TW200848887A - Electronic device and method of manufacturing - Google Patents

Description

200848887 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關密封代表液晶等的顯示媒體、有機EL等的 發光媒體之電子元件的電子裝置及其製造方法者。 【先前技術】 撓性顯示器、電子紙等之可撓性顯示媒體及有機EL等之 發光媒體，典型的是具有在一對樹脂基板之間封入有電子 元件的構造。顯示媒體係爲，例如以撓性液晶顯示器而言 是指液晶層和電極層，發光媒體係爲，例如以有機EL顯示 器而言是指有機層與電極層，但是此種顯示媒體等之特性 通常會依水分而劣化，故採取對顯示媒體等所使用的樹脂 基板施予例如專利文獻1所記載那樣的障壁被覆，以防止 水分透過基板並到達顯示媒體等之情況的對策。 圖1 1係顯示使用此種基板所製作之作爲電子裝置的一例 之有機EL顯示器的槪略斷面圖。圖1 1所示的有機EL顯示 器，係在透明的下部樹脂基板1 〇 1上面形成有單層或多層 的障壁層102,而在此障壁層102上的中央部成膜由下部透 明電極103、有機層104、及上部電極層105所構成的發光 媒體106。當中的有機層104及上部電極層105對水分特別 敏感。上部樹脂基板101’也形成有障壁層102’ ’障壁層 102’的周緣部係介裝接著劑層1〇8而與下部樹脂基板101 上的障壁層102之周緣部接合。在此’以橫切障壁層102 及102’的方向（箭頭I)而言，實質上不會發生水分透過的 情形，對發光媒體1 06之劣化造成影響之水分侵入的大部 分是在貫通接著劑層108的方向（箭頭Π)之水分透過。 200848887 依上所述，運用在顯示媒體之密封的接著劑乃適合硬化 後之透濕率低者。又，樹脂基板通常容易因加熱而變形、 變質，再者，例如有機EL顯示器那樣的發光媒體在高温環 境中會造成特性劣化，故接著劑以能較低溫硬化者爲宜。 光硬化型接著劑因爲能在室溫附近硬化，故容易回避因 加熱所造成的基板及顯示媒體之劣化，然而透濕性高，市 售者並沒有可滿足，例如有機EL顯示器中所要求的水準之 透濕率（lxl(T6 g/m2day)。另一方面，熱硬化性的接著劑雖 然有滿足上述水準的透濕率者，但是除了前述之熱劣化的 r ' ‘ 問題以外，還具有所謂硬化後之可撓性差而損及所作製之 顯示媒體的可撓性之本質上的問題。 另一方面，像金屬、玻璃那樣的高耐熱性的無機材料之 氣密密封係適用專利文獻2所記載之利用低融點金屬的密 封方法。若能使用此種低融點金屬對圖1 1所示的上下障壁 層之間施以密封的話，則來自外部的水分透過情形係理想 地獲得抑制而可提高顯示元件的可靠性，然而截至目前爲 止，並沒有在未讓耐熱性低的塑膠基板及障壁層產生熱變

C 性之下，而使居中設置的低融點金屬融熔的工法。 在專利文獻3記述著使用低融點金屬將無機電致發光元 件氣密密封的技術，但未涉及低融點金屬層的加熱方法。 一般而言，無機電致發光元件的耐熱性高，也可將元件全 體加熱到低融點金屬之融點程度。亦即，此方法無法適用 於顯示元件被製作在耐熱性低的樹脂基板上之情況、或像 有機電致發光元件那樣元件本身的耐熱性低的情況。 另一方面，專利文獻4所記載之顯示面板的密封技術之 200848887 形態，爲使雷射光通過由玻璃所構成的透明基板而照射於 透明基板的周緣部所設置的擴散防止層，而被擴散防止層 吸收的雷射變熱而加熱擴散防止層，接著此熱在與擴散防 止層鄰接設置的低融點金屬層上傳導而使低融點金屬層融 熔。 [專利文獻1]特表2005 -528 250號公報 [專利文獻2]專利第3 09 1 3 27號公報 [專利文獻4]特公平3 - 803 1 4號公報 [專利文獻3]特開2004-265 8 37號公報 【發明內容】 [發明所欲解決之課題] 但是，若欲實際地進行專利文獻4所記載之處理時，必 需適切地調整雷射的照射功率與波長、在此波長中之擴散 防止層的吸收率、擴散防止層之材質及厚度與相依於其等 之熱容量以及對低融點金屬層之熱傳導率、低融點金屬層 的厚度與熱容量等之參數，然而在專利文獻4中未針對這 些點有任何考慮。在上述未非適切的情況，光是照射僅使 低融點金屬層融熔之功率的雷射，就能引起透明基板或擴 散防止層之熱損傷。也就是此方法像在使用玻璃材作爲透 明基板的情況，在透明基板的耐熱性夠高的情況或許會有 效，但在透明基板是樹脂基板的情況，甚至是在樹脂基板 之密封面側形成有障壁層的情況，是有必要開發可將進行 雷射照射中之透明基板與障壁層的溫度保持在比其等的耐 熱溫度還低般的密封方法。 本發明乃有鑒於上述情事而完成者，目的在於提供一種能 200848887 制電 等的 脂基 該電 點金 少一^ 吸收 、有 脂基 示器 壁層 屬層 置的 低融 脂基 射對 將前 使設置在樹脂基板間的電子元件之防濕性提升，且抑 子元件因水分等所引起的劣化之電子裝置，以及在製 程中不會引發樹脂基板的劣化，可將電子元件之劣化 不良影響抑制到最小限度之電子裝置的製造方法。 [解決課題之手段] 本發明之電子裝置，爲各自疊層有障壁層的一對樹 板間之一者的前述障壁層上形成有電子元件，以包圍 子元件的方式透過在前述障壁層的周緣所設置的低融 屬層而貼合前述樹脂基板之電子裝置，其特徵爲，至 者之前述障壁層與前述低融點金屬層之間設置有光 層。 在此，所謂的電子元件乃意味著液晶等之顯示媒體 機EL等之發光媒體等，而所謂的電子裝置乃意味著樹 板間密封有電子元件的撓性液晶顯示器、有機EL顯 等。 本發明之電子裝置的製造方法，爲於各自疊層有障 的一對樹脂基板間，介裝密封電子元件用的低融點金 而將前述樹脂基板上的前述障壁層彼此接合之電子裝 製造方法，其特徵爲，至少一者之前述障壁層與前述 點金屬層之間設置光吸收層，通過至少一者之前述樹 板及前述障壁層，將波長3 5 0nm以上600nm以下的雷 前述光吸收層照射使前述低融點金屬層加熱、融熔而 述障壁層彼此接合。 [發明效果] 本發明的電子裝置，因爲是各自疊層有障壁層的一對樹 200848887 脂基板間之一者的前述障壁層上形成有電子元件，以包圍 該電子元件的方式透過在前述障壁層的周緣所設置的低融 點金屬層而貼合前述樹脂基板之電子裝置，其中至少一者 之前述障壁層與前述低融點金屬層之間設置有光吸收層， 故能使設置在樹脂基板間的電子元件之防濕性提升，可抑 制電子元件的劣化。 又，本發明之電子裝置的製造方法，因爲是於各自疊層 有障壁層的一對樹脂基板間，介裝密封電子元件用的低融 點金屬層而將前述樹脂基板上的前述障壁層彼此接合之電 子裝置的製造方法，其特徵爲，至少一者之前述障壁層與 前述低融點金屬層之間設置光吸收層，通過至少一者之前 述樹脂基板及前述障壁層，將波長350nm以上、600nm以 下的雷射對前述光吸收層照射使前述低融點金屬層加熱、 融熔而將前述障壁層彼此接合，故能在不對樹脂基板及電 子元件造成影響之下使低融點金屬層加熱、融熔，而得以 密封電子元件。 