CN103928638A - 一种玻璃基板的封装方法、玻璃料及电子器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种玻璃基板的封装方法、玻璃料及电子器件，涉及敏感电子元件封装技术领域。其中，所述封装方法包括：在第一玻璃基板上的封装区域内覆盖玻璃胶，所述玻璃胶中包含有碳纳米管；将第二玻璃基板与第一玻璃基板压合，利用激光对所述封装区域进行照射，将第一玻璃基板和第二玻璃基板在该封装区域处熔融烧结。本发明能够提高玻璃胶对激光的吸收能力，减小封装制程中所需要的激光功率，从而降低玻璃基板出现裂缝的风险。

Description

一种玻璃基板的封装方法、玻璃料及电子器件

技术领域

本发明涉及敏感电子元件封装技术领域，具体涉及一种玻璃基板的封装方法、玻璃料及电子器件。

背景技术

近年来，有机电致发光显示器（OLED）作为一种新型的平板显示逐渐受到更多的关注。由于其具有主动发光、发光亮度高、分辨率高、宽视角、响应速度快、低能耗以及可柔性化等特点，成为有可能代替液晶显示的下一代显示技术。由于在OLED器件中，有机层材料和金属电极材料对于水汽和氧气极为敏感，因此如果出现封装不良的现象器件的寿命会大大降低，因此目前可接受的水汽和氧气的含量都较低，分别为水汽10^-6g/day/m²，氧10^-3cm³/day/m²。为了达到此封装条件，OLED器件封装的技术发展迅速，主要有：薄膜封装、玻璃（Frit）封装、紫外线（UV）胶封装、坝填充（Dam and Fill）封装等几种方法。

目前采用的封装方法中，Frit封装广泛应用在中小尺寸OLED器件封装，与其他方法相比具有其显著的优势。在这种方法中，在氮气氛围中，利用激光束移动加热玻璃料熔化，熔化的玻璃料在上下两基板玻璃间形成密闭的封装连接，从而提供气密式密封。目前所用的玻璃料多采用无机氧化物密封玻璃为基础料，通过加入分散剂、填充料以及有机溶剂等方法提高其分散性。同时，加入Cu，Fe等元素来提高材料对光的吸收。

在目前的frit封装方法中，存在有以下问题：玻璃料对光的吸收能力有限，因此需要施加较大功率的激光。而采用较大功率的激光进行照射，则会大大增加玻璃基板因高温而出现裂缝的风险。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种玻璃基板的封装方法，用以提高玻璃胶对激光的吸收能力，减小封装制程中所需要的激光功率，从而降低玻璃基板出现裂缝的风险。

本发明实施例提供了一种玻璃基板的封装方法，包括：

在第一玻璃基板上的封装区域内覆盖玻璃胶，所述玻璃胶中包含有碳纳米管；

将第二玻璃基板与第一玻璃基板压合，利用激光对所述封装区域进行照射，将第一玻璃基板和第二玻璃基板在该封装区域处熔融烧结。

本发明实施例中，在形成所述玻璃胶之前，还包括：

混合密封玻璃和碳纳米管，得到玻璃料；

将混合后的得到的所述玻璃料分散到载体中得到所述玻璃胶。

本发明实施例中，所述碳纳米管包括：分解温度低于预设温度门限的第一碳纳米管和/或分解温度高于预设温度门限的第二碳纳米管。

本发明实施例中，在所述碳纳米管包括第一碳纳米管时，所述第一碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不超过5%；以及，

在所述碳纳米管包括第二碳纳米管时，所述第二碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不低于0.1%且不超过10%。

本发明实施例中，在将第二基板与第一基板压合之前，还进一步对所述封装区域内覆盖的玻璃胶进行预加热，去除玻璃胶中含有的溶剂和有机成分。

本发明实施例中，所述预设温度为对所述玻璃胶进行所述预加热时的预热温度。

本发明实施例中，在所述碳纳米管包括第二碳纳米管时，在利用激光对所述封装区域进行照射时，控制所述激光的发射功率，使得所述封装区域的温度低于所述第二碳纳米管的分解温度。

