用于密封光子学器件的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201080031844.2

申请日:

2010.07.15

公开号:

CN102549795A

公开日:

2012.07.04

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H01L 51/52申请公布日:20120704|||公开

IPC分类号:

H01L51/52

主分类号:

H01L51/52

申请人:

康宁股份有限公司

发明人:

张鲁; K·阮

地址:

美国纽约

优先权:

2009.07.15 US 12/503,547

专利代理机构:

北京北翔知识产权代理有限公司 11285

代理人:

徐燕;杨勇

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内容摘要

公开了一种用于密封光子学器件的方法。该光子学器件可以例如包括显示器件、发光器件或光伏器件。该器件是用玻璃熔料密封的,所述玻璃熔料是用激光器从所述器件的两侧(穿过两个玻璃衬底板)顺序地或同时地加热的。所述方法可以使得容易得到更宽的密封宽度,以及更宽的熔料壁总宽度,以增加器件强度。

权利要求书

1.一种制造光子学器件的方法,包括:将一个第一玻璃板(12)定位在一个第二玻璃板(14)上,所述第一玻璃板(12)包括一圈玻璃基熔料(24),所述熔料形成一个壁(26),所述第二玻璃板(14)包括置于其上的有机光子活性材料(16);以第一激光束(32a)穿过所述第一玻璃板辐照所述壁的与所述第一玻璃板相接触的第一表面(40);以第二激光束(32b)穿过所述第二玻璃板辐照所述壁的与所述第二玻璃板相接触的第二表面(44);且其中对所述壁的第一表面和第二表面的辐照将所述第一玻璃板结合到所述第二玻璃板,且其中所述第二表面包括一个密封部分和一个未密封部分,且其中所述密封部分的宽度包括大于或等于所述壁的最大宽度的80%。2.根据权利要求1所述的方法,其中所述密封部分的宽度介于所述壁的最大宽度的80%到98%之间。3.根据权利要求1或2所述的方法,其中对所述壁的第一表面的辐照和对所述壁的第二表面的辐照是同时执行的。4.根据权利要求1-3中任一所述的方法,还包括在辐照所述第一表面之前加热所述第一玻璃板。5.根据权利要求1-4中任一所述的方法,其中所述未密封部分包括位于所述密封部分(52)的相对侧上的一对未密封部分(54a,54b)。6.根据权利要求1-5中任一所述的方法,其中所述有机材料包括有机发光二极管。7.根据权利要求1-6中任一所述的方法,其中所述光子学器件包括光伏器件。8.根据权利要求1-6中任一所述的方法,其中所述光子学器件包括发光面板。9.一种密封玻璃封装体的方法,包括:将一个第一玻璃板(12)定位在一个第二玻璃板(14)上,所述第一玻璃板包括粘附至其一表面的一个壁(26),所述壁包括玻璃密封材料(24);以第一激光束(32a)穿过所述第一玻璃板辐照所述壁的与所述第一玻璃板相接触的第一表面(40);以第二激光束(32b)穿过所述第二玻璃板辐照所述壁的与所述第二玻璃板相接触的第二表面(44),所述壁第二表面与所述第二玻璃板相邻;且其中对所述壁的第一表面和第二表面的辐照将所述第一玻璃板结合到所述第二玻璃板,且其中所述第二表面包括一个密封部分(52)和一个未密封部分(54a),且其中所述密封部分的宽度包括大于或等于所述壁的最大宽度的80%。10.根据权利要求9所述的方法,其中对所述壁第一表面的辐照和对所述壁第二表面的辐照是顺序执行的。11.根据权利要求9或10所述的方法,其中对所述壁第一表面的辐照和对所述壁第二表面的辐照是同时执行的。

说明书

用于密封光子学器件的方法

对在先提交的美国申请的权益的要求

本申请要求享有于2009年7月15日提交的序列号为12/503,547
的美国申请的权益。此文献的内容和本说明书中提到的出版物、专利
和专利文献的全部公开内容都以引用方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种密封光子学器件(photonic device)的方法,具
体而言,涉及形成一个玻璃封装体(glass package)的方法,所述玻
璃封装包括用玻璃基熔料(glass-based frit)气密密封的玻璃板。

背景技术

有机发光二极管(OLED)器件是一种用于显示器应用的新兴技术,
且现在才发展到超过诸如手机等此类常用器件中出现的尺寸。因此,
生产它们仍然很昂贵。

与诸如基于OLED的显示器之类的OLED器件相关的一个困难在于,
需要为用于OLED的有机发光材料维持一个气密密封的环境。这是因
为,即使只存在微量的氧或水分,有机材料也会迅速退化。为此,可
以通过一种玻璃基熔料材料来提供玻璃密封,所述玻璃基熔料材料将
两块玻璃板密封到一起,为包含在所得到的封装体之内的有机材料提
供了足够的气密性。已经证明,这样的玻璃封装体远远优于粘合剂密
封的器件。在一般的熔料密封结构中,玻璃基熔料以一个闭合圈的形
式沉积在第一玻璃板上,该第一玻璃板称为盖板。该熔料被沉积成糊
状物(paste),所述糊状物然后在炉内被加热一段时间,且在一个足以
将就位在盖板上的熔料部分地烧结(预烧结)的温度被加热,使得随
后组装显示器更为容易。然后将OLED沉积在第二玻璃板上,该第二玻
璃板通常称为后面板(backplane plate)或简称后板(backplane)。
OLED可以含有例如电极材料、有机发光材料、空穴注入层、以及其他
必要的组成部分。然后,使得这两块板对齐,且用激光对预烧结的熔
料加热,激光软化了熔料并且在两块玻璃板之间形成气密密封。

随着显示器件尺寸的增加,对密封完好性和牢固性的要求也增加。
已发现,基于熔料的密封出故障的一个原因就是对可用的熔料表面的
不完全利用。也即,熔料实际上被密封到衬底玻璃的宽度没有像整个
可用宽度被密封时所能达到的一样宽。

发明内容

在一个实施方案中,公开了一种制造光子学器件的方法,包括:
将一个第一玻璃板定位在一个第二玻璃板上,所述第一玻璃板包括一
圈玻璃基熔料,所述熔料形成一个壁,所述第二玻璃板包括置于其上
的有机光子活性(photonically active)材料,以第一激光束穿过所
述第一玻璃板辐照所述壁的与所述第一玻璃板相接触的第一表面,以
第二激光束穿过所述第二玻璃板辐照所述壁的与所述第二玻璃板相接
触的第二表面,且其中对所述壁的第一表面和第二表面的辐照将所述
第一玻璃板结合到所述第二玻璃板,且其中所述第二表面包括一个密
封部分和一个未密封部分。这可以通过诸如使用显微镜观察衬底玻璃
板之一来确定。所述密封部分的宽度优选地包括大于或等于所述壁的
最大宽度的80%。优选地,所述密封部分的宽度介于所述壁的最大宽
度的80%到98%之间。分别以第一激光束和第二激光束对所述熔料壁的
第一表面和所述熔料壁的第二表面进行的密封,可以顺序地或同时地
执行。如果顺序地执行,则所述第一激光束和所述第二激光束可以是
相同的激光束,而密封是通过重新定向激光器(从而重新定向激光束)
来完成,或者通过重新定向(例如翻转)待要被密封的组件来完成。

在一些实施方案中,待要被密封的组件可以在辐照和密封之前被
加热,以减少在待要被密封的组件的玻璃板中的应力。可以通过例如
将该组件支承在一个热板上来对该组件加热。

当从组件的一侧观察时,也即当穿过所述熔料不是第一次被预烧
结到的玻璃衬底板观察时,所述未密封部分包括位于所述密封部分的
相对侧上的一对未密封部分。测量所述密封部分的宽度,并测量所述
熔料壁的最大宽度(例如,从一个未密封部分的外侧到另一个未密封
部分的外侧),且将密封部分除以所述最大宽度以得到所述密封宽度。
所述密封宽度可以用百分比表示。