【實施方式】 以下，參照圖式將本發明之電子裝置的實施形態，以有 機EL顯示器爲例作詳細說明。圖1係依據本發明之一個實 施形態的有機EL顯示器之槪略模式斷面圖。 如圖1所示，作爲本發明之一個實施形態所示的有機EL 顯不器’爲在樹脂基板1上具有由複數個無機層與介在之 有機層所成之構造，且最上層係屬無機層的障壁層2，在 此障壁層2上，依序成膜有透明電極3、有機層4及上部電 極5，依透明電極3、有機層4及上部電極5而形成有機 200848887 EL元件8。於樹脂基板1的周緣部且爲障壁層2上，在光 吸收層6和此光吸收層6的正上設有低融點金屬層7，而於 樹脂基板1 ’的周緣部，在光吸收層6’和此光吸收層6’ 的正上設有低融點金屬層7 ’ ，在樹脂基板1與樹脂基板 Γ (樹脂基板Γ也與樹脂基板1同樣地具有由複數個無機 層與介在之有機層所成的構造，且最上層疊層有屬無機層 的障壁層2’ ）之周緣部是被低融點金屬層7及7’氣密密 封著。 此外，圖1係顯示著分別在障壁層2與低融點金屬層7 Γ、 之間設有光吸收層6、和在障壁層2’與低融點金屬層7’ 之間設有光吸收層6’的形態，但是亦可爲在障壁層2與 低融點金屬層7之間、障壁層2’與低融點金屬層7 ’之間 任一方設置光吸收層的形態。 圖1倒未顯示，但是用以驅動有機EL元件8之透明電極 2以及與上部電極4另外電氣連接的引出電極係成爲，橫 切周緣密封部分而被形成，且作爲被注入來自外部的電 力，引出電極係由絶緣膜覆蓋以避免被周緣部的光吸收層 6或低融點金屬層7短路。 爲了一邊將樹脂基板1及1 ’的溫度上昇壓低一邊將光 吸收層的溫度提高到低融點金屬層可融熔的程度’光吸收 層6及6’係相對於照射的雷射光之波長爲吸收率夠高的 層，較佳可例舉如Cu，Au，Cr，Mo，W等，本實施形態中係寬 度300/zm、厚度200nm的金膜。 低融點金屬層7及7’係由低融點（250°C以下之融點者） 的金屬（含合金）所構成的層，較佳可例舉如，Sn，Sn/Ag合 -10- 200848887 金，Sn/Ag/Cu合金，Sn/Ag/Cu/Bi合金，In等之低融點金屬， 本實施形態中是作成5 // m厚的銦層。 障壁層2係抑制樹脂基板中之水分或氧氣透過用的層， 具有由複數個無機層與介在之有機層所成的構造。無機層 係選自金屬氧化物、金屬氮化物、金屬炭化物、金屬氮氧 化物、金屬酸硼化物、或是由此等之組合所成的群，例如， 作爲金屬氧化物較佳可例舉如氧化矽，氧化鋁，氧化鈦， 氧化銦，氧化錫，ITO(氧化銦錫），氧化鉅，氧化锆，氧化 鈮等。又，作爲有機層較佳可例舉，可聚合之不飽和有機 材料，至少1個單體之聚合生成物，交聯丙烯酸酯層，低 分子量加成聚合物，原油，矽樹脂，或縮合聚合物等。本 實施形態中，無機層是氮氧化矽，有機層是聚丙酸酯 (acrylatepolymer)，且最上層設爲氮氧化矽而其厚度作成 3 # m 〇 樹脂基板1及樹脂基板1’可使用PEN、PET、PES、PC 等，在本實施形態中，樹脂基板1及樹脂基板1 ’是使用 厚度 100 // m 的 PEN。 此外，有關其他的層，在本實施形態中，透明電極2使 用厚度100nm的IT0電極，有機層3使用依序堆積電洞輸 送層、發光層及電子輸送層者，而上部電極4使用依序堆 積氟化鋰與鋁者，但不受此所限。 其次’使用圖2來針對本發明的一個實施形態之有機EL 顯示器的製造方法作說明。