TW201126787A - Substrate connection by heat-activated binder - Google Patents

Description

201126787 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於藉由中間熱活化接合劑（例如玻 璃料）連接兩個基板之方法及裝置。此外，本發明係關於 一種藉由此類方法產生之光電子器件，特定言之係一種 OLED。 【先前技術】 US 2009-0221207 A1揭示一種經由玻璃料連接兩個玻璃 基板之程序，該玻璃料係使用雷射光束加熱至其熔融溫度 以上。由於使用具有很大程度不同之熱膨脹係數之材料， 所以根據一特定電力切換排程開始及結束使用雷射光束之 照射。因此，應避免在經連接基板中隨後發生龜裂。 【發明内容】 基於此背景，本發明之一目的係提供用於藉由熱活化接 合劑連接兩個基板之經改良方法，其中可期望亦可處理低 成本基板。 此目的係藉由如技術方案i之方法、如技術方案2之裝置 及如技術方案10之光電子器件達成。在附屬技術方案中揭 示較佳實施例。 根據其第一態樣，本發明係關於一種用於連接兩個基板 之方法’其中術語「基板」應表示可用作為進一步組件之 載體之材料（同質或非同質）之任何固態本體。基板之典型 實例係玻璃板或（透明）塑膠。該方法包括以下步驟： -在基板之間沈積熱活化接合劑本體。該接合劑本體將 151930.doc 201126787 通常具有一絲狀，其在縱向方向上具有一延伸部，該延伸 部大於k向方向上之其延伸部。術語「熱活化接合劑」應 思明（僅）在接合劑溫度上升至給定特性溫度（下文中稱為 「活化溫度」）以上時，才將開始將接合劑接合至一基 板。例如，接合劑可在活化溫度下（部分）熔融，或可起始 一化學反應。此外，該接合劑之溫度在活化之後必須下降 至一第二特性溫度（下文中稱為「固化溫度」）以下，以使 至該等基板之接合變得永久或固定。固化溫度可具有相同 於活化溫度之值；例如，活化溫度及固化溫度兩者皆可對 應於接合劑之熔融點或軟化點。 將上述接合劑本體至少局部加熱至該接合劑之活化溫 度以上，且此後再以下列方式使其冷卻：以自該接合劑本 體之一邊界至相對邊界之—（預定）截面觀察，始終僅存在 其中溫度已下降至接合劑之固化溫度以下之一單一（未經 連接)區域。此意謂，在冷卻期間且在通過該接合劑本體 之給定截面中，從未存在溫度已在固化溫度以下(在已達 到=化溫度以上之後）而其等之間的位置處之溫度仍在固 化溫度以上之兩個個別點。應注意，接合劑本體之加熱 (及冷卻）在其完全跨接合劑本體之—橫向延伸部但僅部分 沿著其縱向延伸部而發生之意義上較佳係「局 接合劑本體係_形’則所考慮的「自接合劑本體之一= 本界體之::」較佳較向於橫向方向’亦即相對 伎口 Μ本體之局部縱軸成約7〇〇與約i丨〇。 度。 < 間之一角 15l930.doc 201126787 根據一第二態樣，本發明係關於一種用於經由設置於兩 個基板之間之熱活化接合劑本體來連接該等基板之裝置， 該裝置包括一加熱器件’可使用該加熱器件執行以上方 法。特定言之，該加熱器件係經設計使得該加熱器件可將 接合劑本體至少局部加熱至其活化溫度以上且接著再以下 列方式使其冷卻：在通過該接合劑本體之一載面中其中 溫度已下降至固化溫度以下之區域始終係一單一、經連接 區域。 上述之方法及裝置具有跨接合劑材料本體實施一特定、 有利溫度道程之專有特徵。此道程係使得從未存在如下兩 個未經連接之區域：基板之間之接合已係永久（因為溫度 已下降至固化溫度以下）而在中間點處，基板之間之該接 合尚未永久。