is a cohesive joining process that uses heat or cold, ie at
  • connection of component 1 and component holder 2 can be done by means of double-sided adhesive tape as an embodiment of an adhesive 7.
  • Double-sided adhesive tape is coated on both sides with pressure-sensitive adhesives
  • the tape is provided with easily removable protective films on the adhesive surfaces.
  • Fixing process is usually first removed the protective film on one side and this glued to the component 1 or the component holder 2. Thereafter, the protective film is peeled off on the other side and the component 1 with the
  • Component holder 2 glued.
  • an adhesive layer as a further embodiment of an adhesive 7 between the
  • Component 1 and the component holder 2 are introduced to produce a compound of the two parts 1, 2. This can be done by means of an adhesive film.
  • An adhesive film is a double-sided adhesive layer and will
  • the protective film is usually first detached from one side and the
  • the adhesive layer may also be formed by a liquid adhesive as another embodiment of an adhesive 7. This is applied in liquid form to the component 1 and / or the component holder 2 and then both parts 1, 2 are connected by curing of the liquid adhesive.
  • the bonding by means of the above-described method can be carried out by applying pressure.
  • FIG. 3 shows method steps in the production of a further exemplary embodiment of a component module 2.
  • FIGS. 4a to 4e corresponding products are shown shown schematically. The following is essentially based on the differences from the previous one
  • the method in FIG. 3, illustrated by block S3, comprises the provision of a heat-distributing film 4, which may also be referred to as a heat-spreader film.
  • a heat-distributing film 4 which may also be referred to as a heat-spreader film.
  • This may be, for example, an aluminum foil, a copper foil or a graphite foil.
  • Such a heat distributing film 4 is schematically shown in FIG. 4a
  • a holder body 5 having a curved top is provided.
  • Such a holder body 5 may be made of plastic.
  • the holder body 5 is dimensioned such that a 2.5D component module can be manufactured therefrom.
  • Block S4 in Fig. 3 illustrates the fixing of the heat-diffusing film 4 on the curved top surface of the holder body 5 to produce therefrom the component holder 2 having a heat-distributing layer as the heat-distributing portion 40 at the top thereof. This can be done by lamination as described above.
  • Adhesive 7 on the top of the component holder 2 is shown schematically in Figure 4b.
  • a bendable component 1 in this embodiment, a flexible OLED, ready
  • the attachment can by
  • Figure 4c shows as an embodiment of the bendable
  • Radiation-emitting device 1 an OLED.
  • FIG. 4d shows the component 1 in the bent state.
  • the dashed line 10 illustrates the neutral fiber.
  • FIG. 4 e shows the component module 3 produced by attaching the curved component 1 to the component module 3
  • the component module 3 shown comprises, as essential components, the component 1 and the component holder 2 and can already be considered in this form as the ready-to-use component module 3. Nevertheless, the provision of optional parts, such as other attachments or coatings to protect or influence the radiation characteristics, is possible.
  • the method in FIG. 3 is characterized in that the integration of the component module 3 takes place by a multi-stage lamination process: in one step, the lamination of the heat-distributing layer takes place, in the top
  • FIG. 5 shows method steps in the production of a further exemplary embodiment of a component module 3.
  • Corresponding products are shown schematically in FIGS. 6a to 6f. The following is essentially based on the differences from the previous one
  • the method in FIG. 5, illustrated by block S31, comprises providing a holder body 5 with a curved upper side.
  • the holder body 5 schematically
  • FIG. 6a is dimensioned so that from a 2.5D component module can be made.
  • a growth layer 6 is applied, as illustrated in block S8 of FIG.
  • the holder body 5 with the growth layer 6 is shown schematically in FIG. 6b.
  • the application of the growth layer 6 can be done for example by printing or spraying.
  • heat-distributing region 40 This may comprise the metals already mentioned above, which are also used for a heat-distributing film 4.
  • the desired thickness of the galvanic layer 44 can be adjusted well and accurately.
  • the holder body 5 with its layer 44 as heat-distributing region 40 on the top is
  • a bendable component 1 in this embodiment an OLED, provided by block S5 in FIG. 5, is bent,
  • Steps may be taken in the manner described in connection with FIGS. 3 and 4c to 4e.
  • Figure 6d shows as an embodiment of the bendable
  • Radiation-emitting device 1 an OLED.
  • FIG. 6e shows the component 1 in the bent state.
  • the dashed line 10 illustrates the neutral fiber.
  • FIG. 6f shows the component module 3 produced by attaching the bent component 1 to the component module
  • Layer 44 is an adhesive 7.
  • the neutral fiber 10 when the OLED is bent into or very close to the functional OLED layers, to be less than 50 ⁇ m in the distance range, preferably less than 10 ⁇ m, even more preferably less than 5 ⁇ m the stress on these layers can be minimized.
  • FIG. 7 shows method steps in the production of an exemplary embodiment of a component module 3 (not shown in FIG. 7).
  • the method in FIG. 7 comprises providing a curved-topped component holder 2 and the FIG
  • the component 1 is in this embodiment, a flexible OLED 51.
  • the provision of the components 1, 2 can be carried out simultaneously or in any order.
  • Block S20 symbolizes the bending and fastening of the
  • Component 1 without at the same time bending the component holder 2 as in the conventional production, can take place before the fastening step or simultaneously, so that the fastening is accompanied by the bending.
  • FIG. 8 shows method steps for the variant that the bending step, symbolized by block S21, before the
  • Attachment step takes place.
  • the pre-bending of the component 1 comprises, in the bending step S21, it with a curved, i. pre-bent, and
  • the component 1 is pre-bent, without at the same time the already preformed encapsulation cover 59 is bent; however, this step may be before or
  • Component holder 2 fixed, for example, laminated.
  • FIG. 9 schematically shows the structure of an OLED 51 as
  • the OLED 51 comprises a hermetic substrate 53, for example glass or metal, which on the one hand serves as a carrier of active OLED layers 55, but which also protrudes from the carrier side
  • This function can take over the component holder 2, when the active OLED layers 55 are arranged facing him. A lid 59 is then no longer
  • Component holder 2 with encapsulation function is
  • the component holder 2 is already pre-bent, of constant or nearly constant thickness, and of glass or transparent plastic.
  • the OLED 51 is deposited on a device holder 2 and encapsulated and the entire assembly is then deformed to fabricate the device module.
  • Annealing allows, for example, the permanent deformation of the glass component holder 2, which forces and holds the OLED 51 mounted thereon in the bent shape. Normally, then strong forces occur at the edge of the component holder 2, which want to push the OLED 51 back into its planar shape and lead to detachment.
  • FIG. 10 shows the curved arrangement of an OLED 51 with the component holder 2. Due to the deformation of the entire arrangement in the same Process step act restoring forces, in particular at the edges, which are indicated by arrows 57.
  • the OLED 51 is first pre-bent during assembly of an above-described OLED 51 as a component 1 on an already curved component holder 2 and then connected to the rigid component holder 2.
  • the curved component holder 2 can be made
  • Pre-bending of the OLED 51 may be accomplished by external stimulus or may involve permanent deformation prior to application to the component holder 2.
  • the OLED 51 can be pre-bent, for example by mechanical force and placed on the component holder and fastened so that it then retains its deformation by the fixation. Permanent pre-bending before attaching can be achieved by tempering. If the OLED 51 is glued pre-bent, so there are no restoring forces that can lead to a replacement, or they are significantly reduced, as shown in Figure 11, the component module 3 of OLED 51 and component holder 2, indicated by the missing arrows. This force-neutral connection of OLED 51 and component holder 2 prevents the restoring forces. The connection of OLED 51 and component holder 2 can be done by lamination. Further examples
  • Glass Glass adhesive, soldering or melting.
