显示元件的封装构造
技术领域
本发明是有关于一种显示元件的封装构造,特别有关于一种复合胶材封装构造,可应用在有机发光显示元件或无机发光显示元件的封装制程上。
背景技术
在新时代的平面显示元件中,电激发光(Electyo-Luminescence,EL)显示元件的发光原理是于特定的荧光或磷光体加上电流,以使电能转换成光能,依据发光层所使用的材料不同,可以区分为有机EL显示元件与无机EL显示元件,其中有机发光二极管(organic light emitting diode,OLED)是采用有机薄膜积层型式,其具有面发光的薄型、量轻特效以及自发光的高发光效率、低驱动电压等优点。虽然OLED显示元件的发光效率、光电特性、商品大量生产化已经发展至成熟阶段,但是其封装技术仍有待开发研究,以提高OLED的使用寿命与可靠度。
目前的OLED显示元件大都采用具有低功函数的活性金属来制作金属阴极,所以OLED显示元件的使用寿命与显示元件中的水、氧含量之间有密切的关系。由于随着使用时间增加,环境中的水气与氧气很容易渗入显示元件中,且会与活泼的金属阴极进行作用,很容易产生金属阴极与有机发光层之间剥离、材料裂解、电极氧化、暗点(dark spot)等缺陷,这会大幅降低显示元件的发光强度、发光均匀度等发光品质。为了防止水、氧的入侵,以延长显示元件的使用寿命,传统发展出多种技术,例如:在玻璃基板上直接涂布热硬化树脂、镀上金属氧化物、氟化物、硫化物、覆盖防水性保护膜、采用密闭式盖板封装等方法,但是仍发现漏电流、干扰、氧化物溶解等缺点。
参阅图1所示,为传统第一种OLED显示元件10的封装构造的剖面示意图。一玻璃基板12表面上包含有一积层物14,是经由一阳极导电层11、一有机发光材料层13以及一阴极金属层15所构成,且一封合材料层16是包裹住积层物14。在进行封装制程时,一玻璃盖板18是定位于玻璃基板12上方,并经由均匀的压力,可将玻璃盖板18压合在封合材料层16上,同时需以加热方式将封合材料层16固化。其主要缺陷在于:但是此种热固化制程必须在严格的水/氧控制环境中进行,且加热时间相当长久,无法满足OLED显示元件10的商品化的生产需求。
参阅图2所示,为传统第二种OLED显示元件20的封装构造的剖面示意图。为了改良第一种OLED显示元件10的封合胶16,第二种OLED显示元件20是将一封胶层24涂布于玻璃基板12的边框处,则玻璃盖板18的边框处可通过封胶层24的粘接性与玻璃基板12的表面边框处接合,进而封装成一个密闭空间22。封胶层24的材是为紫外线硬化胶,可以UV光照射方式加以固化,其封装程序较为迅速。其主要缺陷在于:UV硬化胶主要为环氧树脂材质,其具有出气(out gassing)现象,且含有大量水气分子,因此仅靠单层的封胶层24无法完全隔离氧气、水气,故OLED显示元件20仍无法通过商品化严格的环境测试需求。
参阅图3-图4所示,图3为传统第三种OLED显示元件30的封装构造的金属盖板32的俯视图,图4为传统第三种OLED显示元件30的封装构造的剖面示意图。为了改良第二种OLED显示元件20的玻璃盖板18,第三种OLED显示元件30提供一种冲压金属盖板32,其内侧壁上设置有一相对于显示元件的凹槽,且凹槽内放置有一吸水层34,其材质是由固态化合物所构成,例如:氧化钡(BaO)、氧化钙(CaO)、硫酸钙(CaSO4)、氯化钙(CaCl2)等,可以吸收水分并维持其本身的固体状态。此外,一单向性的透气膜36是贴盖住吸水层34,以防止吸水层34所吸附的水气再释放出来。虽然此种封装构造可以通过严格的环境测试试验,其主要缺陷在于:由于金属盖板32的平整度不佳的问题,会影响整个封装构造的防止水、氧渗入的功效,而且应用在大尺寸的OLED显示元件的制作上,会遭遇到金属盖板32制作不易的难题。此外,金属盖板32的厚度较玻璃基板12的厚度为厚,在现今平面显示器的轻薄短小的趋势下,将无法符合商品化的基本需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种显示元件的封装构造,通过采用多层的封胶层构造作为OLED/PLED显示元件的封装材料,以解决传统构造所产生的问题,达到阻挡水气、氧气以及适当的粘接效果的目的。
