台湾专利TW201318093A 使用真空疊層之光電裝置之大面積密封封裝

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本發明揭示一種設備，其用於精確地取放一或多個光電裝置以依最小化對材料之應力之一方式進行該等材料之真空疊層。
公开号:TW201318093A
申请号:TW101134555
申请日:2012-09-20
公开日:2013-05-01
发明作者:James Michael Kostka；Edward James Balaschak；Thomas Alexander Knapp；John Allie Charny
申请人:Gen Electric；
IPC主号:B32B37-00

专利说明:
使用真空疊層之光電裝置之大面積密封封裝
本發明之領域大體上係關於光電裝置，且更特定言之係關於製造封裝光電裝置之某些新的且有用的進展。
光電裝置通常包括發光裝置及光伏打裝置。兩種類型之光電裝置包括夾置在兩個電極之間之一作用層，該兩個電極之至少一者通常係透明的。在一發光裝置中，施加於該兩個電極之間之一電壓產生通過該作用層之電流，從而導致該作用層發光。在一光伏打裝置(諸如一太陽能電池)中，該作用層自光吸收能量並將此吸收的能量轉換為電能，該電能表現為該兩個電極之間之一電壓及/或一電流。
該作用層係一無機或有機電致發光材料。一種類型之風行且有用發光裝置係有機發光二極體(OLED)。類似於無機發光二極體(LED)，OLED亦係供應高效率及長壽命之固態照明裝置之一形式。一OLED通常係形成於包括玻璃或透明塑膠之一基板上之一薄膜結構。此薄膜結構包括上述至少三個層，且可進一步包括經形成鄰近於作用層之選用半導體層。可併入此等半導體層以促進電洞(正電荷)或電子(負電荷)之注入及輸送。
玻璃基板提供透明度及對氧氣、水蒸氣及/或其他反應性物種之極低滲透率，從而可導致光電裝置之腐蝕及/或降級；但是通常不適用於其中需要撓性之應用。塑膠基板提供撓性及低成本輥對輥生產之潛力，但是通常具有對氧氣、水蒸氣及/或其他反應性物種之一高滲透率。因此，包括塑膠基板之OLED裝置通常用阻斷氧氣、水蒸氣及/或其他反應性物種之障壁膜之一或多個層封裝。皆讓渡給General Electric公司之USPN 7,015,640及USPN 7,397,183中描述製造習知超高障壁(UHB)膜或UHB之組合物及方法。
目前使用之許多光電功能材料對氧氣及水分極為敏感，且因此必須在一惰性環境下密封裝置。此通常在一乾燥箱中用純化氮氣或氬氣作為工作氣體予以完成。較佳在封裝程序期間具有低於百萬分之10之氧氣及水分含量，但此並未被視為限制。
在習知輥對輥製造中可損壞OLED、其等之障壁膜及/或背薄板。尤其關注的係用以密封OLED之障壁膜，此係因為在輥對輥程序期間所引發之損壞可伴隨著該等膜之滲透率增加而導致缺陷。此將導致封裝裝置之儲存壽命縮短。例如，圖1圖解說明雙向壓縮力13及14，其等在一習知輥製造程序期間施加於夾置在一UHB 11與一背薄板12之間之一習知OLED裝置10。該等壓縮力13及14藉由一習知輥疊層機之相對平行輥(未展示)而朝向該OLED裝置10施加於該UHB 11及該背薄板12上。此導致該UHB 11及/或該背薄板12變形以在該OLED裝置10周圍產生一邊緣密封。然而，該UHB 11在該OLED裝置10之周邊周圍之變形可產生應力區域15。隨著時間的過去，此等應力區域15之部分可展現該UHB 11之破裂及/或其障壁性質之損失。因此，需要改良式薄撓性包裝技術以擴大封裝光電裝置之低成本生產之應用。
目前，製造能力及材料性質限制將個別有機發光裝置(OLED)之大小限制在一相對較小的尺寸。當與大於此平方英尺或平方米之數量級之一大面積照明面板相比時，相對較小的尺寸意謂數量級為平方公分之一面積。因此，為獲得大面積照明面板，需要將個別OLED鑲嵌(tile)在一起以形成較大的產品。
亦需要不減小OLED效能且可在一相對較短的循環時間內生產大面積照明產品之新鑲嵌及封裝設備及程序。
本發明描述用於在短循環時間內生產大面積密封封裝光電裝置之一真空疊層機及疊層技術之實施例。例如，在一例示性程序中，在一加熱壓板之一平坦表面上預定位一前薄板。接著，使用在一第一凸形狀與一第二平坦形狀之間轉變之一置放頭在該前薄板上定位一光電裝置。在一抽空腔室中完成此置放操作以最小化該光電裝置與該前薄板之間之氣體截留。接著，在該光電裝置及該前薄板上定位包括一或多個電氣特徵之一背薄板。接著，可經預加熱之一隔板抵靠該背薄板而施加壓縮力以使該背薄板與該光電裝置及該前薄板耦合，藉此產生一大面積密封光電裝置或複數個密封光電裝置(其等可經鑲嵌或未經鑲嵌)。有利的是，此改良之技術減小或防止光電裝置之周邊處之前薄板之損壞或應力，此通常使用習知輥疊層技術所致。