  • FIG. 12 shows a pre-bent OLED 51 and a component holder 2 for an S-shaped component module.
  • FIG. 13 illustrates a process in which thin glass is provided as the encapsulation cover 59 and a component holder 2 for an S-shaped component module 3.
  • the OLED 51 comprises a substrate 53, for example thin glass or metal, on which active OLED layers 55 are arranged. Further, a pre-bent, rigid component holder 2, which may be made of glass or metal, for example, and which may or may not be transparent, is
  • Module 3 may be made of bent thin glass, for example.
  • the OLED 51 is first brought into the desired shape.
  • the pre-bending of the OLED 51 may be by external stimulus or permanent, as described above.
  • the OLED 51 is connected to the likewise preformed encapsulation cover 59, which can be done for example by lamination, gluing, soldering or reflow. This minimizes the tension of the interface between the two components as long as the preformed shape is maintained, and also reduces the laminate's tendency to detach from any other retainer which is subsequently attached.
  • Component holder 2 connected. This can be done for example by lamination, gluing, soldering or melting.
  • the component module 3 thus provides a hermetically sealed, at least one side transparent and mechanical protection of the active OLED layers 55.
  • the OLED 51 is pre-bent and then first connected to the rigid component holder 2.
  • the OLED 51 is hermetically encapsulated with the thin glass as the lid 59.
  • Component holder 2 and also from the encapsulation cover 59.
  • the lamination or other fixation with individual lids as encapsulation lids 59 allows, for example, the use of precut thin glass as a hermetically sealed
  • Embodiments limited. Rather, the includes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Electroluminescent Light Sources (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementmoduls (3) umfasst folgende Schritte: -Bereitstellen eines Bauelementhalters (2) mit einer gekrümmten Oberseite und eines strahlungsemittierenden, biegbaren Bauelements (1), -Biegen und Befestigen des Bauelements (1) auf der Oberseite, sodass es eine gekrümmte Form hat. Das Bauelementmodul (3) weist auf: -einen Bauelementhalter (2) mit einer gekrümmte Oberseite und -ein strahlungsemittierendes Bauelement (1), das in gekrümmter Form auf der Oberseite angeordnet ist.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines Bauelementmoduls und
Bauelementmodul
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102016115902.6, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementmoduls aus einem Bauelementhalter und einem
strahlungsemittierenden biegbaren Bauelement und ein
Bauelementmodul mit einem strahlungsemittierenden gekrümmten Bauelement .
Strahlungsemittierende Bauelemente finden sich in einer
Vielzahl von Einsatzgebieten, unter anderem zu Beleuchtungs¬ und Signalisierungszwecken . Solche Bauelemente können
Leuchtdioden (kurz LED von englisch „light-emitting diode" also „lichtemittierende Diode") oder organische Leuchtdioden (kurz OLED von englisch „organic light emitting diode" also „organische lichtemittierende Diode") sein. Letztere lassen sich in Dünnschichttechnik kostengünstig herstellen. Bei Verwendung eines flexiblen Substrats, beispielsweise Plastik, sind solche OLEDs flexibel oder biegbar.
OLEDs sind aus mehreren Schichten aufgebaut, beispielsweise als eine Schichtenfolge von Substratschicht,
Dünnfilmverkapselungsschicht (kurz TFE-Schicht von englisch „thin film encapsulation" also „Dünnfilmverkapselung" ) ,
Elektrode, Funktionsschichten, also Emitter- und
Lochleitungsschicht, Elektrode, Dünnfilmverkapselungsschicht und Schutzschicht. Alternativ kann auf einer OLED ohne
Dünnfilmverkapselungsschicht und darauf angeordneter
Schutzschicht auch ein Verkapselungsdeckel vorgesehen sein, der eine hermetische Abdichtung der aktiven OLED-Schichten und mechanischen Schutz ermöglicht.
Biegbare OLEDs lassen sich auch in gekrümmter Form montieren. Allerdings führt dies bei Bauteilen, die im planaren Zustand verkapselt und dann gebogen werden, zu Spannungen im Bauteil, vor allem an der Grenzfläche zwischen der OLED und dem
Verkapselungsdeckel. Die Spannungen gehen einher mit großen Rückstellkräften und können unter anderem zur Delamination von Verkapselungsdeckel und Halter führen. Insbesondere eine OLED mit einer Verkapselung aus flexiblen Glas lässt sich aufgrund von mit einer Verformung des Glases einhergehenden Mikrorissen, die sich auch beim Tempern, also dem Erhitzen des Materials, nicht ganz vermeiden lassen, nur schlecht verarbeiten. Eine Lösung für das Problem der auftretenden starken Rückstellkräfte gibt es bisher nicht.
Ein mögliches Einsatzgebiet von biegbaren OLEDs ist der
Automobilbereich, bei dem OLEDs beispielsweise in
Fahrtrichtungsanzeigern oder als Innenraumbeleuchtung
Verwendung finden.
Zur Homogenisierung der Temperaturverteilung und damit auch der Leuchtdichteverteilung von OLEDs im Betrieb bei hohen Leuchtdichten, insbesondere auch bei monochromen Anwendungen z.B. für rote Rücklichter im Automobilbereich und ähnliche Anwendungen, wird auf die Rückseite der OLEDs eine
Wärmeverteilungsfolie aufgebracht. Diese Folie wir auch mit dem englischsprachigen Begriff „heat spreader" also „Wärmespreitzer" bezeichnet. Die Wärmeverteilungsfolie führt auch zu einer Homogenisierung des Alterungsprozesses.
Bei flexiblen OLEDs auf Plastikfolienträgern ist eine
Wärmeverteilung mittels solch einer Wärmeverteilungsfolie ebenfalls notwendig, da die laterale Wärmeleitfähigkeit der Plastikfolie oder der organischen Schutzschichten oder
Plastikschutzschicht nicht ausreicht, um die Wärme in
ausreichender Weise innerhalb des Bauelements zu verteilen.
Für die Anwendung insbesondere im Automobilbereich ist die Integration eines wärmeverteilenden Bereichs in einem 2,5D- oder 3D-Modul wichtig, um eine homogene
Abstrahlcharakteristik in Kombination mit Langlebigkeit zu erzielen. Die Integration des wärmeverteilenden Bereichs auf Modulebene soll ohne Beschädigung der anderen OLED-Schichten oder mechanischen Stress auf die verschiedenen Schichten der flexiblen OLED erfolgen.
Bei OLEDs mit einem starren Glas-Substrat kann die
Integration des wärmeverteilenden Bereichs bereits auf
Bauteilebene erfolgen, indem beispielsweise auf die Rückseite der OLED eine wärmeleitende Folie laminiert wird. Bei solch einer Folie kann es sich um 50 bis 200 ym dicke
Aluminiumfolie, Kupferfolie, eine Graphitfolie oder ähnliches handeln. Werden solche Bauelemente bei der Modulisierung beispielsweise auf einen Plastikhalter aufgeklebt, ist beim Bauelement bereits der wärmeverteilenden Bereich integriert.