首先在PEN基板1上，最上層 是形成無機的障壁層2，同樣地，PEN基板1，上也形成障 壁層2’ 。接著，在PEN基板1上形成透明電極層3(圖 200848887 2(a)) °此外’倒未有圖示，但形成有將電流供給至有機el 元件用的引出電極層，且利用絶緣膜覆蓋引出電極層，以 避免被後面形成的周緣部之光吸收層6及低融點金屬層7 所短路。 接著’在障壁層2及2’的周緣部，真空蒸鍍寬度 300#m、厚度200nm的金膜而形成光吸收層6及6’ 。一 部分係形成在上述絶緣膜上。此時，爲了提高光吸收層6 及6’ （金膜）對障壁層2及2’之最上層的無機層之密接性 的目的，亦可在金膜蒸鍍前真空蒸鍍20nm的厚度且與金膜 i 寬度相同的鉻膜。其次，在與光吸收層6及6’相同部位 上真空蒸鍍厚度5 # m的銦層而形成低融點金屬層7及 7’ （圖 2(b))。 此外，低融點金屬層7的厚度與低融點金屬層7 ’的厚 度可作成相等，但是在例如後述之僅從PEN基板1 ’側執 行雷射光之照射的情況，當低融點金屬層7 ’的厚度作成 比低融點金屬層7的厚度還小時，則在由雷射光所加熱之 光吸收層6 ’的近傍可配置低融點金屬層7與低融點金屬 ί W 層7’之接合面，而得以減低融著所需的雷射光強度，縮 短處理時間，又可抑制融著部周邊的溫度上昇。 之後，透過真空蒸鍍等之處理而形成多層的有機層4和 上面電極層5，以形成有機EL元件（圖2(c))。形成後’使 低融點金屬層7及7’對準而將PEN基板1和PEN基板1’ 疊合（圖2(d))。 接著要照射雷射光。此外’在僅由PEN基板1 ’側照射 雷射光的情況，也可作成是僅在障壁層2 ’與低融點金屬 -12- 200848887 層7 ’之間設置光吸收層6 ’，而不設置障壁層2與低融點 金屬層7之間的光吸收層6之形態。 在要對周緣部的光吸收層6’掃瞄般地自PEN基板1 ’側 照射雷射光時，例如使用圖3所示那樣的照射裝置。圖3 所示的照射裝置，係由載置介裝有光吸收層的PEN基板1， 1’之載置台31、和設置在此載置台31上方用以射出雷射 34的雷射頭33、以及使雷射頭33與載置台31平行移動而 對光吸收層照射之X-Y移動機構35所構成。 X-Y移動機構35係建構成，在載置台31上保持雷射頭 ί、 3 3使得以在X軸方向、Υ軸方向平行移動，將由雷射頭3 3 所射出的雷射以通過PEN基板1 ’側並對設置有光吸收層 6’的周緣部掃描般地作照射。雷射的輸出例如是1W，掃 瞄速度設爲2m/s即可，輸出與掃瞄速度之組合可以是在低 融點金屬層被加熱到融熔、接合的溫度，且PEN基板以及 障壁層不破損的範圍中自由組合。 雷射射束34被校準成波長405nm且寬度400//m的平行 光，可照射寬度300 // m之光吸收層的寬度整體。茲就用以

C v 產生上述那樣的雷射射束之雷射模組作說明。圖4係顯示 雷射頭和與其連接的雷射模組之一個形態的槪略斜視圖。 雷射頭44係藉光纖43而與雷射模組46接續，雷射模組46 爲，中心波長405nm的GaN系雷射二極體被實裝於封箱41 之中，其射出光係藉透鏡42而與具有直徑60 // m的石英芯 的多模態光纖43耦合。此光纖43被導入於雷射頭44，透 過校準透鏡45而被校準成射束直徑0.3mm的平行射束。光 纖43因爲可隨意地作長，故雷射模組46也可離開雷射頭 -13- 200848887 4 4作設置’但也能裝入與雷射頭4 4 一體的框體，而透過上 述X-Y移動機構來移動。 