TWI344315B - Method of making a glass envelope - Google Patents

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TWI344315B TW095145090A TW95145090A TWI344315B TW I344315 B TWI344315 B TW I344315B TW 095145090 A TW095145090 A TW 095145090A TW 95145090 A TW95145090 A TW 95145090A TW I344315 B TWI344315 B TW I344315B
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Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於包封顯示器元件之方法，該顯示器元件 例如為使用於平板顯示器裝置之玻璃基板。 【先前技術】 有機發光二極體(OLED)近年來為相當數量研究之主題 ，因為其用途以及可潛在使用於電子照明裝置。例如，單一 OLED能夠使用於獨立發光裝置或〇LED陣列能夠使用於照明 應用或平板顯示器應用中(例如0LE：D顯示器）。〇LE：D平板顯 不器已知具有非常明亮以及良好的色彩對比以及寬廣的觀 看角度。人們了解假如位於OLED中電極及有機層與外界環 境密閉性密封’ OLED顯示器使用壽命將顯著地增加。不過， OLED顯不器，以及特別是位於其中電極及有機層由於與由外 界環境參紐随)顯示n之氧氣及水份相互作帛而產生衰 變°非常不幸地，過去發展密封處理過程以密閉性地密封 OLED顯娜鱗f_的。-些造雜以適當地密封隱 顯示器之因素說明如下： 逸閉性岔封應該提供氧氣（l〇-3cc/m2/日）以及水份 g/m2/曰）之障壁層。 •密閉性密封之寬度應該相當小(例如<2咖)，使得其對随^ 顯示盗尺寸並不會產生負面影響。 •在密封處理過程中產±之溫度應該不會損輒肪顯示器 内之材料(例如電極及有機層）。例如在—般㈣顯示 器中’位於靠近於密封卜2麵處_第一圖素在密_理 1344315 過程中溫度並不會高於loot：。 在後、封處理過程中釋出任何氣體不會污染0LED顯示器内 之材料。 •密閉性密封應該能夠作電子連接(例如薄獏電極)以進入 0LED顯示器。 密封0LE：D顯示器一種方式為藉由熔融摻雜高度吸收特 定波長光線材料之低溫玻璃料而形成密閉性密封。例如使 用高功率雷射以加熱及軟化玻璃料而形成密閉性密封於具 有玻璃料在上面覆蓋玻璃與具有0LE1D在上面基板玻璃之間 。玻璃料通常寬度為〇. 5mm至1mm以及厚度約為6-100微米 。假如玻璃料吸收及厚度為均勻的，密封能夠在固定雷射 功率及移動速度下進行以在玻璃料位置處提供均勻的溫度 上昇。儘管如此,沒有適當冷卻加熱之玻璃料(以及基板） ，玻璃料及/或基板會發生裂縫，其由於密封處理過程中產 生熱應力所致。因而需要一種加熱玻璃料之方法，其提供 充份地加熱玻璃料以熔融玻璃料以及密封基板，同時亦提 供適當冷卻玻璃料而並不會過度加熱及對顯示器元件造成 損壞。 【發明内容】 依據本發明一項實施例，所揭示方法包含提供第一基 板以及第二基板，兩者由至少一個玻璃料壁體所分離，以及 至少一個顯示器元件位於第一及第二基板之間，投射雷射 光束於至少一個玻璃料壁體上經由第一基板及光束沿著一 段壁體通過以加熱玻璃料以及密封第一基板至第二基板。 第6 頁 1344315 在光束運行方向之投射光束的強度分佈將減小為離光束縱 向中心軸距離之函數，在垂直於光束運行方向之投射光束 的強度分佈改變不超過光束尖峰強度之。至少一個玻 璃料壁體優先地由架構形狀所構成。除此，一組多個顯示 器元件位於第一及第二基板之間。光束優先地通過包含形 狀如細縫透射區域之遮罩。遮罩可包含吸收性表面或反射 性表面。