TWI327560B - Glass package that is hermetically sealed with a frit and method of fabrication - Google Patents

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TWI327560B
TWI327560B TW093110815A TW93110815A TWI327560B TW I327560 B TWI327560 B TW I327560B TW 093110815 A TW093110815 A TW 093110815A TW 93110815 A TW93110815 A TW 93110815A TW I327560 B TWI327560 B TW I327560B
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Patrick Carberry Joel
Edward Demartino Steven
Edwin Hagy Henry
Francis Schroeder Joseph
Steltsov Alexander
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Description

1327560 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於密閉性密封玻璃包裝，其適合保護對大 氣環境為$敏之薄膜裝置。該裝置一些範例為有機發射光 線二極體(0LED)顯示器，感測器，以及其他光學農置。本發 明使用0LED顯示器作為範例列舉說明。 、 [先前技術] 目則0LED為相當多研究之主題，因為其用途以及潛在 廣泛地使用於電子照明裝置中。例如，單一 〇LED能夠使用 於離散^射光線裝置巾或_)陣顺触帛於光線應用或 平板顯示H躺（例如GLED陣列）。傳統㈣)顯示器已知為 非常明亮以及具有良好顏色對比以及寬廣的視角。不過， ，統0LED顯示器以及特別是位於其中之電極及有機層易遭 ，衰，，此由於由大氣環境之魏及濕氣滲漏至〇LED顯示 器士父互伽所致。假如OLed顯示器内電極及有機層密閉 性，隔絕大氣魏，人們了解嶋_器壽命能夠有效 地k汁。非常不幸地^過去難以發展出密封處理過程以密 閉性地密封0LED顯示器。-些難以適當地密封〇LED顯示器 之因素簡單地說明如下： •密閉性密封應該對氧氣(10—3cc/m2/曰）及水份(1 (TVm2/日） 提供障壁層。 •密，性密封尺寸應該為最小的(例如〈2酬}，因而對_ 員不器尺寸不會有負面的影響。 二二密封處理過程中產生之溫度應該不會使〇LED顯示器内 列如電極以及有機層）受損。例如，在〇LED顯示器中 i扭费封卜2酿之0LE：D第一圖素在密封處理過程申不應該 加熱至超過l0(rc。 内^^^處^過程帽釋出之氣體不應餅染⑽請示器 第6 頁 1327560 顯示器、封應該月匕夠使電子連接⑷如薄膜鉻)進入_ 筠㈣=及其=有 來密封_顯示器。雖然該型式密封 =吊&供良好的機械強度，其非常昂貴以及有許多情況益 氣及水，散至0⑽顯示器内。另外-種“ 〇=顯不裔之一般方式為利用金屬銲接，不過所形成密 ίίί溫度範_並不耐用，_ _顯示器中玻璃板與 ^間之^膨脹係數差異相當大。因而，需要解決先前所 k及之問取麟絲紐傳絲封QLED顯示器方式之 缺點。本發明密閉性密封技術將滿足這些以及其他需求。 【發明内容】 /' 本發明包含制性㈣GLED顯示n以及製造密閉性密 顯㈣之枝。基本上，密卩概密封QLED顯示器藉 供第一基板以及第二基板以及沉積玻璃料第一 域I)沉齡第一紐。照射光源(：4雷射第 )再使用來加熱玻璃料，其熔融以及形成密閉性密封該密 閉性在、封將第一基^連接至第二基^以及亦保護_)。玻 璃料為摻雜至少一種過渡金屬以及降低熱膨服係數填充_ 之玻璃，使得當照射光源加熱玻璃料時，其將軟化及形成連 接。其能夠使玻璃料溶融以及形成密閉性密封同時避免對 0LED造成熱損壞。 【實施方式】 參考圖1-7,其中揭示出本發明密閉性密封〇LED顯示器 100以及製造密閉性密封0LED顯示器1〇〇之方法2〇〇。雖然 本發明密封處理過程針對底下密閉性密封〇Led顯示器 第7 頁 製造說明，人們了解相同的或類似的密封處理過程能夠使 用於其他應用中，其中兩塊玻璃板需要彼此加以密封。因 而’本發明不應以有限的方式加以推論。 ^參考圖Μ及1B，其為頂視圖及斷面圖，其顯示出密閉性 费封OLED顯示器1〇〇之基本組件。〇LED顯示器1〇〇包含許多 層：第一基板102(例如為玻璃板1〇2)，系列〇LED 104,摻雜 玻璃料106(例如為參閱試驗丨_5及表2_5)以及第二基板1〇7 。OLED顯示器1〇〇具有由玻璃料1〇6形成之密閉性密封1〇8, 其保護位於第-絲102與第二絲1〇7(例如玻璃板1〇7) ’ 間之OLED 104。密閉性密封1〇8通常位於况册顯示器1〇〇之 週邊。