CN1405901A - 电激发光元件的封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种电激发光元件的封装方法，在水、氧控制环境下，提供具有电激发光元件的玻璃基板与对应的玻璃盖板，并在盖板上对应于基板各发光元件的边框位置涂框胶，且在发光元件周边不具有电路的一侧预留开口；其次将盖板与基板压合并使框胶固化；再进行切割并将各发光元件分开，形成个别的封装件；接着把封装件置入真空腔中抽气，当真空腔内压力到达设定值时，将封装件浸入真空腔底部的胶槽中，使其开口与封装材料接触；然后升高真空腔压力，封装材料因封装件内外压力差而灌满空腔，再使空腔内的封装材料固化，完成发光元件的封装。

Description

电激发光元件的封装方法

技术领域

本发明是有关于一种电激发光(Electro-Luminescent，EL)元件的封装方法，且特别是有关于一种有机电激发光(Organic Electro-Luminescent，OEL)元件的封装方法。

背景技术

有机电激发光的研发始于1960年代，有机电激发光元件是采用有机化合物作为发光层材料，将其夹在上金属电极和下透明阳极之间。依有机材料的种类可分为小分子发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)及高分子发光二极管(Polymer Light-Emitting Diode，PLED)。1980年代初期，美国柯达公司利用三-(8-羟基奎林)铝(Tri-(8-Hydroxyquinoline)Aluminum，Alq₃)做为有机发光层，并在发光层与阳极之间插入电洞射入层(Hole Injecting Layer)，以提高再结合效率，确立了有机发光元件的实用性。1990年英国剑桥大学利用聚对位苯基乙烯(Poly(p-Phenylene Vinylene)，PPV)高分子共轭聚合物(Conjugated Polymer)制造高分子有机发光二极管，由于聚对位苯基乙烯(PPV)材料具有类似半导体的特性及高分子发光二极管(PLED)工艺简单，因此引发了第二波的有机发光二极管研究热潮。有机电激发光具有自发光、广视角(达160度)、高应答速度、低驱动电压、全色彩等特点，目前已可实用化，可应用于彩色平面显示元件，例如小型显示面板、户外显示看板、计算机及电视屏幕等。

有机电激发光二极管的技术发展，按所使用的有机材料，可大概区分为小分子及高分子发光二极管两大类，其元件的工作效率及寿命，除了取决于有机材料特性、工艺参数及工艺环境控制外，良好的封装更是保持元件性能的重要关键。就技术观点而言，目前在材料合成、工艺研发上均已达商业化的水准；然而由于目前并无快速且有效的封装技术，因此使得有机电激发光二极管仅能达到实验或试产的规模，所以无法大量生产。

有机电激发光元件中的有机膜材对于水气及氧气均很敏感，是由于水气与氧气会造成有机膜材恶化，进而影响有机电激发光元件的使用寿命。为了有效排除水气、氧气等因素对有机电激发光元件的影响，延长元件的使用寿命，因此必须对有机电激发光元件进行封装。

请参照图1A至图1B，是公知一种有机电激发光二极管的封装方法，其制作工艺的剖面示意图。如图1A所示，首先提供含有机电激发光二极管102的玻璃基板100，再以点胶机将紫外光胶(即UV胶)104涂布于玻璃基板100上、有机电激发光二极管102的边框位置。再参照图1B，使用玻璃盖板106覆盖有机电激发光二极管102，并由紫外光胶104与玻璃基板100压合，再以紫外光(UV)照射封装件，使紫外光胶104固化，完成有机电激发光二极管102的封装。

其次，请参照图2A至图2B，是公知另一种有机电激发光二极管的封装方法，其制作工艺的剖面示意图。如图2A所示，首先将冲压成型的金属盖206放在治具(未显示于图中)上，以点胶机将紫外光胶204涂布于金属盖206的边缘，并将吸湿层(Moisture Absorption Sheet)208配置于金属盖206内。而治具中金属盖206的定位，对应于玻璃基板上欲封装元件的位置。再参照图2B，将含有机电激发光二极管202的玻璃基板200覆盖在金属盖206上方，并由紫外光胶204与金属盖206的边缘压合，再以紫外光照射封装件，使紫外光胶204固化，完成有机电激发光二极管202的封装。

