TWI421607B - 可撓性裝置上的滲透阻障 - Google Patents

Description

可撓性裝置上的滲透阻障

本發明係關於顯示裝置，其具有滲透阻障以提供密封。

可撓性顯示器包含可捲性顯示器，預期將更為普遍。基本上，可撓性或可捲性顯示器可利用各種顯示器元件製造，如液晶顯示器(LCD)元件或有機發光顯示器(OLED)元件，其係沉積於可撓性基板上或夾於可撓性基板間，如聚合物基板。發光聚合物提供各種優點，諸如絕佳的視角與對比，以及低功率消耗。可撓性被動矩陣型單色有機發光顯示器(OLED)已由許多公司展示，諸如先鋒(Pioneer)、大日本(Dai Nippon)、宇宙顯示(UDC)、與杜邦(DuPont)顯示等的美國與遠東公司。

一般來說，OLED包含有機顯示元件，其係沉積於基底玻璃基板上，並由出口基板所覆蓋。有機發光裝置(OLED)的其中一個議題為其壽命，其會由有機發光材料的退化所大幅限制，該退化係由滲入該顯示器的水與氧氣所引起。其它顯示器與顯示效果相當容易受水(及/或氧氣)影響。因此，適當囊封顯示器係已受到相當的關注。舉例來說，平面面板顯示器中適當的囊封主要係由玻璃基板來達成。對於可撓性/可捲性顯示應用，係以薄的易碎層作為滲透阻障，其可直接施加於該顯示裝置上或其部份(薄膜封裝)或是於(聚合物)負載基板上。

除了緊密囊封該(等)顯示元件外，為了提供對於流體(氣體或液體)是緊密密封的環境，該前與背基板係由不滲水及/或氧氣的封條結合。更進一步，為了消除該顯示器中的任何汙染，該顯示器通常於惰性氣體狀況中組裝。然而，仍會有風險會有少量的氧氣或水仍於顯示器格子中及/或封條並不足以防止水氣或氣體的滲透。因此，沉積於玻璃上的多個LED封裝目前包含將帶有吸收劑的堅硬遮蓋物黏於該玻璃基板上，其可吸收該顯示器內多餘的水及/或氣體物質。然而，即使使用吸收劑，顯示器仍需有高防滲透性且良好密封以與外界隔絕，如高或低濕度及溫度狀況，並密封以隔絕氧氣，因濕度及氧氣都容易使顯示器退化並減低其使用壽命。因此，需要較好的顯示器或顯示格子，其可有較佳密封與保護以對抗環境或流體交換。

本系統與方法的一個主要目的即為克服傳統顯示器的缺點，如可撓性及/或可捲性顯示器的缺點。

此目的及其他目的係由顯示器及其形成方法達成，其包含形成於第一基板上的第一電極與形成於第二基板上的第二電極。電光材料係夾於該第一與第二電極間。保護層具有：形成於該第二基板上的第一部份、形成於第一基板上的第二部份、及形成於該第一與第二部份間的第三部份。該第三部份符合該電光材料、該第二電極、與該第二基板的側邊形狀。

本系統及方法的進一步應用領域將由下文中細節描述而更加清楚。應了解的係，在指出該顯示器與方法的示範實施例時所用的詳述以及特定例子僅用以示範，並非用以限制本發明的範疇。

本發明中設備、系統與方法的此等與其他特徵、觀點與優點隨著下文的描述及申請專利範圍伴隨附圖得到更詳盡的了解。

下面實施例的描述僅用以示範而非用以限制本發明、其應用或使用。本系統、裝置，與方法的實施例詳細描述係已伴隨附圖說明，其係形成本說明書一部份，且其係藉由展示特定描述裝置及方法可實行的實施例顯示。這些實施例的細節說明足以使熟悉本技藝者可實行本揭示系統與方法，且應了解其他實施例也可使用，且其結構及邏輯的改變在不脫離本系統的精神與範疇下亦可達成。

因此下文中的詳細描述並非用以限制，且本系統的範疇僅由申請專利範圍所界定。該等圖中的元件符號的開頭數字係根據該圖編號，除了於多張圖中皆出現的共同元件符號以外。更者，為了清楚起見，會省略眾所皆知的裝置、電路與方法的詳細描述，以免本發明的描述模糊不清。