以及OLED 104位於密閉性密封ι〇8週邊内。密閉性密 封108如何由玻璃料1〇6以及相關組件例如為使用來形成密 閉性遂、封108之照射光源11〇(例如雷射Η〇a以及紅外線燈 泡110b)形成，將參考圖2-7在底下詳細加以說明。 參考圖2,其為流程圖，其顯示出製造密閉性密封 顯示器100優先方法之步驟。開始為步驟2〇2及2〇4,其提供 第一基板102及第二基板1〇7,使得能夠製造出〇LED顯示器 100。在優先實施例中，第一及第二基板1〇2及1〇7為透明的 玻璃板，其類似本公司製造銷售之編號1737玻璃或Eagle 2000玻璃。可加以變化，第一及第二基板1〇2及1〇7能夠為 透明玻璃板類似Asahi(例如為OA10玻璃以及〇A2i玻璃)， Nippon Electric Glass Co., NHTechno and Samsung Coming Precision Glass Co.玻璃公司所製造及銷售 玻璃。 在步驟206時，OLED 104以及其他線路沉積在第一基板 102上。一般0LED 104包含陽極，一層或多層有機層及陰極 。不過，热知此技術者了解任何已知OLED 104或未來OLED 104能夠使用於OLED顯示器1〇〇中。再次地^人們了解假如 OLED顯示器100並不製造出而是使用本發明處理過程製造 第8頁 出玻璃包襄，該步驟能夠加以省略。 H208時，玻璃料106沿著第二玻璃板107沉積出。 例如，玻璃料106能夠放置距離第二玻璃板1〇7自 =1職處。在優先實施例中，玻璃料106為低溫玻、 含一種或多種吸收性離子，該離子由例如鐵，銅歲及敍^ 取出。玻璃料106亦能夠摻雜(例如逆變填充料添加性填 充料)較低熱膨脹係數之玻璃料1〇6,使得其實質上與兩個 玻璃板102及107熱膨脹係數相匹配。在試驗卜5 ^表2_5 中提供數種範例性玻璃料106組成份。 -° 一在步驟210中(選擇性)，玻璃料106能夠為預先燒結至 第二基板107。為了達成該目標，在步驟2〇8沉積在第二基 板107上之玻璃料1〇6後再加熱，使得其黏附至第二基板1〇7 。底下針對試驗3對選擇性步驟210作更詳細說明。 在步驟212中，玻璃料106藉由照射光源11〇(例如雷射 110a’紅外線燈泡ii〇b)加熱，使得玻璃料1〇6形成密閉性密 封108,其連接以及黏附第一基板1〇2至第二基板ι〇7(參閱 圖1B)。密閉性密封1〇8亦保護〇LED 104避免大氣中氧氣及 水份進入0LED顯示器1〇〇。如圖ία及1B所示，密閉性密封 108通常位於0LED顯示器1〇〇外側邊緣之内側。玻璃料1〇6 能夠使用任何數目照射光源11〇例如雷射11〇a(參閱試驗卜 3)以及紅外線燈泡ll〇b(參閱試驗4)加熱。 底下進行數個試驗。基本試驗使用數種不同照射光源 110以加熱不同玻璃料106以連接或黏合兩塊編號1737玻璃 板102及107。試驗1-5對這些範例性玻璃料1〇6提供不同的 組成份。 mkl: 在該試驗中，照射光源11〇為雷射110a(例如為810nraTi :藍寶石雷射110a)，其發射雷射光束H2a通過透鏡U4a以 及通過第一基板102,其加熱及軟化玻璃料1〇6(參閱圖3A)。 第 9 頁 1327560 制地義雷射光束112使得其有效地加熱以及軟化玻璃 ，106,其將促使玻璃料ι〇6形成密閉性密封1〇8，其將連接 第-絲102至第二絲1〇7。雷射11〇發射出特定波長(例 如800nm波長)之雷射光束112a以及玻璃料1〇6由推雜一種 或多種過渡金屬（例如釩，鐵，及/或斂)製造出以在特定波 長由射光束112a下提昇其吸收特性。玻璃料吸收特性 之提昇係指當發射絲112a域·⑽吸收時玻璃 料被軟化及形成密閉性密封1〇8。加以對照，選擇基板 及1〇7(例如編號1737玻璃板1〇2及1〇7)使得其並不會吸收 雷射110a發出之照射。因而，紐1〇2及1〇7在特定波長雷 射光束下具有相當低吸收性，其將有祕將不想要熱量由 所形成密酿細⑽娜至嶋。再她，在雷射操 作過程中OLED 104不應該加熱至超過8〇_1〇〇〇c。人們了解 該試驗中OLED 104並不位於基板上。 如底下所說明，為了增加玻璃料1〇6吸收，玻璃必需摻 #一種或多種過渡金屬例如鈒，鐵，或鉉。此完成係因為‘ 刖所提及過渡金屬在8〇〇-面附近具有大的吸收面積如圖 j-3F吸收頻譜曲線圖所示。人們了解過渡金屬選擇與特 疋種類雷射110a以及fr射llGa功率及轉移速率相關。 以價格，可靠性以及維護費用為依據，以光纖傳輸光線之 810nm，30瓦半導體雷射為良好的選擇。 為了證實該方式之可行性，兩種範例性玻璃料使用 ^9瓦800nm之Ti:藍寶石雷射ii〇a進行雷射加熱，其輸出由 ΙΟαη透鏡i14a聚焦至玻璃料1〇6。範例性玻璃料1〇6放置於 兩個1-醜厚之編號1737玻璃板1〇2與1〇7之間。第一玻璃料 由含有鐵，訊及磷之玻璃製造出。圖3G為由該玻璃料 ⑽形成密封108之相 >；圖，該玻璃料藉由移動速率為〇. 2fflm 』至5nnn/s由左至右之雷射u〇a加以軟化。