置于两块板之间的有机材料可以是,例如,电致发光有机材料。
例如,该有机材料可以包括有机发光二极管,且还可包括显示器或发
光面板,或者可包括光伏器件。

在另一个实施方案中,描述了一种密封玻璃封装体的方法,包括
将一个第一玻璃板定位在一个第二玻璃板上,所述第一玻璃板包括粘
附至其一表面的一个壁,所述壁包括玻璃密封材料,以第一激光束穿
过所述第一玻璃板辐照所述壁的与所述第一玻璃板相接触的第一表
面,以第二激光束穿过所述第二玻璃板辐照所述壁的与所述第二玻璃
板相接触的第二表面,且其中对所述壁的第一表面和第二表面的辐照
将所述第一玻璃板结合到所述第二玻璃板,且其中所述第二表面包括
一个密封部分和一个未密封部分,且其中所述密封部分的宽度包括大
于或等于所述壁的最大宽度的80%。

在一个实施方案中,该方法包括顺序地辐照所述第一表面和所述
第二表面。在另一个实施方案中,所述第一表面和所述第二表面可被
同时地辐照。

通过下文的参考附图给出的解释性说明,将可更容易地理解本发
明,且本发明的其他目的、特性、细节和优点也将更为显然,下文的
解释性说明不以任何形式暗示限制。所有这些额外的系统、方法、特
征和优点均意在包括在此说明书中,包括在本发明的范围内,且被所
附权利要求所保护。

附图说明

图1是根据本发明的实施方案的一个示例光子学器件(例如,有
机发光二极管组件或器件)的剖面侧视图。

图2是一个玻璃盖板的立体图,该玻璃盖板包括图1的组件且具
有一个置于其上的玻璃熔料壁。

图3是一个后面板的立体图,该后面板包括图1的组件并且具有
置于其上的电致发光器件。

图4是图1的光子学器件的剖面侧视图,该器件从第一侧被密封。

图5是图1的光子学器件的剖面侧视图,该器件从两侧被密封。

图6是置于玻璃盖板和玻璃后面板之间的熔料壁的剖面的特写
图,示出了该熔料壁的各个尺寸。

图7是在密封该熔料壁之后的关于该熔料壁的一部分的俯视图,
且示出了密封和未密封部分的二维外观,以及用于得到密封宽度的各
种不同测量值。

图8是关于从两侧以两个不同的最大熔料壁宽度密封的一个密封
器件在抗裂(anticlastic)弯曲测试下的强度对比故障概率的曲线图,
并且示出了壁厚度和密封宽度越大,则密封强度越大。

图9是关于从两侧以两个不同的最大熔料壁宽度密封的一个密封
器件在四点弯曲测试下的强度对比故障概率的曲线图,并且示出了壁
厚度和密封宽度越大,则密封强度越大。

具体实施方式

在下文的详细说明中,为了解释而非限制,给出了公开具体细节
的示例实施方案,以提供对本发明的透彻理解。然而,本领域普通技
术人员将明了,在获知本公开内容之后,将可以不同于此处公开的具
体细节的其他实施方案来实施本发明。此外,对公知器件、方法和材
料的描述均可被省略,以免模糊对本发明的说明。最后,在任何可适
用处,相似的附图标记都指相似的元件。

如本文所用的,“熔料(frit)”被定义为包括无机玻璃粉的玻
璃基材料。玻璃基熔料,或简称“熔料”,可以可选地包括一种或多
种挥发性粘合剂和/或溶剂作为媒介物(vehicle)。如果需要,熔料还
可以包括一种惰性的、通常是结晶的材料,其用于修改熔料的热膨胀
系数(CTE),以改进熔料的CTE与被结合的玻璃衬底板的CTE的匹配。
因此,虽然熔料主要由玻璃组成,但它还可包括其他无机的和有机的
材料。熔料可以以各种不同形态存在。例如,当玻璃粉混有粘合剂和
媒介物时,熔料可以形成糊状物。将熔料在一个足以驱走(蒸发)所
述挥发性粘合剂和媒介物、但不会烧结该熔料的温度下加热,可形成
一个玻璃粉饼,其中玻璃粉以特定形状轻微地结合,但其中玻璃粒子
没有明显地流动。以较高的温度加热可以导致玻璃粒子流动和接合,
从而至少部分地烧结(“预烧结”)该熔料。在熔料玻璃的熔点温度
以上的一个高温再行加热,可导致玻璃粒子的完全接合,其中玻璃粒
子的粒度特性消失,但是置于熔料内的任意晶体状的CTE修改成分仍
可留在玻璃基质内。

如本文所用,术语“熔料玻璃”将被用来指熔料的玻璃部分,不
包括媒介物、粘合剂或CTE修改成分。

如本文所用,光子学器件以一种或者利用光来产生电流或电压、
或者应用电压或电流来产生光的器件为代表。光子学器件的非限制性
实例包括:诸如有机发光二极管(OLED)显示器之类的发光二极管(LED)
显示器、光伏器件(太阳能电池)、发光面板——包括有机发光二极
管发光面板,等。虽然多种应用均可得益自本发明,但本发明在防止
可用在前述器件中的一些——诸如那些采用了有机发光二极管的器件
中的有机材料退化的方面尤其有效。为此原因,下面的说明书将就有
机发光二极管器件进行讨论,同时应理解本文提出的教导亦可用于其
他光子学器件。

在用于制造光子学器件——诸如有机发光二极管(OLED)显示器
(例如,电视机、计算机显示器)、或发光器件——的一种典型方法
中,将一个电致发光器件用熔料密封材料密封在两块玻璃板之间。这
对于包括有机材料的电致发光器件的密封特别有效,因为大多数有机
材料都不能在不发生严重退化的前提下暴露于氧或水分中达任何可察
觉到的时间。因此该密封优选地是气密的。为此,该密封材料可以是
位于两块玻璃板之间且被加热的玻璃基熔料。

图1示出了一个示例的有机发光二极管器件10,其包括第一玻璃
板12(盖板12)、第二玻璃板14(后面板14)、以及电致发光器件
16。电致发光器件16可包括,例如:第一电极材料18(例如阳极)、
第二电极材料20(例如阴极)、以及置于所述第一电极材料和所述第
二电极材料之间的一层或多层有机电致发光材料22(例如,有机发光
材料)。密封材料24在第一玻璃板和第二玻璃板之间形成了气密密封。

在用于诸如有机发光二极管器件之类的光子学器件的常规密封操
作中,使用玻璃基熔料作为密封材料24,且所述玻璃基熔料被沉积在
第一(玻璃盖)板12上,通过在一个炉中将所述玻璃盖-熔料组件加
热一段时间,且在一个既足以驱走熔料中的任何有机材料、又足以将
该熔料24烧结并粘附到玻璃板的温度加热,从而将所述密封材料24
预烧结就位。图2中示出了一个包括预烧结的熔料壁26的盖板,所述
熔料壁具有框或环的形状。

图3中所示的第二玻璃板包括沉积于其上的一层或多层电致发光
材料22。第二玻璃板还可以包括其他层,例如阳极18、阴极20、以
及至少一根电导线28。电导线28可以是金属或金属氧化物。

一旦熔料24已被预烧结且粘附到盖板12以形成熔料壁26,就将
盖板12和带有有机电致发光器件16的后面板14对齐,优选地是在惰
性气氛中(例如在装有受控气体的适当大小的手套箱中),以使得当
两个板合在一起时,所述有机电致发光装置被盖板12、后面板14和
熔料壁26所包围。也就是说,所述后板、所述盖板和所述熔料壁形成
了包含所述有机材料的腔30。然后熔料壁26可被重新加热以软化所
述壁,使得该壁粘合到盖板和后面板。当该玻璃基熔料壁冷却时,它
在两块玻璃板之间形成一个气密密封,该密封保护有机材料免受氧和
水分。

气密密封该盖板和后板衬底的一种方法,是如图4中所示的通过
使用密封激光器34发射的激光束32穿过盖板12辐照位于玻璃板12
和14之间的熔料壁26。优选地,盖板(或者,激光束传输穿过的板)
的玻璃在玻璃基熔料吸收光的波长或波长范围不吸收大量光,从而密
封激光束32基本不衰减地穿过玻璃板。这防止了对板的加热,而对板
的加热可能会干扰对熔料的加热、或破坏有机材料。也就是说,优选
地,盖板12和后面板14在由密封激光器34输出的一个或多个波长处
是透明的或接近于透明的,从而对盖板的加热不会导致有机材料超过
大约125℃的温度,且优选地不超过高于100℃的温度。由密封激光器
34所产生的光束32在熔料上来回移动,以软化该熔料并且将其粘合
到玻璃盖板和玻璃后面板,从而在它们之间形成气密密封。同样,穿
过玻璃盖板辐照熔料,避免了对通过将阳极电极和阴极电极连接到密
封区之外的部件的一根或多根电导线28进行密封的需要。也就是说,
借助于穿过玻璃盖板12进行辐照,为激光束提供了一条通向熔料的不
具有显著衰减的无阻碍路径。