圖1所示係傳統電光格子的截面形狀，如顯示裝置所用的電泳格子，如可撓性與可捲性顯示器所用者。舉例來說，傳統電泳格子描述於頒給Yuasa的美國專利第6,906,851號專利、頒給Kawai於美國專利公開案第2005/0179852號，其各整體說明合併於此做為參考。該電泳格子100可具有約100μm或少於100μm的厚度，且其包含電光材料層102，如散佈於液態介質110中的囊封電泳粒子105，該介質係夾於兩基板間，即前板及背板120及130間。該電泳粒子105可藉由如環繞於其整個或其部份的黏膠140而維持於其所希位置。

該等基板120及130若為堅硬的，則可為陶瓷材料，如玻璃、氧化鋁或石英，或金屬材料，如鋁、鈦或不鏽鋼。基板120及130中至少一者為透明的。可使用塑膠材料作為可撓性基板，如聚碳酸酯或聚酯，舉例來說可為聚對苯二甲酸乙酯(PET)、聚二甲酸乙二醇酯(PEN)…等，以及聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚碸(PES)、聚醚醯亞胺(PEI)與類似者。強化塑膠基板當然也可使用，如塑膠覆蓋的可撓性金屬或陶瓷基板，舉例來說其可包含網眼，其係將塑膠材料鑄模為所希形狀而填充料為金屬或陶瓷材料。舉例來說，該前基板或前板120，即由觀察者150視得的基板，其可由PET製成且具有約25μm的厚度；而背基板或背板130可由PEN製成且具有約25μm的厚度。

如同眾所周知的，如TFT電極陣列(即薄膜電晶體電極)的像素電極160可形成於背板130上，其亦可包含連接墊與內部連接線路/匯流排，用以連接該等電極與其他外部電路，如經由形成於背板130中的通孔，如O’Neil等人在美國專利第7,075,703號中所描述，以及Makubo等人於國際專利公開案WO2005/103808中所描述，其皆包含整體說明在此以為參考。舉例來說，該TFT電極層160包含內部連接與其他電路，例如驅動器或類似者，可具有約3－10μm的厚度。更者，如氧化銦錫(ITO)層170的透明共同電極可形成於前板120上，因此夾住該電光層102並形成主動顯示區180。

位於前板120上的ITO層170及該TFT層或聚合物電子層/層疊160的幾何構造皆可大幅降低水朝顯示器格子中的水敏性層的滲透率。如眾所周知的，各種層可形成或互相層疊，如前述已由O’Neil描述於美國專利第7,075,703號。

如圖2的格子200或顯示裝置中顯示，藉由在施加聚合物電子層疊160前先施加密封層220於背板130上，可使可撓性或可捲性顯示裝置的壽命有顯著的增加。該密封層220可由無機材料製成，如可撓性金屬、氧化物、氮化物或此等材料的多層層疊，舉例來說，按壓、接合，及/或焊接皆可使用，如Bouten於美國專利第6,816,226號中所描述，其包含整體描述在此以為參考。為防止邊緣擴散並因而造成顯示器特性/壽命衰退，會在前板120與背板130間的間隙中填入可撓性膠黏封條240，如圖2的格子200或是顯示裝置所示。或者，保護層410與該背板130間也可形成間隙，其中該間隙填入邊緣封條，其將於圖4相關處描述。

然而一般來說，要形成填充邊緣封條240的乾淨間隙，舉例來說，其包含共同ITO電極170的側邊與電光材料層102的側邊皆要清潔，以移除多餘的電光材料層102。此等邊緣的清潔會對其他層造成局部傷害，或是會對乾淨的ITO電極170與電光材料層102本身造成局部傷害，因此會產生短的擴散路徑與不期望的滲透率增加。

如圖3所示的顯示格子300，其並不形成一間隙並在其中填充邊緣封條，而是於電光層102的側邊緣與前板120的側邊緣周圍施加可撓性膠黏封條330。該膠黏封條330係形成於該非主動區190中背板130之上。圖3顯示一漸細的膠黏封條330於該非主動區190中自該前板120向下朝著背板130斜下。即該漸細的膠黏封條330的高度自該格子或主動區180往遠離方向遞減。然而，該邊緣封條高度350亦可為一致的，如與該電光層102加上該前板120的高度一致，其會形成如圖3中虛線所示的一致高度的邊緣封條340。舉例來說，可利用各種可撓性有機材料來使該封條具有各種特性與非滲透性，如可自德國公司Delo Industrie Klebstoffe(Delo)所購得者。舉例來說，其它封條材料可為可熱硬化或可UV硬化的環氧樹脂、混成環氧樹脂與丙烯酸酯。