2.5D-OLED-Module können dadurch hergestellt werden, dass eine flexible OLED in 2D-Form prozessiert, anschließend in die 2.5D-Form gebogen und in gebogener Form in einen 2. SD- Bauelementhalter eingeklebt wird. Werden flexible OLEDs auf eine Metallfolie (z.B. aus Edelstahl, Kupfer, Aluminium oder anderes) prozessiert, haben die OLED-Bauelemente den
wärmeverteilenden Bereich bereits im Substrat integriert. Da das Elastizitätsmodul der Metallfolie um Größenordnungen größer ist als das der organischen Funktionsschichten, der organischen Schutzschichten und der Plastikschutzfolie, liegt nach der Biegung die neutrale Faser dieses Schichtenstapels im Wesentlichen in der Mitte des Metallsubstrates. Dies führt bei Biegung der flexiblen OLED zu Stress in den
Funktionsschichten und insbesondere in den
Verkapselungsschichten . Deshalb sind die Biegeradien solcher OLEDs auf Metallfolien auf den Bereich einiger Zentimeter begrenzt und dadurch die Biegeradien im 2.5D-Modul ebenfalls. Je dünner die Metallfolie ist, die verwendet wird, desto kleinere Biegeradien können erzielt werden. Typische Werte für minimale Biegeradien von OLEDs auf z.B. 100 ym dicker Edelstahlfolie (kurz SUS von englisch „steel, special use, stainless" also „Stahl, spezielle Verwendung, rostfrei") sind ca. 2 cm. Verwendet man dünnere Metallfolie, wirkt sich das positiv auf die erreichbaren minimalen Biegeradien aus; die Wärmeleitfähigkeit einer solchen Metallfolie reduziert sich jedoch entsprechend. Für OLEDs mit Glassubstrat für den
Einsatz als Rücklicht im Automobilbereich wird beispielsweise 100 oder 150 ym dicke Aluminiumfolie zur Wärmeverteilung verwendet .
Werden flexible OLEDs auf Plastikfolie prozessiert, kann wie bei OLEDs auf Glas der wärmeverteilende Bereich auf
Bauteilebene durch Lamination des wärmeverteilenden Bereichs auf die Rückseite der OLED auf Bauteilebene integriert werden. Werden solche Plastik-OLEDs mit z.B. Metallfolie auf der Rückseite in die 2.5D-Form gebracht, ist das
physikalische Verhalten hinsichtlich Stress auf die Funktionsschichten oder die Dünnfilmverkapselungsschichten ähnlich eingeschränkt wie bei den OLEDs, die auf Metallfolie prozessiert werden.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung ein verbessertes
Bauelementmodul mit einem flexiblen Bauelement
bereitzustellen und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben .
Ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelementmoduls umfasst das Bereitstellen eines Bauelementhalters mit einer
gekrümmten Oberseite und eines Strahlungsemittierenden, biegbaren Bauelements sowie Biegen und Befestigen des
Bauelements auf der Oberseite, sodass es eine gekrümmte Form hat .
Das durch dieses Verfahren herstellbare Bauelementmodul umfasst einen Bauelementhalter mit einer gekrümmten Oberseite und ein Strahlungsemittierendes Bauelement, das in gekrümmter Form auf der Oberseite angeordnet ist.
Das Verfahren zur Herstellung eines Bauelementmoduls umfasst insbesondere das Bereitstellen eines Bauelementhalters mit gekrümmter Oberseite umfassend einen wärmeverteilenden
Bereich an der Oberseite und eines Strahlungsemittierenden, biegbaren Bauelements sowie Biegen und Befestigen des
Bauelements auf dem wärmeverteilenden Bereich, sodass es eine gekrümmte Form einnimmt.
Das durch dieses Verfahren herstellbare Bauelementmodul umfasst einen Bauelementhalter mit gekrümmter Oberseite umfassend einen wärmeverteilenden Bereich an der Oberseite und ein Strahlungsemittierendes Bauelement, das in gekrümmter Form auf dem wärmeverteilenden Bereich angeordnet ist, sodass eine neutrale Faser im Inneren des gekrümmten Bauelements verläuft. Die neutrale Faser verläuft vorzugsweise außerhalb des Substrats, insbesondere zwischen den Elektroden und innerhalb der Funktionsschichten. An der Oberseite des
Bauelementhalters ist der wärmeverteilende Bereich. Das Material des wärmeverteilenden Bereichs kann an der Oberseite des Bauelementhalters eine Oberfläche des Bauelementhalters ausbilden, oder dazu benachbart sein, beispielsweise
unterhalb einer oberflächigen Schutzschicht liegend.
Ein Bauteilmodul ist ein auf einen Bauelementhalter
montiertes biegbares Bauteil, beispielsweise eine flexible OLED. Der Bereich des Bauteilhalters, auf dem das Bauteil befestigt wird, hat eine gekrümmte Oberseite. Es kann sich auch um einem Bereich gleicher oder nahezu gleicher Dicke handeln, der gekrümmt ist. Mit anderen Worten: sowohl Ober¬ ais auch Unterseite sind gekrümmt.
Das Bauelement kann so auf dem wärmeverteilenden Bereich montiert sein, dass ersteres letztes überlappt, oder
umgekehrt oder die Seitenränder von Bauelement und
wärmeverteilenden Bereich bündig übereinander angeordnet sind .
Das Verfahren erlaubt die Bereitstellung von Komponenten in 2.5D-Form für integrierte Schaltungen. Es sind auch auf spezielle Einsatz- und Einbauzwecke optimierte Halterformen möglich, die den Einbau des fertigen Bauteilmoduls
erleichtern oder in einer speziellen Umgebung erst
ermöglichen. Gerade im letzten Fall kann das Bauteilmodul auch mehr als ein Bauteil aufweisen. Da der wärmeverteilende Bereich auf dem Bauteilhalter
vorgesehen ist, erlaubt das Verfahren die Herstellung von 2.5D-OLED-Modulen mit OLEDs auf Plastik mit kleineren
Biegeradien verglichen zu herkömmlichen Modulen, bei denen der wärmeverteilende Bereich bereits auf Bauteilebene im 2D- Bauteil integriert ist. Biegeradien von weniger als 1 cm werden so ermöglicht. Damit geht eine Verbesserung der
Lagerlebensdauer von OLEDs in 2.5D-Modulen durch Verringerung des Stresses in den Funktionsschichten und den
Dünnfilmverkapselungsschichten einher. Dies wird dadurch erreicht, dass die neutrale Faser, entlang derer die
mechanische Belastung minimal ist, in oder nahe der
Funktionsschichten verläuft.
Das Befestigen des biegbaren Bauelements auf der Oberseite des Bauelementhalters, insbesondere auf dem wärmeverteilenden Bereich des Bauteilhalters, kann durch Laminieren erfolgen. Das Laminieren umfasst beispielsweise das Bauelement mittels einer Kleberschicht oder eines doppelseitigen Klebebands auf dem wärmeverteilenden Bereich zu befestigen. Lamination erlaubt die stoffschlüssige Verbindung von Bauelement und Bauelementhalter in einfacher Weise. Der Biege- und der
Befestigungsschritt können gleichzeitig beim Aufkleben erfolgen, beispielsweise indem das Bauelement beim Kleben auf die gekrümmte Oberseite des Bauelementhalters gedrückt wird.
Beim so gefertigten Bauelementmodul ist eine Kleberschicht oder ein doppelseitiges Klebeband als Klebemittel zwischen dem gebogenen Bauelement und der Oberseite des
Bauelementhalters, insbesondere dem wärmeverteilenden
Bereich, angeordnet. Das Klebemittel fixiert das Bauelement auf dem wärmeverteilenden Bereich, sodass es der Krümmung der Oberseite des Bauelementhalters folgt. Mit anderen Worten: das Bauelement liegt auf der gekrümmten Oberseite des
Bauelementhalters auf. Bauelementunterseite und Oberseite des Bauelementhalters sind verklebt.