一真空疊層機之一實施例包括一第一總成、一第二總成、一第三總成及一第四總成。該第一總成係一光電置放總成。該第二總成係一材料總成。該第三總成係一疊層總成。該第四總成係與該第一總成及該第三總成耦合之一支撐總成。
一真空疊層機之一實施例可包括回應於一施加壓縮力而自一第一凸形狀轉變為一第二平坦形狀之一或多個置放頭。有利的是，此等置放頭以使得在置放期間自光電裝置與前薄板之間擠出氣體之一方式將該光電裝置耦合至該前薄板。此連同在真空下執行之置放操作一起消除可產生效能降低及在美學上不滿意之產品之氣泡截留。
一益處在於本文揭示之疊層機及程序之一實施例實現半導體裝置之大面積鑲嵌及密封封裝，從而導致具有較少製造缺陷及優越儲存壽命之產品。
另一益處係可用於所揭示之程序中之增加黏著劑選項。
又另一益處係源自疊層機之設計之精確置放及填充因數最佳化。
使電氣特徵精確對準以用於大面積光電裝置鑲嵌及封裝之有益特徵包括疊層機之失效運動、背薄板及前薄板之定框及/或裝置置放凹穴之併入。當一致動器在相同平面中驅動或引起兩種移動時發生失效運動。例如，在一實施例中，包圍一或多個置放頭之一護罩具有不同於該等置放頭之一行程距離。因此，整個第一總成(置放頭及護罩)可一起移動。取決於該組態，該等置放頭或該護罩達到一第一行程界限，而另一者繼續移動直到達到一第二行程界限。
其他益處包括在真空下將光電裝置置放在前薄板上以最小化氣泡截留及/或皺紋產生；具有在置放期間改變形狀以自一光電裝置與前薄板之間擠出氣體之一拾取頭；及併入失效運動以在疊層之前減小材料撓曲。
其他有利的特徵包括使用壓力平衡使得包括高導熱率材料之壓板具有一最小的熱質量；形成於該壓板中之一或多個冷卻通路，一冷卻劑可通過該一或多個冷卻通路以快速地冷卻疊層之間之壓板；及一或多個壓板加熱器，其等可在疊層之前及/或疊層期間朝該壓板移動以加熱該壓板且在疊層之後移離該壓板以容許該壓板快速冷卻。
藉由結合隨附圖式參考以下描述將明白本發明之其他特徵及優點。
現在簡單地參考該等隨附圖式。
圖2係圖解說明藉由一新真空疊層機(圖3中的30)之一實施例施加至一光電裝置20(諸如一OLED裝置或一光伏打裝置)之一背薄板22之壓縮力23之一圖。該光電裝置20定位於該背薄板22與一前薄板21之間。該前薄板21可包括一超高障壁(UHB)膜、一光學耦合器、一輸出耦合黏著劑及/或一輸出耦合膜。該背薄板22接觸該光電裝置20之一第一表面27。該前薄板21接觸該光電裝置20之一相對表面28且定位於一壓板26之一平坦表面29上。
因此，與習知輥疊層技術相比，該前薄板21保持平坦且僅該背薄板22經加壓以緊貼於該光電裝置20之周邊周圍。因此，機械敏感的前薄板21並未經受通常使用習知程序產生之高應力集中器。該背薄板22仍存在此等應力，但是此等應力並未在該背薄板22中產生缺陷。此係歸因於背薄板通常由機械穩固的封蓋箔片(諸如Tolas TPC-0814B)製成之事實。此等材料包括一多層複合物，其在最內層中具有一相對較厚(大約25微米)之金屬箔片層。不僅金屬層提供具有極佳障壁性質之背薄板22，而且金屬之厚度及延展性使背薄板22在施加應力下較不易於破裂及降級，且因此可耐受來自疊層比前薄板21有效之所得變形。
該壓板26可包括一高導熱材料以最大化溫度均勻性並縮短冷卻時間及/或循環時間。在一實施例中，該壓板26包括一金屬、一金屬合金或其等之一組合。在一實例中，該壓板26由一銅鈹合金製成。
圖3係圖解說明可包括一真空疊層機30之一實施例之組件之一簡圖。例如，該真空疊層機30包括一壓板26及一相對隔板31。在一實施例中，該壓板26係固定的，且該隔板31施加一壓縮力23至一光電裝置之一背薄板22。如同任何力，此壓縮力23由一或多個向量構成。較佳地，實質上正交於該前薄板21及/或該壓板26之一向量具有最大的量值。在此一實施例中，與使用習知輥疊層施加之雙向力相比，該壓縮力23可被視為單向。回應於藉由該隔板31施加之至少該力23，該背薄板22緊貼於該光電裝置20周圍且黏著性地密封至該前薄板21，因此密封該光電裝置20。該光電裝置20可為一發光裝置，諸如一OLED。
如下文進一步描述，該背薄板22可藉由該壓板26之周邊周圍之定位銷(圖3中未展示)而定位於一框架(圖3中未展示)中，且固持在該光電裝置20及該前薄板21上的適當位置。該框架使該背薄板22保持套緊以防止該背薄板22過早接觸可存在於該前薄板21上之黏著劑。此外，可藉由使用定位銷及一固體框架達成該背薄板22上之電氣特徵與該光電裝置20之極好對準。該前薄板21可定位於另一框架(未展示)中以確保該前薄板21抵靠於該壓板26而持平。