以及第二玻璃 料106由含有鐵，鈒及磷之玻璃製造出。圖3H為由該玻璃料 1〇6形成密封108之相片圖，該玻璃料藉由移動速率為〇. 2麵 /s至5mm/s由左至右之雷射ll〇a加以軟化。在形成這些密 封108過程中，在玻璃板102及107中並未觀察到溫度^高。 在玻璃板102及107中並未觀察到裂縫。 人們立即地了解能夠使用其他形式雷射110a，其決定 於特定玻璃料106及基板1〇2及1〇7之光學特性，雷射能夠在 不同的速率以及不同的波長下操作。不過，在特定玻璃料 106中雷射波長應該在尚吸收頻帶内。例如，能約使用鏡（ _nm<l<12G0nm)，Nd:YAG〇1064nm)，Nd:YALO〇l. 〇8 微米)，以及销：（λ約為1. 5微米)連續波雷射。 在本試驗中，使用C〇2雷射110a以局部性地加熱沿著基 板102及107邊緣分散之玻璃料1〇6而不會由密封邊緣產生 ，著溫度提m有-騎促使鋪示賊璃熱膨服 係數相匹配之VA-Fe^-Pza預製件玻璃料106的填充料沿 著編號1737玻璃板102以及107之一邊緣放置著。'而後^ 雷射110a對釩酸鹽鐵構酸鹽玻璃料106加熱。在破璃料1〇6 軟化點溫度下，釩酸鹽鐵磷酸鹽玻璃料1〇6流動 玻璃板102及1〇7黏附在一起以及在後續冷卻循環 化以形成密閉性密封108。® 4A及為# 璃料106以及猶1737玻璃鉍1〇2及1〇7之透射曲^圖。 本峨另外一項係關於放置預製件鈒酸鹽鐵鱗 璃料106於編號1737玻璃基板1〇2及1〇7之間。由^缝 很容易地由先前處理過程例如切割及處理之步維二 簡玻璃絲1〇2及107邊緣產生，當最初裂縫較 已知溫度梯度以及熱膨脹係數不相匹配下在’ 玻細2及1〇7界面處邊緣破裂的可能性將：： 雷射及後續冷卻循環過程巾所產生之熱應力生在 的以及並不會釋除應力。為了解決該_，在該^^中彈^ 第11頁 1327560 製件飢酸鹽鐵磷酸鹽玻璃料106塗覆於距離編號1737玻璃 基板102及107自由邊緣一小段距離處(參閱圖3A及4C)。 試驗3: 在該試驗中，照射光源110為雷射ll〇a(例如c〇2雷射 110a)，其發射雷射光束112a通過分裂光束光學元件500,該 元件將雷射光束112a分裂雷射光束112a’及112a",其再導 引朝向第一及第二編號1737玻璃基板102及1〇7(參閱圖5A) 。如圖所示，雷射ll〇a發射雷射光束112&朝向分裂光束光 學元件500,該元件包含50/50光束分裂器502,其分裂雷射 光束112a為雷射光束H2a，及112a"。第一雷射光束U2a， 為反射鏡504(例如為塗覆Au反射鏡504)使得光線導引通過 透鏡506到達第一編號1737玻璃基板1〇2上。第二雷射光束 112a"反射至一系列反射鏡5〇8及51〇(例如為塗覆Au反射鏡 508及510)使得光線導引通過透鏡512到達第二編號ία?玻 璃板107。使用分裂光束光學組件5〇〇以傳送熱量至基板 102及107集中區域，其能夠以下列所說明方式軟化以及黏 附範j性玻璃料106,其中控制溫度分佈以及殘餘應力以達 成可靠性密封組件。人們了解分裂光束光學組件5〇〇能夠 使用於試驗1及2中以及存在許多不同型式之組件能夠使用 於本發明中以分裂雷射絲112a，使得其與勒反} 〇2及1〇7 相交。 在該試驗中，選擇範例性V2〇5-Zn〇—PACVZP)玻璃料 106及編號1737玻璃基板1〇2及1〇7。密封第一步驟21〇即 預先燒結VZP玻璃料106至基板1〇7在4〇〇它下高溫爐環境中 進行歷時1小時，以及接著在高溫爐中冷卻以防止產生裂縫 。在VZP玻璃料1〇6以及絲1〇7界面處觀察到良好的廳 f生，以及因而良好的黏接而沒有呈現出任何局部分層或非 黏附區域。接著為使用集中化瓜雷射1 i〇a之密封第二步 驟。制地級102及1〇7兩個表面邊緣藉由瓜雷射論 第12頁 1327560 集中地加熱至VZP玻璃料106之軟化溫度。C〇2雷射110a發 射單束光束112a,其被分裂為兩束光束112a’及112a”，其聚 焦至基板搬及107上(參閱圖5A)。圖5C顯示出黏附基板 102及107之頂視相片圖。 在本試驗中照射光源110為1000瓦特紅外線燈泡110b， 其藉由可變電壓控制器加以控制。該特別紅外線燈泡發射 出800至2000nm波長範圍之光線。使用紅外線燈泡n〇b密 封之試樣由兩塊編號1737玻璃基板102及107所構成，其中 範例性玻璃料106沿著基板102及107四個邊緣塗覆為薄的 長條。使用於試驗4中範例性玻璃料106組成份提供於表1 中。 表1* 混合 # 混合組成(wt. %) 糸脲份（艱％) 獅斗 玻槲 5801 (80%) (平觸択寸= 15-20 μιη) (20%) (平觸択寸= 15-20 μπι) Ti〇2 20 P2O5 30 V205 50 Li20 25 AI2O3 25 Si02 50 5817 (70%) (平寸= 15-20 μπι) (30%) (平觸択寸= 15-20 μπι) Fe203 12.5 P2O5 35 V2〇5 52.5 Li20 25 Al2〇3 25 Si02 50 5913 (80%) (平觸iR寸= 5-10 μπι) (20%) (平觸iR寸= 5-10 μιη) ZnO 20 P2〇5 30 V205 50 Li20 25 A1203 25 Si02 50 *人們了解這些玻璃料106能夠使用於在此所說明其他任何試驗中以密封編號1737玻璃板 102 及 107。 