Eine Ausführung des Bauelementhalters ist derart geformt, dass der wärmeverteilende Bereich als gekrümmter, von der Oberseite bis zu einer Unterseite des Bauelementhalters durchgehend metallener Bereich ausgebildet ist. Solch ein Bauelementhalter erlaubt durch die Dicke des Materials eine sehr gute Ableitung. Der Bauelementhalter kann komplett metallen sein. Die Herstellung eines solchen
Bauelementhalters kann Fräsen, Gießen, Stanzen oder Biegen umfassen .
In einer alternativen Ausführung wird der Bauelementhalter durch Aufbringen einer wärmeverteilenden Schicht auf einer gekrümmten Oberseite eines Halterkörpers ausgebildet, sodass der Bauelementhalter dann eine wärmeverteilende Schicht auf der gekrümmten Oberseite des Halterkörpers aufweist.
Der Halterkörper kann bei dieser Ausführung beispielsweise aus Plastik gefertigt sein, was mit einer kostengünstigen Herstellung, beispielsweise im Spritzgussverfahren,
einhergeht. Im Spritzverfahren kann auch die wärmeverteilende Schicht, beispielsweise als Metallpaste, auf den
Bauelementhalter aufgetragen werden. Die Spritzschritte können nahezu zeitgleich oder mit zeitlichem Abstand, der das Aushärten eines der Materialien erlaubt, erfolgen.
Bei einer Ausführung erfolgt die Aufbringung der
wärmeverteilenden Schicht galvanisch. Die wärmeverteilende Schicht ist eine galvanisch aufgebrachte bzw. elektrochemisch abgeschiedene Schicht auf der Oberseite des Halterkörpers. Die wärmeverteilende Schicht wird aufgebracht, indem auf der Oberseite des Halterkörpers eine Aufwachsschicht aufgebracht wird und auf dieser dann mittels galvanischer Abscheidung die wärmeverteilende Schicht aufgebracht wird.
Alternativ kann das Aufbringen der wärmeverteilenden Schicht erfolgenden, indem eine wärmeverteilende Folie auf die
Oberseite des Halterkörpers laminiert wird. Solch ein
Laminieren kann beispielsweise durch Kleben erfolgen und ist eine einfache Verbindungstechnik.
Beim Verfahren zur Herstellung kann vorgesehen sein, dass das Biegen und Befestigen des Bauelements umfasst, es mit einen gekrümmten Verkapselungsdeckel zu verbinden und die Anordnung von gekrümmtem Verkapselungsdeckel und gekrümmtem Bauelement auf dem Bauelementhalter zu fixieren. Alternativ kann das Biegen und Befestigen des Bauelements umfassen, es auf der gekrümmten Oberseite des Bauelementhalters zu fixieren und einen gekrümmten Verkapselungsdeckel auf der Anordnung von Bauelementhalter und gekrümmtem Bauelement zu fixieren. Solch ein Bauelement kann eine OLED mit aktiven Schichten auf einem Substrat sein. Die aktiven Schichten werden durch den
Verkapselungsdeckel geschützt.
Vor der Fixierung des Bauelements entweder am
Verkapselungsdeckel oder dem Bauelementhalter wird es
vorgebogen. Das Vorbiegen des Bauelements kann durch einen externen Stimulus erfolgen, beispielsweise einer mechanischer Kraft, die das Bauelement verformt. Solch eine Verformung könnte reversibel sein, wenn keine anschließende Fixierung am Verkapselungsdeckel oder dem Bauelementhalter erfolgen würde. Es ist auch denkbar, dass das Vorbiegen und Fixieren des Bauelements im selben Schritt erfolgen. Bei dem derart gefertigten Bauelementmodul aus Bauelement und Bauelementhalter ist auf dem Bauelement ein vorgebogener Verkapselungsdeckel angeordnet. Dieser kann gläsern sein, was ermöglicht, die mechanischen Vorteile einer gläsernen
Verkapselung auch bei einem gebogenen Bauelementmodul nutzen zu können. Der Verkapselungsdeckel ist derart vorgeformt, dass seine Krümmung mit der des starren Bauelementhalters korrespondiert. Dies ermöglicht, dass der Bauelementhalter und der Verkapselungsdeckel sowohl guten Schutz bieten als auch das Bauelement in seiner gebogenen Form fixieren. Das Aufbringen einer Verkapselung im vorgebogenen Zustand löst das Problem der starken Rückstellkräfte.
Beim Verfahren kann vorgesehen sein, dass das Bauelement vorgebogen wird und derart mit dem Bauelementhalter verbunden wird, sodass der Bauelementhalter das Bauelement auf seiner ihm zugewandten Seite verkapselt. Mit anderen Worten: der Bauelementhalter übernimmt auch die Schutzfunktion des
Verkapselungsdeckels , der nun entbehrlich ist. Bei solch einer Ausführung ist vorteilhaft, wenn der Bauelementhalter lichtdurchlässig, beispielsweise gläsern, ist. Hinsichtlich des Vorbiegens gelten die zuvor genannten Aspekte. Es ist auch hier denkbar, dass das Vorbiegen und Fixieren des
Bauelements im selben Schritt erfolgen. Das Vorbiegen ist eine Verformung des Bauelements, ohne dass gleichzeitig der Bauelementhalter verformt wird. Letzterer ist starr.
Wenn das Bauelement zunächst in die gewünschte Form gebracht wird und dann mit dem bereits vorgeformten Bauelementhalter oder dem Verkapselungsdeckel verbunden wird, vermindert dies die Spannungen zwischen den Komponenten und reduziert das Bestreben des Bauelements nach Ablösung, da die
Rücksetzkräfte reduziert werden. Das Verfahren eignet sich sehr gut für ein biegbares
Bauelement, das eine organische Leuchtdiode, kurz OLED, ist, und ermöglicht dadurch deren Einsatz für eine Vielzahl von Beleuchtungslösungen .
Durch das Aufbringen der wärmeverteilenden Folie auf den Bauelementhalter lässt sich eine Verbesserung der OLED im Betrieb durch die Integration von beliebig dicken
wärmeverteilenden Folien erzielen, ohne die OLED unnötigem mechanischem Stress auszusetzen, da über die Biegung des Bauteils, da die neutrale Faser innerhalb der OLED verläuft, die Funktionsschichten nur gering belastet werden.
Bei den so gefertigten Bauteilmodulen kommt es zu einer
Reduzierung der Delaminationswahrscheinlichkeit der
unterschiedlichen Schichten (insbesondere von Deckschichten, TFE-Schichten, Elektroden, organischen Schichten, etc.) beim Biegen und Fixieren der OLED in der 2.5D-Halterform. Beliebig dicke wärmeverteilende Folien können zur Leuchtdichte- Homogenisierung werden, da die beiden Funktionseinheiten (wärmeverteilender Bereich und OLED) separat aufgebracht werden. Kosteneinsparung durch geringeren Ausschuss wegen der Vermeidung von Delamination auf Grund der Separation der beiden Herstellprozesse für das Bauteil und den
wärmeverteilenden Bereich sind ein weiterer Vorteil.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen in den folgenden Figuren veranschaulicht.
Figur 1 veranschaulicht Verfahrensschritte bei der
Herstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Bauelementmoduls . Figuren 2a bis 2c zeigen Zwischenprodukte und Endprodukt bei der Herstellung des Ausführungsbeispiels eines
Bauelementmoduls nach dem in Figur 1 veranschaulichten
Verfahren .
