TW201431152A

TW201431152A - 顯示裝置及其封裝方法

Info

Publication number: TW201431152A
Application number: TW102101969A
Authority: TW
Inventors: Tun-Huang Lin; Hao-Jung Huang; Hao-Yu Chou; Chi-Hsin Lee
Original assignee: Innolux Corp
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2014-08-01
Also published as: TWI505525B

Abstract

本發明揭示一種顯示裝置及其封裝方法。該顯示裝置具有一第一基板設有一顯示區域與一非顯示區域，該非顯示區域係環繞該顯示區域，一第二基板，對應該非顯示區域設有一光遮罩，該光遮罩具有一中心區域與二鄰接於該中心區域之側邊區域，該光遮罩係由複數個透光圖案所組成；以及一玻璃膠，設置於該光遮罩上，並介於該第一基板及該第二基板之間，用以使該第一基板與該第二基板結合；其中，該中心區域之該等透光圖案的透光面積係小於該等側邊區域之該等透光圖案的透光面積。

Description

顯示裝置及其封裝方法

本發明係關於一種玻璃膠(Frit)封裝技術，特別是一種用於有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode，簡稱OLED)顯示裝置的封裝結構及方法。

由於有機發光二極體(OLED)具有高亮度、低驅動電壓、快速響應、多色性能等優勢，已逐漸應用於平面顯示器。但倘若有機發光二極體的元件結構受到周遭環境溼氣或氧氣的滲入，則將會導致電極材料的氧化、發光效率衰退或發光色彩變化，而減短有機發光二極體的工作壽命。因此，在有機發光二極體元件的製作中，封裝製程顯得特別重要，藉以將有機發光二極體與周遭環境的溼氣或氧氣完全隔離。

最近發展的玻璃膠(Frit)封裝技術已應用於有機發光二極體元件的製作，其可有效地阻擋周遭環境溼氣及氧氣。這種封裝技術利用雷射光束直接加熱塗佈在元件基板上的玻璃膠，使該玻璃膠再熔融後固化，而將元件基板與其蓋板緊密封裝。然而，由於所使用的雷射光束為圓點形狀，且元件基板上的電路佈設可能造成不同的背景條件(例如，是否佈設有金屬走線)，都會造成玻璃膠對雷射光束的能量吸收不均勻，進而導致元件封裝效果不佳；因此，有必要發展新的玻璃膠封裝技術以對治及改善之。

為達成此目的，根據本發明的一方面，一實施例提供一種顯示裝置，其包括：一第一基板，設有一顯示區域與一非顯示區域，該非顯示區域係環繞該顯示區域，該顯示區域設置有複數發光元件，該非顯示區域具有一金屬圖案；一第二基板，該第二基板對應該非顯示區域設有一光遮罩，該光遮罩設有一具有一中心軸線的中心區域、及二鄰接該中心區域之側邊區域，且該光遮罩係由複數個透光圖案所組成；以及一玻璃膠，設置於該光遮罩上，並介於該第一基板及該第二基板之間；其中，一加熱源自該第二基板朝該第一基板方向且沿該光遮罩照射該玻璃膠，藉以使該第一基板與該第二基板結合。

在本實施例中，該透光圖案可包含一陣列，而該透光圖案其形狀選自由線條狀、圓點狀及方點狀組成的群體。該光遮罩係環繞該顯示區域，且該中心區域之該等透光圖案的透光面積可小於該等側邊區域之該等透光圖案的透光面積，或是設置於該金屬圖案上之該等透光圖案的透光面積可小於未設置於該金屬圖案上之該等透光圖案的透光面積。靠近其中心軸線部分之透光圖案之透光面積可小於遠離其中心軸線部分之透光圖案之透光面積。

在本發明的另一方面，另一實施例提供一種顯示裝置的封裝方法，其包括下列步驟：提供一第一基板，設有一顯示區域與一非顯示區域，該非顯示區域係環繞該顯示區域，該顯示區域設置有複數發光元件，該非顯示區域具有一金屬圖案；提供一第二基板，該第二基板對應該非顯示區域設有一光遮罩，該光遮罩設有一具有一中心軸線的中心區域、及二鄰接該中心區域之側邊區域，且該光遮罩係由複數個透光圖案所組成；塗佈一玻璃膠於該光遮罩上，並加熱定型之；將該第二基板與該第一基板進行對位；以及提供一加熱源，自該第二基板朝該第一基板方向且沿該光遮罩照射該玻璃膠，以使該第一基板與該第二基板結合。