如先前所提及，當使用紅外線來密封玻璃料106時，玻 璃料106吸收紅外線區域之熱量為重要的。如先前所說明， 在氧化物玻璃中叙為特別強烈之紅外線吸收劑。因而該試 驗中大部份初始標定以及密封工作使用具有混合料5801之 玻璃料106而完成，其包含鈦-鈒玻璃料以及經蓉土石夕酸鹽 填充料之混合物(參閱表1)。5801混合粉末首先使用適當 溶劑/黏接劑系統例如為醋酸戊酯/硝化纖維素，或松脂油 第13 頁 1327560 形成為糊料，其裝入注射器内，贼再狀工沿著編號1737 ，填缺102及1〇7邊緣分佈。在塗覆58〇1混合玻璃料1〇6 後，兩塊玻璃板102及1〇7再以人工方式使用中度手握應力 彼此擠壓，以及再放置於1〇〇1烘箱中乾燥58〇1混合玻璃料 106 〇 試樣基板102及107再放置於紅外線燈泡底下4〇醒(大 約燈泡焦距)以及放置於耐火布上面以作為隔絕用途。密 封步驟212每-次在單側進行。由蓉土所構成对火磚放置 於j個玻璃板102及1〇7表面上以作為紅外線遮罩，除了將 被獄封之實際密封邊緣外。在範例性玻璃板1〇2及1〇7中之 溫度藉由穿過頂板102鑽出小洞孔之兩塊玻璃板1〇2及1〇7 中央熱電偶加以監測。一旦被遮蓋玻璃板1〇2及1〇7及熱電 偶放置於紅外線燈泡下，燈泡控制器加以調整為丨⑽最大功 率，以及试樣基板102及1〇7再調整方向以進行實際密封。 關閉控制器，對熱電偶作最終檢查，以及再立即地打開調整 至作為密封之數值(通常為最大輸出之4〇_6〇%)。 在紅外線操作過程中，以吸收紅外線之保護性眼鏡觀 看密封邊緣。一旦在5801混合玻璃料1〇6中觀察到軟化，立 即地關掉紅外線燈泡電源，以及燈泡本身由試樣基板1〇2及 107移開。密封一個邊緣一般所需要時間大約為6〇秒。圖 6A顯示出溫度之曲線圖，其為使用5801混合玻璃料對編 號1737玻璃基板102及1〇7之Γχΐ"組件四邊作密封過程中 時間之函數。人們了解最高中央溫度在75至95ΐ範圍内。 圖6Β顯示出採用以上述相同方式除了使用5817玻璃料而並 不使用5801混合玻璃料1〇6外密封編號1737玻璃基 板102及107之SEM斷面。顯微圖顯示分佈於良好溶融5817 混合玻璃料106中之填充料顆粒。如人們所看到，5817混合 玻璃料106確實含有一些大的氣泡或孔隙其可能由被捕獲 黏接劑所形成。人們了解儘管短的加熱時間(⑼秒)，5817混 第14 頁 1327560 及 合玻璃料106為良好地熔融以及對編號〗737 107呈現出良好的黏附性。 胃_ 除了先前所提及5801及5817混合玻璃料職紅外線 封工作亦糊搬齡物断。幼―半㈣離紐、 102及107進行測試以及密封在He滲漏測試中測 漏量並不呈現出大於10%%。 17〜 人們了解已使财射雜融顺表丨卜 料。特別i也發射雷射光束收聚焦於2· 5麵光點上以及以
0. 5mm/s移動速度之7瓦81〇nm連續波(qv)半導體雷射〗1〇a 使用$炼融5913混合玻璃料106(參閱圖6C)。在操作雷射 110a刖，5913混合玻璃料1〇6加以網版塵製，預先煆燒以及 加以研磨以減小厚度變化至小於微米。 試驗:5: 在詳細說明該言^驗前，當設計使用作為製造密閉性密 封玻璃料100之玻璃料106時，人們應該記住存在數種考慮 。這些考慮列出於底下： 〜
•也、巧溫度-為了避免OLED 104之熱衰變，玻璃料1〇6應該 在相當低溫度下密封，使得在〇Led顯示器1〇〇中距離密封邊 緣之短距離(1-3刪)處之溫度並不會超過i〇〇〇c 〇 •膨脹匹配性-玻璃料1〇6熱膨脹性應該與基板1〇2及1〇7 相匹配以限制密封應力以及因而消除密封中由於破裂喪失密 閉性。 •密閉性-玻璃料106應該形成密閉性密封以及對〇LED顯示 器100中元件提供長期保護。 ^密封玻璃料最好拌隨只在相鄰OLED中達成最小溫度提 昇之規定能夠滿足低溫密封玻璃料1〇6。不過，大部份低溫 合理耐久性之氧化物玻璃料具有熱膨脹係數遠高於基板 102及107之熱膨脹係數。因而低溫玻璃料之高熱膨脹係 數需要使用降低熱膨脹係數之填充料添加劑，或惰性材料 第15 頁
丄JZ/DOU 2 二夠加性填充料'，例如為鋰礬土矽酸鹽 ΓΪ 7 ί身本為較低熱膨服係數，或π逆變填充料”例