本发明实施例还提供了一种玻璃料，包括：

密封玻璃和填料，其特征在于，所述填料包括碳纳米管。

本发明实施例中，所述碳纳米管包括：分解温度低于预设温度门限的第一碳纳米管和/或分解温度高于预设温度门限的第二碳纳米管。

本发明实施例中，在所述碳纳米管包括第一碳纳米管时，所述第一碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不超过5%；

在所述碳纳米管包括第二碳纳米管时，所述第二碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不低于0.1%且不超过10%。

本发明实施例中，所述预设温度为使用由所述玻璃料分散到载体中所得到的玻璃胶封装电子器件时对所述玻璃胶进行预热处理时的预热温度。

本发明实施例还提供了一种电子器件，包括：

第一玻璃基板；

第二玻璃基板；

形成于所述第一玻璃基板与第二玻璃基板之间的功能层；

在所述第一玻璃基板、第二玻璃基板之间还包括利用权利要求8-11中任意一项玻璃料形成的封框胶；其中，

所述封框胶粘结所述第一玻璃基板和第二玻璃基板，并在第一玻璃基板和第二玻璃基板之间形成一密闭区域，所述功能层位于所述密闭区域内。

从以上所述可以看出，本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果如下：本发明实施例通过在玻璃料中加入碳纳米管材料，利用碳纳米管材料具有较强的吸光性能，提高了玻璃胶整体对激光的吸收，减小了封装制程中所需要的激光功率，从而降低玻璃基板出现裂缝的风险。并且，本发明实施例可通过在玻璃料中加入分解温度不同的碳纳米管材料，其中低温分解的碳纳米管在预加热处理时即会分解，从而在预加热后得到的无机封装玻璃前体中留下多个孔隙，由此提高内部孔隙率，加强光子在内部的散射及吸收；高温分解的碳纳米管可以保持不分解，并由于其吸光性强，可提高玻璃胶整体对激光的吸收，从而提高玻璃料与玻璃基底的结合强度来改善封装密闭性及其可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的一种玻璃胶的制作方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种玻璃基板的封装方法的流程示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种玻璃基板的封装方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的一种电子器件的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

碳纳米管材料具有较强的吸光性能，本发明实施例中创新性地在玻璃封装料中加入碳纳米管材料，利用碳纳米管材料提高玻璃胶整体对激光的吸收，由此，在封装制程中可以采用功率较小的激光源，从而可以降低玻璃基板出现裂缝的风险。

首先，对本发明实施例提供的玻璃料进行说明。本发明实施例中提供了一种玻璃料，该玻璃料包括有密封玻璃和填料，其中，所述填料中包括碳纳米管。本发明实施例在玻璃料中混入碳纳米管，可以改善激光的吸收效果。

具体的，所述玻璃料中加入的碳纳米管可以是分解温度低于预设温度门限的第一碳纳米管，还可以是分解温度高于预设温度门限的第二碳纳米管。当然，也可以同时加入上述两种碳纳米管成分。这里，所述的预设温度是使用由上述玻璃料分散到载体中所得到的玻璃胶封装电子器件时对所述玻璃胶进行预热处理时的预热温度，上述预处理过程以及各种碳纳米管材料在玻璃料中的质量比例，在后文中还将进行说明。

下面再对本发明实施例中所使用的玻璃胶的制备进行说明。请参照图1，本发明实施例所提供的一种玻璃胶的制作方法，包括：

步骤11，形成载体。

这里，可以将预先选取的纤维素材料溶解于有机溶剂，以得到载体。具体的，本实施例中可以将甲基纤维素，羧甲基纤维素，丙基纤维素，硝基纤维素等具有相似结构的纤维素中的一者或多者，溶解于萜品醇、丁基卡比醇乙酸酯，乙基卡必醇乙酸酯等溶剂中而得到载体。