Figur 3 veranschaulicht Verfahrensschritte bei der
Herstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Bauelementmoduls .
Figuren 4a bis 4e zeigen Zwischenprodukte und Endprodukt bei der Herstellung des Ausführungsbeispiels eines
Bauelementmoduls nach dem in Figur 3 veranschaulichten
Verfahren .
Figur 5 veranschaulicht Verfahrensschritte bei der
Herstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines
Bauelementmoduls .
Figuren 6a bis 6f zeigen Zwischenprodukte und Endprodukt bei der Herstellung des Ausführungsbeispiels eines
Bauelementmoduls nach dem in Figur 5 veranschaulichten
Verfahren .
Figur 7 veranschaulicht Verfahrensschritte bei der
Herstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Bauelementmoduls .
Figur 8 veranschaulicht Verfahrensschritte bei der
Herstellung eines Ausführungsbeispiels eines
Bauelementmoduls . Figur 9 zeigt schematisch den Aufbau einer beispielhaften OLED als Ausführungsbeispiel eines Bauelements.
Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines
Bauelementmoduls .
Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines
Bauelementmoduls .
Figur 12 zeigt die Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines Bauelementmoduls.
Figur 13 zeigt die Komponenten eines Ausführungsbeispiels eines Bauelementmoduls.
Figur 1 zeigt Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Ausführungsbeispiels eines Bauelementmoduls 3 (nicht in Figur 1 dargestellt) . In den Figuren 2a-c werden entsprechende Produkte schematisch veranschaulicht. Sie zeigen eine OLED als ein Ausführungsbeispiel eines Strahlungsemittierenden biegsamen Bauelements 1, das auf einen Bauelementhalter 2 aufgebracht wird, um dadurch ein Ausführungsbeispiel eines Bauelementmoduls 3 herzustellen.
Das Verfahren in Figur 1 umfasst das Bereitstellen eines Bauelementhalters 2 mit gekrümmter Oberseite umfassend einen wärmeverteilenden Bereich 40 an der Oberseite und das
Bereitstellen eines Strahlungsemittierenden, biegsamen
Bauelements 1. Dies ist durch Block Sl veranschaulicht. Das Bauelement 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine flexible OLED. Das Bereitstellen der Komponenten 1, 2 kann
gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Block S2 veranschaulicht das Biegen und Befestigen des
Bauelements 1 auf dem wärmeverteilenden Bereich 40, sodass es eine gekrümmte Form einnimmt. Der Biegeschritt kann vor dem Befestigungsschritt erfolgen oder gleichzeitig, sodass das Befestigen mit dem Biegen einhergeht.
Figur 2a zeigt als Ausführungsbeispiel des biegbaren
strahlungsemittierenden Bauelements 1 eine flexible OLED in schematischer Darstellung. Solch eine OLED kann im gebogenen Zustand montiert und betrieben werden, sofern die damit einhergehenden mechanischen Spannungen die OLED nicht
beschädigen .
Figur 2b zeigt das Bauelement 1 in gebogenem Zustand. Die gestrichelte Linie veranschaulicht die neutrale Faser 10. Als neutrale Faser 10, auch Nulllinie genannt, wird die diejenige Faser oder Schicht einer Komponente bezeichnet, deren Länge sich bei Verdrehen bzw. Biegen nicht ändert. Die durch Biegen verursachte Beanspruchung ist entlang der neutralen Faser 10 minimal. Im Idealfall tritt keine Zug-, Druck-, oder
Scherspannung auf. Die neutrale Faser 10 verläuft bei der gekrümmten OLED, die auf einem flexiblen Plastiksubstrat integriert ist und keine wärmeverteilende Metallschicht an ihrer Unterseite aufweist, innerhalb der Funktionsschichten oder in deren Nähe. Durch die geringe Spannung in den
Funktionsschichten wird der Betrieb der OLED trotz Biegung nicht oder nur kaum beeinträchtigt.
Figur 2c zeigt das Bauelementmodul 3, gefertigt durch das Befestigen des gebogenen Bauelement 1 auf dem
Bauelementhalter 2 durch ein Klebemittel 7. Der
Bauelementhalter 2 hat eine gekrümmte Oberseite und ist in diesem Ausführungsbeispiel zumindest in dem Bereich, auf dem das Bauelement 1 angeordnet ist, durchgängig von der
Oberseite bis zu einer Unterseite metallen ausgebildet. Dies erlaubt eine gute Wärmeverteilung, sodass der Bereich, auf dem das Bauelement 1 angeordnet ist, als wärmeverteilender Bereich 40 dient. Solche Bauelementhalter 2 können
beispielsweise durch Fräsen aus Aluminium gefertigt werden. Ein anderes Herstellungsverfahren für den Bauelementhalter 2 ist Spritzguss. Alternativ können andere formgebende oder umformende Verfahren, z.B. Stanzen oder Biegen, und/oder andere Metalle verwendet werden. In diesen Ausführungen ist der Bauelementhalter 3 vollständig aus wärmeleitendem
Material gefertigt; er kann beispielsweise aus Aluminium oder einem anderen wärmeleitendem Material gefräst sein.
Die Befestigung des Bauelements 1 kann durch Laminieren erfolgen. Laminieren ist ein stoffschlüssiges Fügeverfahren, das unter Wärmezufuhr oder kalt, also bei
Umgebungstemperatur, erfolgen kann. Im letztgenannten Fall wird unter Zufügung eines Klebemittels 7 eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Komponenten 1, 2 hergestellt.
Die Verbindung von Bauelement 1 und Bauelementhalter 2 kann mittels doppelseitigem Klebeband als ein Ausführungsbeispiel eines Klebemittels 7 erfolgen. Doppelseitiges Klebeband ist ein beidseitig mit Haftklebstoffen beschichtetes
Trägermaterial. Das Klebeband wird mit leicht ablösbaren Schutzfolien auf den Haftflächen bereitgestellt. Beim
Befestigungsvorgang wird üblicherweise zuerst die Schutzfolie einer Seite abgelöst und diese auf das Bauelement 1 oder den Bauelementhalter 2 geklebt. Danach wird die Schutzfolie auf der anderen Seite abgelöst und das Bauelement 1 mit dem
Bauelementhalter 2 verklebt. Alternativ kann auch eine Kleberschicht als ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Klebemittels 7 zwischen das
Bauelement 1 und den Bauelementhalter 2 eingebracht werden, um eine Verbindung der beiden Teile 1, 2 herzustellen. Dies kann mittels eines Klebefilms erfolgen. Ein Klebefilm ist eine beidseitig haftende Schicht aus Kleber und wird
üblicherweise mit Schutzfolien auf beiden Seiten
bereitgestellt. Beim Befestigungsvorgang wird üblicherweise zuerst die Schutzfolie von einer Seite abgelöst und der
Klebefilm auf das Bauelement 1 oder den Bauelementhalter 2 geklebt. Danach wird die Schutzfolie auf der anderen Seite abgelöst und das Bauelement 1 mit dem Bauelementhalter 2 verklebt. Alternativ kann die Kleberschicht auch durch einen Flüssigkleber als ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Klebemittels 7 ausgebildet werden. Dieser wird in flüssiger Form auf das Bauelement 1 und/oder den Bauelementhalter 2 aufgebracht und dann werden beide Teile 1, 2 durch Aushärten des Flüssigklebers verbunden.
Das Verkleben mittels der oben geschilderten Verfahren kann unter Aufbringen von Druck erfolgen.