如前所述,希望激光束所经过的玻璃板对于激光束是很大程度上
透明的。这防止了加热玻璃板,而加热玻璃板会显著增加有机材料的
温度。另一方面,该熔料必须对激光束高度吸收,以使得足够的能量
被吸收以加热并软化该熔料。实际上,激光束的大部分能量都在熔料
的表面(例如,覆以熔料的板界面)处或附近被吸收,通常在表面的
几微米之内。因此,对熔料表面以下的加热主要是通过热传导。

在预烧结步骤中,包含熔料的单个粒子流动并开始接合(即固结)。
在预烧结步骤完成时,熔料良好地粘合到盖板,但在整个一大块熔料
中可能不会完全固结。因此,在该过程的激光密封部分期间,需要足
够加热,以使得不仅将熔料粘合到后板以将盖板密封到该后板,而且
熔料玻璃也基本固结。不完全的固结可能导致熔料壁中的空洞,或者
在熔料壁和下层表面(例如,玻璃衬底表面、导线,等等)之间的未
粘合界面。

除了气密性之外,还希望密封具有足够的强度,以保证在正常操
作或使用期间的密封完好性。当完成的制品,例如显示器,的尺寸较
大且在密封上的应力也相似地较大时,这一点尤其重要。为此,熔料
实际粘合到下层表面的部分应该尽可能宽。通常,用于执行密封的激
光的强度具有高斯剖面,从而更多的能量被传递到熔料的中心而非边
缘。虽然已经尽一切努力来在熔料的宽度上形成一致的强度,例如增
加光束的宽度以保证只有光束的中心部分与熔料重叠,但这已被证明
只是部分成功。首先,为了利用可用于沉积电致发光器件的后面板的
表面区域,显示器制造商通常将电致发光器件扩展到尽量靠近熔料,
这样,激光束的大小必然受到了约束。

此外,也应认识到,无论在预烧结步骤之前将熔料沉积在盖板上
的方式为何(例如,通过喷嘴分配、丝网印刷等),都难于在熔料的
开放表面上得到陡角(例如,直角)。这一点,再加上在预烧结过程
中的表面张力效应,可以导致圆角,圆角会妨碍熔料在该熔料的宽度
上完全地密封,尤其是在玻璃后面板附近。

最后,如上所述,后面板通常包括沉积在该后板的内表面上的至
少一根电导线28,该电导线28在电致发光器件和位于腔30之外的元
件之间形成一条电路径。因为一根或多根电导线的热性质不同于后面
板玻璃或玻璃基熔料的热性质,所以电导线区域上的密封宽度可不同
于无电导线玻璃区域上的密封区域上的宽度。事实上,在某些情况下,
在导线区域上的密封宽度可以比在无导线玻璃区域上的密封宽度更
宽,因为电导线能够比后面板玻璃更好地传导热,从而在熔料与后面
板的界面处在熔料壁的整个宽度上拉平了温度。如本文所用,密封宽
度指的是熔料壁26的被密封到后面板(或者更适当地,该熔料未被首
先预烧结到的板)的部分的宽度除以熔料壁的最大宽度。通过将上述
商数乘以100%,可将该密封宽度表示为一个百分比。

因此,试图密封诸如OLED显示器件之类的光子学器件的人就面临
着竞赛需求。玻璃封装体应被尽快密封以最大化制造产量,但不应快
到没有足够的时间用于必要的经过熔料的厚度的热传导。激光束应该
足够宽,以使得光束的最扁平部分覆盖熔料的宽度,但不应宽到使得
光束辐照到容纳在封装体之内的电致发光器件。如果电致发光器件包
括有机电致发光材料(诸如在有机发光二极管(OLED)器件中使用的),
则尤其如此。激光束功率应该足够高,使得对于光束在熔料上的给定
来回移动速率,给予熔料足够的光能以使得该熔料加热并变软,但不
应高到使得玻璃基熔料的高的吸收率和差的热传导导致过度加热熔料
的辐照表面。此外,密封宽度应该足够宽且尽量一致,以增进密封强
度,尤其对于大型显示器。

从而,本文公开了一种方法,其中可以得到80%以上的密封宽度,
优选地至少介于大约80%和95%之间。这样的密封宽度要大于仅从一侧
密封所获得的大约70%-78%的密封宽度。图5示出光子学组件10,其
包括第一玻璃板12、第二玻璃板14、第一电极18、第二电极20、置
于第一电极和第二电极之间的电致发光层16,以及置于第二玻璃板14
上并且连接到所述电极之一的电导线28。

第一玻璃板12包括一圈玻璃基熔料24,该熔料24在第一玻璃板
上形成一个壁26。熔料24可以是,例如低温玻璃熔料,在与密封过
程中使用的激光的工作波长相匹配或基本匹配的预定波长处,所述低
温玻璃熔料具有较大的光吸收截面。熔料可包含,例如,选自下列的
组中的一个或多个光吸收离子:铁、铜、钒、钕及它们的组合。该熔
料还可包括填料(例如,反性填料(inversion filler)或加性填料
(additive filler)),其改变了该熔料的热膨胀系数,以使得该熔
料匹配于或基本匹配于玻璃板12和14的热膨胀系数。该壁的横截面
形状没有特别的限制,且可以是例如基本矩形的或梯形的。在图6的
剖面图视图中示出了根据本发明的实施方案的一个示例熔料壁,其在
第一玻璃板12和第二玻璃板14之间形成了气密密封。该熔料壁包括
与第一玻璃板12的表面42相邻的第一壁表面40,以及一个相对的第
二表面44。第二表面44可以和第二玻璃板14的表面46相接触,或
者第二表面44可以和置于第二玻璃板14上的一种或多种其他材料相
接触。这些额外的层可包括一个或多个电极层,如阴极金属导线、铟
锡氧化物(ITO)和其他防护材料屏障层或电导线(如图6中所示的导
线28)。在器件衬底(也即,衬底板14)上的每种材料具有不同的热
性质(例如,热膨胀系数(CTE)、热容量和热传导率)。在完成激光
密封过程之后,在器件侧的各种不同热性质会导致在熔料和器件边界
之间的结合强度的显著变化。熔料壁26也包括外侧表面48、内侧表
面50、最大宽度Wmax、高度(厚度)h以及密封宽度Ws。

可以在将第一衬底12密封到第二衬底14之前,预烧结熔料壁26。
为了完成预烧结,将熔料24加热,以使得壁26变为粘附到第一衬底
12。然后,具有置于其上的熔料24的第一衬底12可被置于一个炉中,
该炉以一个依赖于该熔料的成分的温度将该熔料24“火烧”或固结,
以形成壁26。在预烧结阶段,熔料24被加热,且熔料之内包含的有
机粘合剂材料被烧尽。

壁26的厚度或高度h,优选地大约介于5微米到30微米,优选
地在大约10微米和大约20微米之间,且更优选地介于大约12微米和
大约15微米之间,这取决于具体器件(例如,显示器件)的应用。足
够厚但不过分厚的壁,使得衬底板从第一衬底12的背侧被密封。如果
壁26太薄,可能加热不充分。如果壁26太厚,其将能在第一表面40
吸收足够多的能量而导致熔化,但将阻止用来熔化该熔料所需的能量
到达靠近第二衬底14的壁的区域。第一玻璃板12相对于第二玻璃板
14而被定位,使得壁26位于玻璃板之间,且围绕有机发光材料22。