如圖4所示，為了進一步延長該顯示裝置的壽命並進一步保護以防止液體(氣體及/或液體)的滲透，如水或氧氣，可撓性顯示格子400具有保護層410，其係形成於該前板120上，而該邊緣封條340高度近似於該電光層102與該前板120的高度和。如圖3相關描述中所述，該膠黏邊緣封條340係於該非主動區190中形成於該背板130上。

該邊緣封條340係形成於該密封阻障層220上，而非直接形成於該背板130上，而該阻障層乃先形成於該背板130上。於該主動區180中，該TFT層或該聚合物電子層/層疊160係形成於該密閉阻障層220上。若有需要，該聚合物電子層160也可延展至非主動區190中背板130上，於該情況中，該邊緣封條340係形成於位於該非主動區190中的聚合物電子層160上。

該保護層410(形成於該邊緣封條340及前板120上)進一步改進顯示特性及壽命，並可減少液體/氣體滲透率，其包含密封了短的擴散路徑。舉例來說，該保護層410相當薄，其厚度小於50μm，或甚至小於30μm。該保護層410包含透明密封阻障層420，其係形成於透明聚合物載體430上。接著施加一透明膠黏層435至該阻障層420，且該三層層疊420、430、435接著係層疊於該顯示格子400的頂端，亦即層疊於該前板120與該邊緣封條340上。舉例來說，該密封阻障層420為一無機阻障材料，如AlO_x ，其係沉積於該聚合物(如PET)膜430上，其中該密封阻障層420包含下列至少一者：氧化物、氮化物、氧化物－氮化物組合，或多層的有機－無機層疊。

該封條線或邊緣封條340與該保護層410圍繞並囊封該格子或顯示裝置400的主動區180的側表面及前表面。舉例來說，該封條線340具限制寬度345，如約0.2mm至10mm寬。該邊緣封條黏膠340(其係形成於該非主動區190中該背板130上、該密封阻障層220上或該電子層160上)大幅限制流體(如水或氧氣)於該格子邊緣的滲透。

圖5中所示另一顯示器500的實施例中，不用該邊緣封條340而是形成漸細邊緣封條540。該漸細邊緣封條540高度550係往遠離該電泳層疊層102的方向漸減，即朝該電光格子500外。雖然圖5顯示該邊緣封條540的兩(上與下)表面可為漸細的，應了解亦可僅該邊緣封條540的其中一表面(上或下)可為漸細的。具有漸細邊緣封條540可減低其邊緣的彎曲硬度與剪應力。如本技藝中所為熟知的，有許多種材料可用於邊緣封條340、540，可具有任何所需硬度以減少脫層損壞的機會，如由Delo所提供的及/或如前述由Bouten描述於美國專利第6,816,226號中，及由Janssen等人描述於美國專利公開案第2006/0139555，其係合併整體說明在此以為參考。

類似於圖4相關描述，該形成該保護層410的三層層疊420、430、435係層疊於該邊緣封條540上。如前所述，該等各層可由各種方法形成，如接合、層疊、化學氣相沉積(CVD)及/或電漿強化化學氣相沉積(PECVD)，如Berland等人於國際專利公開案編號WO2006/014591所描述，其係合併整體說明在此以為參考。

當然若需要，則不會先形成邊緣封條340、540，接著再將其形成或層疊於該保護層410上，而會先形成該保護層410並將其延伸超越該前板120，因此於其本身(即該保護層410)與該背板130之間形成間隙。利用間隔物，該間隙可為漸細的，該間隔物可接著被移除以形成漸細的間隙，其可於頂部與底部的其中一處或兩處為漸細的。該間隙(無論是否漸細)會接著填入密封材料以形成邊緣封條340、540，其係如前述O’Neil於美國專利第7,075,703號、Bouten於美國專利第6,816,226號，與Janssen等人於美國專利公開案第2006/0139555中所描述。

應注意的是，不像O’Neil於美國專利第7,075,703號中描述的顯示格子具有直接位於該背板上的邊緣封條，該顯示裝置或格子(圖4－5所示)的邊緣封條340、540可形成於該密封阻障層220上，其首先係形成於該背板130上，接著形成該TFT層或該聚合物電子層/層疊160。在該電子層160延伸超越該主動區的狀況中，該邊緣封條340、540係形成於該聚合物電子層160上，而非直接形成於該密封阻障層220上，如圖4－5所示。如前所述，該密封阻障層420形成於該邊緣封條340、540上；即該邊緣封條係形成於兩密封阻障層220、420間。為維持該格子的可撓性，格子總和厚度係被限制。舉例來說，會希望兩基板120、130與該保護層410中每一者的厚度係小於30μm。舉例來說，該顯示格子的總厚度係小於150μm以提供所希可捲性。若僅需要可撓性，該顯示格子可較厚。