本发明的目的是这样实现的:一种显示元件的封装构造,其特征是:它包括在透明基板的上表面上设有发光元件;盖板的下表面的边框处与该玻璃基板的上表面边框处接合,构成密闭空间;封胶层构造形成于该发光元件的周围且位于该透明基板与盖板的边框接合处;该封胶层构造包含有至少第一封胶层及第二封胶层,该第二封胶层是环绕该第一封胶层的外围,且该第二封胶层的材质不同于该第一封胶层的材质。
该显示元件为有机显示元件或无机显示元件。该显示元件为有机发光二极管、高分子发光二极管、液晶显示器、等离子体显示面板或其它的发光显示器。该透明基板的材质为玻璃、透明的塑胶或高分子材料。该盖板的材质为玻璃、金属胶膜或陶瓷材料。该发光元件为一积层物,其包含有至少一阳极导电层、一有机发光材料层及一阴极金属层。该第一封胶层的材质选用陶瓷材料、高分子材料、金属材料或复合材料,且混入吸附水、氧或其它气体的物质,该材料特性为室温固化型、加热固化型、紫外光固化型或可见光固化型。该第二封胶层的材质选用陶瓷材料、高分子材料、金属材料或复合材料,且混入吸附水、氧或其它气体的物质,且材料特性为室温固化型、加热固化型、紫外光固化型或可见光固化型。该第一封胶层为一具有弹性的气体保护层。该封胶层构造另包含有一具有弹性的气体保护层,该气体保护层是制作于该第一封胶层的内围。另包含有一透明的抗水膜均匀涂布在该封装构造的外部,以包覆该显示元件。
另一种显示元件的封装构造,其特征是:它包括在透明基板的上表面上设有发光元件;盖板的下表面的边框处与该玻璃基板的上表面边框处接合,构成密闭空间;至少一第一封胶层形成于该密闭空间内以包覆该发光元件;第二封胶层形成于第一封胶层的周围,且位于该透明基板与该盖板的边框接合处,该第二封胶层的材质不同于该第一封胶层的材质。
该显示元件为有机显示元件或无机显示元件。该显示元件为有机发光二极管、高分子发光二极管、液晶显示器、等离子体显示面板或其它的发光显示器。该透明基板的材质为玻璃、透明的塑胶或高分子材料。该盖板的材质为玻璃、金属胶膜或陶瓷材料。该发光元件为一积层物,其包含有至少一阳极导电层、一有机发光材料层及一阴极金属层。该第一封胶层的材质选用陶瓷材料、高分子材料、金属材料或复合材料,且混入吸附水、氧或其它气体的物质,该材料特性为室温固化型、加热固化型、紫外光固化型或可见光固化型。该第二封胶层的材质选用陶瓷材料、高分子材料、金属材料或复合材料,且混入可吸附水、氧或其它气体的物质,该材料特性可为室温固化型、加热固化型、紫外光固化型或可见光固化型。另包含有一透明的抗水膜均匀涂布在该封装构造的外部,以包覆该显示元件。另包含有第一阻隔壁形成于该第一封胶层与第二封胶层的间隙内;第一阻隔壁形成于该第二封胶层的外围,且位于该透明基板与该盖板的边框接合处。该第一阻隔壁与该第二阻隔壁的材质为玻璃陶瓷、金属、有机聚合物或复合材料。另包含有第一阻隔壁形成于该第一封胶层与该第二封胶层的间隙内;第二阻隔壁形成于该第二封胶层的内围;吸水层形成于该第一阻隔壁与该第二阻隔壁的间隙内。该第一阻隔壁与该第二阻隔壁的材质为玻璃陶瓷、金属、有机聚合物或复合材料。该吸水层为液体、固体或气体的型态。另包含有第一阻隔壁形成于该第一封胶层与该第一封胶层的间隙内;第二阻隔壁形成于该第二封胶层的外围,且位于该透明基板与该盖板的边框接合处;第三阻隔壁形成于该第一阻隔壁与该第二阻隔壁之间,该第二封胶层形成于第一阻隔壁与该第三阻隔壁的空隙内,以及该第三阻隔壁与该第二阻隔壁的空隙内。该第一阻隔壁、第二阻隔壁与第三阻隔壁的材质分别为玻璃陶瓷、金属、有机聚合物或复合材料。该第一阻隔壁与该第二阻隔壁是预先制作于该盖板上,该第三阻隔壁是预先制作于该透明基板上,使该第一阻隔壁、该第二阻隔壁与该第三阻隔壁形成凹凸契合的构造。
下面结合较佳实施例和附图进一步说明。
附图说明
图1为传统第一种OLED显示元件的封装构造的剖面示意图。
图2为传统第二种OLEDfR示元件20的封装构造的剖面示意图。
图3为传统第三种OLED显示元件30的封装构造的金属盖板的俯视示意图。
图4为传统第三种OLED显示元件30的封装构造的剖面示意图。
图5为本发明实施例1的第一种封装构造的剖面示意图。
图6为本发明实施例1的第二种封装构造的剖面示意图。
图7为本发明实施例2的第一种封装构造的剖面示意图。
图8为本发明实施例2的第二种封装构造的剖面示意图。
图9为本发明实施例2的第三种封装构造的剖面示意图。
