CN1240141C

CN1240141C - 显示元件的封装结构及其封装方法

Info

Publication number: CN1240141C
Application number: CN 01140385
Authority: CN
Inventors: 陈来成; 刘文灿; 王炳松; 蔡君徽
Original assignee: HANLI PHOTOELECTRIC CO Ltd
Current assignee: HANLI PHOTOELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2001-12-20
Filing date: 2001-12-20
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: CN1427487A

Abstract

一种显示元件的封装结构及其封装方法，它主要包括有玻璃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一密闭空间；接合层是形成于该玻璃基板与盖板的边框接合处，其中接合层是由具有低共熔点的合金所构成，该合金的共熔点范围为100-300℃之间。通过采用具有低熔点的合金作为OLED/PLED显示元件的封装材料，达到阻挡水气和氧气及适当的粘接效果的目的。

Description

显示元件的封装结构及其封装方法

技术领域

本发明是有关于一种显示元件的封装制程，特别有关于一种有机发光二极管/高分子发光二极管的封装结构及其封装方法。

背景技术

在新世代的平面显示元件中，有机发光二极管(organic light emittingdiode，OLED)或是高分子发光二极管(polymer light emitting diode，PLED)，其发光原理是于特定的有机发光材料施加电流，使电能转换成光能，具有面发光的薄型和量轻特征，以及自发光的高发光效率和低驱动电压等优点。但是随着使用时间增加，环境中的水气与氧气很容易渗入显示元件中，使得金属电极与有机发光层之间剥离、材料裂解和电极氧化，进而产生暗点，这会大幅降低显示元件的发光强度和发光均匀度等发光品质。

一般而言，于OLHD/PLED显示元件的玻璃基板上完成金属电极与有机发光体薄膜的蒸镀制程之后，会以盖板封装玻璃基板表面的元件。而且为了延长显示元件的使用寿命，传统发展出多种降低湿度的技术，例如：在玻璃基板上直接涂布光硬化树脂、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，其是传统OLED/PLED显示元件的封装结构的剖面示意图。OLED/PLED显示元件10包含有一玻璃基板12，一封胶层14是涂布于玻璃基板12的边框处，以及一盖板16是通过封胶层14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18。玻璃基板12表面上包含有一积层物20，是经由一阳极导电层22、一有机发光材料层24以及一阴极金属层26所构成。其中，盖板16是采用比玻璃基板12面积稍小的金属或玻璃材质所制成，可封装住积层物20，只外露预备用以电子构装驱动电路的电极。

OLED/PLED显示元件10的封胶层14材料大多是延用LCD封装所使用的高分子封装胶材，如：UV硬化胶、环氧树脂(epoxy)材质、聚醋酸乙烯酯树脂(acrylic resin)等等，但是对于氧气、水气与高温具有高敏感特性的有机材料来说，高分子材质无法完全隔离氧气、水气，且无法提供玻璃基板12与盖板16的极佳接合性能，故不敷OLED/PLED显示元件10的要求。尤其是经常使用的环氧树脂，其是聚合型式的高分子，需特殊的官能基来进行聚合反应，使得相对此位置成为水气与氧气的通道，而且在进行聚合反应时，会有孔洞和自由体积(free volume)，必亦为水气和氧气的进入途径。因此，环氧树脂会含有大量水气分子，而无法达成完全隔离水气的作用，故含有大量水气分子，且极易使有机发光材料层24及阴极金属层26之间产生剥离现象。

为了解决上述的问题，传统技术是在盖板16的底部内侧壁上设置有一干燥层，其乃由固态化合物所构成，例如：氧化钡、氧化钙、硫酸钙、氯化钙等，用以吸收水分，并维持其本身的固体状态。若要提高干燥层的水气吸收量，则需大量增加干燥层的氧化钡或氧化钙的数量。但是经由实验证实：当干燥层的厚度大于一临界值时，其吸附水气效果便不会再增加，故仅通过干燥层并无法完全确保OLED/PLED显示元件10的发光品质。

发明内容

本发明的目的是提出一种显示元件的封装结构及其封装方法，通过采用具有低熔点的合金作为OLED/PLED显示元件的封装材料，克服传统所产生的缺陷，达到阻挡水气和氧气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结构，其特征是：它主要包括有玻璃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，构成一密闭空间；接合层是形成于该玻璃基板与盖板的边框接合处，其中接合层是由具有低共熔点的合金所构成，该合金的共熔点范围为100-300℃之间。