简单参照图4,在只有单个激光束在熔料壁上来回移动的密封过
程中,且更具体地,当只有单个激光束在表面40上来回移动时,壁表
面44的一部分将会被密封到相邻的下层材料(例如,衬底板14)。
然而,通常地,壁表面44的一部分不粘附到相邻的材料。如所提到的,
热量主要是通过来自壁表面40的传导被传递到第二表面44,且光束
的停留时间和/或功率可能不足以促使熔料壁遍及其厚度彻底熔化。从
而,虽然借助于至少在壁表面40和44的外围附近存在至少一个最小
粘合,可以形成一个气密密封,但该密封可能缺乏机械强度,尤其是
在例如熔料壁表面44和下层材料(例如玻璃板14)的界面处,且易
于损坏。密封的程度可以由密封宽度来表征。密封宽度通过熔料表面
的密封部分的宽度(Ws)除以熔料壁的最大宽度(Wmax)来计算。借助于
图6和图7,可以清楚地看到这一点。

图7示出了从图6中所示的激光束32b的方向观察的熔料壁26的
视图。图7示出了两侧是两个未密封部分54a和54b的熔料壁26的密
封部分52。未密封部分54a和54b在当前视图中具有宽度WUS。未密
封部分54a的未密封宽度可以和部分54b的未密封宽度相同或者不同。
应注意到,虽然观察到的结构是三维的,但该视图(例如通过显微镜)
是二维的,且因此对各个不同部分的相对宽度的测量值可以如同位于
二维平面上一样容易地测量。

如所示,通过将前述的商数乘以100%,密封宽度度量可以容易地
被表示为百分比。因此,例如,对于具有2mm最大宽度Wmax的熔料壁,
且其中熔料壁的一个表面(第一表面40或第二表面44)仅被粘合在
最大熔料宽度的1mm上,则对于该表面的密封宽度是50%。由于预烧
结步骤,在第一衬底板12的表面42和熔料壁26的第一表面44之间
的密封宽度通常具有非常高的百分比,因此,除非本文另有注明,否
则密封宽度就将被用于表示该熔料的不是在预烧结期间粘合的表面的
密封程度。该表面通常是密封到第二玻璃板14(后板14)的第二表面
44。

已示出,密封宽度越大,熔料壁的机械强度就越大。图8示出了
如下两个样本的抗裂弯曲强度的Weibull分布图(以牛顿·米为单位
的力 对比 故障概率),这两个样本具有最大熔料宽度0.4mm(左边
的圆形)和熔料壁宽度0.7mm(右边的方形)。该密封是通过先密封
该样本的一侧然后密封另一侧而形成的(通过翻转该组件)。它是以
24瓦特的激光功率以10mm/s的速度密封的。0.4mm样本的密封宽度
是79%±1%,而0.7mm样本的密封宽度是85%±1%。圆形数据(0.4
mm样本)包括11.3的Weibull斜率m,以及10.2牛顿·米的Weibull
特征应力SO,而方形数据(0.7mm样本)包括15.2的m值,以及19.5
牛顿·米的SO值。0.7mm熔料壁的密封宽度比0.4mm熔料壁的密封
宽度宽大约88%。该数据表明对于具有较大密封宽度的壁,抗裂密封
强度有近似2倍的增长。

图9示出了在四点弯曲中测试的0.4mm壁宽和0.7mm壁宽的相
似的Weibull数据。密封参数与先前实施例中的相同。对于0.4mm
样本的Weibull斜率m是11.9,而特征应力SO是35.4牛顿·米。0.7
mm样本的Weibull斜率m是13.3,而特征强度SO是52.6牛顿·米。
在此实施例中,0.7mm壁宽的密封宽度是80%±1%,而0.7mm样本
的密封宽度是84%±1%,比0.4mm样本的壁宽度大了大约84%。0.7mm
壁的密封强度(右边的三角形)比0.4mm壁的密封强度(左边的方形)
大49%。

根据一个实施方案,一种密封光子学器件的方法,包括将玻璃基
熔料分配在玻璃盖板12上,并且将该熔料预烧结以在所述盖板上形成
一个壁。所述玻璃基熔料可被预烧结,例如通过在烤箱或炉内加热所
述盖板和所述熔料。一种示例加热方案可以是,例如,在400℃加热
至少15分钟。

在下面的步骤中,激光束32a穿过第一玻璃板12辐照熔料壁26
的第一表面40。在光束32a和熔料壁26之间的相对移动,导致熔料
壁26的第一表面加热并软化。然后,壁26冷却并凝固。第二激光束
32b相似地穿过第二玻璃板14辐照熔料壁26的第二表面44,在某些
实施例中,穿过一个电极(例如,阳极18)、或置于板14上的其他
层来辐照熔料壁26的第二表面44。在激光束32b和熔料壁26之间的
相对移动,导致该光束32b加热并且软化该壁。随后壁26冷却并且凝
固,将电致发光层16分别气密密封在第一玻璃板12和第二玻璃板14
之间。可以在对第一表面40加热之后或者与对第一表面40的加热的
同时,加热第二表面44。例如,在一个实施方案中,熔料壁26的第
一表面40可被激光束32加热。待要被密封的组件可被反转,且激光
束32被用来近似地加热表面44,完成该密封。或者,第一激光器34a
可被用来以第一激光束32a加热第一表面40,而第二激光器34b可以
用第二激光束32b加热第二表面44。在另一个实施方案中,通过将来
自一个激光器的一个光束分成两个光束,可以从单个激光器得到两个
光束。优选地,得自双面密封的密封宽度大于大约80%,更优选地,
所述密封宽度大于大约85%,更优选地大于大约90%。用于密封宽度的
一般范围介于80%和95%之间,但可以大于95%。

为了增进密封强度,玻璃板12和/或14中的一个或两者均可在辐
照熔料壁26之前被加热,以降低在形成密封时可能存在的应力。例如,
在辐照之前,可使用一个已加热的支承物(“热板”)来支承该组件,
以提高衬底板之一的温度。已加热的一块或多块衬底板,应被维持在
低于125℃的温度,优选地低于100℃,以保证有机电致发光材料不被
损坏,但是对不包含有机材料的玻璃封装体的密封不受此限制的约束。

在一些实施方案中,微波发生器可以代替激光器34a和/或34b,
其中熔料壁被微波束而非激光束加热。

如上所述,双侧密封可被用来增大给定密封的宽度,从而增强密
封强度,而不对熔料造成损害。通常,随着熔料壁总宽度的增大,熔
料的质量也增加,就需要更多的能量来完成密封。用于有效密封器件
的能量可能会高到足以损害熔料——基本烧毁熔料。双侧密封提供了
一种这样的施加所需的能量的方法,它不会像单侧密封的情况中那样,
过度地增大在单个点处施加的能量。

已经发现,单侧密封通常不仅导致相对低的密封宽度,还导致密
封宽度上的小区域也未被粘合到下层材料(例如,玻璃、电极、导线
等等)。其结果是小片的未密封熔料,沿着密封表面出现小的“斑点”。
因此,尽管常规的单侧密封可能表现出例如70%的总体密封宽度,但
考虑到这些非常小的未密封区域的有效密封宽度可能更小,进一步弱
化了密封。双侧密封不仅显著地减少在密封界面出现的斑点,而且显
著地减少在熔料壁体内的小空穴的形成。

应强调,本发明的上述实施方案,尤其是任何“优选的”实施方
案,仅仅是实施方式的可能例子,只是为了清楚理解本发明的原理而
提出的。在不实质地背离本发明的精神和原理的前提下,可对本发明
的上述实施方案作出许多变化和修改。所有这样的修改和变化都旨在
包括在本公开内容和本发明的范围内,且受到随后的权利要求的保护。

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资源描述

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1、(10)申请公布号 CN 102549795 A (43)申请公布日 2012.07.04 C N 1 0 2 5 4 9 7 9 5 A *CN102549795A* (21)申请号 201080031844.2 (22)申请日 2010.07.15 12/503,547 2009.07.15 US H01L 51/52(2006.01) (71)申请人康宁股份有限公司 地址美国纽约 (72)发明人张鲁 K阮 (74)专利代理机构北京北翔知识产权代理有限 公司 11285 代理人徐燕 杨勇 (54) 发明名称 用于密封光子学器件的方法 (57) 摘要 公开了一种用于密封光子学器件的方法。该 。

