CN103274610A - 平板玻璃密封构造及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种平板玻璃密封构造及其制造方法，所述平板玻璃密封构造由下向上依序包含：一第一玻璃基板、一绝缘层、一金属密封框及一第二玻璃基板。所述绝缘层呈一框形，环绕设于所述第一玻璃基板的周边；所述金属密封框是通过加热熔化设于所述第一及第二玻璃基板之间的一金属焊料层所形成的，可使所述第一及第二玻璃基板保持在一固定间距，并且使其内部形成一良好的密封状态。本发明适用于将两片平板玻璃基板对应组装的密封构造，使其内部与外部空气及水汽隔绝，从而提高装置的性能及质量。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种平板玻璃密封构造及其制造方法，特别是涉及一种通过加热熔化金属焊料以密封两片对组玻璃基板内部的平板玻璃密封构造及其制造方法。
【背景技术】
在显示技术领域当中，所谓的平板显示(Flat Panel Display, FPD)技术包含有液晶显示器(Liquid Crystal Display, LCD)及有机发光二极体(Organic Light-Emitting Diode, OLED)显示器。其中LCD显示器是利用液晶材料的特性来显示图像，其相较于其他显示装置而言更具轻薄、低驱动电压及低功耗等优点，已经成为整个消费市场上的主流产品；另外，OLED技术的主要优点是主动发光不需要背光源，并且还具有广视角、高对比、低耗电、高反应速率、全彩化及制程简单等优点。因此，不论是技术已臻成熟的LCD显示器，或者是技术也趋于实用的OLED显示器，都已逐步取代现有的阴极射线管(CRT, Cathode Ray Tube)显示器。另外，OLED技术除了应用于显示器之外，同时也是一种平面光源的重要技术发展趋势。
然而，在平板显示与平面光源的技术当中，对于两片平板玻璃的粘结是一项很重要的技术，其密封效果更直接影响显示器的性能及质量。一般来说，现有的紫外光(UV)固化技术是LCD及OLED封装中最早采用的技术，因为其具有以下特点：不用溶剂或少量溶剂，减少了溶剂对环境的污染；耗能少，可低温固化，适用于对热敏感的材料；及固化速度快，效率高，可在高速生产线上使用，固化设备占地面积小等。但是，由于UV胶是一种有机材料，其固化后分子间隙较大，因此使水汽与氧气比较容易透过介质抵达内部密封区域，从而影响装置的性能及质量。
故，有必要提供一种平板玻璃密封构造及其制造方法，以解决现有技术所存在的问题。
【发明内容】
本发明的主要目的是提供一种平板玻璃密封构造及其制造方法，以解决现有技术中平板玻璃密封质量的问题。
为达上述目的，本发明提供一种平板玻璃密封构造，其包含：
一第一玻璃基板；
一绝缘层，呈一框形，环绕设于所述第一玻璃基板的周边；
一金属密封框，呈一框形，对应设于所述绝缘层的上方；及
一第二玻璃基板，设于所述金属密封框的上方，并对应所述第一玻璃基板；
其中，所述第一玻璃基板及所述第二玻璃基板通过所述绝缘层与所述金属密封框保持一固定间距，并且使其内部形成一密封状态。
在本发明的一实施例中，所述绝缘层是一无机绝缘材料的绝缘层。
在本发明的一实施例中，所述无机绝缘材料选自硅或二氧化硅。
在本发明的一实施例中，所述金属密封框的材料熔点低于所述第一及第二玻璃基板的熔点。
在本发明的一实施例中，所述金属密封框的材料热膨胀系数接近或等于所述第一及第二玻璃基板的的热膨胀系数。
在本发明的一实施例中，所述金属密封框的材料选自锡、锡合金、铟或铟合金。
在本发明的一实施例中，所述金属密封框的宽度小于所述绝缘层的宽度。
在本发明的一实施例中，所述平板玻璃密封构造是一有机发光二极体平面光源或显示器的玻璃基板构造；所述第一玻璃基板是一主动玻璃基板；及所述第二玻璃基板是一封装玻璃基板。
在本发明的一实施例中，所述平板玻璃密封构造是一液晶显示器的玻璃基板构造；所述第一玻璃基板是一阵列玻璃基板；及所述第二玻璃基板是一彩色滤光片玻璃基板。
为达上述目的，本发明另提供一种平板玻璃密封构造的制造方法，其包含步骤：
提供一第一玻璃基板；
设置一框形的绝缘层于所述第一玻璃基板上表面的周边；
提供一第二玻璃基板；
涂覆一框形的金属焊料层于所述第二玻璃基板下表面的周边，使所述金属焊料层涂覆区对应于所述绝缘层的设置区；