前述这两种封装方式，应用于大量生产并无困难。但是，仅以元件边框位置上的紫外光胶并无法有效阻隔外界的水气及氧气，因此无法降低水气、氧气等对发光元件质量、性能的影响。而且，欲利用位于元件边框的紫外光胶来隔绝外界的水气与氧气，并达到良好的封装效果，必须使元件内呈正压(即大于大气压力)，例如在元件内部充入高纯度氮气，但这对工艺而言并不容易实现，而且会增加工艺步骤、降低生产效率，并导致产品合格率不好、制作成本上升。

请再参照图3A至图3B，是公知又一种有机电激发光二极管的封装方法，其制作工艺的剖面示意图。如图3A所示，首先提供含有机电激发光二极管302的玻璃基板300，再以点胶机将通称AB胶的环氧树脂(Epoxy Resin)304涂布于玻璃基板300上每一个有机电激发光二极管302的整个表面。再参照图3B，使用玻璃盖板306覆盖有机电激发光二极管302，并由环氧树脂304与玻璃基板300压合，再使环氧树脂304自然硬化，完成有机电激发光二极管302的封装。

然而上述这种封装方式，对有机电激发光二极管整面涂布环氧树脂，虽然有较良好的封装效果，但整面涂布环氧树脂，其涂胶的均匀性较难控制，并在进行批量生产上有其困难。此外，玻璃基板和玻璃盖板或金属盖压合时，在元件整面涂胶容易产生溢胶现象，导致发光元件与外部其它元件连接的线路被胶所覆盖，造成封装后发光元件无法正常使用，导致生产效率降低、产品合格率不佳、制作成本上升。而且在覆盖玻璃盖板时，容易在环氧树脂与玻璃盖板间产生气泡，对发光元件仍会造成不良的影响。

发明内容

因此本发明提供一种电激发光元件的封装方法，可有效阻隔外界的水气及氧气，防止其造成发光元件质量恶化及性能降低等负面影响。再者，此种方法可对发光元件进行快速且有效的封装，提高生产效率及产品合格率，并降低制作成本，使其达到大量生产的规模，而且可防止盖板和基板间发生溢胶以及盖板与封装材料间产生气泡等对发光元件产生不良影响。而且，此种封装方法可应用于诸如有机发光二极管等有机电激发光元件的封装，是一种可以大量生产有机电激发光二极管的封装技术。

根据本发明的上述及其它目的，提出一种电激发光元件的封装方法，在水、氧浓度被控制的环境中，首先提供具有电激发光元件的玻璃基板以及对应的玻璃盖板，在盖板上对应于基板上各发光元件的边框位置涂布框胶，并在发光元件周边不具有电路的一侧预留开口；然后将盖板与基板压合并使框胶固化；再对基板进行切割，把各发光元件加以分开，形成个别的封装件；接着将封装件置入真空腔中抽气，当真空腔内压力达到设定值时，把封装件浸入真空腔底部的胶槽中，让封装件的开口与封装材料接触；再将真空腔内压力升高，使封装材料因封装件内外的压力差而灌满空腔，再将空腔内的封装材料固化，完成发光元件的封装。