圖6顯示用於可撓性或可捲性顯示裝置的電光格子600的另一實施例。於此實施例中，並非以邊緣封條來密封電光材料層102與該前板120的邊緣，且非以保護層410覆蓋該前板120與該邊緣封條(圖4－5的330、340、540)，而是保護層610係形成於該前板120上、前板120與電光材料層102的側邊緣上、與位於非主動區中背板130的末端部分640，其延伸超越主動區180，包括該電光材料層102。

如圖6中所示，該同形保護層610包含透明聚合物箔630與形成於其上的阻障層620，其中透明膠黏層635係於該阻障層620上以形成三層層疊，其係類似於上述者。該三層層疊630、620、635形成該保護層610，其接著會層疊於該整個顯示器600上，因此密封該前板120、該前板120與電光材料層102的側邊緣、以及背板末端部份640。因此，該前板120與電光材料層102的側邊緣係由保護層610同形覆蓋，或其符合該前板120、前板120與電光材料層102的側邊緣與該背板末端部分640的形狀，而非由圖3－5中所示的邊緣封條330、340、540所密封。在前板與背板120、130放在一起之後，係施加或層疊該保護層610，並將其置於該前板120上以補償不同層間的任何高度差異，或是補償一層或鄰接層的表面變化。

如圖6中所示，保護片610層疊上的電光材料層102的邊緣可形成小空洞650。此等狀況中，該空洞650可為一機械上的弱點，因此以可撓性材料填充此空洞650較有利。舉例來說，該空洞650係填以黏膠，如由Delo所得材料。應注意的係，該填入空洞的材料不須供給邊緣密封。即不像圖4－5所示的格子會形成邊緣封條340、540，該填入空洞的材料主要用以供應強度而非提供邊緣封條。

該同形保護層610可供使用並形成更薄的薄片或薄層，如小於25微米。更進一步，該同形保護層610省去另外的邊緣封條的需求，並提供較佳的無縫封條與保護，以防止透過前板120與其側邊的滲透，包含該電光材料層102側邊的滲透。當然，該同形保護層610的側邊緣可為實質垂直的(即實質符合該格子的邊緣(即前板120與電光材料層102的側邊緣)外形)，而非如圖6所示稍微朝遠離該格子邊緣方向傾斜；且可具有統一厚度或可在其彎曲處略厚。

當然，應了解的係，上述任何製程或實施例可與一個或一個或多個其他實施例或過程合併以提供進一步的改進，其係對於具有特定個性的使用者的尋找與吻合，並可提供相關建議。

最後，上述討論係僅用以說明本系統而不應將其構築為該所附申請專利範圍對於任何特定實施例或一組實施例的限制。因此，當本系統以參考其特定示範實施例並以特定細節描述，應了解許多修正與改變的實施例皆可由熟習本技藝者設計而不脫離本系統更寬廣的範圍與精神範疇，其係定於下文的申請專利範圍中。該詳述與附圖係因此視為用以說明而非用以限制所附的申請專利範圍的範疇。

在詮釋所附申請專利範圍時，應了解下列數點：a)「包含」一詞並不排除未列於該申請專利範圍的任何元件或動作的出現；b)用於元件前的「一」或「一種」一詞並不排除複數個此等元件的出現；c)申請專利範圍中的任何元件符號並不限制其範疇；d)數個「構件」可由同樣或不同的項目或完成結構或功能之硬體或軟體表示；e)揭示元件的任何一者可包含硬體部份(如包含不相連或整合的電子電路)、軟體部分(如電腦程式)、與任何其他此等結合；f)硬體部分可包含類比與數位部份中的一者或兩者；g)揭示的裝置或其部分中的任一者，除了有特定聲明的以外，皆可結合一起或分離為又一部份；h)除非有特定指出的以外，不需要任何特定的操作順序或操作步驟。

100、200、300、400、500、600．．．顯示格子

102．．．電光材料層

105．．．電泳粒子

110．．．液態介質

120．．．前板

130．．．背板

140．．．黏膠

150．．．觀察者

160．．．TFT電極層

170．．．ITO層

180．．．主動顯示區

190．．．非主動區

220．．．阻障層

240．．．封條

330．．．邊緣封條

340．．．邊緣封條

345．．．封條寬度

350．．．封條高度

410．．．保護層

420．．．阻障層

430．．．聚合物層

435．．．膠黏層

540．．．漸細邊緣封條

550．．．封條高度

610．．．保護層

620．．．阻障層

630．．．聚合物層

635．．．膠黏層

640．．．末端部份

650．．．空洞

圖1所示係傳統顯示裝置。

圖2－6所示係根據各種實施例的顯示裝置。

102．．．電光材料層

120．．．前板

130．．．背板

160．．．TFT電極層

170．．．ITO層

180．．．主動顯示區

190．．．非主動區

200．．．電光格子

220．．．阻障層

240．．．封條

Claims (18)