光束優先地以大於1〇麵/8速度通過玻璃料。光線 通過可藉由至少一個檢流器反射鏡反射光束而達成。 經由參考本發明下列附圖之範例性說明將更容易了解 本發明以及本發明目標，特徵，細節及優點更清楚地顯現出 ’該範例性說明任何情況並非作為限制用途。人們了解所 有額外的系統，方法特性以及優點包含於該說明内，為本發 明之範圍以及受到後面之申請專利範圍保護。 【實施方式】 在下列作為解釋用途及並不作為限制用途之詳細說明 中’揭示出特定細節之範例性實施例以提供完全了解本發 明。不過，熟知此技術者將受益於本發明内容，以及了解本 發明可實施於其他範例中而並不會脫離在此所揭示之細節 。除此’可省略熟知裝置，方法及材料之說明以避免模糊本 發明說明。儘可紐，綱的參考數字表示細的元件。 雖然本發明贿麟已觸製造密職細〇⑽顯示 态說明於底τ，人m解糊或麵的密封處理過程能夠 使用於密封__跋此在—起，其簡使用於廣泛應 用及裝置巾。咖，本發明簡技術不應_斷為受舰 胃7頁 1344*315 制。 參考圖1，其顯示出依據本發明實施例密閉性密封有機 發光二極體(OLED)顯示器裝置之斷面側視圖，其一般以參 考數字10表示，顯示器裝置包含第一基板12,玻璃料14，第 二基板16’至少一個〇LED元件18以及至少一個電極2〇導電 地接觸OLED元件。一般〇led元件導電地接觸陽極及陰極。 如在此所使用清況，圖1中電極2〇代表任何一種電極。雖然 為了單純化只顯示出單一 OLED元件，顯示器裝置1〇可具有 許多OLED元件位於其中。一般〇LED元件18包含一層或多層 有機層（並未顯示出）以及陽極/陰極。不過，業界熟知此技 術者了解任何已知的〇LE：D元件18或未來OLED元件18能夠使 用於顯示器裝置10中。除此，人們了解另一形式薄膜褒置 能夠沉積於0LE：D元件旁邊。例如，薄膜感測器能夠使用本 發明製造出。 在優先實施例中，第一基板為透明的玻璃板例如為本 公司製造及銷售編號為1737玻璃或Eagle 2000玻璃。可加 以麦化，第一;&板能夠為任何透明的玻璃板，例如Samsung Coming Precision Glass Co., NHTechno, Nippon Electric Glass Co.，及 Asahi Glass Co.製造及銷售玻璃 板(例如OA10玻璃及〇A21玻璃）。第二基板16可為與第一基 板12相同，或第二基板16可為非透明的基板。 如圖2-3所示，在密封第一基板12至第二基板16之前， 玻璃料14沉積於第一基板12,通常為一條線玻璃料糊狀物， 其包含玻璃粉末，黏接劑(通常為有機物)及/或液態載體。 第8 頁 破璃料14能夠藉由網板印刷或藉由可程式化螺旋機器裝置 塗覆於第—基板12,其提供良好職之醜於第-級12 上。例如，玻璃料14能夠沉積離第一基板12自由邊緣丨刪處 ’以及通常沉積為閉合架構或壁體形狀。在優先實施例中， 玻璃料14在減紋波長下實壯為舰區域之低溫玻璃 料’該波長與密封處理過程中所使用雷射操作波長相匹配 。破璃料14可含有一種或多種吸收性離子例如由鐵，銅，釩 ’鉬及其混合物選取出。玻璃料14亦可包含填充料(例如逆 膨脹性填充料，添加劑填充料)，其改變玻璃料14之熱膨脹 係數使得其貫f上與基；^ 12及16麵嫌鋪。能夠 使用於5亥應用中更詳細說明範例性玻璃料組成份可參考美 國第10/823331號專利案，其發明名稱為”Glass package that is Hermetically Sealed with a Frit and Method Of Fabrication'該專利之說明在此加入作為參考。 玻璃料14在密封第一基板12至第二絲16之前亦可為 預先燒結。為了完成該目標，加熱沉積於第一基板12上玻 璃料14使得其變為黏接至第-級12。因而，具有玻璃料 圖案在上面之第一基板12能夠放置於高溫爐中，該高溫爐 中煆燒玻雜U溫度較於玻璃料德成份。在預先燒結 相過程中，加熱玻璃料14以及包含於破璃料内有機黏接劑 材料將燃燒掉。 