在較佳實施例中，存在其中可施加真空及正壓力之三個腔室。第一腔室32容許該隔板31在循環結束時經拉離疊層材料，且亦係藉由一外部加壓氣體供應器施加壓縮力23之處。第二腔室34係用以平衡在疊層期間施加之壓縮力23。典型的疊層壓力係自約1 psi至約300 psi之範圍內，但即使在約10 psi變化為75 psi之範圍內之壓力，亦跨大面積面板產生大量負載。藉由能夠平衡施加至該壓板26之一或多個壓縮力，可最小化其厚度，因此減小該系統之熱質量，從而有利於為達成一短循環時間所需之快速加熱及冷卻速率。一第三腔室35移除存在於該背薄板22與該前薄板21之間之氣體以實現更佳密封品質。壓縮力23係施加於該第一腔室32中之正壓力與施加於該第三腔室35中之真空位準之總和。該等腔室32、34及35可與相同的真空源或不同的真空源耦合，且亦可與用於正壓力之相同外部氣體供應器或不同氣體供應器耦合。
一或多個加熱器33提供熱能給該壓板26之一平坦表面29、39。該平坦表面29係該壓板26之一頂表面且經定位而靠近該前薄板21。在一實施例中，該加熱器永久地固定至該壓板26之底表面39。在另一實施例中，該加熱器33具有經移動與該壓板26之底表面39實體接觸及經移動脫離與該底表面39之實體接觸之能力。在又另一實施例中，一加熱器暫時或永久地接觸隔板31，從而亦容許自材料之另一側施加熱量。該一或多個加熱器33可經操作以控制封裝程序之溫度，且可使熱固化黏著劑(未展示)之一或多個層快速地固化以將該背薄板22貼附及/或密封至該前薄板21及該光電裝置20。
在使用中且與先前描述之習知輥疊層機相比，該真空疊層機30使用真空、壓力及熱能之一組合以減少該背薄板22及/或該前薄板21中之皺紋及/或裂縫。透過該第一腔室32及該隔板31施加之壓力抵靠於該隔板31平滑化該背薄板22。透過該隔板施加壓力至該背薄板22係有利的，此係因為其容許將該背薄板22自中心向外朝向疊層面板之側或邊緣而壓抵於該光電裝置20及該前薄板21，因此擠出可存在之任何額外氣體。此係歸因於以下事實：該隔板在外部壓力下在中心自然地撓曲以產生一凸曲線，此係因為該中心最遠離該隔板固定至總成之剩餘部分處。在施加壓縮力23之前經由腔室35抽空該等層之間之氣體使得能夠廣泛地選擇黏著劑以在該背薄板22及該前薄板21上利用。具體言之，此能夠利用壓敏黏著劑，若在疊層之前未抽空氣體，則壓敏黏著劑通常在該等膜之間截留氣泡。
圖4係可藉由圖3及圖5及下文之真空疊層機30之一實施例製造之一封裝光電裝置40之一透視分解圖。僅舉例而言且並無限制，該光電裝置20包括一有機發光二極體(OLED)。該真空疊層機30亦可製造其他的封裝光電裝置40，諸如光伏打裝置。
自圖4之底部至頂部觀察，該例示性封裝光電裝置40包括一遮罩41、一平坦軟電纜42、低溫焊料43、第一絕緣環44、一背薄板22、第二絕緣環45、接觸斑塊46、第一各向異性導電膜(ACF)帶47、一增補匯流排48、第二ACF帶49、一OLED 20、一光學耦合器50、一障壁膜51、一輸出耦合黏著劑52及一輸出耦合膜53。在一實施例中，該背薄板22在最靠近該OLED 20之表面上具有一熱活化或壓敏黏著劑。
在一實施例中，在封裝該光電裝置20之前將一些或全部此等組件預組裝、壓縮且黏著在一起。例如，可預組裝該光學耦合器50、該障壁膜51、該輸出耦合黏著劑52及該輸出耦合膜53以形成該光電裝置20可貼附至之一單個「前薄板」(圖3中的21)。類似地，可預組裝該等第一絕緣環44、該背薄板22、第二絕緣環45、接觸斑塊46、第一各向異性導電膜(ACF)帶47、增補匯流排48、第二ACF帶49。在一實施例中，在密封該OLED 20之後將該平坦軟電纜42焊接至該等斑塊46，且接著施加該遮罩41。在另一實施例中，預組裝全部遮罩41、平坦軟電纜42、低溫焊料43、第一絕緣環44、背薄板22、第二絕緣環45、接觸斑塊46、第一各向異性導電膜(ACF)帶47、增補匯流排48、第二ACF帶49。在此預組裝中增加該平坦軟電纜及其他元件之厚度將在輥疊層中產生大的應力集中器，但是歸因於該隔板在真空疊層中之適型特性，現可在預組裝時對全部該等組件進行疊層。在一實施例中，該障壁膜51由玻璃(例如，硼矽酸玻璃或鹼石灰玻璃)製成。為維持疊層總成之薄特性，玻璃之較佳厚度係自約0.1 mm至約2.0 mm。
圖5係該真空疊層機30之一實施例之一透視圖。在圖5中自左至右觀察，該真空疊層機30包括一第一總成60、一第二總成70及一第三總成80。該真空疊層機30進一步包括一第四總成90。在圖5中，此第四總成分別定位於該第一總成60、該第二總成70及該第三總成80後面。
該第一總成60具有若干功能。一功能係使用真空壓力以自定位於一框架68上之一置放板69中之一或多個對應凹穴125拾取一或多個光電裝置。該第一總成60之其他功能係沿該第四總成90之一支撐軌道92橫向移動及將該一或多個光電裝置精確地置放在定位於該第二總成70上之一前薄板上。在置放及/或疊層(該等)光電裝置之前施加之真空確保在(該等)光電裝置耦合至前薄板期間未截留氣體。