產生尺寸之變化。目而，為了符合QLE 及一些局部邊緣加 為辟触在密綱財使相鄰溫度 出密iSf-H由峨1737麟級1(32及皿製造 出在封0LED顯不器1〇〇之低炼融玻璃料1〇6列於 璃料⑽細*錢(即 <靴)，錢低高溫 巧饴^皿度(<55() C)。雖然這些玻璃料⑽全部由正常玻 炼融技術製造出，人們了解許乡這些玻璃料 =膠凝技術製造出。列於表2中組成份包含下歹= 106: 鹽這些玻璃料1〇6具有中等熱膨脹係數（ =110x10 /C)，良好的水溶耐久性，但是具有低黏附力 、點。因而，其需要逆變填充料以降低熱膨脹係氣以及红 過渡金屬）以允許藉由局部化裝置例如半 導體110a以及紅外線燈泡110b進行加熱。 •混合驗金屬鋅磷酸鹽(R2P)_這些玻璃料1〇6具有高數值之 熱膨脹係數(130x10 7/°c)，但是呈現出良好的黏接性。因 而其需要添;Μ目t乡填充料贿低鱗麟紅所需要之 37xl(T7/°C。因而密封溫度相當高。 • _酸鹽玻璃-這些玻璃料1〇6結合低Tg以及低熱膨服係 數之特性。其呈現出良好的黏接性，但是遭遇不良水溶耐 久性之缺點。由於在矽酸鹽玻璃中釩本身為強烈紅外線吸 收劑，這些玻璃對局部密封技術具相當吸引力。 •鉛硼酸鹽玻璃-這些玻璃料1〇6主要為共熔的，其 由電視密封玻璃料組成份發展出。其高熱膨脹係數需要相 第16 頁 1327560 當數量填充料加入以降低其熱膨脹係數以與顯示器玻璃之 熱膨脹係數相匹配。 •混合組成份(例如鋅鹼金屬磷酸鹽混合pb〇及驰)_混合 玻璃料106通常提供多項優點優於各別最終成份其具有良 好的紅外線吸收性質，但是通常具有例如高熱膨脹係數之 缺點。 表2 SZP RZP V-phos PB RZP+V, EbO 翻 昏鋅-麵 鹽 混合驗金屬-鋅 mmm H 釩篇 份（^>4 %) 60% SnO 32% P2〇5 6% ZnO 2% B2O3 45% ZnO 33% p2〇5 20% R2〇 2% Al2〇3 50% V205 30% P2O5 20% ZnO 62% PbO 34% B2O3 3% Si〇2 1% AI2O3 30% P205 * 23% ZnO 20% R20 . 15% PbO 10% V205 2% AI2O3 -^：τ9 (°〇 300° 3250 300° 350° 310。 * 37CTE^$^ 臟飼溫Sra 475-500。 500°-550° 425-450° 500-550° 500-550。 —^ CTE (l〇-7/°C) 110 130 70 130 140 iMf性 低^，餅 耐久性 低 Tg,低 CTE, mmmi 負_性 mm\, 碰Ml 劑;高的高應 密铺驢 顯_醒 劑，·高的蔵显 猶铺酿 料；高的高溫 纖對雛 人觸幽觀10 6肯銳麵粧扁肺纖φ以密對臟 1737¾^ 102 及 107。 如表2所示，凱填酸鹽為主之玻璃料廳提供獨特之低 Tg，以及低熱膨脹係數。在石夕酸鹽玻璃中釩為強烈紅外線 吸收劑，因而在局部密封方法例如紅外線燈泡中以及近紅 外線及遠紅外線雷射(即800-900nm雷射，以及10. 6微米COz 雷射）中釩為理想之選擇。在及Ti〇2~ P2O5-V2O5系統中，细麟酸鹽之操作啟始點為低Tg玻璃。圖 第17 頁 顯不出鈦细磷酸鹽玻璃料895 ，冥耳比為基準)之近紅外線透射鱗⑽㈣玻璃料並未 .、、、，於表2中）。〉主意在獅_15〇〇咖波長範圍内該玻璃料 之吸收性。加以對比，編號1737玻璃基板1〇2及1〇7在 ㈨(H500nm波長範圍内為接近完全透明的。
雖然的5 AFD鈒鱗酸鹽玻璃料1〇6具有低熱膨脹係數， 「熱膨脹係缝不會相當低而與編號1737玻璃缺1〇2及 熱膨脹係數相隨，其並不需要添加玻璃料。由於玻璃 料106具有相當低熱膨脹係數其允許使用添加性填充料以 降低熱膨脹係數，其並不添加"逆變”填充料，該填充料會產 生微細裂縫，其將導致非密閉性密封。非常不幸地^ 895 玻f料106甚至於具有填充料數量接近最大數量(約25-3〇% 重置比)，其與編號1737玻璃基板1〇2及1〇7仍然不會呈現出 令人滿意之相匹配。
不過，持續對組成份研究發現能夠製造出鋅飢碟酸鹽 ^璃料106,當加入填充料時，其熱膨脹係數相當低而與編 號1737玻璃基板1〇2及1〇7熱膨脹係數非常相匹配。具有組 成份20ZnO-30P2〇5-50V2〇5(莫耳比)玻璃料之Tg及熱膨脹 係數量測值分別為30(TC以及70χ10_7Λ：。實際上，底下所 說明但是並不列於表2中5895混合玻璃料106為鋅飢碟酸鹽 以及添加性填充料之混合，其顯示出與編號1737玻璃基板 102及107良好的膨脹性相匹配以及良好的黏接。5895混合 玻璃料106包含鋅飢構酸鹽玻璃料(2〇ZnO-30P2a-50V2〇5 莫耳比)以及々-鋰霞石玻璃陶变GOLizOdSAlzO^OSiOz 莫耳比)如下列成份(重量比）： •玻璃料，（5-10微米平均顆粒尺寸)75% •填充料(5-10微米平均顆粒尺寸)1〇% •填充料(15-20微米平均顆粒尺寸)15% 圖7B為呈現出對接密封膨脹性不相匹配數據之曲線圖為溫 第18 頁 丄以/360 又之函數，其中混合5895玻璃料106塗覆於編號1737玻璃基 板102。密封由使用醋酸戊酯及硝化纖維為載體/黏接劑系 統之糊狀物配製出，以及在具有偏極器觀察埠之高溫爐中 假^其加熱至45(TC，保持1小時，以及再冷卻至室溫。在 冷卻循環中，在特定溫度間隔下作光彈性量測以監測編號 1737玻璃基板1〇2中之減緩度，其為與玻璃料1〇6膨脹性不 相匹配所導致。