在玻璃料14預先燒結後，其能夠加以研磨，假如需要情 況下沿著韻料祕之冑賴化並+會超過24微米，通常 目標高度h能夠為10微米至30微米，其決定於裝置之應用， 1344315 不過通常高度h為12-15微米。彳既如高度變化越大，在雷射 密封至第二基板過程中連接基板12及16在玻璃料12熔融時 ，在玻璃料與基板16間形成之間隙並不會閉合，或間隙會加 入應力’其會使基板破裂特別在玻璃料及/或基板冷卻過程 中。適當但是並不會太厚玻璃料高度h，其能夠促使基板由 第一&反後側加以密封。假如玻璃料丨2太薄，其無法促使 足夠材料吸收雷射輻射線，其將導致破壞。假如玻璃料12 太厚’其能夠在第一基板處吸收足夠能量以熔融，但是將避 免所需要必需熔融玻璃料之能量達到鄰近於第二基板16之 玻璃料區域。其通料致兩個賴紐不良赋零錄黏 接。 假如預先燒結玻璃料14加以研磨，第一基板12經由中 度超音波清洗環境以去除任何累積於該點之碎屑。在此所 使用知谷液此夠為相當溫和的，比清洗並不額外沉積顯 示器玻璃所使用溶液情況溫和。在清洗過程中，保持為低 溫以避免沉積之玻璃料14衰變。 在清理後，能夠進行最終處理步驟以去除殘餘水份。 預先燒結第-絲12能夠放置於100t真空高溫爐中歷時 6小時或更長。在由高溫爐移出後，預先燒結第一基板^ 能夠在進行密封處理之前放置於清理箱中以阻隔^塵及 碎屑累積在其上面。 密封處理過程包含放置具有玻璃料14 具有-個或_獅18之第二級 電極20沉積於第二級上，該方式使得玻璃料14，一個或多 第10 頁 1344315 OLED 18,及電極20炎於玻璃料14所分隔兩個細2及】6 =曰]。對基板12及16施加中度壓相在密封處理過程中保 持接觸。如圖4賴和雷射22糾光束24於玻璃料14上經 由第-基板12以及加熱玻璃料14使得玻璃料14縣以及形 成密閉性密封，該密封連接基板12至基板16。密閉性密封 亦藉由防止大氣中氧氣及水氣進入_顯示器1〇内保護 0LED 18 〇 雷射光束24能夠失焦使玻璃料14内溫度梯度更緩和。 人們了解假如梯度太陡(焦點太小)，_顯示器1〇會呈現 出裂縫以及_破f _料14通常在縣前加溫及冷卻 。除此，預先燒結第-絲應該儲存於惰性氣體以在炫融 之前防止再吸收㈣及H2〇。雷射22姆於玻補圖案運 行速度能夠在0. 5mm/s至300mm/s間範圍内，雖然一般速度 在30mm/S及40mm/s之間。所需要功率可加以變化其決定 於玻璃料]4之吸收係數α以及厚度h。假如反射性或吸收 層放置於玻璃料14(在玻璃料14與基板16之間)例如使用來 製造電極20材料底下，所需要功率受到雷射光束24通過玻 璃料之速度影響。因而，玻璃料14之組成份，均勻性及填充 料顆粒尺寸能夠改變。此亦負面地影響玻璃料吸收投射雷 射光束24之光學此董。當雷射光束24通過玻璃料μ時破 璃料14炫融以达·封基板12及16彼此在·—起。由玻璃料產生 基板12及16間之間隙形成0LED元件18之密閉性袋口或包封 於基板之間。人們了解假如第二基板16在密封波長下為透 明的，密封可經由第二基板16或兩個基板12及16進行。 1344315 顯示器裝置冷卻進行使得只密封基板及玻璃料之冷卻 過程中裝置1〇(例如基板12及16)並不會承受過度應力。除 非適當冷卻，這些應力將導致基板間微弱的黏接，以及影響 黏接之密閉性。經由一片基板投射於玻璃料上之雷射光束 在把向斷面優先地為圓形光束形狀。因而投射於玻璃料上 光束—般為圓形點，以及整個光束直徑之強度分佈優先地 減小為離光束中心軸距離之函數，在光束中心軸或靠近光 束中心軸處具有尖峰強度。例如，光束實質上為高斯分佈 。在傳統密封方法中點之直徑為2ω選擇通常大約等於或 小於玻璃料之寬度約為〇· 5及1麵之間（其中ω為離光束中 心軸距離，其中光束密度為最大光束密度Ι/e2)。不過，對 於快速岔封速度例如大於1〇mm/s，雷射點直徑小於lmm，當 雷射點離開玻璃料上特定點時將導致玻璃料/基板快速的 冷卻。