在一實施例中，可在加或減0.1 mm之一容差內置放一光電裝置20，且可使個別光電裝置彼此分開約1.0 mm。如先前描述，在背薄板22及光電裝置20上存在需要彼此精確地對準之許多電氣特徵，且此置放容差對實現大面積鑲嵌極為重要。此外，就應用角度而言，最大化鑲嵌面板之填充因數係有利的，對於一鑲嵌OLED面板而言，該填充因數係經照明或發光之表面積相對於該面板之總表面積之比例。藉由具有將每一光電裝置如描述般置放成緊密靠近之能力，可獲得令人印象深刻的填充因數值。最初使用可視需要包括用以精確地定位光電裝置以供一對應置放頭66拾取之一或多個導軌(未展示)之置放板69而對準該等光電裝置。在一實施例中，容許容易且精確地改變框架68及/或置放板69中之導軌(未展示)，使得可產生其他鑲嵌的組態。
因此，該第一總成60係一光電裝置置放總成。其包括一第一上升(elevational)支撐構件61，該上升支撐構件61較佳經由一單個緊固件而與一光電裝置置放頭支撐總成62可移除地耦合使得當該真空疊層機30在一乾燥箱中時該光電裝置置放頭支撐總成62(下文中，稱為「取放總成62」)可用一隻手移除且附接。該取放總成62包括一或多個支撐臂64所附接或一體式地形成之一支撐構件63。
圖5中闡釋性地展示4個支撐臂64，但是亦可使用任何數目個支撐臂。此等支撐臂64實質上正交於該支撐構件63而突出。該第一上升支撐構件61包括可與一真空源100耦合之一真空通路101。該等支撐臂64亦包括使該真空通路101與一置放頭致動器65之一鑽孔(未展示)耦合之一真空通路(圖5中未展示)。闡釋性地展示每支撐臂64兩個置放頭致動器65，總共8個置放頭致動器65及對應置放頭66，但是亦可使用每支撐臂64任何數目個置放頭致動器65。此外，在其他實施例中，每置放頭致動器65可使用多個置放頭66。
圖6係圖5之真空疊層機30之第一總成60之一俯視透視圖，其更詳細地展示支撐臂64、置放頭致動器65、彈性構件110、置放頭66、護罩67、框架68、置放板69、墊片71及光電裝置凹穴125。
如圖6中所示，每一置放頭致動器65可彈簧負載有一彈性構件110。如先前描述，該第一總成60移動至該第二總成70。使用單平面中之一衝程(例如，失效運動)，一致動器72使該第一總成60向下移動以與該第二總成70配合。該護罩67首先接觸該壓板(或該第二總成之其他部分)，接著該一或多個置放頭66接觸該壓板(如下文進一步解釋)。該護罩67之底部上之墊片71(可為半透明、透明或不透明)接觸該第二總成之墊片38，因此產生一密封。接著在將光電裝置20置放於該前薄板21上之前，抽取真空以抽空藉由該護罩67界定之截留體積內之氣體。
在獲得適當的真空位準之後，接著藉由該致動器72(圖5)向下移動該置放頭支撐總成62，藉此壓縮該彈性構件110，且因此在真空下將光電裝置20置放在該前薄板21上。該致動器72可為藉由一伺服電動機驅動之一線性致動器。若利用熱活性黏著劑，則經由與壓板26接觸之加熱器33施加熱量。接著在置放頭66及腔室上釋放真空，且該第一總成60返回至該置放板69上方之起始位置。除可在置放光電裝置20之前建立真空以外，該彈性構件110亦對抗並平衡該第一總成60之向下移動使得在容器125中之拾取操作期間或在該前薄板21上之置放操作期間不損壞光電裝置20。在一實施例中，該彈性構件110係一螺旋彈簧；但是亦可使用其他類型的彈簧。
圖7係圖6之第一總成60之一底部透視圖，其展示該等置放頭66、護罩67及墊片71。如圖7中所示，該等光電裝置置放頭66佈置在該護罩67下方。
圖8係一置放頭致動器65之一側視圖，該置放頭致動器65係圖5及圖6之第一總成60之一組件。該置放頭致動器65之一功能係使該置放頭66保持於一第一形狀(凸狀)直到藉由伺服電動機72施加之力將該置放頭66改變為一第二形狀(平坦)。該置放頭致動器65之另一功能係確保當置放一光電裝置時，該置放頭66之一中心部分130產生與該前薄板21之一線接觸。在進一步向下移動之後，固持光電裝置之置放頭66將自其第一凸形狀轉變為其第二平坦形狀，藉此擠出可存在於該光電裝置20與該前薄板21之間之任何氣體。類似於疊層步驟，藉由在置放光電裝置之前產生真空及藉由自中心向外按壓，可將光電裝置黏著至前薄板而不在疊層中截留任何氣體。此可使用壓敏黏著劑以用於密封目的。
如圖8中所示，該置放頭致動器65可為一中空氣缸。該置放頭致動器65之一端126與該彈性構件110耦合。該置放頭致動器65之另一端127與一圓板111耦合。該圓板111與該置放頭66之一中心部分耦合以將該置放頭66彎曲成一凸形狀。各含有一孔或狹縫113之一對支撐構件112與該置放頭66之一端128耦合。各含有一孔或狹縫113之另一對支撐構件112與該置放頭66之一相對端129耦合。延伸穿過桿114及該等孔或狹縫113並跨該置放頭66之諸端之銷115將該等桿114固定至該等支撐構件112。此等桿114重新引導藉由該伺服電動機72(圖5)產生之施加壓縮力使得該置放頭66自該中心部分130向外朝著其諸端128及129平坦化。每一置放頭66包括一板116、一底座117及一蓋118。