本發明者已觀察到，後種情形通常係由當中 間區域固化時，該等基板中發生的張力及龜裂引起。避免 此情形，因此防止此類缺陷並且提供更佳生產結果。 在下文中，將描述關於上述之方法及裝置兩者之本發明 之不同貫施例。 一第一特定實施例係關於冷卻階段。其特徵在於接合劑 本體之一内部區域中之溫度首先下降至固化溫度以下。此 意謂首先到達固化溫度（自較高溫度）之區域係夾置於介於 仍比固化溫度熱之區域之間之通過該接合劑本體之一截面 中。在冷卻期間，此初始區域將逐漸生長直至其到達該接 合劑本體之側向邊界。與在該接合劑本體之一側向邊界處 開始且接著則進通過該接合劑本體之一冷卻程序相反，在

S 15J930.doc 201126787 —内部區域中開始之所提議的冷卻程序通常產生更穩定的 接合結構。 般言之，將接合劑加熱至其活化溫度以上可以許多不 同方式加以完成。在一較佳實施例中，藉由使用一光束照 射接&劑本體來達成該加熱，亦即，藉由該接合劑之光吸 收提供用於加熱該接合劑之能量。最佳地，針對此目的使 用雷射光束。使用光束加熱係有利程序，因為其可以不接 觸的方式來完成，可容易地對其進行控制且可將其空間限 制於其中期望加熱之區域。 在上述方法之一較佳實施例中，光束係沿著該接合劑本 體移動。因此，可能使用具有、經限制的截s之一光束循序 加熱該接合劑本體之一經延伸結構。此外，可以此方式在 該接合劑本體中建立特定時間加熱道程。該光束可具有貫 穿移動之-怪定形狀及/或強度分佈，或其形狀及/或強度 分佈可根據該接合劑本體之不同區段（直區段、彎道、電 引線之父叉處）中之加熱需求而隨時間改變。 用於加熱該接合劑之光束尤其可具有一大致c形截面 在此背景中’「c形」應包括以1度交匯之兩條線或^ 任何形狀’因此（例如）亦包括類似「V」之形狀。卷此^ 光束係以該c形之中心部分向前（亦即，該C之開口田端處方 :移動方向相反之側上)沿著-橢圓形接合劑本體移f 時，相較於該接合劑本體之側向置於橫向方向上之區域 光束將百先到達該接合劑本體之中心 等中心區域。因此，該等中心&…域仁亦首先離開言 等中£域將在其等鄰近周邊區, 151930.doc 201126787 之前開始冷卻。因 先到達固化溫度， 向側向邊界擴撒。 此，該接合劑本體 且冷卻在橫向方向 之該等中心區域將首 上自該等中心區域朝 ,可乂不同方式（例如，使用適當的光學件）產生上述c形 "束在本發月之—較佳實施例中，跨-大致c形照射區 或擺tK例如’使用—組^_檢流計鏡）具有任意截面 (例如’圓形截面)之—光束。以此方式，可達成一 c形區 域之經軟體控制照射而無需專用光學件。此方法之另一 優在於可谷易地改變經照射區之形狀及，或尺寸(此在角 隅處尤其有利）。 根據上述方法之-較佳實施例，選擇足夠高的光束振盪 速度以使發生於該光束之兩個連續通過之間之接合劑本體 之任何位置處之溫度下降保持在3〇%以下，較佳1〇%以 下此只施例提出以下事實：光束並非連續地到達該C形 照射區中之該接合劑本體之點，但僅在正㈣之光束經過 時間歇地料該等點。在中@「暗」時期期間，該接合劑 本體之此等點處之溫度通常將根據局部熱衰減時間而下 降。若選擇足夠高的振盪速度，則此等溫度下降仍可保持 小，因此允許C形照射區中之材料之實務上的連續加熱。 藉由接合劑本體連接之兩個基板可用於許多不同目的及/ 或用作為許多不同器件之部分。較佳地，該等基板可容納 -光電子組件’特定言之一（有機或無機）電致發光組件或 一光敏組件。通常在用作為載體及/或保護罩之兩個基板 之間配置光電子組件中藉由接合劑本體提供該等基板