附图说明

图1A至图1B为公知一种有机电激发光二极管封装工艺的剖面示意图；

图2A至图2B为公知另一种有机电激发光二极管封装工艺的剖面示意图；

图3A至图3B为公知又一种有机电激发光二极管封装工艺的剖面示意图；

图4为依照本发明的第一实施例，一种电激发光元件的封装方法的流程图；

图5A至图5H为依照本发明的第一实施例，一种电激发光元件的封装工艺示意图；

图6为含有机电激发光二极管的玻璃基板的剖面示意图；

图7为依照本发明的第二实施例，一种大面积电激发光元件的封装方法的流程图；

图8A至图8F为依照本发明的第二实施例，一种大面积电激发元件的封装工艺示意图。

附图标记说明：

100、200、300、500、500a、600、800：玻璃基板

102、202、302：有机电激发光二极管

104、204：紫外光胶

106、306、504、504a、804：玻璃盖板

206：金属盖

208：吸湿层

304：环氧树脂

400～414：电激发光元件的封装步骤

502、802：电激发光元件

506、806：边框位置

508、808：框胶

510、810：间隙物

512、812：开口

514、814：电路

516、816：封装件

518、818：空腔

520、820：真空腔

522、822：胶槽

524、524a、824、824a：封装材料

530、830：水氧控制环境

602：铟锡氧化层

604：有机膜材

606：金属电极层

610：电洞射入层

612：电洞传递层

614：发光层

616：电子传递层

700～710：大面积电激发光元件的封装步骤

具体实施方式

请参照图4，是依照本发明的第一实施例，一种电激发光元件的封装方法的流程图。图5A至图5H，是依照本发明的第一实施例，一种电激发光元件的封装方法的制作工艺的示意图。而图4中的步骤400～414分别与图5A至图5H相对应。

如图4中的步骤400所示，并请参照图5A，首先在水气、氧气浓度被控制的环境530下，例如是在水、氧浓度小于百万分之一(1ppm)的环境下，此种控制环境包括手套箱(Dry Box)等，然后提供具有电激发光元件502的玻璃基板500以及与玻璃基板500对应的玻璃盖板504，并在玻璃盖板504上的边框位置506涂布框胶508，而且在对应于各个电激发光元件502不具有电路的侧边预留开口512，即在开口512位置不涂框胶。

图5A包括玻璃盖板504及玻璃基板500的俯视图及部分区域的剖面示意图，其中玻璃盖板504上的各个边框位置506分别对应于玻璃基板500上的各个电激发光元件502，而框胶508中含有间隙物(Spacer)510，框胶508的材料则包括热固化型胶(例如AB胶)、紫外光固化型胶(例如UV胶)等。

图5A中的电激发光元件502包括有机电激发光元件，例如有机电激发光二极管等。如图6所示，其为含有机电激发光二极管的玻璃基板的剖面示意图，在玻璃基板600表面具有已图案化的铟锡氧化层(Indium TinOxide，ITO)602，有机膜材604则是覆盖在铟锡氧化层602表面，而有机膜材604的表面覆有金属电极606层。在有机膜材604中包括有电洞射入层610、电洞传递层(Hole Transport Layer)612、发光层(Light EmittingLayer)614、电子传递层(Electron Transport Layer)616等。

其次，请同时参照图4中的步骤402与图5B(盖板与基板压合后部分区域的剖面示意图)，在控制水、氧浓度的环境530中，将涂有框胶508的玻璃盖板504与具有电激发光元件502的玻璃基板500压合，使电激发光元件502位于框胶508、玻璃基板500与玻璃盖板504之间。其中框胶508用以接合玻璃基板500与玻璃盖板504，将发光元件502密封，其中所含的间隙物510则是用来控制玻璃基板500与玻璃盖板504接合的间距(Gap)。而在涂布框胶508时，在框胶508掺入间隙物510，可使玻璃基板500与玻璃盖板504间的距离为一固定值。

接着，请参照图4的步骤404和图5C(框胶固化后部分区域的剖面示意图)，在水、氧控制环境530下，将玻璃盖板504与玻璃基板500压合后，接着使框胶508固化。若框胶508的材料为紫外光固化型胶，则以紫外光照射，使框胶508固化；若框胶508的材料为热固化型胶，则须配合紫外光固化型胶及照射紫外光，先将玻璃基板500及玻璃盖板504的相对位置加以定位，再使材料为热固化型胶的框胶508固化，例如进行热烤(Curing)使热固化型胶固化或让热固化型胶自然硬化。