2、光子学器件可以例如包括显示器件、发光器件或 光伏器件。该器件是用玻璃熔料密封的,所述玻璃 熔料是用激光器从所述器件的两侧(穿过两个玻 璃衬底板)顺序地或同时地加热的。所述方法可 以使得容易得到更宽的密封宽度,以及更宽的熔 料壁总宽度,以增加器件强度。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.01.16 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2010/042053 2010.07.15 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/008905 EN 2011.01.20 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书8页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局。

3、 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 4 页 1/1页 2 1.一种制造光子学器件的方法,包括: 将一个第一玻璃板(12)定位在一个第二玻璃板(14)上,所述第一玻璃板(12)包括一 圈玻璃基熔料(24),所述熔料形成一个壁(26),所述第二玻璃板(14)包括置于其上的有机 光子活性材料(16); 以第一激光束(32a)穿过所述第一玻璃板辐照所述壁的与所述第一玻璃板相接触的 第一表面(40); 以第二激光束(32b)穿过所述第二玻璃板辐照所述壁的与所述第二玻璃板相接触的 第二表面(44);且 其中对所述壁的第一表面和第二表面的辐照将所述第一玻璃板结合到所述第二玻璃 。

4、板,且其中所述第二表面包括一个密封部分和一个未密封部分,且其中所述密封部分的宽 度包括大于或等于所述壁的最大宽度的80。 2.根据权利要求1所述的方法,其中所述密封部分的宽度介于所述壁的最大宽度的 80到98之间。 3.根据权利要求1或2所述的方法,其中对所述壁的第一表面的辐照和对所述壁的第 二表面的辐照是同时执行的。 4.根据权利要求1-3中任一所述的方法,还包括在辐照所述第一表面之前加热所述第 一玻璃板。 5.根据权利要求1-4中任一所述的方法,其中所述未密封部分包括位于所述密封部分 (52)的相对侧上的一对未密封部分(54a,54b)。 6.根据权利要求1-5中任一所述的方法,其中所述有。

5、机材料包括有机发光二极管。 7.根据权利要求1-6中任一所述的方法,其中所述光子学器件包括光伏器件。 8.根据权利要求1-6中任一所述的方法,其中所述光子学器件包括发光面板。 9.一种密封玻璃封装体的方法,包括: 将一个第一玻璃板(12)定位在一个第二玻璃板(14)上,所述第一玻璃板包括粘附至 其一表面的一个壁(26),所述壁包括玻璃密封材料(24); 以第一激光束(32a)穿过所述第一玻璃板辐照所述壁的与所述第一玻璃板相接触的 第一表面(40); 以第二激光束(32b)穿过所述第二玻璃板辐照所述壁的与所述第二玻璃板相接触的 第二表面(44),所述壁第二表面与所述第二玻璃板相邻;且 其中对所述。

6、壁的第一表面和第二表面的辐照将所述第一玻璃板结合到所述第二玻璃 板,且其中所述第二表面包括一个密封部分(52)和一个未密封部分(54a),且其中所述密 封部分的宽度包括大于或等于所述壁的最大宽度的80。 10.根据权利要求9所述的方法,其中对所述壁第一表面的辐照和对所述壁第二表面 的辐照是顺序执行的。 11.根据权利要求9或10所述的方法,其中对所述壁第一表面的辐照和对所述壁第二 表面的辐照是同时执行的。 权 利 要 求 书CN 102549795 A 1/8页 3 用于密封光子学器件的方法 0001 对在先提交的美国申请的权益的要求 0002 本申请要求享有于2009年7月15日提交的序列号。

7、为12/503,547的美国申请的 权益。此文献的内容和本说明书中提到的出版物、专利和专利文献的全部公开内容都以引 用方式纳入本文。 技术领域 0003 本发明涉及一种密封光子学器件(photonic device)的方法,具体而言,涉及形成 一个玻璃封装体(glass package)的方法,所述玻璃封装包括用玻璃基熔料(glass-based frit)气密密封的玻璃板。 背景技术 0004 有机发光二极管(OLED)器件是一种用于显示器应用的新兴技术,且现在才发展 到超过诸如手机等此类常用器件中出现的尺寸。因此,生产它们仍然很昂贵。 0005 与诸如基于OLED的显示器之类的OLED器件。

8、相关的一个困难在于,需要为用于 OLED的有机发光材料维持一个气密密封的环境。这是因为,即使只存在微量的氧或水分,有 机材料也会迅速退化。为此,可以通过一种玻璃基熔料材料来提供玻璃密封,所述玻璃基熔 料材料将两块玻璃板密封到一起,为包含在所得到的封装体之内的有机材料提供了足够的 气密性。已经证明,这样的玻璃封装体远远优于粘合剂密封的器件。在一般的熔料密封结 构中,玻璃基熔料以一个闭合圈的形式沉积在第一玻璃板上,该第一玻璃板称为盖板。该熔 料被沉积成糊状物(paste),所述糊状物然后在炉内被加热一段时间,且在一个足以将就位 在盖板上的熔料部分地烧结(预烧结)的温度被加热,使得随后组装显示器更为。

9、容易。然 后将OLED沉积在第二玻璃板上,该第二玻璃板通常称为后面板(backplane plate)或简称 后板(backplane)。OLED可以含有例如电极材料、有机发光材料、空穴注入层、以及其他必 要的组成部分。然后,使得这两块板对齐,且用激光对预烧结的熔料加热,激光软化了熔料 并且在两块玻璃板之间形成气密密封。 0006 随着显示器件尺寸的增加,对密封完好性和牢固性的要求也增加。已发现,基于熔 料的密封出故障的一个原因就是对可用的熔料表面的不完全利用。也即,熔料实际上被密 封到衬底玻璃的宽度没有像整个可用宽度被密封时所能达到的一样宽。 发明内容 0007 在一个实施方案中,公开了一种。

10、制造光子学器件的方法,包括:将一个第一玻璃板 定位在一个第二玻璃板上,所述第一玻璃板包括一圈玻璃基熔料,所述熔料形成一个壁,所 述第二玻璃板包括置于其上的有机光子活性(photonically active)材料,以第一激光束 穿过所述第一玻璃板辐照所述壁的与所述第一玻璃板相接触的第一表面,以第二激光束穿 过所述第二玻璃板辐照所述壁的与所述第二玻璃板相接触的第二表面,且其中对所述壁的 第一表面和第二表面的辐照将所述第一玻璃板结合到所述第二玻璃板,且其中所述第二表 说 明 书CN 102549795 A 2/8页 4 面包括一个密封部分和一个未密封部分。这可以通过诸如使用显微镜观察衬底玻璃板之一。

11、 来确定。所述密封部分的宽度优选地包括大于或等于所述壁的最大宽度的80。优选地, 所述密封部分的宽度介于所述壁的最大宽度的80到98之间。分别以第一激光束和第 二激光束对所述熔料壁的第一表面和所述熔料壁的第二表面进行的密封,可以顺序地或同 时地执行。如果顺序地执行,则所述第一激光束和所述第二激光束可以是相同的激光束,而 密封是通过重新定向激光器(从而重新定向激光束)来完成,或者通过重新定向(例如翻 转)待要被密封的组件来完成。 0008 在一些实施方案中,待要被密封的组件可以在辐照和密封之前被加热,以减少在 待要被密封的组件的玻璃板中的应力。可以通过例如将该组件支承在一个热板上来对该组 件加热。

12、。 0009 当从组件的一侧观察时,也即当穿过所述熔料不是第一次被预烧结到的玻璃衬底 板观察时,所述未密封部分包括位于所述密封部分的相对侧上的一对未密封部分。测量所 述密封部分的宽度,并测量所述熔料壁的最大宽度(例如,从一个未密封部分的外侧到另 一个未密封部分的外侧),且将密封部分除以所述最大宽度以得到所述密封宽度。所述密封 宽度可以用百分比表示。 0010 置于两块板之间的有机材料可以是,例如,电致发光有机材料。例如,该有机材料 可以包括有机发光二极管,且还可包括显示器或发光面板,或者可包括光伏器件。 0011 在另一个实施方案中,描述了一种密封玻璃封装体的方法,包括将一个第一玻璃 板定位在。