使用光彈性量測以計算基板玻璃1〇2與玻 璃料106間總膨脹不相匹配& ^τ=ΑΤ(α8-α〇 ⑴ 其中ag，a f分別為玻璃及玻璃料之熱膨脹係數;以及ΛΤ 為關切之溫度範圍。 人們了解在圖7Β中所顯示5895混合玻璃料1〇6與編號 1737玻璃基板1〇2及107間在125°c下最大膨服不相匹配大 約為+350ppm，以及室溫下不相匹配為+既卯取兩者情況下 玻璃料106在中等張力下。這些不相匹配數值顯示混合5895 玻璃料106與編號1737玻璃基板1〇2及1〇7間具有相當 良好之膨脹匹配性。5895混合玻璃料1〇6與編號1737玻璃 基板逆夾層密封在450°C下高溫爐假燒一小時顯示-25ppm 不相匹配(玻璃料在中等壓力下)，其顯示895混合玻璃料 106與編號1737玻璃基板1〇7間具有良好之膨脹匹配性。 這些辞飢磷酸鹽玻璃料106亦提供能夠符合〇led密封 之费閉性要求。由紅外線燈泡11此或81 Onm雷射ll〇a加熱 或利用5895混合玻璃料1〇6密封之數個ι"χι"編號丨737玻璃 基板組件通過氦滲漏試驗，該測試藉由保持真空下降至被 儀器量測出之最低滲漏率lxHTW/s。除此，在810nm雷 射玻璃料密封過程中由紅外線攝影機，熱電偶，以及熱顯示 漆各別溫度量測全部顯示離密封邊緣lmm處最高溫度為$ 10(TC。 適合作為密封由編號1737玻璃基板1〇2及1〇7製造出 第19 頁 1327560 0LED顯示器loo另外一個可能之低溶融釩玻璃料i〇6列於表 3-5中。表3鑑^出本發明之釩玻璃料106,其中各成份以莫 耳百分比表示。 ' _ 表 3 釩玻璃料106
ZnO 0-20 0—20 P2O5 V2O5 20-40 30-60
第2〇 頁 比較ϋ歹釩玻璃料106更優先組成份，其與表3所列成份 明域她，其中所有成份以莫二=!出本發
含有30%冷-鋰霞石填充料之範例性混合鈒玻璃料1〇6 依據表5所列組成份配製出，其具有下列組成份：汉狨
Sbz〇3, 27% PA, 47. 5% V2O5，1% Ti〇2,及 1% Αω 。在試驗中，該範例性混合凱玻璃料1〇6通過嚴格的環境測 試(85 C/85%相對濕度槽)以及呈現出極良好水溶耐久性。 了解在這些試驗中測定出範例性混合凱玻璃料 106之熱膨脹係數為36.3xlO-Vt：(室溫(RT)至250°C)。該 熱膨脹係數與基板玻璃102/107之熱膨脹係數37χΐ 〇Ί 十分相匹配。加以對比，並不含有万鋰霞石填充料之範例 性凱玻璃料106進行測試以及熱膨脹係數為81.5χ1〇-7/ΐ :如人們所知，為了使玻璃基板熱膨脹係數符合3〇_4〇χ1〇 _7/°C範圍内，範例性鈒玻璃料1〇6中需要填充料。 人們了解大部份傳統低溫密封OLED顯示器為Pb〇為主， 因為PbO玻璃料具有良好的流動性，以及黏接特性。不過， 第21 頁 附性與傳統Pb為主之玻璃料相當。合耐纽，以及黏 矛'此’人們了解其他具有Sb2〇3含量高達28 5%之籍定 有成域t於先前所提及範例性混合釩玻璃料106。 ηί所提及列於表1-5 +玻璃料組成份，人們了解 二组。發展但I能夠使用來密封兩塊玻璃板之玻璃 本發明其他不同的優點及特點列出於底下： •密閉性密封具有下列特性： 。與玻璃級102及107具有良好的熱膨脹匹配性。 。低軟化點溫度。 。良好的化學及水溶耐久性。 。良好接至玻璃基板1〇2及1〇7。 。良好接至銅金屬引線(例如陽極及陰極）。 。密實，具有非常低孔隙率。 。不含錯及鎘。 .除了編號1737玻璃板以及Eagle 2000玻璃板外其他形式 之基板102及107能夠使用本發明密封處理過程使彼此密封 為重要的。例如，由Asahi Glass Co.(例如為OA10玻璃及 0A21 玻璃)，Nippon Electric Glass Co.，NHTechno and Samsung Corning Corning Precision Glass Co.公司所 製造玻璃基板102及107能夠使用本發明密封處理過程彼此 加以密封。 •本發明除了由摻雜一種或多種過渡金屬玻璃製造出玻璃 料106能夠加以熔融以形成密閉性密封1〇8,尚可考慮其他 因素。這些考慮因素包含密封玻璃102及107及玻璃料1〇6 之熱膨脹係數間十分相匹配^以及密封玻璃102及1〇7及玻 第22 頁 1〇6黏滯?(例如應變點，軟化點〕間十分相匹配。人們 同= 員ί優先地玻璃料106熱膨脹係數相 玻璃M1G2及107之熱__ 108 件例如密封之雷射功率，聚焦以及速度。 八 顯示器1GG及方法200提供數項優點優於目前業界實 ί 2況μ其中=有機黏接劑在0LED顯示器中提供密閉性 ^ 2 ^示器100並不f要存在除濕劑。第二， f OLfD顯示器中由於水份所導致傳统紫外義化黏接劑密 ΐΐϊΐ速率快於無機密封之情況。第三所提出方法200 實^也減少某一組件循環時間(處理時間)，其中紫外線固 化密封(有機密封)通常需要在高溫爐中作延長時間之後處 =第四，GLED顯igg將為較長壽命·傳統環氧樹脂 後封0LED顯示器長，其對水氣渗透性提供較差之抵抗性。 