圖9係該第一總成60之置放頭66之一仰視外部視圖，其展示該底座117及該蓋118。該蓋118包括經形成穿過其中之第一複數個孔119使得真空壓力可將一光電裝置20暫時地貼附至該置放頭66。在一實施例中，該第一複數個孔119如圖9中所示般配置以達成最大真空位準且跨該置放頭66均勻地散佈該真空以供持續拾取及置放。
圖10係圖9之置放頭66之底座117之一俯視內部視圖，其圖解說明定位於形成於該底座117中之複數個縱向通道121內之第二複數個孔120。此等縱向通道121由複數個橫向通道122橫斷。該第二複數個孔120、該等縱向通道121及該等橫向通道122之此組合及配置在該置放頭66上提供均勻真空位準。此均勻真空位準有利地確保精確地拾取並置放一光電裝置，此係因為在操作期間移位將導致背薄板之電氣特徵之錯位。
返回參考圖5之疊層機30，該第二總成70係一材料總成。參考圖2及圖5，該第二總成70之一功能係使用第一框架130以抵靠一加熱壓板(圖2中的26)之一平坦表面(圖2中的29)而固持該前薄板21(圖2)。此容許一或多個光電裝置20之精確置放及與該前薄板21之耦合。在一實施例中，該第二總成70係彈簧負載(圖13中的37)。此失效運動容許背薄板最初以相對大的間隙置放在該前薄板21上使得該背薄板(圖2中的22)不弛垂及過早接觸該前薄板21。然而，在疊層之前，可壓縮彈性構件37以使背薄板22更靠近於該前薄板21。使該背薄板22與該前薄板21分離之間隙係可調整的且可隨時間而最佳化及/或變化。僅為圖解之目的，初始間隙可為約0.25"(例如，約6.35 mm或更大)，且壓縮間隙可為約0.25"(例如，約6.35 mm或更小)。此失效運動最小化需要撓曲之背薄板22的量，從而確保該背薄板22上之電氣特徵與該等光電裝置20之適當對準。
圖11係該第二總成70之一俯視透視圖，其圖解說明與一前薄板(圖2中的21)耦合之一第一框架130，該前薄板與壓板26接觸。銷200係用以使一第二框架36與附接至該第二框架36之一背薄板(圖2及圖13中的22)對準。如所示，第一框架130由將裝在銷200上之第二框架36包圍，此係因為該第一框架130尺寸較小。第三真空通道35形成於該第一框架130與該第二框架36上之背薄板密封至墊片38之處之間，且容許在頂部總成21與如先前描述之背薄板之間產生真空。該複數個銷200係用以確保背薄板與置放在前薄板上之光電裝置適當地對準。該等銷之一者可偏移以確保在以不對稱組態鑲嵌之光電裝置上適當地定向該等銷上之背薄板之定向。
圖12係圖11之在銷200上置放定框背薄板22之第二總成70之一俯視透視圖。在一實施例中，前薄板(圖2及圖3中的21)與背薄板22兩者在進入一乾燥箱之前與其等各自框架耦合。此有助於乾燥箱套中之材料處置並確保儘可能平坦地固持前薄板及背薄板22以確保適當對準。
圖13係圖11之沿線A-A'取得之第二總成70之一橫截面視圖，且圖解說明壓板26之一實施例具有恰在一或多個加熱器33下方之一或多個冷卻通路201。該一或多個加熱器33可經配置以使該壓板26均勻地變暖。使壓板26變暖能夠使用熱固化黏著劑將一或多個光電裝置釘至前薄板及/或將該前薄板疊層至背薄板。為改良循環時間且快速地冷卻至少該壓板26，可使一冷卻流體通過該等冷卻通路201。在一實施例中，該流體係冷卻氣態氮。在另一實施例中，冷卻水流入接觸該壓板26之底表面之一液囊中。在另一實施例中，可利用液態氮以經由傳導及對流移除熱量。在圖13中，38係圖11中描述之墊片，且37係在疊層期間提供失效運動之彈性構件。
返回參考圖5，該第三總成80係一疊層總成。該第三總成80具有若干功能。一功能係自遠離該第二總成70之一第一位置移動至該第二總成70上方之一第二位置。另一功能係施加真空及/或外部壓力及視需要施加熱量至隔板31。該第三總成80之另一功能係抵靠背薄板施加實質上均勻的壓縮力(圖2及圖3中的23)以將該背薄板與前薄板耦合。
圖14係圖5之真空疊層機30之第三總成80之一底部透視圖。參考圖5及圖14，該第三總成80包括一第二上升構件81。該第二上升支撐構件81包括可與一真空源100耦合之一真空通路102。該第三總成80進一步包括藉由間隔件85耦合至一第一板83(例如一隔板)之一底座82。如所示，該等間隔件85係定位於該底座82及該第一板83之角隅處之柱。該第三總成80進一步包括藉由間隔件86耦合至該第一板83之一第二板84，例如一氣囊式(airstroke)氣缸板。該等間隔件86可定位於該第二板84及該第一板83之角隅處。一或多個氣囊式氣缸87定位於該第一板83與該第二板84之間，且係用以使一向下力施加至該第三總成80以抵消在使隔板31加壓時產生之大的力。該等氣囊式氣缸87在用氣體填充時膨脹且在排空時收縮。在一實施例中，該等氣囊式氣缸87含有氣態氮。在一實施例中，該隔板31包括橡膠以防止尖銳邊緣刺穿該隔板31，同時容許良好的真空疊層。該第三總成80之一實施例可包括一或多個加熱元件使得該隔板31可在接觸該背薄板22(圖13)之前預加熱。