步骤12，混合密封玻璃和碳纳米管，得到玻璃料。

本实施例中，将研磨后的密封玻璃颗粒与碳纳米管混合。本实施例中，作为基础成分的密封玻璃其占玻璃料的质量百分比范围在70—90%之间，是形成玻璃网络的成分。除此之外，玻璃料中还可以混入一些填料，具体可以是为下述氧化物V₂O₅、ZrO、TeO、WO₃、TiO₂、P₂O₅、Al₂O₃、ZnO、SiO₂、B₂O₃、MgO、CaO、SrO、BaO、Li₂O、Na₂O和K₂O中的一种或几种。

上述填料中的一些成分是降低热膨胀系数和软化温度的成分，如ZnO。其质量分数在1-20%的范围内较佳。若含量过高则低熔点玻璃成型时的稳定性下降，容易发生失透，可能会无法获得密封玻璃。上述成分中提到的一价金属用来提高基底玻璃与封转玻璃界面的反应性，提高其结合强度，其质量在几十到几百ppm为宜。

这里，玻璃料中混入的碳纳米管材料，可以包括单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管等。从分解温度上来看，上述碳纳米管材料则可以包括分解温度低于预设温度门限的第一碳纳米管和分解温度高于预设温度门限的第二碳纳米管。当然，本实施例也可以仅混合其中一种低温或高温分解的碳纳米管。这里的预设温度门限是指在在玻璃基板封装过程中对玻璃胶进行预加热以去除溶剂及有机成分的预热温度。玻璃胶中的不同分解温度的碳纳米管可以在后续玻璃基板封装时产生不同的效果，具体将在后文中进行说明。

本实施例中考虑到不同分解温度的碳纳米管的作用及特性，如分解温度较低的第一碳纳米管由于烧结后分解会在薄膜内部产生孔隙，从机械强度考虑其含量不宜太高。类似的，分解温度较高的第二碳纳米管能够很好地吸收激光，但不能作为支撑结构，也不宜含量过高。作为一种较佳实施方式，本实施例在所述碳纳米管包括第一碳纳米管时，所述第一碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不超过5%。而在所述碳纳米管包括第二碳纳米管时，所述第二碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不低于0.1%且不超过10%。

碳纳米管材料可采用石墨电弧法、激光蒸发法、催化裂解法、化学气相沉积法、水热法等方法制备。碳纳米管的分解温度可通过制备方法决定，例如，高温下仍能保持稳定的碳纳米管可通过化学气相沉积（CVD）合成，其分解温度可达500℃以上；而通过低温化学方法合成的纳米管在低温烧结时即可分解，其分解温度可在300℃以下。通过化学方法得到的碳纳米管材料在经过提纯后，与研磨后的密封玻璃颗粒混合。作为一种较佳实施方式，本实施例中可分别预先制备分解温度在200-300℃以及500℃以上的碳纳米管，再将这些碳纳米管与密封玻璃混合。

步骤13，将混合后的玻璃料，分散到所述载体中得到所述玻璃胶。

上述步骤13中，将混合好的材料分散在载体中，可以得到具有一定粘度的玻璃胶。

可以看出，本实施例中的玻璃料，其包括密封玻璃和填料。其中，所述填料包括碳纳米管。

具体的，所述碳纳米管可以包括分解温度低于预设温度门限的第一碳纳米管和分解温度高于预设温度门限的第二碳纳米管。当然，也可以是上述第一碳纳米管和第二碳纳米管中的一种。具体的所述预设温度是使用玻璃胶封装电子器件时对所述玻璃胶进行预热处理时的预热温度，所述玻璃胶是由所述玻璃料分散到载体中所得到的。

作为一种优选实施方式，在所述碳纳米管包括第一碳纳米管时，所述第一碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不超过5%；在所述碳纳米管包括第二碳纳米管时，所述第二碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不低于0.1%且不超过10%。

在得到步骤13中所述的玻璃胶之后，本发明实施例还可以进一步利用该玻璃胶对玻璃基板进行Frit封装。据此，本发明实施例提供了一种玻璃基板的封装方法，如图2所示，该方法包括：