在本實施例中，該光遮罩設有一中心軸線並具有一中心區域與鄰接於該中心區域之二側邊區域，且該光遮罩係由複數個透光圖案，其該等透光圖案之透光面積取決於該玻璃膠與該金屬圖案的重疊程度、該玻璃膠的形狀以及該透光圖案與該中心軸線的距離。該透光圖案可包含一陣列，該透光圖案其形狀選自由線條狀、圓點狀及方點狀組成的群體。該光遮罩其位於該金屬走線上的透光圖案之透光面積小於其餘部分之透光圖案之透光面積。各光遮罩位於中心區域部分之透光圖案之透光面積小於該等側邊區域之透光圖案之透光面積。

110‧‧‧第一基板

112/114‧‧‧金屬圖案

116‧‧‧金屬走線

120‧‧‧預定密封曲線

121‧‧‧中心軸線

130‧‧‧玻璃膠

140‧‧‧光遮罩

141‧‧‧遮擋邊界區

143‧‧‧直線線段

145‧‧‧曲線線段

150‧‧‧第二基板

151‧‧‧邊角

160‧‧‧第三基板

170‧‧‧雷射光束

180‧‧‧有機發光二極體

600‧‧‧有機發光二極體元件

圖1A為本實施例封裝方法依步驟進行至此的第一基板之平面示意圖。

圖1B為圖1A沿著直線A-A’而取出的剖面圖。

圖2A為本實施例封裝方法依步驟進行至此的第一基板之平面示意圖。

圖2B為圖2A沿著直線A-A’而取出的剖面圖。

圖3為本實施例封裝方法依步驟進行至此的第二基板之平面示意圖。

圖4A及4B為本實施例封裝方法依步驟進行至此的封裝結構剖面圖。

圖5A及5B為本實施例封裝方法依步驟進行至此的封裝製程示意圖。

圖6為根據本發明實施例的有機發光二極體元件的封裝結構圖。

圖7A至7D為根據本發明實施例的透光圖案示意圖。

圖8A及8B為根據本發明實施例的透光圖案示意圖。

為使貴審查委員能對本發明之特徵、目的及功能有更進一步的認知與瞭解，茲配合圖式詳細說明本發明的實施例如後。在所有的說明書及圖示中，將採用相同的元件編號以指定相同或類似的元件。

在各個實施例的說明中，當一元素被描述是在另一元素之「上方/上」或「下方/下」，係指直接地或間接地在該另一元素之上或之下的情況，其可能包含設置於其間的其他元素；所謂的「直接地」係指其間並未設置其他中介元素。「上方/上」或「下方/下」等的描述係以圖式為基準進行說明，但亦包含其他可能的方向轉變。所謂的「第一」、「第二」、及「第三」係用以描述不同的元素，這些元素並不因為此謂辭而受到限制。為了說明上的便利和明確，圖式中各元素的厚度或尺寸，係以誇張或省略或概略的方式表示，且各元素的尺寸並未完全為其實際的尺寸。

由於有機材料製作的光電或電子元件很容易受到溼氣及氧氣的影響而導致其性能的惡化，因此，這類有機材料元件的製作對於封裝製程的要求特別嚴格，方足以更有效及可靠地防止周遭環境溼氣及氧氣的滲入。目前業界公認玻璃膠(Frit)封裝技術為較佳的解決方案，並已應用於有機發光二極體(OLED)元件的製作中。在以下的實施例中，我們將以有機發光二極體(OLED)顯示裝置為實施對象，進行本發明技術的說明與描述，但讀者應能了解這舉例說明並不能限制本發明的施用。以下將詳述本發明實施例的顯示裝置其玻璃膠(Frit)封裝方法的流程步驟。