S 151930.doc 201126787 之間的緊密連接，該緊密連接使光電子組件與環境隔絕密 封）。 根據上述實施例，本發明亦係關於一種光電子器件，特 定言之係關於一種有機發光二極體（OLED)或一種太陽能 面板’該光電子器件包括其間配置一光電子組件（例如， 一電致發光層）之兩個基板，該等基板係藉由一接合劑本 體連接及密封，該接合劑本體係藉由上述種類之方法產 生。 在下文中，將描述關於上述種類之一方法、一裝置及一 光電子器件之各種較佳實施例。 根據一第一此實施例，連接兩個基板的接合劑係玻璃 料。玻璃料的優點在於其提供兩個（玻璃）基板之間之一牢 固接合且其可藉由適當光束容易地加熱。在1182〇〇7- 0128966 Al、WO 2007-067533 A2、US 2006-00822298 A1、 WO-2009045320 A2 及 US 20090221207 A1 中描述了適當玻璃 料材料之實例。 該等基板之至少一者可為透明以允許用於加熱接合劑之 光通過。較佳地，該等基板之至少一者包括玻璃，最佳包 括驗石灰玻璃（其成本相對較低且因此適於在大量生產中 使用）》本發明之一優點在於（例如）可相對於基板材料之熱 膨脹係數而選擇基板材料（其並非最佳匹配接合劑材料）， 因為本發明之該方法最小化由此類差異引起之問題。 接合劑本體較佳可完全環繞一内部區域，在該内部區域 中可配置與環境隔絕密封之進一步組件。 151930.doc 201126787 【實施方式】 下文描述之實施例將清楚本發明之此等及其他態樣， 且將參考該（該等）實施例闡述本發明之此等及其他態樣。 在隨附圖式之幫助下，將藉由實例描述此等實施例。 在圖式中，相同的參考符號指代相同或相似組件。 可將雷射玻璃料密封用於氣密型〇LED密封而無需昂貴 的吸氣劑及空腔玻璃。雖然此程序用於由硼矽酸鹽玻璃製 成之特殊基板之連接，但完全具成本效益之解決方案將需 要用於在商業上可購得（低成本）之玻璃板，尤其係鹼石 灰。然而，當在雷射玻璃料密封程序中連接鹼石灰玻璃板 k ’通常觀察到玻璃中諸如龜裂的問題。 圖1示意性地圖解闡釋在此背景下藉由中間熱活化接合 劑連接兩個基板之方法。該圖式展示以下組件： -一（半加工）OLED器件10，其包括一第一基板12及一 第二基板13，在該第一基板12與該第二基板13之間配置一 接合劑本體η及一光電子組件14。如熟習此項技術者已 知’該光電子組件14可包括―有機電致發光層、諸電極層 及諸電引線。接合劑材料在縱向方向（y方向，參考圖^ 延伸為-絲狀接合劑本體u，其在橫向方向以方向)上且有 一截面。在所展示的實例中，接合劑"應為玻璃料:、亦 ^在下文中術語「接合劑」與「玻璃料」將料為同義 ，其係用於產生雷射 13照射§亥接合劑11， -具有一加熱器件20之—裝置ι〇〇 光束L，該雷射光束l通過透明上基板

151930.doc S 201126787 因此將該接合劑加熱至其「活化溫度」，亦即，玻璃料之 溶融或軟化溫度以上。該加熱器件2 〇包括：—光源21，直 產生一初級雷射光束；及光學件22，其係用於使此光束L 在縱向方向（y)及橫向方向（X)上偏轉。雷射光束之此偏轉 係在控制單元23的控制下完成，例如，該控制係藉由具有 適當軟體之一數位資料處理單元實現。 若雷射光束L將具有覆蓋接合劑本體丨丨之整個寬度&方 向）之圓形或矩形截面（在xy平面中），則將均勻地加熱整個 橫向截面。然而，本發明者注意到使用此類加熱可發生若 干問題。特定言之，本發明者認知應力積累的根本仙發 生於熔融玻璃料11之冷卻（再凝固）期間：因為該玻璃料u 之外部11a、11a，係曝露於冷環境，所以此等外部將首先凝 固(當其等之溫度下降至一「固化溫度」以下時)而該玻璃 料之中心部分llc仍係熱且為流體。