Die oben geschilderten Klebeverfahren können alternativ in gleicher Weise, allerdings unter Zuführung von Wärme
durchgeführt werden. Dadurch wird z.B. die Viskosität des Klebers verringert, der beim Abkühlen eine feste Verbindung herbeiführt oder eine chemische Reaktion im Kleber gestartet. Allerdings ist darauf zu achten, dass die Wärme das
Bauelement 1 nicht beschädigt.
Figur 3 zeigt Verfahrensschritte bei der Herstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Bauelementmoduls 2. In den Figuren 4a bis 4e werden korrespondierende Produkte schematisch dargestellt. Im Folgenden wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zur Herstellung des vorherigen
Ausführungsbeispiels eingegangen .
Das Verfahren in Figur 3 umfasst, veranschaulicht durch Block S3, das Bereitstellen einer wärmeverteilenden Folie 4, die auch als Heat-Spreader-Folie bezeichnet werden kann. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Aluminiumfolie, eine Kupferfolie oder eine Graphitfolie handeln. Solch eine wärmeverteilende Folie 4 ist schematisch in Figur 4a
dargestellt. Des Weiteren wird ein Halterkörper 5 mit einer gekrümmten Oberseite bereitgestellt. Solch ein Halterkörper 5 kann aus Plastik gefertigt sein. Der Halterkörper 5 ist so dimensioniert, dass daraus ein 2.5D-Bauelementmodul gefertigt werden kann.
Block S4 in Figur 3 veranschaulicht das Befestigen der wärmeverteilenden Folie 4 auf der gekrümmten Oberseite des Halterkörper 5, um daraus den Bauelementhalter 2 mit einer wärmeverteilenden Schicht als wärmeverteilenden Bereich 40 an seiner Oberseite herzustellen. Dies kann durch Laminieren, wie oben beschrieben, erfolgen. Eine schematische Darstellung des so gefertigten Bauelementhalters 2 mit der Folie 4 als dem wärmeverteilenden Bereich 40 fixiert mit einem
Klebemittel 7 auf der Oberseite des Bauelementhalters 2 ist schematisch in Figur 4b dargestellt.
In einem weiteren Schritt wird ein biegbares Bauelement 1, in diesem Ausführungsbeispiel eine flexible OLED, bereit
gestellt, veranschaulicht durch den Block S5 in Figur 3, gebogen, veranschaulicht durch den Block S6, und auf dem Bauelementhalter 2 befestigt, wie durch Block 7
veranschaulicht. Biegen und Befestigen kann alternativ im selben Schritt erfolgen. Die Befestigung kann durch
Laminieren, wie zuvor beschrieben, erfolgen.
Figur 4c zeigt als Ausführungsbeispiel des biegbaren
Strahlungsemittierenden Bauelements 1 eine OLED.
Figur 4d zeigt das Bauelement 1 in gebogenem Zustand. Die gestrichelte Linie 10 veranschaulicht die neutrale Faser.
Figur 4e zeigt das Bauelementmodul 3, gefertigt durch das Befestigen des gebogenen Bauelement 1 auf der
wärmeverteilenden Folie 4 des Bauelementhalters 2. Sowohl zwischen dem Bauelement 1 und der wärmeverteilenden Folie 4 als auch zwischen der wärmeverteilenden Folie 4 und dem
Halterkörper sind Klebemittel 7. Das gezeigt Bauelementmodul 3 umfasst als wesentliche Komponenten das Bauelement 1 und den Bauelementhalter 2 und kann in dieser Form bereits als das zur Verwendung bereite Bauelementmodul 3 angesehen werden. Nichtsdestotrotz ist auch das Vorsehen optionaler Teile, beispielsweise weitere Aufsätze oder Beschichtungen zum Schutz oder zur Beeinflussung der Abstrahlcharakteristik, möglich .
Die Verfahren in Figur 3 zeichnet sich dadurch aus, dass die Integration des Bauelementmoduls 3 durch einen mehrstufigen Laminationsprozess erfolgt: In einem Schritt erfolgt die Lamination der wärmeverteilenden Schicht, im oben
beschriebene Ausführungsbeispiel der Folie 4, auf der oder den Oberflächen des Halterkörpers 5, auf die später auch das biegsame Bauelement 1 geklebt wird. Dann wird, in einem weiteren Schritt, das Bauelement 1 auf den Bauelementhalter 2 geklebt . Figur 5 zeigt Verfahrensschritte bei der Herstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Bauelementmoduls 3. In den Figuren 6a bis 6f werden korrespondierende Produkte schematisch dargestellt. Im Folgenden wird im Wesentlichen auf die Unterschiede zur Herstellung des vorherigen
Ausführungsbeispiels eingegangen .
Das Verfahren in Figur 5 umfasst, veranschaulicht durch Block S31, das Bereitstellen eines Halterkörpers 5 mit einer gekrümmten Oberseite. Der Halterkörper 5, schematisch
dargestellt in Figur 6a, ist so dimensioniert, dass daraus ein 2.5D-Bauelementmodul gefertigt werden kann.
Auf zumindest einer Oberseite des Halterkörpers 5 wird eine Aufwachsschicht 6 aufgebracht, wie in Block S8 von Figur 5 veranschaulicht. Der Halterkörper 5 mit der Aufwachsschicht 6 ist schematisch in Figur 6b dargestellt. Das Aufbringen der Aufwachsschicht 6 kann beispielsweise durch Drucken oder Sprühen erfolgen.
Im folgenden Schritt, veranschaulicht durch Block S9 der Figur 5, erfolgt eine elektrochemische Abscheidung einer wärmeverteilenden, galvanischen Schicht 44 als
wärmeverteilender Bereich 40. Diese kann die zuvor bereits genannten Metalle, die auch für eine wärmeverteilende Folie 4 verwendet werden, aufweisen. Durch das galvanische
Aufbringen, einem gut beherrschbaren Prozess, lässt sich die gewünschte Dicke der galvanischen Schicht 44 gut und genau einstellen. Der Halterkörper 5 mit seiner Schicht 44 als wärmeverteilenden Bereich 40 auf der Oberseite ist
schematisch in Figur 6c dargestellt. In weiteren Schritten wird ein biegbares Bauelement 1, in diesem Ausführungsbeispiel eine OLED, bereit gestellt, veranschaulicht durch Block S5 in Figur 5, gebogen,
veranschaulicht durch Block S6, und auf dem Bauelementhalter 2 befestigt, wie durch Block 7 veranschaulicht. Diese
Schritte können in der in Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4c bis 4e beschriebenen Weise erfolgen.
Figur 6d zeigt als Ausführungsbeispiels des biegbaren
Strahlungsemittierenden Bauelements 1 eine OLED.
Figur 6e zeigt das Bauelement 1 in gebogenem Zustand. Die gestrichelte Linie 10 veranschaulicht die neutrale Faser.
Figur 6f zeigt das Bauelementmodul 3, gefertigt durch das Befestigen des gebogenen Bauelements 1 auf der
wärmeverteilenden, galvanischen Schicht 44 des
Bauelementhalters 2. Zwischen dem Bauelement 1 und der
Schicht 44 ist ein Klebemittel 7.
Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie auch bei den
vorangegangenen, erfolgt die Integration des
wärmeverteilenden Bereichs 40 unabhängig von der Integration der OLED auf Plastik in das 2.5D-Modul. Dadurch ist es möglich, dass die neutrale Faser 10 beim Biegen der OLED in den bzw. sehr nahe bei den funktionalen OLED-Schichten, im Abstandsbereich von kleiner als 50 ym, bevorzugt kleiner als 10 μιη, noch bevorzugter kleiner als 5 μιη ist, wodurch der Stress auf diese Schichten minimiert werden kann.