第五，0LED⑨封方法2GG能夠很容《地整合至製造生產線。 •本發明玻璃料106能夠設計來吸收除了上述所說明红外 線區域外之其他區域熱量。 • 2們了解除了先前所提及範例性玻璃料外，存在其他組 成份或已存在或正發展之其他種類玻璃料，但是能夠依據 本發明加以使肋製劍所需要之QLED顯示器。 ^依據^驟210預先密封至一塊玻璃絲1〇2及1〇7找璃 料106此夠銷售為零件或預先燒結鄰近給〇LED顯示器⑽製 造商，其能夠再按裝0ELD 104以及在其工廠中使用局部化 加熱源進行最終加熱及冷卻步驟212。 • _顯不器100能夠為主動0LED顯示器或被動0LED顯示 器 100。 •人們了解本發明另外一項在於在完成加熱步驟21〇後控 制0LED顯不器1〇〇之冷卻速率。突然及快速地冷卻會導致 大的熱應變，其將在密閉性密封1〇8以及密封玻璃板1〇2及 第23 頁 =7上產生高的彈性熱應力。人們了解適當的冷卻速率決 定^將密封之特定OLED顯示器1〇0之尺寸以及熱量由〇LED 顯示器100消散至外界環境之速率。 、雖然本發明數個實施例已列舉在附圖以及在先前詳細 說明中加以說明，人們了解本發明並不會受限於所揭示之 實施例’然而能夠作許多再排列，改變及替代，其並不會脫 離下列申請專利範圍所揭示及所界定之本發明精神。 【圖式簡單說明】 第一圖A及B為頂視圖及斷面圖，其顯示出本發明〇led 顯示器密閉性密封； 第二圖為流程圖，其顯示出製造第一圖A&B中所示密 閉性密封OLED顯示器之方法。 第二圖A為透射圖，其顯示出試驗1中由雷射密閉性密 封之兩個基板。 第二圖B-F為摻雜不同過渡金屬範例性之玻璃吸收頻 譜。 第三圖G為具有由鐵鈒磷酸鹽玻璃料所形成密封之兩 塊玻璃板的頂視相片圖，該玻璃料在試驗工中藉由雷射加以 溶融及雷射平移速度為〇. 2mm/s至5mm/s由左至右移動。 第二圖Η為具有由欽叙鱗酸鹽玻璃料所形成密封之兩 塊玻璃板的頂視相片圖，該玻璃料在試驗i中藉由雷射加以 溶融及雷射平移速度為〇. 2nnn/s至5mm/s由左至右移動。 第四圖A及B為试驗2中所使用範例性鈒鐵磷酸鹽玻璃 料(圖4A)及Coming 1737玻璃基板(圖4B)之透射曲線圖。 第四圖C為試驗2中所製造無裂縫密封玻璃板之側視相 片圖。 第五圖A顯示出s式驗3中雷射及分裂光束光學元件矣卜列 ，其使用來加熱玻璃板兩侧。 第五圖B為試驗3中預製件玻璃料之頂視圖，該玻璃料 第24 頁 1327560 放置距離玻璃板邊緣一小段距離。 第五圖C顯示言输3中製造出無裂縫玻璃板之相片圖。 第六圖A為當利用紅外線燈泡使用說明於試驗4中5801 ，雜玻璃料來密封Coming 1737 ΓχΓ玻璃板組件四邊時 為時間函數之溫度曲線圖。 第六圖Β顯示出利用言擔4中所說明以紅外線燈泡加熱 並使用5817摻雜玻璃料密封ΓχΓ編號1737玻璃板組件之 斷面相片圖。 第六圖C為試驗4中所說明使用5913混合玻璃料利用雷 射加熱密封之編號1737玻璃板無裂縫組件的相片圖。 第七圖Α為使用說明於試驗5中鈦飢糊楚鹽玻璃料（ 莫耳比為基準)之接近紅外線透射曲 線圖。 第七圖B為曲線圖，其顯示出於試驗5中以5895混合玻 璃料塗覆於峨而玻魏巾接合㈣之舰不相匹喊 據，其為溫度之函數。 附圖元件符號說明： 有機發射光線二極體(0LED)顯示器1〇0;第一基板 102;有機發射光線沐體1〇4;玻璃料職第二絲1〇7 ;滅’性密封I。8;照射絲11G;雷射腺;雷射光束 112a’112a，112a";透鏡114a;製造密閉性密封〇led顯示 器方法200;提供第-級202;提供帛二絲204;沉積 0LED於第一基板上;沉積玻璃料於第二基板上;預先燒結 玻璃料至第二紐上210;加熱玻璃料使得玻璃料溶融以 及形成連接第一基板至第二基板之密閉性密封M2;分裂 光束光學潘綠賴H 5〇2;反概5Q4;透鏡^ ;反射鏡508, 510;透鏡512。 第25 頁

Claims (1)

  1. 月 Γ γ年 十、申請專利範圍： 種發射光線有機二極體裝置，其具有至少一個 Γίϊ,體位於彼此連接兩塊板之間，該連接藉“射 所形成密閉性密封’其將促使玻璃料熔融以及 密士封’同時避免至少一個發射光線有機冰體 2熟劣化，其中玻璃料為掺雜至少一種過渡金屬以 …f脹係數之填充料的玻璃，降低熱膨脹係數之填充料的 熱外脹係放為等於或小於兩塊板的熱膨服係數。 2甘依據中請專利麵第1項之發射光線有機體裝置， 八中當與玻璃料由雷射吸收熱能比較時第一及第二玻^ 板兩者將由雷射吸收較少熱能。 3·依據申請專利範圍第1項之發射光線有機二極體裝置， 其中填充料為負值熱膨脹係數填充料或添加性填充料。’ 4.依據申請專利範圍第1項之發射光線有機二^體裝置, 其中發射光線有機二極體裝置為顯示器。 ’ 5· —種發射光線有機二^體顯示器，其包含： 第一基板； 至少一個有機發光二極體； 第二基板； 玻璃料，其由摻雜至少一種過渡金屬以及降低熱膨脹係數之 填充料的玻璃製造出，降低熱膨脹係數之填充料的熱膨服係數 為等於或小於第一及第二基板的熱膨脹係數，其中玻璃料藉由 ，射加熱，其將使玻璃料軟化以及形成密閉，陡密封該密封將 弟基板連接至第二基板以及亦保護位於第一基板連接至第 二基板間之至少一個發射光線有機二極體裝置。 