—般需要較快速之密封。第一，處理量將增加。第 -’在贿快速下雷射裤可接錢錄為較大。另 外方面’如先前所說明，點直徑增加減緩快速冷卻會導致 夾於紐間相鄰於0⑽元件加熱。為了克服該缺點以及依 據，明實施例，採用增加點直徑之雷射光束(大於玻璃料 之見度)’以及可使帛遮蔽部份擴大點尺寸以防止加熱異於 玻璃料之裂置部份(例如元件18)。 —依據該實_，提歧於第—及第二基板12,16間玻璃 料見，2彳:之點直徑。優辆，整個點直徑之強度分佈為減 =二離光束巾“她離之函數。例如，絲可具有高斯 強度減但是可具有其他形狀，例如為三角形。圖4令所 1344-315 顯示遮罩32位於第一基板上；更特別地遮罩32位置將使得 遮罩透明或敞開部份位於基板間玻璃料線條上方。圖5顯 示出°卩份遮罩32之放大圖，其包含透射區域34及不透明區 域，邊透射區域寬度為Wt大約等於或寬於玻璃料線條寬度， 其決定於遮罩與玻璃料基板12間之距離。雷射光束再沿著 透射區域以箭頭37所示縱向依循路徑以及照射於玻璃料線 條上，加熱玻璃料以及利用密閉性密封密封基板。光束點 在寬度方向藉由不透明區域36在玻璃料14每一側邊加以阻 隔(如點38虛線部份及箭頭39所示)，同時在縱向（即沿著玻 璃料長度)並未阻隔通過透射區域34。因為光束(及點)優 先地具有圓形對稱強度分佈以及在縱向中強度分佈並未受 到阻隔，沿著一段玻璃料分佈強度尾端被截除(由於降低強 度分佈所致)提供相當緩慢冷卻玻璃料。另外一方面，通過 透明區域34以及投射於玻璃料上之部份光束具有固定(平 坦)之強度，在整個玻璃料寬度(即當光束通過玻璃料時垂 直於光束運行方向）變化並不超過光束中心軸尖峰值之i 〇0/〇 ，因而^供玻璃料14相當均勻的加熱。 遮罩32可為吸收性或反射性。不過，反射性遮罩為優 先的’因為吸收性遮罩會被光束充份地加熱而破壞相鄰於 玻璃料之靈敏的OLED元件。優先地投射於玻璃料上雷射點 直徑優先地大於1.8ram。遮罩32可藉由喷塗塗膜於清澈玻 璃基板上形成，使得遮罩塗覆部份反射或吸收雷射光線，以 及部份投射光束透射通過未塗覆清澈玻璃部份或遮罩部份 34。優先地，遮罩透明部份與玻璃料14 一致。例如，假如玻 第13 頁 1344315 璃料14為架構形狀，遮罩透明部份需要具有相同的形狀及 尺寸。假如一組多個各別架構形狀玻璃料位於基板上，優 先地遮罩具有相對應陣列之透明區域34。該遮罩顯示於圖 6中。 如上述所說明，依據本發明實施例使用作為密封光束 之雷射光束24可為失焦的，或刻意地失焦。光束失焦將使 得光束焦點並不會落於玻璃料上，其能夠共同使用於降低 縱向(相對於玻璃料線條)強度分佈以擴大玻璃料及/或基 板之冷卻。圖7顯示出光束點具有約為丨· 8麵之1/e2直徑（ 即2ω)的冷卻曲線，該光束使用來密封寬度為ln]m之玻璃料 線條。曲線40,42及44顯示出雷射光束通過速度分別為5麵 /s’ 10mm/s及2〇mm/s之玻璃料溫度為時間的函數。所顯示 為本徵性冷卻曲線46,其顯示出當玻璃料被加熱以及雷射 光束快速地熄滅時玻璃料/基板之冷卻特性。在圖7中雷射 光束聚焦於玻璃料上。圖7可與圖8相互比較，圖8顯示出使 用與圖7相同的條件加熱，但是雷射在玻璃料上為失焦的。 藉由比較已知的雷射通過速度(例如兩個圖間1〇mm/s)可立 即地觀察到較為緩慢之冷卻速率。 在另一實施例中，遮罩可連接至或鄰近於雷射本身，由 雷射發出光束通過遮罩。不過，由於遮罩包含細縫狀透明 區域，當雷射通過沉積於基板12上架構狀玻璃料彎角時，需 要旋轉遮罩。在該或先前實施例中，裝置10與雷射光束 間之相對移動可藉由相對於雷射光束移動裝置1〇，或相對 於裝置移動雷射而達成。例如，雷射或裝置可按襞於可在 第14頁 平面上雜之載台。載台能__如線性馬達載 。，其移動可勤計算機加以控制。可加崎化，裳置及雷 射兩者為靜蛾_目對於裝置勤斜光束’如由^ ^ 一個或多個可鑛反射鏡48加以移動，絲由檢流器(並 未』不出)加以湖。