步骤21，在第一玻璃基板上的封装区域内覆盖上述玻璃胶，该玻璃胶中包含有碳纳米管。

这里，可以采用点胶或丝网印刷等方法，将所述玻璃料形成在第一玻璃基板的边缘内部，并构成玻璃封装条状区域（封装胶），形成所需要的预定图案。当然，本发明实施例中也可以采用涂覆等其他方式，在封装区域覆盖上所述玻璃胶。

步骤22将第二玻璃基板与第一玻璃基板压合，利用激光对所述封装区域进行照射，将第一玻璃基板和第二玻璃基板在该封装区域处熔融烧结。

这里，可以采用激光移动烧结的方式，将密闭区域的玻璃料熔融，粘结第一玻璃基板和第二玻璃基板，形成密封封装，从而将两玻璃基板密封。在所述碳纳米管包括第二碳纳米管时，在利用激光对所述封装区域进行照射时，控制所述激光的发射功率，使得所述封装区域的温度低于所述第二碳纳米管的分解温度。

激光在红外范围的中心波长可在705纳米至2000纳米之间，优选的，本实施例在选取碳纳米管材料时，应当根据所选用的激光的中心波长，选择对此中心波长的激光吸收效果较好的碳纳米管材料，以提高激光的吸收效果。

经过上述步骤22，第一玻璃基板与第二玻璃基板在激光能量作用下分别于玻璃封装条状区域形成直接接触的键合作用表面，从而将第一玻璃基板和第二玻璃基板粘结，并可以形成用以保护敏感电子元件（如有机发光二极管、太阳能电池及其他光电器件）的密闭区域。

如图3所示，作为另一优选实施方式，本发明实施例提供了另一种玻璃基板的封装方法，包括有以下步骤：

步骤31，在第一玻璃基板上的封装区域内覆盖上述玻璃胶，该玻璃胶中包含有碳纳米管。

步骤32，对所述封装区域内沉积的玻璃胶进行预加热，去除玻璃胶中含有的溶剂和有机成分。

步骤33，将第二玻璃基板与第一玻璃基板压合，利用激光对所述封装区域进行照射，将第一玻璃基板和第二玻璃基板在该封装区域处熔融烧结。

上述步骤31和步骤33，分别类似于图2中的步骤21和步骤22，除此之外，本实施例还在上述步骤31和33之间进一步对所述封装区域内沉积的玻璃胶进行预加热处理的过程。

这里，在步骤32中对步骤31中形成的玻璃胶进行预加热，除去其中含有的溶剂和有机成分，并初步形成无机封装玻璃前体。在所述碳纳米管包括第一碳纳米管时，低温分解的第一碳纳米管在预加热处理时即会分解，从而在无机封装玻璃前体中留下多个孔隙，通过该孔隙，可以加强光子在内部的散射及吸收作用，提高光的吸收效率。

包含有碳纳米管的玻璃胶在上述制备过程中具有以下优点：

1）低分解温度的第一碳纳米管在烧结过程中分解，在所形成的薄膜内部留下一定的孔隙，孔隙直径在纳米级。此时，对该薄膜进行激光照射时，光子进入到包含多个孔隙的薄膜内部后，在光散射的作用下光子将在薄膜内部发生连续的折射和散射，从而将光子“困”在其中，由此可以提高薄膜对光子的吸收，提高激光吸收效率，优化封接效果。为保证薄膜的机械强度，较佳的，该第一碳纳米管在玻璃料中的质量含量宜在5%以下。

2）高分解温度的第二碳纳米管在薄膜高温烧结过程中不发生分解。未分解的第二碳纳米管由于吸光性强，同样可提高薄膜对激光的吸收，从而大大降低所需激光源的功率。为使得玻璃胶能够充分熔融，第二碳纳米管需要保证一定的含量。同时，如果第二碳纳米管含量过高，则可能会发生照射激光时在与第二玻璃基板的界面附近局部地发热而使第二玻璃基板出现破裂等或者密封用玻璃材料在熔融时的流动性下降的问题，因此需要适当控制第二碳纳米管的含量。作为一个较佳实施例，可以将第二碳纳米管在玻璃料中的质量百分比控制在0.1-10%的范围内。