接著，當該中心部分 11c在冷卻期間欲收縮時，玻璃料之已凝固外部"a、 限制該中心部分11C之收縮。 鑑於此，此處提議藉由以下方式避免因加熱玻璃 起之過度張應力··首先使其中心部分llc冷卻，接著使外 部冷卻。或，換言之，在冷卻期間，應使玻璃料 11之（側向）邊緣保持比中心熱。 圖式圖解闡釋用以藉由使用一雷射光束L實現上述一般 概念之方式’該雷射光束L不僅在沿著玻璃料u之縱向^方 向上移動但同時亦使用一組件而在橫向χ方向上振盧或擺 動’使得該雷射光束L(有效地）照射形或ν形照射區。 151930.doc -10- 201126787 圖2以俯視圖展示在y方向上延伸之玻璃料丨〗上之此照 射。藉由具有圓形截面之一雷射光束L照射該玻璃料u， 該雷射光束L係以較大的振盪速度v。沿著在橫向方向上延 伸之一 C形照射區振盪。藉由圖丨中圖解闡釋之偏轉光學件 22(此處，其係藉由一組x,y檢流計鏡實現）產生該雷射光束 L之該振盪行為。將在縱向（y)方向上具有一（較慢）移動速 度乂7之一恆定移動疊加至該雷射光束L之主要橫向振盪移 動。 當振盪速度V。與玻璃料丨丨中之熱衰減時間相比為大時， 跨c形照射區之振盪具有相同於使用一 c形雷射光束之一 連續照射之效果。在所描述裝置1〇〇之一典型實例中光 束L之圓形截面之半徑△為約。25咖，c形照射區之半徑么 為約0.35 mm，縱向移動速度^為約15 mm/s，且雷射光束 的功率為約42 W。此外，i戶湯，古rip . 此外振盪連度V。之一典型值為介於約 300 mm/s與約 1〇〇〇 mm/s之間。 在匸幵八、、' 射區中振遺且在縱向方向上移動的雷射光束[ 之組合效果在於在一正移動之〇形照射區中將玻璃料材料 加熱至其㈣溫度。因此’雷射光束[在玻璃料"之中心 區域Uc之側向鄰近區域山、Ua，之前到達及離開該等中 心區域11c。以橫向截面觀察(例如以圖i中展示之沿著圖2 之線Η之區段觀察)’因此在一單一、經連接中心區域… 中首先到達固化溫度（亦即，建立兩個基板心Η之間之 玻璃料再凝固及穩定接合之軟化點）。接著，至固化溫度 以下之冷卻擴撒且中心區域在橫向方向上朝向周邊區域 151930.doc -11 201126787 lla、11 a'生長。在任何時候及在任何橫向截面中，將僅存 在其中溫度係在固化溫度以下且其中已連接基板12、13之 一單一經連接區域。 應注意，亦可能在玻璃料U之一（！）邊界處開始冷卻，並 使其在柷向方向上自該邊界擴撒通過該玻璃料丨丨而至相對 邊界。例如，此可藉由使用一經適當成形（例如，大致筆直） 之移動照射區（其相對於玻璃料之縱向方向而傾斜）來達成。 此外，存在用以使用（例如）專用（繞射）光學件於工件上 獲得一 C形雷射強度分佈之許多其他方式。 總而言之，本發明係關於一種用於藉由熱活化接合劑 (例如玻璃料）之一中間本體u連接兩個基板12、13之方法 及裝置100。將該接合劑本體局部加熱至其活化溫度以 上，此較佳可藉由一雷射光束L達成。完成後續冷卻使得 以橫向通過該接合劑本體之一截面觀察，始終僅存在其中 溫度已下降至固化溫度以下之一單一區域Uc。因此，避 免在期間兩個基板仍未經連接之兩個分開位置處發生該等基 板之間之局部接合。本發明尤其可應用於使用鹼石灰玻璃封 裝之（光電子）器件（諸如0LED及太陽能器件）之氣密密封。 最終指出，在本申請案中，術語「包括」不排除其他元 件或步驟’「一」不排除複數個，且一單一處理器或其他 單凡可實現若干構件之功能。