将所述第二玻璃基板下表面和所述第一玻璃基板上表面对应贴合，使所述金属焊料层压合于所述绝缘层上；及
加热熔化所述金属焊料层，使其分别与上方的所述第二玻璃基板及下方的所述第一玻璃基板上的绝缘层焊接形成一金属密封框，所述金属密封框使所述第一玻璃基板及所述第二玻璃基板保持一固定间距，并且使其内部形成一密封状态。
在本发明的一实施例中，所述将所述第二玻璃基板对应组装于所述第一玻璃基板上方的步骤是在一真空环境下进行的。
本发明平板玻璃密封构造及其制造方法，通过以金属焊料层作为密封框的材料，可适用于将两片平板玻璃基板对组的密封构造，确保所述平板玻璃密封构造的密封效果，从而提高装置的性能及质量。
【附图说明】
图1A：本发明平板玻璃密封构造第一实施例的侧剖视图。
图1 B：本发明平板玻璃密封构造第一实施例的上视图。
图2A-2F：本发明平板玻璃密封构造的制造方法的各步骤示意图。
图3：本发明平板玻璃密封构造第二实施例的侧剖视图。
图4：本发明平板玻璃密封构造第三实施例的侧剖视图。
图5：本发明平板玻璃密封构造第四实施例的侧剖视图。
【具体实施方式】
为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，幷配合附图，作详细说明。为让本发明上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。再者，本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
在此必需先说明的是，基于描述上的方便，各图中已省略了与本说明较无关系的组件，而以一种示意图的方式来呈现。
请参照图1A及图1B，图1A是本发明平板玻璃密封构造第一实施例的侧剖视图；及图1B是本发明平板玻璃密封构造第一实施例的上视图。其中，为了清楚显示内部构造间的关系，图1B的第一实施例上视图中只显示的所述平板玻璃密封构造100是排除了最上方的所述第二玻璃基板20，而且所述绝缘层30及所述金属密封框40仍以剖面线的方式来标示。本发明的平板玻璃密封构造100主要是包含两片玻璃基板(第一玻璃基板10及第二玻璃基板20)的平板玻璃密封构造，所述平板玻璃密封构造100可以是一有机发光二极体(Organic Light-Emitting Diode,OLED)平面光源、OLED显示器、液晶显示器(Liquid Crystal Display, LCD)或者其他需要在两片玻璃基板间形成密封状态的构造，本发明并不特别限制。
如图1A及图1B所示，本发明第一实施例的所述平板玻璃密封构造100由下向上依序包含：一第一玻璃基板10、一绝缘层30、一金属密封框40及一第二玻璃基板20。所述第一玻璃基板10例如是一方形玻璃基板；所述绝缘层30呈一框形，环绕设于所述第一玻璃基板10的周边(如图1B所示)；所述金属密封框40对应所述绝缘层30呈一框形，设于所述绝缘层20上方；及所述第二玻璃基板20设于所述金属密封框40上方，其尺寸及形状对应于所述第一玻璃基板10。
如图1A所示，所述第一玻璃基板10及所述第二玻璃基板20通过所述绝缘层30与所述金属密封框40保持一固定间距，并且使其内部形成一密封状态。由于所述第一玻璃基板10的上表面可依据设备的不同，可能有需要设置若干电路层(未绘示)，因此所述绝缘层30优选是一无机绝缘材料的绝缘层，例如所述无机绝缘材料选自硅(Si)或二氧化硅(SiO2)，其可以起到隔绝所述金属密封框40与所述第一玻璃基板10的直接接触，以避免两者间电性连接。另外，由图1B所示，所述绝缘层30优选距离所述第一玻璃基板10的周边有一距离，例如5毫米(mm)，但本发明并不限制此距离，再本发明另一可能的实施例中，所述绝缘层30的边缘也能设置成与所述第一玻璃基板10的边缘重合；另外，所述金属密封框40设于所述绝缘层20上方，优选其宽度小于所述绝缘层30的宽度，以进一步确保所述金属密封框40不会与所述第一玻璃基板10直接接触。
再者，为了要在两片平板玻璃之间使用金属焊接方式加热形成所述金属密封框40，其焊接温度不能太高（焊接区域温度不可高于900℃），并且常用的焊接金属的热膨胀系数与玻璃也有差异，会造成应力的问题。因此，在本发明中，所述金属密封框40的材料熔点优选低于所述第一玻璃基板10及所述第二玻璃基板20的熔点；并且，所述金属密封框40的材料热膨胀系数优选接近或等于所述第一玻璃基板10及所述第二玻璃基板20的热膨胀系数。由上述需求，本发明的所述金属密封框40的材料可选自锡(Sn)、锡合金、铟(In)或铟合金。