再次參考圖5，第四總成90係一支撐總成且包括將一或多個軌道92、93定位於支撐該真空疊層機30之組件60、70及80之一或多者之一表面上之一或多個支撐構件91。一第一軌道92係與一第一上升支撐件61耦合之一光電裝置置放軌道。該第一軌道92之目的係約束並導引該光電裝置置放總成60在一第一位置(其在將一或多個隔開光電裝置固持在凹穴125(圖6)中之一光電裝置置放板69上方)與一第二位置(其在該第二總成70上方)之間之橫向移動。該第二軌道93係與該疊層總成80耦合之一疊層總成軌道。第二軌道93之目的係約束並導引該疊層總成80在自該第二總成70移除之一第一位置與該第二總成70上方之一第二位置之間之橫向移動。
該真空疊層機30之製造及使用實施例及/或本文描述之疊層技術可提供光電裝置之大面積密封封裝。
參考圖2及下文，背薄板22、光電裝置20及前薄板21並非該真空疊層機30之組件，而係經該真空疊層機30操作以產生具有對由氧氣、水或其他物種所引起的破裂及/或污染之改良式抗性之剛性或撓性封裝光電裝置之材料及/或物件。
圖15A及圖15B係圖解說明用於密封封裝一或多個光電裝置之一新方法300之一實施例之一流程圖。可在圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、圖15A及圖15B之一或多者中發現用於描述該方法300之元件及/或特徵之參考數字。除非另有指示，否則可同時及/或以任何適當的順序執行該方法300之一或多個元件。期望在用純化氣體(諸如氮氣或氬氣)填充之一乾燥區域(諸如一乾燥箱或一乾燥室)處或中執行該方法300之實施例，使得儘可能地最小化氧氣及/或水分之存在。預期將藉由該真空疊層機30之至少一實施例執行該方法300之實施例。
該方法300可開始於執行由方塊302及304表示之兩個功能之任一功能。僅為闡釋性目的，將以方塊302開始描述該方法300，方塊302表示在一第一總成60之一頂板69之一凹穴125中接納一光電裝置20。該光電裝置20可由人或諸如機器人之一機器置放於該凹穴125中。
如由方塊304表示，該方法300進一步包括在一第二總成70之一平坦壓板26上接納一前薄板21，其中該壓板26經定位靠近該頂板69，如先前所示及所述。
如由方塊306表示，該方法300進一步包括將一凸狀置放頭66再壓抵於該光電裝置20以使其平坦，如先前所示及所述。該第一總成60、該第二總成70及該第三總成80之任一者可相對於彼此移動。在一實施例中，該第二總成70係固定的，且該第一總成60及該第三總成80相對於該第二總成70移動。
如由方塊308表示，該方法300進一步包括透過該置放頭66施加真空壓力以使該光電裝置20與該置放頭66之一撓性表面可移除地耦合。
如由方塊310表示，該方法300進一步包括將該置放頭66之撓性表面及與該置放頭66之撓性表面可移除地耦合之光電裝置20彎曲成一凸曲線。
如由方塊312表示，該方法300進一步包括移動該第一總成60之一取放總成62以與該第二總成70配合，如上所述。此後，該方法300可直接前進至方塊314、316及318之任一者。
如由方塊314表示，該方法300可進一步包括加熱該第二總成70之壓板26。如由方塊316表示，該方法300可進一步包括施加真空壓力至疊層機之一或多個腔室，包含該取放總成62之一護罩內。
如由方塊318表示，該方法300進一步包括將該置放頭66及該光電裝置20自其之一中心130按壓至該前薄板21上以平坦化該光電裝置20並將該光電裝置20附接至該前薄板21。此後，該方法300可前進至方塊320或方塊322。
如方塊320表示，該方法300進一步包括主動冷卻該壓板26。
如方塊322表示，該方法300進一步包括自該置放頭66(及自護罩腔室，若適用)移除真空。此步驟可進一步包含使該第一總成返回至其起始位置(該頂板69上)。
如方塊324表示，該方法300在該一或多個定位銷上接納一定框背薄板22。此後，該方法300可前進至方塊326或方塊328。
如由方塊326表示，該方法300可進一步包括利用失效運動以使該背薄板22靠近該前薄板21。
如由方塊328表示，該方法300進一步包括抽取真空以抽空該背薄板22與該前薄板21之間之氣體。
如由方塊330表示，該方法300可進一步包括使隔板撓曲以使該背薄板22自中心向外接觸該前薄板21。此後，該方法300可前進至方塊332、方塊334或方塊338。
如由方塊332表示，該方法300可進一步包括施加正壓力至該疊層機之一或多個腔室。此後，該方法300可前進至方塊334或方塊338。
如由方塊334表示，該方法300可進一步包括加熱該壓板26及/或該隔板31。此後，該方法300可前進至方塊336。
如由方塊336表示，該方法300可進一步包括主動冷卻該壓板26。