本發明存在每個新穎的特性 特徵及每個特性特徵組合。此外，不應將申請專利範圍中 之參考符號理解為限制申請專利範圍之範疇。 【圖式簡單說明】 151930.doc -12· 201126787 於連接 一光束 圖1以側視圖示意性地圖解闡釋根據本發明之用 兩個基板之一方法；及 圖2以俯視圖示意性地圖解闡釋使用以c形振蘯之 之一接合劑本體之照射。 【主要元件符號說明】 10 OLED器件 11 接合劑本體（玻璃料） 11a 接合劑本體之外部 11a' 接合劑本體之外部 11c 接合劑本體之中心區域 12 第一基板 13 苐二基板 14 光電子組件 20 加熱器件 21 光源 22 光學件 23 控制單元 100 裝置 L 雷射光束 V〇 振盪速度 Vy 移動速度 X 橫向方向 y 縱向方向 Δ 光束之圓形截面之半徑 151930.doc

S -13·

Claims (1)

1. 20Π26787 七、申請專利範圍： 1. 一種用於連接兩個基板（12、13)之方法，其包括： 在該等基板之間設置一熱活化接合劑本體（11); 將該接合劑至少局部加熱至其活化溫度之上並再以下 列方式使其冷卻：在通過該接合劑本體（11)之一截面 中，始終僅存在其中溫度已下降至該接合劑之固化溫度 以下之一單一區域（llc)。 2.如請求項1之方法，其特徵在於：在冷卻期間，該接合 劑本體（11)之一内部區域（Uc)中之溫度首先下降至該固 化溫度以下。 3 ·如明求項1之方法，其特徵在於：該接合劑本體（11)之該 加熱係藉由使用-光束’較佳-雷射光束(L)照射該接合 劑本體（11)而達成。 4. 如明求項3之方法，其特徵在於該光束係沿著該接合 劑本體（11)移動。 5. 如明求項3之方法，其特徵在於該光束（l)具有一大致匸 形之截面。 6. 如請求項3之方法，其特徵在於該光束（L)係跨一大致c 形如、射區而振遭。 7. 如請求項6之方法，其特徵在 牡％ 4振盪速度（V。）係足夠 大以使在該光束（L)之兩次經過之間之該接合劑本體〇 u 之位置處發生的溫度下降保持在30。/。以下，較佳在 10%以下。 8. 如請求们之方法，其特徵在於：該等基板〇2、聯納 151930.doc 201126787 一光電子組件（Μ)，特定言之係、—電致發光材料或一光 敏材料。 9· 一種用於藉由設置於兩個基板（ΐ2、13)之間之一熱活化 接合劑本體（11)連接該兩個基板之裝置（1〇〇)，其包括— 加熱器件（20)，該加熱器件（2〇)係用於將該接合劑至少局 部加熱至其活化溫度以上並再以下列方式使其冷卻：在通 過該接合劑本體（11)之一截面中，始終僅存在其中溫度已 下降至該接合劑之該固化溫度以下之一單一區域（1 lc)。 士明求項9之裝置，其特徵在於該接合劑係一玻璃料 ⑴）。 11·如請求項9之裝置，其特徵在於該等基板（12、13)之至少 者包括玻璃’較佳驗石灰玻璃。 12. 如請求項9之裝置，其特徵在於該接合劑本體（11)環繞一 内部區域。 13. —種光電子器件，特定言之，一種〇LEd(1〇)或一種太陽 月b面板’其包括其間配置一光電子組件（丨4)之兩個基板 (12、1 3 )，該等基板係藉由一接合劑本體（丨丨）以如請求項 1之方法連接且密封。 14. 如請求項13之光電子器件（丨0)，其特徵在於該接合劑係 一玻璃料（11)。 15. 如請求項π之光電子器件（10) ’其特徵在於該等基板 (12、13)之至少一者包括玻璃，較佳鹼石灰玻璃。 16. 如請求項13之光電子器件（1〇) ’其特徵在於該接合劑本 體（11)環繞一内部區域。 151930.doc