图10为本发明实施例3的第一种封装构造的剖面示意图。
图11为本发明实施例3的第二种封装构造的剖面示意图。
图12-图13为本发明实施例4的封装构造的剖面示意图。
具体实施方式
本发明提供一种复合胶材封装构造,可应用在有机发光显示元件或无机发光显示元件的封装制程上,包含有OLED显示元件、高分子发光二极管(PLED)、立晶显示器、等离子体显示面板(PDP)以及其它的发光二极管等的封装制程。
本发明的封装构造是包含有至少双层的封胶层,可涂布在显示元件的内部、周围或是包裹住发光元件,并可搭配阻隔壁构造、气体保护层、抗水膜等,进一步提升显示元件的使用寿命。
实施例1
本发明的封装构造为一种双层的封胶层构造,可通过两种不同材质所提供的材料特性如:斥水性、高聚合度抗水性、高水氧吸附性、高粘接强度等,以弥补传统单一封胶层所无法兼具的材料特性,因此双层的封胶层构造可确保OLED显示元件获得双效的保护,具有维持显示元件的发光特性、延长显示元件的使用寿命等优点。此外,依据制程的条件与需求,亦可制作两层以上的封胶层构造,以加强对水/氧的阻绝效果。
参阅图5所示,本发明实施例1的第一种封装构造,是在第一种OLED显示元件40A中,一透明基板42表面上制作有一积层物44,是经由一阳极导电层41、一有机发光材料层43以及一阴极金属层45所构成,其中透明基板42的材质可为玻璃、透明的塑胶或高分子材料。在进行封装制程时,是于一盖板48的边框接合处涂布第一封胶层46I及第二封胶层46II,形成双回路的封胶层。然后将盖板48定位于透明基板42上方,再施加均匀的压力,可将盖板48压合,最后分别针对第一封胶层46I及第二封胶层46II进行适当的硬化处理,则盖板48的边框处可通过封胶层的粘接性与透明基板42的表面边框处接合,进而封装成一个密闭空间49。其中,盖板48的材质可为玻璃、金属胶膜或陶瓷材料。
第一封胶层46I与第二封胶层46II的材质不相同,但第一封胶层46I或第二封胶层46II均可选用陶瓷材料、高分子材料、金属材料或复合材料,且可混入可吸附水/氧的物质,且此种吸附水/氧的物质可为固体、液体或气体,用以阻绝水/氧的渗透性,并提供足够的粘接性。
此外,为了搭配封胶层的硬化制程,第一封胶层46I或第二封胶层46II的材料特性可为室温固化型、加热固化型、紫外光固化型或可见光固化型。在进行硬化制程时,可依据第一封胶层46I或第二封胶层46II的固化特性选择使用光源照射或加热的方式,以提供有效且迅速的封装制程。
举例来说,可先以紫外光源或其它适当的光源来照射具有光固化型特性的封胶层,可使其快速固化。然后在一般的洁净环境中,即可对具有热固化型特性的封胶层进行加热处理,以完成固化的目的。
参阅6所示,其显示本发明实施例1的第二种封装构造的剖面示意图。在第二种OLED显示元件40B中,其封装方式是于盖板48的相对应发光区中涂布一大面积的第一封胶层46I,并于边框接合处涂布第二封胶层46II,其后进行上述的定位、压合、硬化处理等步骤,便完成封装制程。其中,第一封胶层46I亦可采用浸泡法、蒸镀法、化学气象沉积法或溅镀法等包覆方式,将透明基板42的整个发光元件包覆住,至于第一封胶层46I与第二封胶层46II的材质、硬化特性、搭配的硬化制程等,都与前述的条件相同,在次不加以撰述。
相较于第一种封装构造,第二种封装构造的优点是通过第一封胶层46I包裹住整个显示元件,可增加盖板48与透明基板42之间的封装面积,以提升OLED显示元件40B的机械强度,而且较大的封装面积能增加水、氧气在渗入时所需行进的长度,进而提高OLED显示元件40B的有效使用寿命。
实施例2
本发明实施例2的封装构造是于发光区四周提供一种阻隔壁构造,用以搭配实施例1的第二种OLED显示元件40B的双层封胶层构造,可通过阻隔壁的致密性来防止水气、氧气的穿透,以降低水气、氧气的可穿透面积,则结合封胶层的抗水、氧特性,可进一步提升OLED显示元件的使用寿命。
参阅图7所示,其显示本发明实施例2的第一种封装构造的剖面示意图。在第一种OLED显示元件50A中,其封装方式是于盖板48的发光区四周制作单回路或双回路的阻隔壁构造。
在较佳实施例中,盖板48的接合边框处制作双回路的阻隔壁构造,如图7所示的第一阻隔壁52I与第二阻隔壁52II,其材质可为玻璃陶瓷、金属、有机聚合物或复合材料等。