此外’在單一的雷射二極體之輸出未能滿足所期望的雷 射輸出之情況，可藉由將複數條光纖捆束，或利用合波光 源提高來自單一的雷射頭之雷射輸出。 其次，針對本發明中雷射波長的選擇作說明。圖5係作 爲電子裝置的基板之典型所使用的聚對萘二甲酸乙二醋 (polyethylenenaphthalate;PEN)、聚對苯二甲酸乙二酉旨 r , (Polyethylene terephthalate;PET)及可適用爲光吸收層材料 之金與銅之吸收光譜。如圖5所示，PEN及PET皆在近紫 外線區域有吸收端，比其還短的波長光係吸收而不透過， C u與A u係顯示隨著波長變短而吸收率增加的傾向，其吸 收是從可視領域開始爲其特徵點。 通過樹脂基板對光吸收層照射雷射光，而爲了將其力口 熱，照射之雷射光的波長有必要選定是樹脂基板的吸收夠 小的波長，另一方面，爲了一邊抑制樹脂基板之溫度上昇、 一邊將光吸收層的溫度提高到低融點金屬層可融熔的程 度，要求在其所選定的波長中，光吸收層的吸收率夠高。 亦即，被運用在照射之雷射光的波長，最好在其波長中之 樹脂基板的吸收率與光吸收層的吸收率大槪有2倍以上之 區隔。假設在樹脂基板選擇PEN，光吸收層是金的情況， 適於照射之雷射光的波長槪略爲390nm至500nm的範圍。 同樣地在選擇PET與銅的情況，適切的雷射光之波長範圍 槪略爲350nm至600nm。 接著，顯示樹脂基板使用PEN，而光吸收層使用Au的實證 -14- 200848887 實驗。雷射方面係由前述的適當波長範圍選定波長405nm 的氮化鎵系二極體雷射。在此波長之光吸收層與樹脂基板 之吸收率的比係6倍左右。此實驗所用的試料之斷面圖顯 示於圖6。圖6所示的試料爲，在PEN基板61上有將無機 層與有機層反覆複數次所形成之多層構成的障壁層62(最 上面是無機層）3// m，在其上有真空蒸鍍20nm的鉻及200nm 的Au之光吸收層66，再於其上疊層了真空蒸鍍5 // m的銦 之低融點金屬層67，試料係大略正方形且一邊的長度約爲 q 25mm 〇 ‘ 將上述試料2片如圖7所示般地，以對合低融點金屬層 彼此的方式重疊，再以未圖示的2片載玻璃挾住’藉由將 此載玻璃以2個事務用活頁夾（binder clip )挾住而對低融 點金屬層彼此施予壓力的狀態作固定。通過上側試料的 PEN基板而從圖中箭頭之方向照射405nm的雷射光。 試料的障壁層在此波長中大略爲透明，此層的吸收相較 於在光吸收層之吸收是很少的，故可忽略。照射在光吸收 層上之雷射光射束直徑約爲800 // m。以1.3W的雷射輸出 ϋ 照射了 1秒。圖8a顯示在照射後從箭頭方向透過顯微鏡所 攝影的照片。圖8 a中之色彩淡的圓乃大約相當於雷射射束 直徑。此部分係因爲PEN與障壁層之密接性既改善，雖稍 稍變色但層構造沒有變化，得知障壁層並未受到損傷。同 部位的低融點金屬面之顯微鏡照片顯示於圖8b。由圖8b 可清楚看見，低融點金屬層以與上面的變色部位相同直徑 融熔、接合後的形跡。 其次於圖7所示的低融點金屬層彼此之接合面65挾入熱 -15- 200848887