然后，进行图4的步骤406并参照图5D(盖板与基板压合后的俯视图)，在水、氧浓度被控制的环境530中，将压合后且接合用框胶508已固化的玻璃基板500和玻璃盖板504，依照玻璃基板500上各个电激发光元件502及其对应的边框位置506的分布状态进行切割，图5D中的虚线即为其中一种切割方式。

再进行图4中的步骤408及参照图5E(封装件的俯视图及剖面图)，在水气、氧气浓度被控制的环境下，玻璃基板500和玻璃盖板504经切割后，按各个电激发光元件502及其对应的边框位置506的分布状态将其个别分开，例如使用裂片机将各发光元件分开，并预留出各个电激发光元件502对外电连接所需的电路514，形成各自独立的封装件516。而各封装件516中包括具有电激发光元件502的元件玻璃基板500a、框胶508和元件玻璃盖板504a，以及由其所构成的空腔518。

请参照图4中的步骤410与图5F，提供真空腔520，并在其底部配置有胶槽522，胶槽522内则装有封装材料524，而封装材料524包括紫外光固化型胶或热固化型胶等。在水、氧控制环境中，将切割分开后的各封装件516置入真空腔520内。因此对真空腔520进行真空抽气时，同时对位于真空腔520内的封装件516及封装材料524等进行真空排气，此时封装件516的开口512朝向胶槽522，但并未与胶槽522内的封装材料524接触。

同时参照图4中的步骤412及图5G，当真空腔520内的真空度达到所设定的压力时，例如小于1大气压力，将封装件516的高度降低，使其开口512浸入胶槽522中，并与封装材料524表面接触以进行灌胶。由于毛细现象的缘故，胶槽522中的封装材料524会从开口512被吸入封装件516的空腔518内。然后，将干燥气体(例如：高纯度氮气)导入真空腔520中让压力上升，例如将压力升至常压状态或约为1大气压力，使封装材料524因封装件516内外的压力差而持续注入并充满封装件516内的空腔518，完全覆盖其中的电激发光元件502，因此在空腔518内的元件封装材料524a中不会产生气泡，防止气泡影响发光元件的质量与寿命。

然后，如图4中的步骤414所示，并参照图5H，当封装件516的空腔518内填满元件封装材料524a后，再使元件封装材料524a固化，完成电激发光元件的封装。若元件封装材料524a使用的材料为紫外光固化型胶，则以紫外光照射使其固化；若元件封装材料524a使用的材料为热固化型胶，则可进行热烤使其固化，或者使其自然硬化。

本发明所提出的电激发元件的封装方法，也可应用于大面积电激发元件的封装。请参照图7，是依照本发明的第二实施例，一种大面积电激发光元件的封装方法的流程图。图8A至图8F，是依照本发明的第二实施例，一种大面积电激发光元件的封装方法的制作工艺示意图。与第一实施例类似，图7中的步骤700～710分别与图8A至图8F相对应。

如图7中的步骤700所示，并请参照图8A，与第一实施例相同，在水气、氧气浓度被控制的环境830下，提供玻璃基板800以及对应的玻璃盖板804，且玻璃基板800上具有单一的大面积电激发光元件802，其周边具有对外连接所需的电路814。然后在玻璃盖板804上、对应于电激发光元件802的边框位置806，涂布含有间隙物810的框胶808，并在对应于电激发光元件802不具有电路的侧边预留开口812，即在开口812位置不涂框胶。而电激发光元件802包括有机电激发光元件，例如图6所示的有机电激发光二极管等。