Figur 7 zeigt Verfahrensschritte bei der Herstellung eines Ausführungsbeispiels eines Bauelementmoduls 3 (nicht in Figur 7 dargestellt) . Das Verfahren in Figur 7 umfasst das Bereitstellen eines Bauelementhalters 2 mit gekrümmter Oberseite und das
Bereitstellen eines Strahlungsemittierenden Bauelements 1. Dies ist durch Block S10 symbolisiert. Das Bauelement 1 ist in diesem Ausführungsbeispiel eine flexible OLED 51. Das Bereitstellen der Komponenten 1, 2 kann gleichzeitig oder in beliebiger Reihenfolge erfolgen.
Block S20 symbolisiert das Biegen und Befestigen des
Bauelements 1 auf der Oberseite des Bauelementhalters 2, sodass es eine gekrümmte Form hat. Das Vorbiegen des
Bauelements 1, ohne dass gleichzeitig der Bauelementhalter 2 wie in der konventionellen Fertigung gebogen wird, kann vor dem Befestigungsschritt erfolgen oder gleichzeitig, sodass das Befestigen mit dem Biegen einhergeht.
Figur 8 zeigt Verfahrensschritte für die Variante, dass der Biegeschritt, symbolisiert durch Block S21, vor dem
Befestigungsschritt, symbolisiert durch Block S22, erfolgt. Das Vorbiegen des Bauelements 1 umfasst im Biegeschritt S21, es mit einem gekrümmten, d.h. vorgebogenen, und
vorteilhafterweise starren Verkapselungsdeckel 59 zu
verbinden, sodass das Bauelement 1 die gekrümmte Form
einnimmt. Das Bauelement 1 wird vorgebogen, ohne dass gleichzeitig der bereits vorgeformte Verkapselungsdeckel 59 gebogen wird; allerdings kann dieser Schritt vor oder
gleichzeitig mit der Befestigung am Deckel 59 erfolgen. Dann wird im Befestigungsschritt S22 die vorgebogene Anordnung von Verkapselungsdeckel 59 und Bauelement 1 auf dem
Bauelementhalter 2 fixiert, beispielsweise laminiert.
Alternativ kann vorgesehen sein, zunächst das Bauelement 1 zu biegen und auf dem Bauelementhalter 2 zu fixieren und dann den Verkapselungsdeckel 59 aufzusetzen und zu fixieren.
Figur 9 zeigt schematisch den Aufbau einer OLED 51 als
Ausführungsbeispiel eines Bauelements 1, das in oben
beschriebener Weise gebogen montiert werden kann. Die OLED 51 umfasst ein hermetisches Substrat 53, beispielsweise Glas oder Metall, das einerseits als Träger aktiver OLED-Schichten 55 dient, diese aber auch von der Trägerseite her vor
Umwelteinflüssen schützt. Zum Schutz der anderen Seite der aktiven OLED-Schichten 55 ist noch eine Verkapselung
erforderlich. Diese Funktion kann der Bauelementhalter 2 übernehmen, wenn die aktiven OLED-Schichten 55 ihm zugewandt angeordnet werden. Ein Deckel 59 ist dann nicht mehr
erforderlich, kann aber optional vorgesehen sein. Der
Bauelementhalter 2 mit Verkapselungsfunktion ist
vorteilhafter Weise transparent ausgestaltet, um die
Lichtabstrahlung durch ihn hindurch zu ermöglichen. In einem Ausführungsbeispiel ist der Bauelementhalter 2 bereits vorgebogen, von konstanter oder nahezu konstanter Dicke und aus Glas oder transparentem Kunststoff.
Bei einem konventionellen Prozessfluss wird die OLED 51 auf einem Bauelementhalter 2 aufgebracht und verkapselt und die gesamte Anordnung wird dann verformt, um das Bauelementmodul zu fertigen. Tempern ermöglicht beispielsweise die permanente Verformung des gläsernen Bauelementhalters 2, der die darauf befestigte OLED 51 in die gebogene Form zwingt und hält. Im Normalfall treten dann am Rand des Bauelementhalters 2 starke Kräfte auf, welche die OLED 51 wieder in ihre planare Form drängen wollen und zur Ablösung führen. Figur 10 zeigt die gebogene Anordnung einer OLED 51 mit dem Bauelementhalter 2. Durch die Verformung der gesamten Anordnung im selben Prozessschritt wirken Rückstellkräfte insbesondere an den Rändern, die durch Pfeile 57 angedeutet sind.
Abweichend von der konventionellen Fertigung wird bei der Montage einer oben beschriebenen OLED 51 als Bauelement 1 auf einem bereits gekrümmten Bauelementhalter 2 die OLED 51 zunächst vorgebogen und dann mit dem starren Bauelementhalter 2 verbunden. Der gebogene Bauelementhalter 2 kann aus
getempertem Glas oder Kunststoff gefertigt sein. Das
Vorbiegen der OLED 51 kann durch externen Stimulus erfolgen oder eine permanente Verformung bereits vor dem Aufbringen auf dem Bauelementhalter 2 beinhalten. Im ersten Fall kann die OLED 51 beispielsweise durch mechanische Krafteinwirkung vorgebogen und auf den Bauelementhalter aufgesetzt und befestigt werden, sodass sie dann ihre Verformung durch die Fixierung beibehält. Permanentes Vorbiegen bereits vor dem Befestigen lässt sich durch Tempern erreichen. Wird die OLED 51 vorgebogen verklebt, so gibt es keine Rückstellkräfte, die zu einer Ablösung führen können, oder sie werden signifikannt reduziert, wie in Figur 11, die das Bauelementmodul 3 aus OLED 51 und Bauelementhalter 2 zeigt, durch die fehlenden Pfeile angedeutet. Diese kraftneutrale Verbindung von OLED 51 und Bauelementhalter 2 unterbindet die Rückstellkräfte. Die Verbindung von OLED 51 und Bauelementhalter 2 kann durch Lamination erfolgen. Weitere beispielshafte
Verbindungstechniken sind die Verwendung eines
(Glas- ) Klebers , Verlöten oder Aufschmelzen.
Durch oben beschriebenen Prozessfluss besteht eine hohe
Flexibilität bei der Formgebung des Bauelementmoduls 3 mit der OLED 51 und dem Bauelementhalter 2, der zugleich auch direkt als Verkapselungsdeckel dient. Dies ist in Figur 12 veranschaulicht, die eine vorgebogenen OLED 51 und einen Bauelementhalter 2 für ein S-förmiges Bauelementmodul zeigt.
Figur 13 veranschaulicht einen Prozess, bei dem Dünnglas als Verkapselungsdeckel 59 sowie ein Bauelementhalter 2 für ein S-förmiges Bauelementmodul 3 vorgesehen sind.