综上所述，由于金属密封框40能够使所述第一玻璃基板10与所述第二玻璃基板20之间形成极好的密封状态，因此本发明除了可适用于将两片平板玻璃基板对组的密封构造，并特别适合应用于对水汽、氧气敏感的OLED平面光源或显示器的技术领域，可确保所述平板玻璃密封构造的密封效果，从而提高装置的性能及质量。
请再参照图2A-2F，图2A-2F是本发明平板玻璃密封构造的制造方法的各步骤示意图。
首先，如图2A所示，提供一第一玻璃基板10。
接着，如图2B所示，设置一框形的绝缘层30于将所述第一玻璃基板10上表面的周边。所述绝缘层30优选是一无机绝缘材料的绝缘层(例如硅或二氧化硅)，本发明并不特别限制设置所述绝缘层30的方法。
再接着，如图2C所示，提供一第二玻璃基板20。
以及，如图2D所示，涂覆一框形的金属焊料层40a于所述第二玻璃基板20下表面的周边，使所述金属焊料层40a涂覆区对应于所述绝缘层30的设置区。所述金属焊料层40a具有一定厚度，而涂覆所述金属焊料层40a的方法例如是将金属焊料研磨成粉末，采用粉末冶金的方式，在封装玻璃上预成型一条设定宽度、设定高度的金属焊料烧结物；或者是将金属焊料研磨成粉末，加入一定粘度的有机溶剂(比如，醇类)，调制成具有一定粘度的膏状物，将此膏状物涂覆在封装玻璃上，加入除去有机溶剂，形成一定宽度、一定高度的金属焊料薄膜。
再接着，如图2E所示，将所述第二玻璃基板20下表面和所述第一玻璃基板10上表面对应贴合，使所述金属焊料层40a压合于所述绝缘层30上。另外，如果基于制作程序上的需要，所述将所述第一与第二玻璃基板10,20对组的步骤可选择是在一个真空环境下来进行，这样可使所述平板玻璃密封构造100的内部形成真空的状态。
最后，如图2F所示，加热熔化所述金属焊料层40a，使其分别与上方的所述第二玻璃基板20及下方的所述第一玻璃基板10焊接形成一金属密封框40，其中所述金属焊料层40a与所述第一玻璃基板10的焊接是通过所述绝缘层30进行间接焊接，因此所述金属焊料层40a不会与所述第一玻璃基板10上的电路层电性连接。另外，本发明并不限制加热所述金属焊料层40a的方法，例如可选择激光(Laser)或其他的金属焊接方法。如图2F所示，激光可由所述第二玻璃基板20的上方射入聚焦于所述金属焊料层40a上，并沿着框形移动以对所述金属焊料层40a进行连续焊接加热。焊接后，所述金属密封框40可使所述第一玻璃基板10及所述第二玻璃基板20保持一固定间距，并且使其内部形成一个密封空间。
综上所述，由于金属密封框40能够使所述第一玻璃基板10与所述第二玻璃基板20之间形成极好的密封状态，以确保所述平板玻璃密封构造的密封效果，从而提高装置的性能及质量。
请参照图3所示，图3是本发明平板玻璃密封构造第二实施例的侧剖视图。本发明第二实施例的平板玻璃密封构造100a是一OLED平面光源构造，其与本发明第一实施例的平板玻璃密封构造100大致相似，因此沿用相同的元件名称，但二者的不同之处在于：在本实施例中，第一玻璃基板10a是一主动玻璃基板(Active glass)；及第二玻璃基板20a是一封装玻璃基板(Encapsulation)，其中所述第一玻璃基板10a上还设置有至少一OLED元件11a，所述OLED元件11a包含多个电极及有机层(未绘示)。一般来说，若是工作环境中有含有氧气及湿气，容易使所述OLED元件11a受损。因此，在本实施例中，通过以金属焊料层作为金属密封框40的材料，可确保所述OLED平面光源的平板玻璃密封构造100a内部的真空及密封状态，从而提高装置的性能及质量。
请参照图4所示，图4是本发明平板玻璃密封构造第三实施例的侧剖视图。本发明第三实施例的平板玻璃密封构造100b是一OLED显示器构造，其与本发明第一实施例的平板玻璃密封构造100大致相似，因此沿用相同的元件名称，但二者的不同之处在于：在本实施例中，第一玻璃基板10b是一主动玻璃基板(Active glass)；及第二玻璃基板20b是一封装玻璃基板(Encapsulation)，其中所述第一玻璃基板10b上还设置有多个OLED元件11b，所述OLED元件11b包含多个电极及有机层(未绘示)。因此，在本实施例中，通过以金属焊料层作为金属密封框40的材料，可确保所述OLED平面光源的平板玻璃密封构造100a内部的真空及密封状态，从而提高装置的性能及质量。