其次，请同时参照图7中的步骤702与图8B(盖板与基板压合后的剖面示意图)，在控制水、氧浓度的环境830中，将玻璃盖板804与玻璃基板800压合，使电激发光元件802位于框胶808、玻璃基板800与玻璃盖板804之间。框胶808用以接合玻璃基板800与玻璃盖板804，将发光元件802密封，其所含的间隙物810是用来控制玻璃基板800与玻璃盖板804的间距，使其为一固定值。

接着，请参照图7的步骤704和图8C(框胶固化后的剖面示意图)，在水、氧控制环境830下，使位于玻璃盖板804与玻璃基板800间的框胶808固化。若框胶为紫外光固化型胶，则以紫外光照射使其固化；如框胶为热固化型胶，则须配合紫外光固化型胶及照射紫外光，先将玻璃基板及玻璃盖板的相对位置定位，再以热烤或自然硬化的方式使框胶固化。由于玻璃基板800与玻璃盖板804间仅封有单一个电激发元件802，因此不需要进行切割及裂片步骤，即可完成独立的封装件816。

再参照图7中的步骤706与图8D，与第一实施例的步骤410类似，提供底部具有胶槽822的真空腔820，而胶槽822内则装有封装材料824。在水、氧控制环境中，将一个或数个封装件816置于真空腔820内，并使其开口812朝向胶槽822，但不与其中的封装材料824接触。

然后，请参照图7中的步骤708及图8E，当真空腔820内达到设定压力时，将封装件816浸入胶槽822，使开口812与封装材料824接触进行灌胶，封装材料824因毛细现象而被吸入空腔818内。再将干燥气体导入真空腔820中，使封装材料824因封装件816内外压力差持续注入而充满其空腔818，并完全覆盖电激发光元件802。

如图7中的步骤710所示，并参照图8F，当空腔818内填满元件封装材料824a后，再使其固化，完成电激发光元件的封装。与步骤704类似，若元件封装材料824a为紫外光固化型胶，则以紫外光照射使其固化；如元件封装材料824a为热固化型胶，则可进行热烤使其固化，或者使其自然硬化。

由上述的实施例可知，本发明所提出的电激发光元件的封装方法，可应用于不同面积的电激发光元件，而且是在水气及氧气浓度被控制的环境下进行，因此可有效阻隔水气及氧气，防止其影响发光元件质量及性能。而在框胶内掺入间隙物并控制胶量，可增加涂胶的均匀性，使玻璃盖板与玻璃基板的间距固定，并防止玻璃基板与玻璃盖板压合时产生溢胶，避免发光元件与外部连接的线路被胶覆盖。

其次，本发明以真空腔及封装材料使发光元件的封装件内外产生压力差，将封装材料导入封装件的空腔中完全覆盖发光元件，具有良好的封装效果，并可以防止封装材料中产生气泡，避免其影响发光元件的质量与寿命，提高产品的可靠性。再者，在真空腔中可同时置入多个发光元件的封装件，并且对这些封装件进行灌胶，因此应用本发明可对发光元件进行快速且有效的封装，提高生产效率及产品合格率，并降低制作成本，使得诸如有机电激发光二极管等元件可达批量生产规模。

虽然本发明已以实施例说明如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (12)

1.一种电激发光元件的封装方法，其特征为：至少包括下列步骤：

在一水、氧控制环境中，提供一玻璃基板与一玻璃盖板，该玻璃盖板与该玻璃基板相对应，且该玻璃基板具有复数个电激发光元件；

在该水、氧控制环境中，在该玻璃盖板上复数个边框位置分别涂布一框胶，该些边框位置与该些电激发光元件一一对应，每一该些框胶分别具有一开口；

在该水、氧控制环境中，使该些框胶位于该玻璃盖板与该玻璃基板之间，将该玻璃盖板与该玻璃基板压合，并使该些电激发光元件位于该玻璃盖板与该玻璃基板之间；

在该水、氧控制环境中，使该些框胶固化；

在该水、氧控制环境中，依据该些电激发光元件的分布，对该玻璃盖板与该玻璃基板进行切割；

在该水、氧控制环境中，按照该玻璃盖板与该玻璃基板的切割方式，将每一该些电激发光元件分开，形成各自独立的复数个封装件，而每一该些封装件包括一元件玻璃基板、该些电激发光元件其中之一、该些框胶其中之一与一元件玻璃盖板，并由该元件玻璃盖板、该元件玻璃基板和该些框胶其中之一构成一空腔；