離置或姉比較，位於反射鏡 上檢流器之慣量為較低，其能夠提高雷射光束快速速度通 過破璃料。當玻璃料與雷射間距離改變時，固定直徑之點 能夠藉由使用業界已知適當的透鏡技術(例如遠心達 成c 。必需強調上述所綱本發明實施例特別是優先實施例 ”作為可能達成之範例，其卩作為清楚地了解本發明之原 理。上顧說明實施例能夠作許多變化及改變而並不會脫 #本發明理及精神。所冑冑化及賴均包含下列所揭 示申明專利細π以及受到下列_請專利範圍保護。 【圖式簡單說明】 第一圖為依據本發明實施例之顯示器裝置的斷面側視 圖。 第二圖為依據本發明實施例之第一基板及沉積在其上 面玻璃料的斷面侧視圖。 第二圖為第二圖之第一基板頂視圖，其顯示出玻璃料 沉積為架構形狀。 第四圖為依攄本發明實施例之顯示器裝置部份斷面側 視圖’其包含顯示器元件及位於其上面之電極，以及顯示出 在密封操作過程中雷射光束及雷射之位置。 第丨5 頁 1344315 第五圖為第四圖遮罩以及部份玻璃料之頂視圖。 第六圖為具有一組多個透明區域以密封一組多個〇LED 顯示器裝置之遮罩頂視圖。 第七圖為利用聚焦雷射光束在雷射點通過玻璃料不同 的移動速度下密封OLED顯示器裝置冷卻曲線(速率)與本徵 性冷卻曲線比較之圖示。 第八圖為利用失焦雷射光束在雷射點通過玻璃料不同 φ 的移動速度下密封0L_員示器裝置冷卻曲線(速率)與本徵 性冷卻曲線比較之圖示。 第九圖為顯示器裝置之斷面側視圖，該顯示器裝置具 有顯不㈣件以及電極沉齡其上面，以及顯示出密封操 作過程中檢流器控制雷射光束以及雷射之位置。 附圖元件數字符號說明： 顯示器裝置10;基板12;邊緣13;玻璃料14;基板 • 16;有機發光二極體元件叫電極20;雷射22;雷射光束 • %遮罩32;透射區域34;不透明區域3β;箭頭37;點 38;箭頭39;反射鏡48。 第16 頁

Claims (1)

1344315 十、申請專利範圍： 1. 一種包封顯示器元件之方法，其包含： 提供第一基板以及第二基板由至少一個玻璃料壁體所分 離，以及至少一個顯示器元件位於第一及第二基板之間； 投射雷射光束經由第一基板於至少一個破璃料壁體上， 雷射光束在投射至玻璃料之前通過包含透明細縫之遮罩； 光束沿著一段壁體通過以加熱玻璃料壁體以及密封第— 基板至第二基板;以及 其中在光束運行方向之投射光束的強度分佈將減小為離 光束縱向中心軸距離之函數，以及在垂直於光束運行方向 之投射光束的強度分佈將改變不超過光束尖峰強度之丨⑽。 2.依據申請專利範圍第1項之方法，其中玻璃料壁體由閉合 之架構所構成。 3. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中光束之點直經大於 玻璃料壁體之寬度阶。 4. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中遮罩放置於第一基 板上0 5.依據申清專利範圍第1項之方法，其中遮罩包含反射性表 面。 6.依據申請專利範圍第1項之方法，其中光束以大於1〇mm/s 速度通過。 7‘依據申請專利綱第1項之方法，其中光束以大於3〇mm/s 速度通過。 8.依據申請專利範圍第i項之方法，其中光束通過包含由至 09S145090 第17 頁; 1003122725-0 1344315 少一個移動反射鏡反射光束。 9. 依據申請專利範圍第8項之方法，其中反射鏡藉由檢流 器加以移動。 10. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中玻璃料壁體高度 在10及30微米之間。 11. 依據申請專利範圍第1項之方法，其中遮罩包含吸收性 表面。 12. 依據申請專利範圍第3項之方法,其中光束點直徑為大 於玻璃料壁體寬度Wf之二倍。 095145090 第18 頁 1003084112-0
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