Die OLED 51 umfasst ein Substrat 53, beispielsweise Dünnglas oder Metall, auf dem aktive OLED-Schichten 55 angeordnet sind. Ferner ist ein vorgebogener, starrer Bauelementhalter 2, der beispielsweise aus Glass oder Metall gefertigt sein kann und der transparent sein kann aber nicht muss,
vorgesehen. Ein vorgebogener Verkapselungsdeckel 59 des
Moduls 3 kann beispielsweise aus gebogenem Dünnglas gefertigt sein. Bei der Fertigung des Bauelementmoduls 3 wird die OLED 51 zunächst in die gewünschte Form gebracht. Das Vorbiegen der OLED 51 kann durch externen Stimulus erfolgen oder permanent sein, wie oben bereits beschrieben. Dann wird die OLED 51 mit dem ebenfalls vorgeformten Verkapselungsdeckel 59 verbunden, was beispielsweise durch Laminieren, Kleben, Löten oder Aufschmelzen erfolgen kann. Dies minimiert die Spannung der Verbindung, bzw. Interface, zwischen beiden Komponenten, solange die vorgeformte Form beibehalten wird, und reduziert zudem das Bestreben des Laminats, sich von einem eventuellen weiteren Halter, der anschließend angebracht wird, abzulösen. Dann wird die Anordnung von miteinander verbundener OLED 51 und Verkapselungsdeckel 59 mit dem gekrümmten, starren
Bauelementhalter 2 verbunden. Dies kann beispielsweise durch Laminieren, Kleben, Löten oder Aufschmelzen erfolgen. Das Bauelementmodul 3 bietet somit einen hermetisch dichten, zumindest einseitig transparenten und mechanischen Schutz der aktiven OLED-Schichten 55. Bei einem alternativen Prozess für die in Figur 13 gezeigten Komponenten wird die OLED 51 vorgebogen und dann zunächst mit dem starren Bauelementhalter 2 verbunden. Im selben oder nachfolgenden Schritt wird die OLED 51 mit dem Dünnglas als Deckel 59 hermetisch verkapselt.
Durch die Lamination im vorgebogenen Zustand reduzieren sich die Kräfte am Interface und die Ablösebestrebungen vom
Bauelementhalter 2 und auch vom Verkapselungsdeckel 59. Die Lamination oder anderweitige Fixierung mit Einzeldeckeln als Verkapselungsdeckeln 59 erlaubt beispielsweise den Einsatz von vorgeschnittenem Dünnglas als hermetisch dichte
Verkapselung in Kombination mit einem rigiden
Bauelementhalter 2.
Die Merkmale der Ausführungsbeispiele sind kombinierbar. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichen
1 Bauelement
2 Bauelementhalter
3 Bauelementmodul
4 wärmeverteilende Folie
5 Halterkörper
6 Aufwachsschicht
7 Klebemittel
10 neutrale Faser
40 wärmeverteilender Bereich
44 galvanische Schicht
51 OLED
53 Substrat
55 aktive OLED-Schichten
57 Pfeil
59 Verkapselungsdeckel
Sl, S2, S3, S4, S5,
S6, S7, S8, S9, S10,
S20, S21, S22, S31 Verfahrensschritte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauelementmoduls (3) mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Bauelementhalters (2) mit einer
gekrümmten Oberseite und eines Strahlungsemittierenden, biegbaren Bauelements (1),
- Biegen und Befestigen des Bauelements (1) auf der
Oberseite, sodass es eine gekrümmte Form hat.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
wobei der Bauelementhalter (2) einen wärmeverteilenden
Bereich (40) an der Oberseite umfasst und das Biegen und Befestigen des Bauelements (1) auf dem wärmeverteilenden Bereich (40) erfolgt, sodass das Bauelement (1) eine gekrümmte Form einnimmt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
wobei beim Befestigen das biegbare Bauelement (1) auf der Oberseite des Bauelementhalters (2) laminiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
wobei das Laminieren umfasst mittels einer Kleberschicht (7) oder eines doppelseitigen Klebebands (7) das Bauelement
(1) auf der Oberseite des Bauelementhalters (2) zu befestigen .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
wobei die Herstellung des Bauelementhalters (2) Fräsen,
Gießen, Stanzen oder Biegen umfasst, sodass der
wärmeverteilende Bereich (40) als gekrümmter, von der Oberseite bis zu einer Unterseite des Bauelementhalters
(2) durchgehend metallener Bereich ausgebildet ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei der Bauelementhalter (2) durch Aufbringen einer
wärmeverteilenden Schicht auf einer gekrümmten Oberseite eines Halterkörpers (5) ausgebildet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
wobei die wärmeverteilende Schicht aufgebracht wird, indem auf der Oberseite des Halterkörpers (5) eine
Aufwachsschicht (6) aufgebracht wird und auf dieser mittels galvanischer Abscheidung die wärmeverteilende Schicht (44) aufgebracht wird oder indem
eine wärmeverteilende Folie (4) auf die Oberseite des
Halterkörpers (5) laminiert wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Biegen und Befestigen des Bauelements (1) umfasst, es mit einem gekrümmten Verkapselungsdeckel (59) zu verbinden und die Anordnung von gekrümmtem
Verkapselungsdeckel (59) und gekrümmtem Bauelement (1) auf dem Bauelementhalter (2) zu fixieren,
oder wobei das Biegen und Befestigen des Bauelements (1)
umfasst, es auf der gekrümmten Oberseite des
Bauelementhalters (2) zu fixieren und einen gekrümmten Verkapselungsdeckel (59) auf der Anordnung von
Bauelementhalter (2) und gekrümmtem Bauelement (1) zu fixieren .
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bauelement (1) gebogen wird und derart mit dem
Bauelementhalter (2) verbunden wird, dass der
Bauelementhalter (2) das Bauelement (1) auf seiner ihm zugewandten Seite verkapselt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das biegbare Bauelement (1) eine organische Leuchtdiode (51) ist.
11. Bauelementmodul (3) mit
- einem Bauelementhalter (2) mit einer gekrümmten Oberseite und
- einem strahlungsemittierenden Bauelement (1), das in
gekrümmter Form auf der Oberseite angeordnet ist.
12. Bauelementmodul (3) nach Anspruch 11,
wobei der Bauelementhalter (2) einen wärmeverteilenden
Bereich (40) an der Oberseite umfasst und
eine neutrale Faser (10) im Inneren des gekrümmten
Bauelements (1) verläuft.
13. Bauelementmodul (3) nach Anspruch 11 oder 12,
wobei ein Klebemittel (7) flächig zwischen dem gebogenen
Bauelement (1) und der Oberseite angeordnet ist, das das Bauelement (1) auf der Oberseite fixiert.
14. Bauelementmodul (3) nach Anspruch 12 oder 13,
wobei der wärmeverteilende Bereich (40) als gekrümmter, von der Oberseite bis zu einer Unterseite des
Bauelementhalters (2) durchgehend metallener Bereich ausgebildet ist.
15. Bauelementmodul (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Bauelementhalter (2) eine wärmeverteilende Schicht auf einer gekrümmten Oberseite eines Halterkörpers (5) aufweist .
16. Bauelementmodul (3) nach Anspruch 15,
wobei die wärmeverteilende Schicht eine galvanisch
aufgebrachte Schicht (44) auf der Oberseite des
Halterkörpers (5) ist oder als eine wärmeverteilende Folie (4) auf der Oberseite des Halterkörpers (5) laminiert ist.
17. Bauelementmodul (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei auf dem Bauelement (1) ein vorgebogener
Verkapselungsdeckel (59) angeordnet ist.
18. Bauelementmodul (3) nach Anspruch 17,
wobei der Verkapselungsdeckel (59) gläsern ist.
19. Bauelementmodul nach Anspruch 17 oder 18,
wobei der Verkapselungsdeckel (59) derart vorgeformt ist, dass seine Krümmung mit der des starren
Bauelementhalters (2) korrespondiert.
20. Bauelementmodul (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der Bauelementhalter (2) das Bauelement (1) auf seiner ihm zugewandten Seite verkapselt.
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