提供一真空腔，在该真空腔的底部配置有一胶槽，该胶槽内装有一封装材料，并将该些封装件置入该真空腔中，使每一该些封装件的该开口朝向该胶槽，且该些封装件不与该封装材料接触；

对该真空腔进行真空抽气，使该些封装件与该封装材料真空排气；

当该真空腔达到一设定真空度时，将该些封装件浸入该胶槽中，使每一该些封装件的该开口与该封装材料接触进行灌胶；

使该真空腔压力上升至一设定压力，使该封装材料分别由每一该些封装件的该开口注入并充满该空腔，形成一元件封装材料完全覆盖该电激发光元件；以及

使每一该些元件封装材料固化。

2.如权利要求1所述的电激发光元件的封装方法，其特征为：该水、氧控制环境的水、氧浓度小于百万分之一。

3.如权利要求1所述的电激发光元件的封装方法，其特征为：涂布该些框胶时，该些框胶中掺有复数个间隙物。

4.如权利要求1所述的电激发光元件的封装方法，其特征为：进行灌胶时，该真空腔的该设定真空度小于1大气压力。

5.如权利要求1所述的电激发光元件的封装方法，其特征为：使该真空腔压力上升的方法包括将干燥气体导入该真空腔。

6.如权利要求1所述的电激发光元件的封装方法，其特征为：该设定压力约为1大气压力。

7.一种电激发光元件的封装方法，其特征为：至少包括下列步骤：

在一水、氧控制环境中，提供一玻璃基板与一玻璃盖板，该玻璃盖板与该玻璃基板相对应，且该玻璃基板具有一电激发光元件；

在该水、氧控制环境中，在该玻璃盖板上的一边框位置涂布一框胶，该边框位置与该电激发光元件相对应，且该框胶具有一开口；

在该水、氧控制环境中，使该框胶位于该玻璃盖板与该玻璃基板之间，将该玻璃盖板与该玻璃基板压合，并使该电激发光元件位于该玻璃盖板与该玻璃基板之间；

在该水、氧控制环境中，使该框胶固化，形成一封装件，并由该玻璃盖板、该玻璃基板和该框胶构成一空腔；

提供一真空腔，在该真空腔的底部配置有一胶槽，该胶槽内装有一封装材料，并将至少一个该封装件置入该真空腔中，使该封装件的该开口朝向该胶槽，且该封装件不与该封装材料接触；

对该真空腔进行真空抽气，使该封装件与该封装材料真空排气；

当该真空腔达到一设定真空度时，将该封装件浸入该胶槽中，使该封装件的该开口与该封装材料接触进行灌胶；

使该真空腔压力上升至一设定压力，使该封装材料由该封装件的该开口注入，并充满该封装件的该空腔，形成一元件封装材料完全覆盖该空腔中的该电激发光元件；以及

使该元件封装材料固化。

8.如权利要求7所述的电激发光元件的封装方法，其特征为：该水、氧控制环境的水、氧浓度小于百万分之一。

9.如权利要求7所述的电激发光元件的封装方法，其特征为：涂布该框胶时，该框胶中掺有复数个间隙物。

10.如权利要求7所述的电激发光元件的封装方法，其特征为：进行灌胶时，该真空腔的该设定真空度小于1大气压力。

11.如权利要求7所述的电激发光元件的封装方法，其特征为：使该真空腔压力上升的方法包括将干燥气体导入该真空腔。

12.如权利要求7所述的电激发光元件的封装方法，其特征为：该设定压力约为1大气压力。

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