该接合层是由铟锡合金或铅锡合金所构成。该盖板是由玻璃或金属所构成。

该封装结构另包含有第一金属附着层是形成于该盖板的下表面的边框处；第一金属匹配层是形成于该第一金属附着层的表面上；第二金属附着层是形成于该玻璃基板的上表面的边框处；第二金属匹配层是形成于该第二金属附着层的表面上。

该接合层是设置于该第一金属匹配层与该第二金属匹配层之间。该接合层是由铟锡合金或铅锡合金或锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由金属或合金所构成，该金属选自Au、Cu、Ni或Al的其中之一。

该接合层是由铟锡合金或铅锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由一氧化物所构成，该氧化物选自以下材质的其中之一的氧化物：Cu、Al、Fe、Ni或Zr。

该接合层是由铅锡合金或锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由银/镍双层金属结构所构成。该第一、第二金属附着层是由以下任一材质所构成：Cr、Ti、Ta、V或Mo。该盖板的下表面相对应于该接合层的位置设有一凹槽。该凹槽是通过耐高温材质所围成。该耐高温材质是由以下任一材质所构成：聚亚酰胺、陶瓷或玻璃材料。该玻璃基板的上表面包含有一预备外露的电极位于该密闭空间以外的区域。该预备外露的电极表面上覆盖有绝缘层。该绝缘层是选自以下任一种材质所构成：二氧化硅、二氧化钛或氧化铬金属氧化物。该发光元件为有机发光二极管或高分子发光二极管。

本发明还提供一种显示元件的封装方法，其特征是：它包括有下列步骤：

(1)提供一玻璃基板，其上表面包含有一发光元件及预备外露的电极；

(2)于该预备外露的电极的表面上覆盖一绝缘层；

(3)提供一接合层，并将该接合层放置于该玻璃基板的上表面边框接合处，该接合层是由具有低共熔点的合金所构成，该合金的共熔点范围为100-300℃之间；

(4)提供一盖板，并将其下表面的边框处固定在该接合层上，以封装该发光元件；

(5)对该接合层进行热处理。

该接合层是由铟锡合金或铅锡合金所构成。该盖板是由玻璃或金属所构成。在提供该接合层之前，另包含有下列步骤：

(2-1)于该盖板的下表面的边框处形成第一金属附着层，并于该玻璃基板的上表面的边框处形成第二金属附着层；

(2-2)于该第一金属附着层的表面上形成第一金属匹配层，并于该第二金属附着层的表面上形成第二金属匹配层；

(2-3)后续提供的该接合层是设置于该第一金属匹配层与该第二金属匹配层之间。

该接合层是由铟锡合金或铅锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由使用于真空的金属和合金所构成，该金属选自Au、Cu、Ni或Al的其中之一。该接合层是由铟锡合金或铅锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由氧化物所构成，该氧化物选自以下任一材质的氧化物：Cu、Al、Fe、Ni或Zr。

该接合层是由铅锡合金或铟锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由银/镍双层金属结构所构成。该第一、第二金属附着层是选自以下任一材质所构成：Cr、Ti、Ta、V或Mo。于提供该玻璃盖板之前，另包含有如下步骤：将一耐高温材质贴在该玻璃盖板的下表面围成一凹槽，该凹槽相对应于该接合层的位置。该耐高温材质是选自下列任一种材质所构成：聚亚酰胺、陶瓷或玻璃。该绝缘层是选自以下任一种材质所构成：二氧化硅、二氧化钛、氧化铬或金属氧化物。该发光元件为有机发光二极管或高分子发光二极管。

下面结合较佳实施例和附图进一步说明。

附图说明

图1是传统OLED/PLED显示元件的封装结构的剖面示意图。

图2是本发明的OLED/PLED显示元件的封装结构的剖面示意图。

图3是本发明的OLED/PLED显示元件的封装方法的流程图。

图4是本发明实施例2的OLED/PLEDRR示元件的封装结构的剖面示意图。

图5是本发明实施例2的OLED/PLED显示元件的封装方法的流程图。

图6是本发明实施例3的OLED/PLED显示元件的封装结构的剖面示意图。

图7是本发明实施例3的OLED/PLED显示元件的封装结构的剖面示意图。

具体实施方式

实施例1

参阅图2--图3所示，本发明的OLED/PLED显示元件30包含有一玻璃基板32，其表面上包含有一发光元件34，是经由一阳极导电层36、一有机发光材料层38以及一阴极金属层40所构成的积层物。一接合层42是设置于玻璃基板32的最外围边框处，主要用来提供封装的粘接性，玻璃或金属盖板44的边框处可与玻璃基板32的表面边框处接合，以封装形成一个密闭空间46。