然后,在盖板48的相对应发光区中涂布大面积的第一封胶层46I,并于边框处的第一阻隔壁52I与第二阻隔壁52II的空隙内,涂布第二封胶层46II,其后进行前述的定位、压合、硬化处理等步骤,便完成封装制程
由于第一阻隔壁52I与第二阻隔壁52II可提供盖板48与透明基板42的一固定间隙,因此第一封胶层46I与第二封胶层46II能均匀分布在盖板48与透明基板42的空隙内,可避免硬化制程产生局部的破坏,以确保OLED显示元件50A的使用寿命。
参阅图8所示,其显示本发明实施例2的第二种封装构造的剖面示意图。不同于第一种封装构造之处,第二种OLED显示元件50B中是将第二封胶层46II涂布于第二阻隔壁52II的外围,并于第一阻隔壁52I与第二阻隔壁52II的空隙内涂布一吸水层54,其材质可包含有氧化钡(BaO)、氧化钙(CaO)、硫酸钙(CaSO4)、氯化钙(CaCl2)等化合物,且可制作为液体、固体或薄膜的型态,用以吸收水分,并维持其本身的固体状态。
第二种封装构造的优点是利用吸水层54与水气的高活化特性,可与来自外界的水气产生化学反应,以避免水气穿透封装构造而与内部的发光元件产生反应,进而提升OLED显示元件50B的使用寿命。
参阅图9所示,其显示本发明实施例2的第三种封装构造的剖面示意图。不同于第一种封装构造之处,第三种OLED显示元件50C是额外于透明基板42的边框接合处制作一单回路的第三阻隔壁56,并使第三阻隔壁56、第一阻隔壁52I与第二阻隔壁52II的相对位置错开,而第二封胶层46II可涂布在第一阻隔壁52I与第三阻隔壁56的空隙,或第二阻隔壁52II与第三阻隔壁56的空隙内。其后进行前述的定位、压合、硬化处理等步骤后,第一阻隔壁52I、第二阻隔壁52II、第三阻隔壁56可以凹凸契合的方式达成阻隔水、氧气渗透的效果。
实施例3
本发明实施例3的封装构造是于发光区四周提供一气体保护层,用以改良实施例1的第一种OLED显示元件40A的双层封胶层构造,可通过气体保护层的弹性与强度,以避免在加压或加热过程中的气压上升现象,对封胶层造成推挤而导致封胶层的功效丧失,可确保封胶层的封装可行性。
参阅图10所示,其显示本发明实施例3的第一种封装构造的剖面示意图。相较于图5所示的OLED显示元件40A,实施例3的第一种OLED显示元件60A是以一气体保护层62取代第一封胶层46I的制作,其材质可为橡胶、硅胶或其它弹性材质。其封装方式是先于盖板48的边框处制作单回路的气体保护层62,再于气体保护层62的外围盖板48上涂布第二封胶层46II,其后进行前述的定位、压合、硬化处理等步骤,以封装成密闭空间49。
参阅图11所示,其显示本发明实施例3的第二种封装构造的剖面示意图。相较于图5所示的OLED显示元件40A,实施例3的第二种OLED显示元件60B是将气体保护层62结合至双层的封胶层构造,其封装方式是先于盖板48的边框处制作单回路的气体保护层62,再于气体保护层62的外围盖板48上依序涂布第一封胶层46I、第二封胶层46II,其后进行前述的定位、压合、硬化处理等步骤,以封装成个密闭空间49。
实施例4
本发明实施例4的封装构造是于前述的实施例1、2、3的已完成的封装构造外部均匀地涂布一层透明的抗水膜,其目的在于利用抗水膜的疏水性来降低水气的穿透能力,以增加OLED显示元件的使用寿命。
参阅图12和13所示,其显示本发明实施例4的封装构造的剖面示意图。相较于图5所示的第一种OLED显示元件40A,实施例4的第一种OLED显示元件70A另包含有一透明的抗水膜72,可采用浸泡法、蒸镀法、化学气象沉积法或溅镀法等包覆在已完成的封装构造外部,结果如图12所示。
相较于图6所示的第二种OLED显示元件40B,实施例4的第二种OLED显示元件70B另包含有一透明的抗水膜72,可采用浸泡法、蒸镀法、化学气象沉积法或溅镀法等包覆在已完成的封装构造外部,结果如图13所示。
除此之外,抗水膜72的制作易可应用在本发明的所有实施例中,在此不加以撰述。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何熟习此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,所作些许的更动与润饰,都属于本发明的保护范围之内。