13、一个第二玻璃板上,所述第一玻璃板包括粘附至其一表面的一个壁,所述壁包括 玻璃密封材料,以第一激光束穿过所述第一玻璃板辐照所述壁的与所述第一玻璃板相接触 的第一表面,以第二激光束穿过所述第二玻璃板辐照所述壁的与所述第二玻璃板相接触的 第二表面,且其中对所述壁的第一表面和第二表面的辐照将所述第一玻璃板结合到所述第 二玻璃板,且其中所述第二表面包括一个密封部分和一个未密封部分,且其中所述密封部 分的宽度包括大于或等于所述壁的最大宽度的80。 0012 在一个实施方案中,该方法包括顺序地辐照所述第一表面和所述第二表面。在另 一个实施方案中,所述第一表面和所述第二表面可被同时地辐照。 0013 通过下文。

14、的参考附图给出的解释性说明,将可更容易地理解本发明,且本发明的 其他目的、特性、细节和优点也将更为显然,下文的解释性说明不以任何形式暗示限制。所 有这些额外的系统、方法、特征和优点均意在包括在此说明书中,包括在本发明的范围内, 且被所附权利要求所保护。 附图说明 0014 图1是根据本发明的实施方案的一个示例光子学器件(例如,有机发光二极管组 件或器件)的剖面侧视图。 0015 图2是一个玻璃盖板的立体图,该玻璃盖板包括图1的组件且具有一个置于其上 的玻璃熔料壁。 0016 图3是一个后面板的立体图,该后面板包括图1的组件并且具有置于其上的电致 发光器件。 0017 图4是图1的光子学器件的剖。

15、面侧视图,该器件从第一侧被密封。 说 明 书CN 102549795 A 3/8页 5 0018 图5是图1的光子学器件的剖面侧视图,该器件从两侧被密封。 0019 图6是置于玻璃盖板和玻璃后面板之间的熔料壁的剖面的特写图,示出了该熔料 壁的各个尺寸。 0020 图7是在密封该熔料壁之后的关于该熔料壁的一部分的俯视图,且示出了密封和 未密封部分的二维外观,以及用于得到密封宽度的各种不同测量值。 0021 图8是关于从两侧以两个不同的最大熔料壁宽度密封的一个密封器件在抗裂 (anticlastic)弯曲测试下的强度对比故障概率的曲线图,并且示出了壁厚度和密封宽度 越大,则密封强度越大。 0022。

16、 图9是关于从两侧以两个不同的最大熔料壁宽度密封的一个密封器件在四点弯 曲测试下的强度对比故障概率的曲线图,并且示出了壁厚度和密封宽度越大,则密封强度 越大。 具体实施方式 0023 在下文的详细说明中,为了解释而非限制,给出了公开具体细节的示例实施方案, 以提供对本发明的透彻理解。然而,本领域普通技术人员将明了,在获知本公开内容之后, 将可以不同于此处公开的具体细节的其他实施方案来实施本发明。此外,对公知器件、方法 和材料的描述均可被省略,以免模糊对本发明的说明。最后,在任何可适用处,相似的附图 标记都指相似的元件。 0024 如本文所用的,“熔料(frit)”被定义为包括无机玻璃粉的玻璃基。

17、材料。玻璃基 熔料,或简称“熔料”,可以可选地包括一种或多种挥发性粘合剂和/或溶剂作为媒介物 (vehicle)。如果需要,熔料还可以包括一种惰性的、通常是结晶的材料,其用于修改熔料的 热膨胀系数(CTE),以改进熔料的CTE与被结合的玻璃衬底板的CTE的匹配。因此,虽然熔 料主要由玻璃组成,但它还可包括其他无机的和有机的材料。熔料可以以各种不同形态存 在。例如,当玻璃粉混有粘合剂和媒介物时,熔料可以形成糊状物。将熔料在一个足以驱走 (蒸发)所述挥发性粘合剂和媒介物、但不会烧结该熔料的温度下加热,可形成一个玻璃粉 饼,其中玻璃粉以特定形状轻微地结合,但其中玻璃粒子没有明显地流动。以较高的温度加。

18、 热可以导致玻璃粒子流动和接合,从而至少部分地烧结(“预烧结”)该熔料。在熔料玻璃 的熔点温度以上的一个高温再行加热,可导致玻璃粒子的完全接合,其中玻璃粒子的粒度 特性消失,但是置于熔料内的任意晶体状的CTE修改成分仍可留在玻璃基质内。 0025 如本文所用,术语“熔料玻璃”将被用来指熔料的玻璃部分,不包括媒介物、粘合剂 或CTE修改成分。 0026 如本文所用,光子学器件以一种或者利用光来产生电流或电压、或者应用电压 或电流来产生光的器件为代表。光子学器件的非限制性实例包括:诸如有机发光二极管 (OLED)显示器之类的发光二极管(LED)显示器、光伏器件(太阳能电池)、发光面板包 括有机发光。

19、二极管发光面板,等。虽然多种应用均可得益自本发明,但本发明在防止可用在 前述器件中的一些诸如那些采用了有机发光二极管的器件中的有机材料退化的方面 尤其有效。为此原因,下面的说明书将就有机发光二极管器件进行讨论,同时应理解本文提 出的教导亦可用于其他光子学器件。 0027 在用于制造光子学器件诸如有机发光二极管(OLED)显示器(例如,电视机、 说 明 书CN 102549795 A 4/8页 6 计算机显示器)、或发光器件的一种典型方法中,将一个电致发光器件用熔料密封材料 密封在两块玻璃板之间。这对于包括有机材料的电致发光器件的密封特别有效,因为大多 数有机材料都不能在不发生严重退化的前提下暴。

20、露于氧或水分中达任何可察觉到的时间。 因此该密封优选地是气密的。为此,该密封材料可以是位于两块玻璃板之间且被加热的玻 璃基熔料。 0028 图1示出了一个示例的有机发光二极管器件10,其包括第一玻璃板12(盖板12)、 第二玻璃板14(后面板14)、以及电致发光器件16。电致发光器件16可包括,例如:第一电 极材料18(例如阳极)、第二电极材料20(例如阴极)、以及置于所述第一电极材料和所述 第二电极材料之间的一层或多层有机电致发光材料22(例如,有机发光材料)。密封材料 24在第一玻璃板和第二玻璃板之间形成了气密密封。 0029 在用于诸如有机发光二极管器件之类的光子学器件的常规密封操作中,。

21、使用玻璃 基熔料作为密封材料24,且所述玻璃基熔料被沉积在第一(玻璃盖)板12上,通过在一 个炉中将所述玻璃盖-熔料组件加热一段时间,且在一个既足以驱走熔料中的任何有机材 料、又足以将该熔料24烧结并粘附到玻璃板的温度加热,从而将所述密封材料24预烧结就 位。图2中示出了一个包括预烧结的熔料壁26的盖板,所述熔料壁具有框或环的形状。 0030 图3中所示的第二玻璃板包括沉积于其上的一层或多层电致发光材料22。第二玻 璃板还可以包括其他层,例如阳极18、阴极20、以及至少一根电导线28。电导线28可以是 金属或金属氧化物。 0031 一旦熔料24已被预烧结且粘附到盖板12以形成熔料壁26,就将盖。

22、板12和带有有 机电致发光器件16的后面板14对齐,优选地是在惰性气氛中(例如在装有受控气体的适 当大小的手套箱中),以使得当两个板合在一起时,所述有机电致发光装置被盖板12、后面 板14和熔料壁26所包围。也就是说,所述后板、所述盖板和所述熔料壁形成了包含所述有 机材料的腔30。然后熔料壁26可被重新加热以软化所述壁,使得该壁粘合到盖板和后面 板。当该玻璃基熔料壁冷却时,它在两块玻璃板之间形成一个气密密封,该密封保护有机材 料免受氧和水分。 0032 气密密封该盖板和后板衬底的一种方法,是如图4中所示的通过使用密封激光器 34发射的激光束32穿过盖板12辐照位于玻璃板12和14之间的熔料壁2。