在本发明中，接合层42的主要材质为焊材(soldering material)，一般是指一元、二元或三元金属的合金，利用其低熔点或低共熔点(eutecticpoint)可以在较低温下熔融的特性，能够接合玻璃或金属盖板44与玻璃基板82的表面边框处，以完全密封住内部元件。由于在封装过程中需对低共熔点的合金进行热处理，此过程中包括有液态固化的步骤，可以完全防止合金内部产生连续孔洞的现象，因此本发明的接合层42中不会产生水气与氧气的通道，可有效隔绝外界水气与氧气的渗入。

在较佳实施例中，接合层42的材质可选用共熔点在100℃-300℃范围内的合金，例如：铟锡合金(InSn，50-52％In与50-48％Sn)，其共熔点约为120℃；锡铅合金(PbSn)，其共熔点约为180℃；锡的熔点约为230℃。

除此之外，玻璃或金属盖板44的面积是稍小于玻璃基板32的面积，可封装住发光元件34，只外露预备用以电子构装驱动电路的电极48。为了防止接合层42的合金溢流，而与外露的电极48线路产生通路，因此必须在外露的电极48表面上覆盖一绝缘层49，如二氧化硅、二氧化钛、氧化铬或其它金属氧化物。

参阅图3，其显示本发明实施例1的封装方法的流程图。依据上述的封装结构，本发明实施例1的封装方法的步骤为：

步骤50是于玻璃基板32上制作完成发光元件34以及预备用以电子构装驱动电路的电极；

步骤52是在预备外露电极的表面上沉积绝缘层45；

步骤55是低熔点合金(如InSn、PbSn)以箔片(foil)、线材或胶材的形式覆盖在绝缘层45之上，以用作为接合层42，其形状与尺寸可依据玻璃或金属盖板44与玻璃基板32的实际接合需要来设计；

步骤56是利用模具将接合层42固定在玻璃或金属盖板44与玻璃基板32的边框接合处；

步骤58是将显示元件30放入炉中进行热处理，利用低共熔点合金可以在较低温下熔融的特性，热处理温度约100-300℃，能够接合玻璃或金属盖板44与玻璃基板32的表面边框处，以完全密封住内部元件。

实施例2

参阅图4-图5所示，本发明实施例2的OLED/PLED显示元件60的封装结构是为了进一步改良实施例1的封装结构，以增加其密闭性，本发明实施例2是于接合层42与玻璃或金属盖板44之间提供第一金属附着层621与第一金属匹配层641，同时于接合层42与玻璃基板32之间提供第二金属附着层62与第二金属匹配层6411。第一、第二金属附着层62是用来增加低熔点合金与玻璃材质之间的附着性，可选用Cr、Ti、Ta、V、Mo等等材质。第一、第二金属匹配层64可依据接合层42的材质不同而有不同的搭配，例如：当接合层42使用InSn、PbSn或其他锡合金时，第一、第二金属匹配层64的材质可为常使用于真空的金属和合金，如Au、Cu、Ni、Al，亦可为含有Cu、Al、Fe、Ni、Zr材质的氧化物；当接合层42使用PbSn或其他锡合金时，第一、第二金属匹配层64的材质亦可使用Ag/Ni的双层材质。

参阅图5所示，其显示本发明实施例2的封装方法的流程图。本发明实施例2的封装方法的增加步骤为：在玻璃基板32上制作完成发光元件34、预备外露的电极、绝缘层45之后，进行步骤53，是分别在玻璃或金属盖板44与玻璃基板32的边框接合处镀上第一金属附着层621与第二金属附着层6211。

接着进行步骤54，是分别在第一金属附着层621与第二金属附着层6211的表面镀上第一金属匹配层64与第二金属匹配层641。

由于后续方法同实施例1所述的步骤55、步骤56及步骤58，故，在此不再重述。

实施例3

参阅图6-图7所示，本发明实施例3的OLED/PLED显示元件70的封装结构的剖面示意图。由于铟锡合金与非金属材质亦有很好的湿润效果，有可能会直接附着在玻璃基板32或玻璃或金属盖板44上，因此在热处理时的高温会导致铟锡合金滩开的现象，进而影响到接合玻璃材质的效果。有鉴于此，本发明实施例3是将一耐高温材质72(如：PI、陶瓷、玻璃或其它耐高温材质)直接附着或网印成隔板(rib)在玻璃或金属盖板44的下表面的预定接合处，以围成一沟槽。如此一来，后续可将接合层42放置于沟槽内，可有效防止铟锡合金在高温下的滩开现象，至于沟槽的形状、尺寸、高度则可依据接合层42的实际轮廓来做适当变化。图6所示的封装结构是针对实施例1的改良，图7所示的封装结构是针对实施例2的改良。