容量小的熱電偶，以此熱電偶正上的光吸收層可與雷射光 接觸的方式作調整並進行與上述同樣的照射。此時伴隨於 時間經過而溫度上昇的樣子之圖形乃顯示在圖9。圖形的 縱軸爲低融點金屬層的溫度，橫軸係照射開始起的時間。 低融點金屬層的溫度係從照射開始之後隨即上昇，約在0.5 秒後超過低融點金屬層之銦的融點（1 5 7 °C )，1秒後約達到 1 7 5 °C。從與上述之先前實驗結果之組合可得知，當射束直 徑8 0 0 // m、輸出1.3 W的雷射射束照射1秒時，則達到足 以使銦融熔、融著的溫度（175 °C )，且此溫度並不會引起PEN Γ 基板及障壁層的損傷。 在與圖7同樣的構成中進行了掃瞄雷射光的實驗。雷射 之射束直徑設爲400 // m、輸出設爲9 80mW、而掃瞄速度設 爲約2mm/s。圖10係顯示照射側試料的PEN面a、同一試 料的低融點金屬面b、下側試料的低融點金屬面c、以及下 側試料的PEN面d之顯微鏡照片。在相互接合的2個低融 點金屬面上雖都可見表示銦的融熔之線狀的接合痕跡，但 在2個PEN面a及d上皆完全看不見變化。 t 由以上之結果實際證實，透過選擇適切的照射條件，能 在不對樹脂基板或障壁層、電子元件造成影響之下，使低 融點金屬層加熱、融熔，而得以密封電子元件。 以上，在本實施形態中係針對作爲電子元件適用於有機 EL元件的情況作說明，但本發明的密封構造，及密封方法 不受此所限，可適用於作爲電子元件的液晶等之顯示媒 體、由有機物質所構成之感測器、攝像元件、電子電路等， 及有機物質所構成之電子元件。 -16- 200848887 【圖式簡單說明】 【圖1】本發明的一個實施形態之有機EL顯示器的槪略 模式斷面圖 【圖2⑻〜⑹】顯示依據本發明的一個實施形態之有機el 顯示器的製造過程之模式圖 【圖3】運用在本發明的一個實施形態之有機EL顯示器 的製造之照射裝置的槪略斜視圖 Γ

【圖4】顯示雷射頭及與其接續之雷射模組的一個形態 之槪略斜視圖 【圖5】顯示PEN、PET、Au及Cu的吸收光譜之圖表 【圖6】實驗所使用的試料之部分槪略斷面圖 【圖7】實驗所使用的試料之槪略斷面圖 【圖8a、b】雷射照射後的試料之顯微鏡照片 【圖9】顯示伴隨著時間經過之溫度上昇的樣子之圖表 【圖1 0】雷射照射後的試料之顯微鏡照片 【圖1 1】習知的有機EL顯示器之槪略斷面圖 【主要元件符號說明】 樹脂基板 障壁層 透明電極 有機層 上部電極 光吸收層 低融點金屬層 有機EL元件 1，1， ，61 2,62 3 4 5 6,6， ，66 '7,，67 8 -17- 200848887 3 1 載置台 33 雷射頭 34 雷射 35 X-Y移動機構

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Claims (1)

1. 200848887 十、申請專利範圍： 1.—種電子裝置，係各自疊層有障壁層的一對樹脂基板間之 一者的前述障壁層上形成有電子元件，以包圍該電子元 件的方式透過在前述障壁層的周緣所設置的低融點金屬 層而貼合前述樹脂基板之電子裝置，其特徵爲： 至少一者之前述障壁層與前述低融點金屬層之間設置 有光吸收層。 2 ·如申請專利範圍第1項之電子裝置，其中 前述電子元件係含有有機材料者。 V 3·—種電子裝置的製造方法，係於各自疊層有障壁層的一 對樹脂基板間，介裝密封電子元件用的低融點金屬層而 將前述樹脂基板上的前述障壁層彼此接合之電子裝置的 製造方法，其特徵爲 至少一者之前述障壁層與前述低融點金屬層之間設置 光吸收層’通過至少一者之前述樹脂基板及前述障壁 層’將波長350nm以上、600nm以下的雷射對前述光吸收 層照射使前述低融點金屬層加熱、融熔而將前述障壁層 彼此接合。 4·如申請專利範圍第3項之電子裝置的製造方法，其中 前述電子元件係含有有機材料者。 -19-