6·依據申請專利範圍第5項之發射光線有機二極體顯示 器，其中當與玻璃料由雷射吸收熱能比較時，第一及第 二基板兩者將由雷射吸收較少熱能。 7.依據申請專利範圍第5項之發射光線有機二極體顯示 第1 頁 1327560 器，其中填充料為負值熱膨脹係數填充料或添加性填充料， 其包含鐘馨土矽酸鹽化合物例如為万鋰霞石。 、，， t依據申請專利範圍第5項之發射光線有機二極體顯示 器，其中玻璃料為含有一種或多種吸收性離子之低溫^^ 料，該離子由鐵，鋼，鈒，及敛選取出。 9·依據申請專利範圍第5項之發射光線有機二^體顯示 器’其中排除降低熱膨脹係數填充料之玻璃料以莫耳百分 比表示具有下列組成份:〇-臟KA 0-20% Fe^'MO% Sb2〇3，20-40% PA，30-60% m，0-20% Ti〇2，0-5% AI2O3，0-5% B2O3，0-5% W〇3，0-5% Bi2〇3。 =·依據申請專利範圍第5項之發射光線有機二極體顯示 器’其中玻璃料由鈦-飢玻璃，鋅釩玻璃，Sn-Zn-磷酸鹽玻 璃，混合鹼金屬鋅填酸鹽玻璃，釩填酸鹽玻璃，pb_蝴酸鹽 玻璃，以及具有飢及錯混合驗金屬屬鋅鱗酸鹽玻璃種類選 取出。 '、 11. 一種製造發射光線有機二極體裝置之方法，該方法包含 下列步驟： ， 提供第一基板； 提供第二基板； 沉積玻璃料於一個基板上，該玻璃料由摻雜至少一種過 渡金屬以及降低熱膨脹係數之填充料的玻璃製造出，降低 熱膨脹係數之填充料的熱膨脹係數為等於或小於第一及 第一基板的熱膨脹係數，以及 沉積至少一個發射光線有機二極體於一個基板上;以及 一加熱以及再冷卻玻璃料，其將促使玻璃料軟化以及形成 岔閉性岔封，該密封將第一基板連接至第二基板以及亦保 護至少一個發射光線有機二極體。 12. 依據申請專利範圍第u項之方法，其中更進一步包含下 列步驟:放置黏接劑於第—及第二勤^外側邊緣間之間隙 第2 頁 1327560 内，其中間隙由存在密閉性密封而形成。 其進-步包含下 ί定==專利=:丨項之方法^加熱步驟在預先 封，同時避免對至少-個發射光線有機沐體3閉心 15. 依據申請專利細第u項之方法，其中加熱步驟更進一 步包含使用雷射以發射出加熱該玻璃料之雷射光。 16. 贈申請專利範圍第15項之方法其中玻璃料在红外線 區域内具有提昇敝雛以及該雷械束具有紅外線區域 之波長，使得當雷射光束與該玻璃料交互作用時與每一第 一及第一基板所吸收熱量相比較時，該玻璃料將由 束吸收更多熱量。 17. 依據申請專利範圍第11項之方法，其中加熱步驟更進一 步包含使用紅外線燈泡以發射出加熱該玻璃料之n。 18·依據申請專利範圍第17項之方法，其中玻璃料在紅外線 區域内具有提昇吸收特性以及該光線具有紅外線區域之波 長，使得當雷射光束與該玻璃料交互作用時與每一第一及 第二基板所吸收熱量相比較時，該玻璃料將由雷射光束吸 收更多熱量。 19. 依據申請專利範圍第11項之方法，其中玻璃料具有軟化 點溫度低於第一及第二基板之軟化點溫度。 20. 依據申請專利範圍第11項之方法，其中玻璃料之熱膨服 係數與第一及第二基板之熱膨脹係數相匹配。 ' / 21·依據申請專利範圍第11項之方法，其中填充料為負值熱 膨脹係數填充料或添加性填充料》 ' 22.依據申請專利範圍第11項之方法，其中玻璃料為含有一 種或多種吸收性離子之低溫玻璃料，該離子由鐵，銅，机及 鈥選取出。 第3 頁 1327560 23.依據申請專利範圍第11項之方法，其中排除降低熱膨脹 係數填充料之玻璃料以莫耳百分比表示具有下列組成份:〇 -10%K2〇, 0-20% FeA 0-40% SIA 20-40% P2〇s，30 -60% V2O5, 0-20% T1O2, 0-5% AI2O3, 0-5% B2O3, 0-5% W〇3, 0-5% Bi2〇3。 24·依據申請專利範圍第ii項之方法，其中玻璃料由鈦_釩 玻璃’ #釩玻璃，磷酸鹽玻璃，混合鹼金屬辞罐酸鹽 玻璃，鈒填酸鹽玻璃，Pb-硼酸鹽玻璃，以及具有鈒及錯混合 驗金屬屬鋅鱗酸鹽玻璃種類選取出。 25.依據申請專利範圍第i項之發射光線有機^^體裝置， 其中玻璃料平均顆粒尺寸在5微米至1〇微米之間。 100°C 第25項之發射光線有機屬裝置 =在加熱過程中離密封邊緣！咖之裝置最高溫度為^ 專利範圍第1項之發射光線有機二極鮮置 二在加熱過程中離密封邊緣1職之装置最高S 光線有機4體裝 29. 依據申請專利^^^^^微来之間。 粒尺寸在5微米至1〇微米之間。，/、中破璃料平均顆 30. 依據申請專利.範圍第29項0之方 中離密封邊緣lrnm之裝詈备古 法’其中在加熱過程 礼依據巾_範 mi之裝置最命在加熱過程中 32.依據申請專利範圍第 =l〇〇C。 粒尺寸在5微米至1〇微米之間。，>、中坡璃料平均顆
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