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。

Claims

1、一种显示元件的封装结构，其特征是：它主要包括有玻璃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一密闭空间；接合层是形成于该玻璃基板与盖板的边框接合处，其中接合层是由具有低共熔点的合金所构成，该合金的共熔点范围为100-300℃之间；另包含有第一金属附着层是形成于该玻璃盖板的下表面的边框处；第一金属匹配层是形成于该第一金属附着层的表面上；第二金属附着层是形成于该玻璃基板的上表面的边框处；第二金属匹配层是形成于该第二金属附着层的表面上；该接合层是设置于该第一金属匹配层与该第二金属匹配层之间。

2、根据权利要求1所述的显示元件的封装结构，其特征是：该接合层是由铟锡合金所构成。

3、根据权利要求1所述的显示元件的封装结构，其特征是：该接合层是由铅锡合金所构成。

4、根据权利要求1所述的显示元件的封装结构，其特征是：该盖板是由玻璃或金属所构成。

5、根据权利要求1所述的显示元件的封装结构，其特征是：该接合层是由铟锡合金或铅锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由金属或合金所构成，该金属选自Au、Cu、Ni或Al的其中之一。

6、根据权利要求1所述的显示元件的封装结构，其特征是：该接合层是由铟锡合金或铅锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由一氧化物所构成，该氧化物选自以下材质的其中之一的氧化物：Cu、Al、Fe、Ni或Zr。

7、根据权利要求1所述的显示元件的封装结构，其特征是：该接合层是由铅锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由银/镍双层金属结构所构成。

8、根据权利要求1所述的显示元件的封装结构，其特征是：该第一、第二金属附着层是由以下任一材质所构成：Cr、Ti、Ta、V或Mo。

9、根据权利要求1所述的显示元件的封装结构，其特征是：该玻璃基板的上表面包含有一预备外露的电极位于该密闭空间以外的区域。

10、根据权利要求9所述的显示元件的封装结构，其特征是：该预备外露的电极表面上覆盖有绝缘层。

11、根据权利要求10所述的显示元件的封装结构，其特征是：该绝缘层是选自以下任一种材质所构成：二氧化硅、二氧化钛或氧化铬。

12、根据权利要求1所述的显示元件的封装结构，其特征是：该显示元件为有机发光一极管。

13、根据权利要求1所述的显示元件的封装结构，其特征是：该显示元件为高分子发光二极管。

14、一种权利要求1所述的显示元件的封装方法，其特征是：它包括有下列步骤：

(2)于该预备外露的电极的表面上覆盖一绝缘层；

(5)对该接合层进行热处理。

15、根据权利要求14所述的显示元件的封装方法，其特征是：该接合层是由铟锡合金所构成。

16、根据权利要求14所述的显示元件的封装方法，其特征是：该接合层是由铅锡合金所构成。

17、根据权利要求14所述的显示元件的封装方法，其特征是：该盖板是由玻璃或金属所构成。

18、根据权利要求14所述的显示元件的封装方法，其特征是：在提供该接合层之前，另包含有下列步骤：

19、根据权利要求18所述的显示元件的封装方法，其特征是：该接合层是由铟锡合金或铅锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由使用于真空的金属和合金所构成，该金属选自Au、Cu、Ni或Al的其中之一。

20、根据权利要求18所述的显示元件的封装方法，其特征是：该接合层是由铟锡合金或铅锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由氧化物所构成，该氧化物选自以下任一材质的氧化物：Cu、Al、Fe、Ni或Zr。

21、根据权利要求18所述的显示元件的封装方法，其特征是：该接合层是由铅锡合金所构成，该第一、第二金属匹配层是由银/镍双层金属结构所构成。

22、根据权利要求18所述的显示元件的封装方法，其特征是：该第一、第二金属附着层是选自以下任一材质所构成：Cr、Ti、Ta、V或Mo。

23、根据权利要求14所述的显示元件的封装方法，其特征是：于提供该盖板之前，另包含有如下步骤：将一耐高温材质贴在该盖板的下表面围成一凹槽，该凹槽相对应于该接合层的位置。

24、根据权利要求23所述的显示元件的封装方法，其特征是：该耐高温材质是选自下列任一种材质所构成：聚亚酰胺、陶瓷或玻璃。

25、根据权利要求14所述的显示元件的封装方法，其特征是：该绝缘层是选自以下任一种材质所构成：二氧化硅、二氧化钛或氧化铬。

26、根据权利要求14所述的显示元件的封装方法，其特征是：该发光元件为有机发光二极管。

27、根据权利要求14所述的显示元件的封装方法，其特征是：该发光元件为高分子发光二极管。