如由方塊338表示，該方法可進一步包括使該隔板31脫離該密封光電裝置20、40。
此後，可結束該方法300。
如本文使用，以單數敘述且前面帶有字詞「一」或「一個」之一元件或功能不應被理解為排除複數個該等元件或功能，除非明確地敘述此排除。此外，對本發明之「一實施例」之引用不應被解釋為排除存在亦併入所敘述的特徵之額外實施例。
此書面描述使用實例以揭示本發明(包含最佳模式)，且亦使熟習此項技術者能夠製造並使用本發明。本發明之專利保護範圍藉由申請專利範圍定義，且可包含熟習此項技術者想到的其他實例。若此等其他實例具有不同於申請專利範圍之文字語言之結構元件或若其等包含與申請專利範圍之文字語言並無實質不同之等效結構元件，則期望此等其他實例係在申請專利範圍之範疇內。
雖然已在一些圖式且並未在其他之處描述本發明之特定特徵，但此僅係為方便起見，因為每一特徵可與根據本發明之其他特徵之任一特徵或全部特徵組合。如本文中使用之字詞「包含」、「包括」、「具有」及「具備」欲經廣泛且全面地解釋且並不限於任何實體互連。此外，本申請案中揭示之任何實施例不應被視為惟一可能的實施例。熟習此項技術者將想到其他實施例且該等其他實施例係在下列申請專利範圍之範疇內。
10‧‧‧有機發光二極體(OLED)裝置
11‧‧‧超高障壁(UHB)
12‧‧‧背薄板
13‧‧‧壓縮力
14‧‧‧壓縮力
15‧‧‧應力區域
20‧‧‧有機發光二極體(OLED)/光電裝置
21‧‧‧頂部總成/前薄板
22‧‧‧背薄板
23‧‧‧壓縮力
26‧‧‧壓板
27‧‧‧第一表面
28‧‧‧相對表面
29‧‧‧平坦表面
30‧‧‧真空疊層機
31‧‧‧隔板
32‧‧‧第一腔室
33‧‧‧加熱器
34‧‧‧第二腔室
35‧‧‧第三腔室
36‧‧‧第二框架
37‧‧‧彈性構件
38‧‧‧墊片
39‧‧‧平坦表面/底表面
40‧‧‧密封封裝光電裝置
41‧‧‧遮罩
42‧‧‧軟電纜
43‧‧‧低溫焊料
44‧‧‧第一絕緣環
45‧‧‧第二絕緣環
46‧‧‧接觸斑塊
47‧‧‧第一各向異性導電膜(ACF)帶
48‧‧‧增補匯流排
49‧‧‧第二各向異性導電膜(ACF)帶
50‧‧‧光學耦合器
51‧‧‧障壁膜
52‧‧‧輸出耦合黏著劑
53‧‧‧輸出耦合膜
60‧‧‧第一總成/組件
61‧‧‧第一上升支撐構件
62‧‧‧光電裝置置放頭支撐總成/取放總成
63‧‧‧支撐構件
64‧‧‧支撐臂
65‧‧‧置放頭致動器
66‧‧‧置放頭
67‧‧‧護罩
68‧‧‧框架
69‧‧‧置放板/頂板
70‧‧‧第二總成/組件
71‧‧‧墊片
72‧‧‧致動器/伺服電動機
80‧‧‧第三總成/疊層總成/組件
81‧‧‧第二上升構件/第二上升支撐構件
82‧‧‧底座
83‧‧‧第一板
84‧‧‧第二板
85‧‧‧間隔件
86‧‧‧間隔件
87‧‧‧氣缸
90‧‧‧第四總成
91‧‧‧支撐構件
92‧‧‧支撐軌道/軌道/第一軌道
93‧‧‧軌道/第二軌道
100‧‧‧真空源
101‧‧‧真空通路
102‧‧‧真空通路
110‧‧‧彈性構件
111‧‧‧圓板
113‧‧‧孔或狹縫
114‧‧‧桿
115‧‧‧銷
116‧‧‧板
117‧‧‧底座
118‧‧‧蓋
119‧‧‧孔
120‧‧‧孔
121‧‧‧縱向通道
122‧‧‧橫向通道
125‧‧‧凹穴/光電裝置凹穴
126‧‧‧置放頭致動器之端
127‧‧‧置放頭致動器之端
128‧‧‧置放頭之端
129‧‧‧置放頭之相對端
130‧‧‧置放頭之中心部分/第一框架(圖11)
200‧‧‧銷
201‧‧‧冷卻通路
圖1係圖解說明藉由一習知輥疊層機之相對輥施加至一OLED裝置之一背薄板及一障壁膜之雙向壓縮力之一圖；圖2係圖解說明藉由一新的真空疊層機施加至一OLED裝置之一背薄板之近單向壓縮力之一圖；圖3係圖解說明可包括真空疊層機之一實施例之組件之一簡圖；圖4係可藉由圖3及圖5及下文之真空疊層機之一實施例製造之封裝光電裝置之一類型之一透視分解圖；圖5係真空疊層機之一實施例之一透視圖；圖6係圖5之真空疊層機之一第一總成之一俯視透視圖；圖7係圖6之第一總成之一仰視透視圖；圖8係一置放頭之一側視圖，該置放頭係圖5、圖6及圖7之第一總成之一組件；圖9係該第一總成之一置放頭之一仰視外部視圖；圖10係圖9之置放頭之一俯視內部視圖；圖11係圖5之真空疊層機之一第二總成之一俯視透視圖；圖12係圖11之其上定位有一背薄板之第二總成之一俯視透視圖；圖13係圖11之沿線A-A'取得之第二總成之一橫截面視圖；圖14係圖5之真空疊層機之一第三總成之一仰視透視圖；及圖15A及圖15B係可用以使用圖5之真空疊層機之一實施例密封一或多個光電裝置之一方法之一實施例。
20‧‧‧發光二極體/光電裝置
21‧‧‧前薄板/頂部總成
22‧‧‧背薄板
23‧‧‧壓縮力
26‧‧‧壓板
27‧‧‧第一表面
28‧‧‧相對表面
29‧‧‧平坦表面

权利要求:
Claims (31)