圖1A為本實施例的第一基板110之平面示意圖。如圖所示，該第一基板110的上表面配置有金屬圖案112及114，例如，該金屬圖案112及114可為將有機發光二極體(OLED)顯示器的薄膜電晶體(Thin-Film Transistor，簡稱TFT)連接至外部電路的金屬走線。圖1B為圖1A的第一基板110沿著直線A-A’而取出的剖面圖。由於該金屬圖案112及114具有良好的反射性，在有機發光二極體(OLED)顯示器進行玻璃膠(Frit)封裝的製程中，當雷射光束照射到位於該金屬圖案112及114上的玻璃膠密封膠時，雷射光束會被該金屬圖案112及114反射回玻璃膠密封膠中，很可能造成此部分的玻璃膠密封膠受到過多的或不均勻的雷射能量而導致缺陷的產生。該第一基板110可以是玻璃基板，或是有機發光二極體(OLED)顯示器的發光基板(EL substrate)，則有機發光二極體(未圖示)及薄膜電晶體(未圖示)可形成於該第一基板110上。

接著，一玻璃膠130可沿著一預定密封曲線120而施加於該第二基板110上，如圖2A所示。在玻璃膠(Frit)封裝製程中，該預定密封曲線120通常為環繞有機發光二極體(OLED)顯示器四周邊緣的封閉迴路，用以設定玻璃膠塗佈以及雷射光束照射的路線；在本實施例中，該預定密封曲線120為設定於該第二基板110周圍接近邊緣的虛擬路線，可依實際狀況而設計。圖2B為圖2A的第二基板110沿著直線A-A’而取出的剖面圖。該玻璃膠130為包含玻璃及金屬粉末的膠狀物，通常可先以大約500℃的溫度烘烤至釉化，再以雷射光束照射來燒結，可精準地控制玻璃膠的固化狀況。

由於在玻璃膠(Frit)封裝製程中，所使用的雷射光束常為圓點狀，當它沿著該預定密封曲線120而線性(直線或曲線)連續移動、並進行玻璃膠的照射燒結時，靠近該預定密封曲線120中心軸線的部分被雷射光束照射的時間較長，而累積較多的雷射能量(相較於遠離該預定密封曲線120中心軸線的部分)，造成同一截面的玻璃膠密封膠受熱不均勻。此外，如圖2B所示，該玻璃膠130的左側部份位於該金屬圖案112上，在雷射光束照射時會有反射現象造成該玻璃膠130累積雷射能量或受熱不均勻。因此，本實施例將藉由光遮罩(photo mask)以及其透光圖案來遮擋部分的雷射光束，以達到使同一截面的玻璃膠受熱均勻的補償效果。如圖3所示，一光遮罩140可沿著一與該預定密封曲線120相同的路徑而形成於一第二基板150上。該第二基板150可以是玻璃基板，或是有機發光二極體(OLED)顯示器的玻璃蓋板(cover glass)。該光遮罩140為複數個直線線段143與連接該等直線線段143之複數個曲線線段145所組成之一封閉曲線，該光遮罩係由複數個透光圖案所組成，其透光面積及遮光量取決於該玻璃膠與該金屬圖案112或114的重疊程度、該玻璃膠的形狀以及該透光圖案與該中心軸線的距離，這將詳述於後，而該曲線線段145係位於該第二基板150之四個邊角(coner)151。

接著，將該玻璃膠130塗於該光遮罩140上，並進行預烘烤，再將該第二基板150與該第一基板110進行對位，而該玻璃膠130夾於該第一基板110與該第二基板150之間，以為後續的玻璃膠燒結固化作預備。圖4A為本實施例進行至此步驟的元件結構剖面圖；此時，該光遮罩140的路徑將對準該預定密封曲線120，也就是說該光遮罩140的透光圖案設置於該玻璃膠130與該第二基板150間。

最後，一雷射光束170自該第二基板150朝第一基板110方向照射該遮罩140並且沿著該預定密封曲線120而照射該玻璃膠130，如圖5A所示。藉由該光遮罩140線性連續移動的該雷射光束170，使該玻璃膠130具有均勻的熱能量於其雷射光束170所照射該玻璃膠170的截面上，並使該玻璃膠130無論是否有覆蓋金屬圖案都能接受到合適的熱能量，而達成良好的燒結及固化。在本實施例中，該雷射光束170的直徑大約等於該光遮罩140的線徑寬度，而有別於習知技術採用比玻璃膠寬度大出約0.6~1.5mm的雷射光束直徑。此外，在本實施例中，該雷射光束170採用的波長為808nm；但本發明並不對此加以限制，其亦可為800nm至1064nm的波長範圍。