23、6。优选地,盖 板(或者,激光束传输穿过的板)的玻璃在玻璃基熔料吸收光的波长或波长范围不吸收大 量光,从而密封激光束32基本不衰减地穿过玻璃板。这防止了对板的加热,而对板的加热 可能会干扰对熔料的加热、或破坏有机材料。也就是说,优选地,盖板12和后面板14在由 密封激光器34输出的一个或多个波长处是透明的或接近于透明的,从而对盖板的加热不 会导致有机材料超过大约125的温度,且优选地不超过高于100的温度。由密封激光器 34所产生的光束32在熔料上来回移动,以软化该熔料并且将其粘合到玻璃盖板和玻璃后 面板,从而在它们之间形成气密密封。同样,穿过玻璃盖板辐照熔料,避免了对通过将阳极 电极和阴极电。

24、极连接到密封区之外的部件的一根或多根电导线28进行密封的需要。也就 是说,借助于穿过玻璃盖板12进行辐照,为激光束提供了一条通向熔料的不具有显著衰减 的无阻碍路径。 0033 如前所述,希望激光束所经过的玻璃板对于激光束是很大程度上透明的。这防止 了加热玻璃板,而加热玻璃板会显著增加有机材料的温度。另一方面,该熔料必须对激光束 说 明 书CN 102549795 A 5/8页 7 高度吸收,以使得足够的能量被吸收以加热并软化该熔料。实际上,激光束的大部分能量都 在熔料的表面(例如,覆以熔料的板界面)处或附近被吸收,通常在表面的几微米之内。因 此,对熔料表面以下的加热主要是通过热传导。 0034。

25、 在预烧结步骤中,包含熔料的单个粒子流动并开始接合(即固结)。在预烧结步骤 完成时,熔料良好地粘合到盖板,但在整个一大块熔料中可能不会完全固结。因此,在该过 程的激光密封部分期间,需要足够加热,以使得不仅将熔料粘合到后板以将盖板密封到该 后板,而且熔料玻璃也基本固结。不完全的固结可能导致熔料壁中的空洞,或者在熔料壁和 下层表面(例如,玻璃衬底表面、导线,等等)之间的未粘合界面。 0035 除了气密性之外,还希望密封具有足够的强度,以保证在正常操作或使用期间的 密封完好性。当完成的制品,例如显示器,的尺寸较大且在密封上的应力也相似地较大时, 这一点尤其重要。为此,熔料实际粘合到下层表面的部分应该。

26、尽可能宽。通常,用于执行密 封的激光的强度具有高斯剖面,从而更多的能量被传递到熔料的中心而非边缘。虽然已经 尽一切努力来在熔料的宽度上形成一致的强度,例如增加光束的宽度以保证只有光束的中 心部分与熔料重叠,但这已被证明只是部分成功。首先,为了利用可用于沉积电致发光器件 的后面板的表面区域,显示器制造商通常将电致发光器件扩展到尽量靠近熔料,这样,激光 束的大小必然受到了约束。 0036 此外,也应认识到,无论在预烧结步骤之前将熔料沉积在盖板上的方式为何(例 如,通过喷嘴分配、丝网印刷等),都难于在熔料的开放表面上得到陡角(例如,直角)。这 一点,再加上在预烧结过程中的表面张力效应,可以导致圆角,。

27、圆角会妨碍熔料在该熔料的 宽度上完全地密封,尤其是在玻璃后面板附近。 0037 最后,如上所述,后面板通常包括沉积在该后板的内表面上的至少一根电导线28, 该电导线28在电致发光器件和位于腔30之外的元件之间形成一条电路径。因为一根或多 根电导线的热性质不同于后面板玻璃或玻璃基熔料的热性质,所以电导线区域上的密封宽 度可不同于无电导线玻璃区域上的密封区域上的宽度。事实上,在某些情况下,在导线区域 上的密封宽度可以比在无导线玻璃区域上的密封宽度更宽,因为电导线能够比后面板玻璃 更好地传导热,从而在熔料与后面板的界面处在熔料壁的整个宽度上拉平了温度。如本文 所用,密封宽度指的是熔料壁26的被密封到。

28、后面板(或者更适当地,该熔料未被首先预烧 结到的板)的部分的宽度除以熔料壁的最大宽度。通过将上述商数乘以100,可将该密封 宽度表示为一个百分比。 0038 因此,试图密封诸如OLED显示器件之类的光子学器件的人就面临着竞赛需求。玻 璃封装体应被尽快密封以最大化制造产量,但不应快到没有足够的时间用于必要的经过熔 料的厚度的热传导。激光束应该足够宽,以使得光束的最扁平部分覆盖熔料的宽度,但不应 宽到使得光束辐照到容纳在封装体之内的电致发光器件。如果电致发光器件包括有机电致 发光材料(诸如在有机发光二极管(OLED)器件中使用的),则尤其如此。激光束功率应该 足够高,使得对于光束在熔料上的给定来回。

29、移动速率,给予熔料足够的光能以使得该熔料 加热并变软,但不应高到使得玻璃基熔料的高的吸收率和差的热传导导致过度加热熔料的 辐照表面。此外,密封宽度应该足够宽且尽量一致,以增进密封强度,尤其对于大型显示器。 0039 从而,本文公开了一种方法,其中可以得到80以上的密封宽度,优选地至少介于 大约80和95之间。这样的密封宽度要大于仅从一侧密封所获得的大约70-78的 说 明 书CN 102549795 A 6/8页 8 密封宽度。图5示出光子学组件10,其包括第一玻璃板12、第二玻璃板14、第一电极18、第 二电极20、置于第一电极和第二电极之间的电致发光层16,以及置于第二玻璃板14上并且 连。

30、接到所述电极之一的电导线28。 0040 第一玻璃板12包括一圈玻璃基熔料24,该熔料24在第一玻璃板上形成一个壁 26。熔料24可以是,例如低温玻璃熔料,在与密封过程中使用的激光的工作波长相匹配或 基本匹配的预定波长处,所述低温玻璃熔料具有较大的光吸收截面。熔料可包含,例如,选 自下列的组中的一个或多个光吸收离子:铁、铜、钒、钕及它们的组合。该熔料还可包括填料 (例如,反性填料(inversion filler)或加性填料(additive filler),其改变了该熔料 的热膨胀系数,以使得该熔料匹配于或基本匹配于玻璃板12和14的热膨胀系数。该壁的 横截面形状没有特别的限制,且可以是例如。

31、基本矩形的或梯形的。在图6的剖面图视图中 示出了根据本发明的实施方案的一个示例熔料壁,其在第一玻璃板12和第二玻璃板14之 间形成了气密密封。该熔料壁包括与第一玻璃板12的表面42相邻的第一壁表面40,以及 一个相对的第二表面44。第二表面44可以和第二玻璃板14的表面46相接触,或者第二表 面44可以和置于第二玻璃板14上的一种或多种其他材料相接触。这些额外的层可包括一 个或多个电极层,如阴极金属导线、铟锡氧化物(ITO)和其他防护材料屏障层或电导线(如 图6中所示的导线28)。在器件衬底(也即,衬底板14)上的每种材料具有不同的热性质 (例如,热膨胀系数(CTE)、热容量和热传导率)。在完。

32、成激光密封过程之后,在器件侧的各 种不同热性质会导致在熔料和器件边界之间的结合强度的显著变化。熔料壁26也包括外 侧表面48、内侧表面50、最大宽度W max 、高度(厚度)h以及密封宽度W s 。 0041 可以在将第一衬底12密封到第二衬底14之前,预烧结熔料壁26。为了完成预烧 结,将熔料24加热,以使得壁26变为粘附到第一衬底12。然后,具有置于其上的熔料24的 第一衬底12可被置于一个炉中,该炉以一个依赖于该熔料的成分的温度将该熔料24“火 烧”或固结,以形成壁26。在预烧结阶段,熔料24被加热,且熔料之内包含的有机粘合剂材 料被烧尽。 0042 壁26的厚度或高度h,优选地大约介于。

33、5微米到30微米,优选地在大约10微米和 大约20微米之间,且更优选地介于大约12微米和大约15微米之间,这取决于具体器件(例 如,显示器件)的应用。足够厚但不过分厚的壁,使得衬底板从第一衬底12的背侧被密封。 如果壁26太薄,可能加热不充分。如果壁26太厚,其将能在第一表面40吸收足够多的能 量而导致熔化,但将阻止用来熔化该熔料所需的能量到达靠近第二衬底14的壁的区域。第 一玻璃板12相对于第二玻璃板14而被定位,使得壁26位于玻璃板之间,且围绕有机发光 材料22。 0043 简单参照图4,在只有单个激光束在熔料壁上来回移动的密封过程中,且更具体 地,当只有单个激光束在表面40上来回移动时,。