[1] 一種設備，其包括：一可移動第一總成，其包括經組態以取放一光電裝置之一置放頭；一第二總成，其經定位靠近該第一總成且包括具有一平坦表面之一壓板；及一可移動第三總成，其經定位靠近該第二總成且包括一隔板。
[2] 如請求項1之設備，其中該置放頭可在一第一凸形狀與一第二平坦形狀之間移動。
[3] 如請求項2之設備，其進一步包括：一護罩，其在五側上包圍該置放頭。
[4] 如請求項3之設備，其中該置放頭具有一第一行程界限，且其中該護罩具有不同的第二行程界限使得可使用失效運動取放該光電裝置。
[5] 如請求項4之設備，其進一步包括：一墊片，其與該護罩耦合以將該護罩與置放板及/或該第二總成密封耦合使得在取放該光電裝置時可在該護罩內產生真空。
[6] 如請求項1之設備，其進一步包括：一置放板；及一凹穴，其形成於該置放板中且經組態以接納該光電裝置。
[7] 如請求項1之設備，其中該第二總成係固定的。
[8] 如請求項1之設備，其進一步包括一壓板加熱器。
[9] 如請求項8之設備，其中該加熱器可在加熱該壓板之一第一位置與遠離該壓板之一第二位置之間移動。
[10] 如請求項1之設備，其進一步包括：一第四總成，其與該第一總成及該第三總成耦合。
[11] 如請求項1之設備，其中該第三總成包括：一隔板，其在加壓時具有一凸曲線。
[12] 如請求項11之設備，其中該可移動第三總成進一步包括：一第一板；一第二板，其與該隔板耦合；及一氣囊式氣缸，其定位於該第一板與該第二板之間以使一向下力施加至該第三總成，該向下力抵消在使該隔板加壓時產生之一或多個力。
[13] 如請求項1之設備，其中該第一總成進一步包括：一彈性構件，其與該置放頭耦合。
[14] 如請求項1之設備，其進一步包括：一框架，一封裝材料薄板可移除地附接至該框架，其中該封裝材料薄板係一前薄板及一背薄板之一者。
[15] 如請求項1之設備，其進一步包括：一腔室，其定位於該壓板下方，該腔室可經加壓以抵消在疊層期間施加至該壓板之一壓縮力。
[16] 如請求項1之設備，其中該光電裝置係一OLED及一光伏打裝置之一者。
[17] 一種方法，其包括：使用透過一置放頭抽取之一第一真空將一光電裝置暫時貼附至該置放頭；將該光電裝置置放在一前薄板上，該前薄板係定位於一壓板之一平坦表面上；及施加一壓縮力至一隔板以使一背薄板與該前薄板及該光電裝置耦合。
[18] 如請求項17之方法，其中該置放頭可自一第一凸形狀移動至一第二平坦形狀。
[19] 如請求項17之方法，其中該光電裝置係一OLED及一光伏打裝置之一者。
[20] 一種方法，其包括：在一第一總成處接納一光電裝置；及在一第二總成之一壓板上接納一封裝材料薄板，該壓板具有一平坦表面且經定位靠近該第一總成。
[21] 如請求項20之方法，其進一步包括：將一凸狀置放頭壓抵於該光電裝置。
[22] 如請求項21之方法，其進一步包括：將包圍該凸狀置放頭之一護罩壓抵於該第二總成之該壓板，其中該凸狀置放頭具有一第一行程界限，且其中該護罩具有不同之一第二行程界限使得可使用失效運動取放該光電裝置。
[23] 如請求項21之方法，其進一步包括：透過該置放頭施加真空壓力以使該光電裝置與該置放頭之一表面可移除地耦合。
[24] 如請求項23之方法，其進一步包括：將該置放頭之該表面及與該置放頭之該表面可移除地耦合之該光電裝置彎曲成一凸曲線。
[25] 如請求項24之方法，其進一步包括：移動該第一總成之一取放總成以與該第二總成配合；及施加真空壓力至一或多個腔室，包含在該取放總成之一護罩內。
[26] 如請求項25之方法，其進一步包括：加熱該壓板。
[27] 如請求項25之方法，其進一步包括：將該置放頭及該光電裝置自其之一中心按壓至該封裝材料薄板上以平坦化該光電裝置並將該光電裝置附接至該封裝材料薄板。
[28] 如請求項27之方法，其進一步包括：施加壓力至該壓板下方之一腔室以抵消施加至該壓板之一壓縮力。
[29] 如請求項25之方法，其中在疊層之前施加真空壓力至該一或多個腔室。
[30] 如請求項20之方法，其中該光電裝置係一OLED及一光伏打裝置之一者。
[31] 如請求項20之方法，其中該封裝材料薄板係一前薄板及一背薄板之一者。

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法律状态:

优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

US13/237,360|US8865487B2|2011-09-20|2011-09-20|Large area hermetic encapsulation of an optoelectronic device using vacuum lamination|

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