1. 一種顯示裝置，其包括：第一基板；第一電極，其係形成於該第一基板上；第二基板；第二電極，其係形成於該第二基板上；電光材料，其係夾於該第一電極與該第二電極間；保護層，其具有形成於該第二基板上的第一部份、形成於第一基板上的第二部份、與形成於該第一部份與該第二部份間的第三部份，該第三部份係符合該電光材料側邊、該第二電極側邊、與該第二基板側邊的形狀，其中該保護層形成密封封條以密封該第二部份、該電光材料、該第二電極、與該第二基板。
2. 如申請專利範圍第1項的顯示裝置，其中該保護層包含一形成於聚合物箔上的阻障層。
3. 如申請專利範圍第1項的顯示裝置，進一步包含膠黏層，其係接合該保護層至該第二部份、該電光材料的側邊、該第二電極的側邊、與該第二基板。
4. 如申請專利範圍第1項的顯示裝置，進一步包含密封阻障層，其形成於該第一基板與該第一電極間。
5. 如申請專利範圍第1項的顯示裝置，其中該第二基板為前板，其係配置以由觀察者觀看。
6. 如申請專利範圍第1項的顯示裝置，進一步包含可撓性材料，其填入該第三部份在該保護層與該電光材料的側 邊間、與該第二電極的側邊間、與該第二基板的側邊間的空洞。
7. 一種顯示裝置，其包含：第一基板；第一電極，其係形成於該第一基板上；第二基板；第二電極，其係形成於該第二基板上；電光材料，其係夾於該第一電極與該第二電極間；邊緣封條，其係形成於該第一電極上，並配置以密封該電光材料的側邊、該第二電極的側邊、與該第二基板的側邊，其中該邊緣封條具有至少一漸細側；保護層，其係形成於該第二基板與該邊緣封條上。
8. 如申請專利範圍第7項的顯示裝置，其中該保護層形成一密封封條以密封該第二基板與該邊緣封條。
9. 如申請專利範圍第7項的顯示裝置，其中該保護層包含阻障層，其係形成於一聚合物箔上。
10. 如申請專利範圍第7項的顯示裝置，進一步包含一膠黏層，其將該保護層接合至該第二基板與該邊緣封條。
11. 一種形成顯示裝置的方法，其包含下列步驟：形成第一電極於第一基板上；形成第二電極於第二基板上；形成電光材料夾於該第一電極與該第二電極間；形成保護層，其具有形成於該第二基板上的第一部分、形成於該第一基板上的第二部份、與形成於該第一部 分與該第二部份間的第三部份，該第三部份符合該電光材料側邊、該第二電極側邊、與該第二基板側邊的形狀，其中該保護層形成一密封封條，其密封該第二部份、該電光材料、該第二電極、與該第二基板。
12. 如申請專利範圍第11項的方法，其中該保護層包含一形成於聚合物箔上的阻障層。
13. 如申請專利範圍第11項的方法，進一步包含一步驟，其係形成一膠黏層以將該保護層接合至該第二部份、該電光材料的側邊、該第二電極的側邊、與該第二基板。
14. 如申請專利範圍第11項的方法，進一步包含一步驟，其係形成一密封阻障層於該第一基板與該第一電極間。
15. 如申請專利範圍第11項的方法，進一步包含一步驟，其係以可撓性材料填充一空洞，該空洞係位於該保護層與該電光材料的側邊間、該第二電極的側邊間、與該第二基板的側邊間。
16. 一種形成顯示裝置的方法，其包含下列步驟：形成第一電極於第一基板上；形成第二電極於第二基板上；形成電光材料夾於該第一電極與該第二電極間；形成邊緣封條於該第一電極上，並配置以密封該電光材料的側邊、該第二電極的側邊、與該第二基板的側邊，其中該邊緣封條具有至少一漸細側；形成保護層於該第二基板與該邊緣封條上。
17. 如申請專利範圍第16項的方法，其中該保護層形成 一密封封條以密封該第二基板與該邊緣封條。
18. 如申請專利範圍第16項的方法，進一步包含一步驟，其係形成一膠黏層以將該保護層接合至該第二基板與該邊緣封條。