在另一實施例中，該光遮罩140形成於一透明的第三基板160上，而非直接形成於該第二基板150上。在該第一基板110與該第二基板150面對面地夾著該玻璃膠密封膠130之後，再將該第三基板160儘可能地平行靠近該第二基板150，並使該光遮罩140的路徑將對準該預定密封曲線120(但該光遮罩140不須接觸到該第二基板150)，其結構剖面如圖4B所示。此時，該雷射光束170亦經過該光遮罩140並且沿著該預定密封曲線120而照射該玻璃膠130，如圖5B所示。

應用於有機發光二極體(OLED)顯示器上，圖6為根據本發明實施例的有機發光二極體元件600的封裝結構圖。該有機發光二極體元件600包含一第一基板110、一第二基板150及一玻璃膠130；其中該第一基板110上設置有一有機發光二極體180及一金屬走線116，該第二基板150上設置有一光遮罩140，該玻璃膠130設置於該第一基板110及該第二基板150之間，該玻璃膠130在該第一基板110表面上所形成的密封曲線與該光遮罩140在該第二基板表面上所形成的遮光路徑相同，且該遮光路徑與該密封曲線上下對準。該光遮罩140包含多個遮光路段，各遮光路段具有一透光圖案，其密度及遮光量取決於該遮光路段與該金屬走線的重疊程度以及該透光圖案與該遮光路段中心軸線的距離。該第一基板110、該玻璃膠130、該光遮罩140及該第二基板150請參考上述實施例的說明，在此不再贅述。

在上述各實施例中，該光遮罩140的各個遮光路段的透光圖案設計對本發明技術的實施效果有重大的影響。以下以線條形狀所形成的陣列圖案來說明該透光圖案的可能設計。該光遮罩140設有一具有一中心軸線121的中心區域、及二鄰接該中心區域之側邊區域。第一例為該玻璃膠130未覆蓋任何金屬圖案的情況。在此，為了補償該雷射光束170線性連續照射時，該預定密封曲線120在靠近中心軸線121的部分會比遠離中心軸線121的部分累積較多的雷射能量，因此，該中心區域之該等透光圖案之透光面積係小於該等側邊區域之該等透光圖案之透光面積，如圖7A所示，而在該預定密封曲線120之外亦可製作遮擋邊界區141，使得該雷射光束170的能量不至於外洩到該預定密封曲線120之外，而損傷發光元件之有機材料的發光特性。該遮擋邊界區141亦可在該預定密封曲線120的兩側增加該玻璃膠130熔融後的導熱區，而將餘熱導至該第二基板150，避免餘熱傳導至該第一基板110上可能的有機材料蒸鍍區。類似地，該透光圖案亦可設計成方點狀、圓點狀或虛線形的陣列圖案，其分別示意繪製於圖7B、7C及7D，皆有助於玻璃膠密封膠於同一截面上的均勻受熱。

第二例為該玻璃膠130覆蓋部分金屬圖案的情況，例如圖2A的虛線區域B，其上半部覆蓋該金屬圖案114，而其下半部未覆蓋該金屬圖案114。在此，為了補償該雷射光束170照射時，經過該遮光路段位於該金屬圖案114(可能為金屬走線)上的部分會將光反射回該玻璃膠130，造成該部份玻璃膠130的二次吸熱，因此該光遮罩140在位於該金屬圖案114上的部分之透光圖案之透光面積小於其餘部分之透光圖案透光面積。如圖8A所示，該光遮罩140上半部之線條陣列透光面積小於其下半部之線條陣列透光面積。

第三例亦為該玻璃膠130覆蓋部分金屬圖案的情況，例如圖2A的虛線區域C，其左半部覆蓋該金屬圖案112，而其右半部未覆蓋該金屬圖案112。在此，為了補償該雷射光束170照射時，經過該光遮罩14左半部的光會被該金屬圖案112反射回該玻璃膠130，造成該部份玻璃膠130的二次吸熱，因此該光遮罩140左半部之線條陣列之透光圖案其透光面積小於其右半部之線條陣列其透光圖案之透光面積，如圖8B所示。

唯以上所述者，僅為本發明之較佳實施例，當不能以之限制本發明的範圍。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。