34、壁表面44的一部分将会被密封到相邻的下 层材料(例如,衬底板14)。然而,通常地,壁表面44的一部分不粘附到相邻的材料。如所 提到的,热量主要是通过来自壁表面40的传导被传递到第二表面44,且光束的停留时间和 /或功率可能不足以促使熔料壁遍及其厚度彻底熔化。从而,虽然借助于至少在壁表面40 和44的外围附近存在至少一个最小粘合,可以形成一个气密密封,但该密封可能缺乏机械 强度,尤其是在例如熔料壁表面44和下层材料(例如玻璃板14)的界面处,且易于损坏。密 封的程度可以由密封宽度来表征。密封宽度通过熔料表面的密封部分的宽度(W s )除以熔 说 明 书CN 102549795 A 7/8页 9 。

35、料壁的最大宽度(W max )来计算。借助于图6和图7,可以清楚地看到这一点。 0044 图7示出了从图6中所示的激光束32b的方向观察的熔料壁26的视图。图7示出 了两侧是两个未密封部分54a和54b的熔料壁26的密封部分52。未密封部分54a和54b 在当前视图中具有宽度W US 。未密封部分54a的未密封宽度可以和部分54b的未密封宽度 相同或者不同。应注意到,虽然观察到的结构是三维的,但该视图(例如通过显微镜)是二 维的,且因此对各个不同部分的相对宽度的测量值可以如同位于二维平面上一样容易地测 量。 0045 如所示,通过将前述的商数乘以100,密封宽度度量可以容易地被表示为百分 比。。

36、因此,例如,对于具有2mm最大宽度W max 的熔料壁,且其中熔料壁的一个表面(第一表面 40或第二表面44)仅被粘合在最大熔料宽度的1mm上,则对于该表面的密封宽度是50。 由于预烧结步骤,在第一衬底板12的表面42和熔料壁26的第一表面44之间的密封宽度通 常具有非常高的百分比,因此,除非本文另有注明,否则密封宽度就将被用于表示该熔料的 不是在预烧结期间粘合的表面的密封程度。该表面通常是密封到第二玻璃板14(后板14) 的第二表面44。 0046 已示出,密封宽度越大,熔料壁的机械强度就越大。图8示出了如下两个样本的抗 裂弯曲强度的Weibull分布图(以牛顿米为单位的力 对比 故障概率)。

37、,这两个样本具 有最大熔料宽度0.4mm(左边的圆形)和熔料壁宽度0.7mm(右边的方形)。该密封是通过 先密封该样本的一侧然后密封另一侧而形成的(通过翻转该组件)。它是以24瓦特的激 光功率以10mm/s的速度密封的。0.4mm样本的密封宽度是791,而0.7mm样本的密 封宽度是851。圆形数据(0.4mm样本)包括11.3的Weibull斜率m,以及10.2牛 顿米的Weibull特征应力S O ,而方形数据(0.7mm样本)包括15.2的m值,以及19.5牛 顿米的S O 值。0.7mm熔料壁的密封宽度比0.4mm熔料壁的密封宽度宽大约88。该数 据表明对于具有较大密封宽度的壁,抗裂密。

38、封强度有近似2倍的增长。 0047 图9示出了在四点弯曲中测试的0.4mm壁宽和0.7mm壁宽的相似的Weibull数 据。密封参数与先前实施例中的相同。对于0.4mm样本的Weibull斜率m是11.9,而特征 应力S O 是35.4牛顿米。0.7mm样本的Weibull斜率m是13.3,而特征强度S O 是52.6牛 顿米。在此实施例中,0.7mm壁宽的密封宽度是801,而0.7mm样本的密封宽度是 841,比0.4mm样本的壁宽度大了大约84。0.7mm壁的密封强度(右边的三角形) 比0.4mm壁的密封强度(左边的方形)大49。 0048 根据一个实施方案,一种密封光子学器件的方法,包括。

39、将玻璃基熔料分配在玻璃 盖板12上,并且将该熔料预烧结以在所述盖板上形成一个壁。所述玻璃基熔料可被预烧 结,例如通过在烤箱或炉内加热所述盖板和所述熔料。一种示例加热方案可以是,例如,在 400加热至少15分钟。 0049 在下面的步骤中,激光束32a穿过第一玻璃板12辐照熔料壁26的第一表面40。 在光束32a和熔料壁26之间的相对移动,导致熔料壁26的第一表面加热并软化。然后,壁 26冷却并凝固。第二激光束32b相似地穿过第二玻璃板14辐照熔料壁26的第二表面44, 在某些实施例中,穿过一个电极(例如,阳极18)、或置于板14上的其他层来辐照熔料壁26 的第二表面44。在激光束32b和熔料壁。

40、26之间的相对移动,导致该光束32b加热并且软 化该壁。随后壁26冷却并且凝固,将电致发光层16分别气密密封在第一玻璃板12和第二 说 明 书CN 102549795 A 8/8页 10 玻璃板14之间。可以在对第一表面40加热之后或者与对第一表面40的加热的同时,加热 第二表面44。例如,在一个实施方案中,熔料壁26的第一表面40可被激光束32加热。待 要被密封的组件可被反转,且激光束32被用来近似地加热表面44,完成该密封。或者,第 一激光器34a可被用来以第一激光束32a加热第一表面40,而第二激光器34b可以用第二 激光束32b加热第二表面44。在另一个实施方案中,通过将来自一个激光器。

41、的一个光束分 成两个光束,可以从单个激光器得到两个光束。优选地,得自双面密封的密封宽度大于大约 80,更优选地,所述密封宽度大于大约85,更优选地大于大约90。用于密封宽度的一 般范围介于80和95之间,但可以大于95。 0050 为了增进密封强度,玻璃板12和/或14中的一个或两者均可在辐照熔料壁26之 前被加热,以降低在形成密封时可能存在的应力。例如,在辐照之前,可使用一个已加热的 支承物(“热板”)来支承该组件,以提高衬底板之一的温度。已加热的一块或多块衬底板, 应被维持在低于125的温度,优选地低于100,以保证有机电致发光材料不被损坏,但 是对不包含有机材料的玻璃封装体的密封不受此限。

42、制的约束。 0051 在一些实施方案中,微波发生器可以代替激光器34a和/或34b,其中熔料壁被微 波束而非激光束加热。 0052 如上所述,双侧密封可被用来增大给定密封的宽度,从而增强密封强度,而不对熔 料造成损害。通常,随着熔料壁总宽度的增大,熔料的质量也增加,就需要更多的能量来完 成密封。用于有效密封器件的能量可能会高到足以损害熔料基本烧毁熔料。双侧密封 提供了一种这样的施加所需的能量的方法,它不会像单侧密封的情况中那样,过度地增大 在单个点处施加的能量。 0053 已经发现,单侧密封通常不仅导致相对低的密封宽度,还导致密封宽度上的小区 域也未被粘合到下层材料(例如,玻璃、电极、导线等等。

43、)。其结果是小片的未密封熔料,沿 着密封表面出现小的“斑点”。因此,尽管常规的单侧密封可能表现出例如70的总体密封 宽度,但考虑到这些非常小的未密封区域的有效密封宽度可能更小,进一步弱化了密封。双 侧密封不仅显著地减少在密封界面出现的斑点,而且显著地减少在熔料壁体内的小空穴的 形成。 0054 应强调,本发明的上述实施方案,尤其是任何“优选的”实施方案,仅仅是实施方式 的可能例子,只是为了清楚理解本发明的原理而提出的。在不实质地背离本发明的精神和 原理的前提下,可对本发明的上述实施方案作出许多变化和修改。所有这样的修改和变化 都旨在包括在本公开内容和本发明的范围内,且受到随后的权利要求的保护。 说 明 书CN 102549795 A 10 1/4页 11 图1 图2 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102549795 A 11 2/4页 12 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102549795 A 12 3/4页 13 图7 图8 说 明 书 附 图CN 102549795 A 13 4/4页 14 图9 说 明 书 附 图CN 102549795 A 14 。

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