请参照图5所示，图5是本发明平板玻璃密封构造第四实施例的侧剖视图。本发明第四实施例的平板玻璃密封构造100c是一LCD显示器构造，其与本发明第一实施例的平板玻璃密封构造100大致相似，因此沿用相同的元件名称，但二者的不同之处在于：在本实施例中，第一玻璃基板10c是一阵列玻璃基板(TFT glass)；及第二玻璃基板20c是一彩色滤光片玻璃基板(CF glass)，其中所述第一玻璃基板10c的上表面设置有TFT电路层11c；所述第二玻璃基板20c的下表面设置有彩色滤光层21c，在所述LCD显示器的平板玻璃密封构造100a的内部可于金属密封框40进行焊接之前或之后注入液晶50。另外，由于液晶50无法自行发光，因此所述LCD平板玻璃密封构造100c的下方另设置一背光源60。在本实施例中，通过以金属焊料层作为金属密封框40的材料，可确保所述LCD显示器的平板玻璃密封构造100c的密封效果，从而提高其显示性能及质量。
综上所述，相较于现有的紫外光(UV)固化技术，由于UV胶是有机材料，其固化后分子间隙较大，水汽与氧气比较容易透过介质抵达内部密封区域，从而影响装置的性能及质量。本发明平板玻璃密封构造100通过以金属焊料层40a作为金属密封框40的材料，除了可适用于将两片平板玻璃10,20对组的密封构造，如OLED平面光源、OLED显示器、或LCD显示器，其中特别适合对水汽、氧气敏感的OLED平面光源或显示器的平板玻璃密封组装。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。
Claims (11)
1.一种平板玻璃密封构造，其特征在于：所述平板玻璃密封构造包含：
一第一玻璃基板；
一绝缘层，呈一框形，环绕设于所述第一玻璃基板上表面的周边；
一金属密封框，呈一框形，对应设于所述绝缘层的上方；及
一第二玻璃基板，设于所述金属密封框的上方，并对应所述第一玻璃基板；
其中，所述第一玻璃基板及所述第二玻璃基板通过所述绝缘层与所述金属密封框保持一固定间距，并且使其内部形成一密封状态。
2.如权利要求1所述的平板玻璃密封构造，其特征在于：所述绝缘层是一无机绝缘材料的绝缘层。
3.如权利要求2所述的平板玻璃密封构造，其特征在于：所述无机绝缘材料选自硅或二氧化硅。
4.如权利要求1所述的平板玻璃密封构造，其特征在于：所述金属密封框的材料熔点低于所述第一及第二玻璃基板的熔点。
5.如权利要求4所述的平板玻璃密封构造，其特征在于：所述金属密封框的材料热膨胀系数等于所述第一及第二玻璃基板的的热膨胀系数。
6.如权利要求5所述的平板玻璃密封构造，其特征在于：所述金属密封框的材料选自锡、锡合金、铟或铟合金。
7.如权利要求1所述的平板玻璃密封构造，其特征在于：所述金属密封框的宽度小于所述绝缘层的宽度。
8.如权利要求1所述的平板玻璃密封构造，其特征在于：所述平板玻璃密封构造是一有机发光二极体平面光源或显示器的玻璃基板构造；所述第一玻璃基板是一主动玻璃基板；及所述第二玻璃基板是一封装玻璃基板。
9.如权利要求1所述的平板玻璃密封构造，其特征在于：所述平板玻璃密封构造是一液晶显示器的玻璃基板构造；所述第一玻璃基板是一阵列玻璃基板；及所述第二玻璃基板是一彩色滤光片玻璃基板。
10.一种平板玻璃密封构造的制造方法，其特征在于：所述平板玻璃密封构造的制造方法包含步骤：
提供一第一玻璃基板；
设置一框形的绝缘层于所述第一玻璃基板上表面的周边；
提供一第二玻璃基板；
涂覆一框形的金属焊料层于所述第二玻璃基板下表面的周边，使所述金属焊料层涂覆区对应于所述绝缘层的设置区；
将所述第二玻璃基板下表面和所述第一玻璃基板上表面对应贴合，使所述金属焊料层压合于所述绝缘层上；及
加热熔化所述金属焊料层，使其分别与上方的所述第二玻璃基板及下方的所述第一玻璃基板焊接形成一金属密封框，所述金属密封框使所述第一玻璃基板及所述第二玻璃基板保持一固定间距，并且使其内部形成一密封状态。
11.如权利要求10所述的平板玻璃密封构造的制造方法，其特征在于：所述将所述第二玻璃基板对应组装于所述第一玻璃基板上方的步骤是在一真空环境下进行的。
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