最后，本发明实施例还提供了一种电子器件。该电子器件可以是各种显示装置，如液晶显示器、有机电致发光显示器（OLED）等设备，还可以是有机光伏太阳能电池等设备。该电子器件可以采用上述实施例所述方法制备。如图4所示，该电子器件包括：

第一玻璃基板1；

第二玻璃基板2；

形成于所述第一玻璃基板1和第二玻璃基板2之间的功能层4，该功能层可以是各种敏感的电子元件，例如有机发光二极管、太阳能电池及其他光电元件；

在所述第一玻璃基板1和第二玻璃基板2之间还包括利用本发明实施例的玻璃胶所形成的封框胶3，通过所述封框胶3，粘结所述第一玻璃基板1和第二玻璃基板2，并在第一玻璃基板1和第二玻璃基板2之间形成一密闭区域，所述功能层4位于所述密闭区域内，由此可以保护功能层中的对周围环境敏感的电子元件。

综上，本发明实施例对现有的玻璃胶进行改进，掺杂碳纳米管材料，提高了玻璃胶对激光的吸收效率。在玻璃基板封装制程中采用本发明实施例提供的玻璃胶，则可以采用功率较小的激光源，降低玻璃基板因高功率激光源照射导致裂缝的风险。

Claims (12)

1.一种玻璃基板的封装方法，其特征在于，包括：

在第一玻璃基板上的封装区域内覆盖玻璃胶，所述玻璃胶中包含有碳纳米管；

将第二玻璃基板与第一玻璃基板压合，利用激光对所述封装区域进行照射，将第一玻璃基板和第二玻璃基板在该封装区域处熔融烧结。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述玻璃胶之前，还包括：

混合密封玻璃和碳纳米管，得到玻璃料；

将混合后的得到的所述玻璃料分散到载体中得到所述玻璃胶。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，

所述碳纳米管包括：分解温度低于预设温度门限的第一碳纳米管和/或分解温度高于预设温度门限的第二碳纳米管。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

在所述碳纳米管包括第一碳纳米管时，所述第一碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不超过5%；以及，

在所述碳纳米管包括第二碳纳米管时，所述第二碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不低于0.1%且不超过10%。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在将第二基板与第一基板压合之前，还进一步对所述封装区域内覆盖的玻璃胶进行预加热，去除玻璃胶中含有的溶剂和有机成分。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设温度为对所述玻璃胶进行所述预加热时的预热温度。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

在所述碳纳米管包括第二碳纳米管时，在利用激光对所述封装区域进行照射时，控制所述激光的发射功率，使得所述封装区域的温度低于所述第二碳纳米管的分解温度。

8.一种玻璃料，其特征在于，包括：

密封玻璃和填料，其特征在于，所述填料包括碳纳米管。

9.根据权利要求8所述的玻璃料，其特征在于，所述碳纳米管包括：分解温度低于预设温度门限的第一碳纳米管和/或分解温度高于预设温度门限的第二碳纳米管。

10.根据权利要求9所述的玻璃料，其特征在于，

在所述碳纳米管包括第一碳纳米管时，所述第一碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不超过5%；

在所述碳纳米管包括第二碳纳米管时，所述第二碳纳米管占所述玻璃料的质量百分比不低于0.1%且不超过10%。

11.根据权利要求9所述的玻璃料，其特征在于，所述预设温度为使用由所述玻璃料分散到载体中所得到的玻璃胶封装电子器件时对所述玻璃胶进行预热处理时的预热温度。

12.一种电子器件，包括：

第一玻璃基板；

第二玻璃基板；

形成于所述第一玻璃基板与第二玻璃基板之间的功能层；

在所述第一玻璃基板、第二玻璃基板之间还包括利用权利要求8-11中任意一项玻璃料形成的封框胶；其中，

所述封框胶粘结所述第一玻璃基板和第二玻璃基板，并在第一玻璃基板和第二玻璃基板之间形成一密闭区域，所述功能层位于所述密闭区域内。