专利名称：有机电激发光显示装置及侦测显示装置中湿气的方法
技术领域：
本发明涉及一种有机电激发光(electroluminescence，EL)显示装置，特别是涉及一种侦测光电显示装置的密封像素元件与密封显示面板内湿气的方法和系统。
背景技术：
电激发光显示装置由多个发光元件(像素)所构成，其利用固态荧光物质的电场发光特性(称为电激发光现象)。电激发光装置的发光材质层一般是应用于液晶、平面、光电显示装置的背光模块，其导光性质可分为穿透式、反射式和/或半穿透半反射式。以目前的技术来说，电激发光像素是使用有机发光二极管(OLED)，其特色为将有机高分子聚合层当做显示装置的发光材质层。相对于以前使用无机材质层，使用有机高分子聚合层可改善显示装置的显示效能、运作效率、封装后的体积大小或携带便利性，也可减少功率与电压的需求。
相比较于无机电激发光元件，有机电激发光元件(如有机发光二极管)对会使其发生劣化的周遭环境因素十分敏感，如湿气与自由氧。特别的是，湿气与氧气作用后产生氧化反应，可能产生下列不欲见的状况，包括有机固体的结晶化与形成、在有机电极层接口起电化学反应、金属腐蚀、以及离子游离现象。研究中已发现，因湿气而导致的劣化，其破坏性比因自由氧而导致的劣化至少大1000倍。这些劣化的物理现象通常是发光显示元件上产生黑点缺陷的方式来呈现，而这样的缺陷可能导致效能损失、运作不稳定、显示颜色不足或光线发射角度错误，也可能缩短运作生命周期。典型上，黑点缺陷不会立即形成在显示元件上，其数量、大小与位置的变化是视曝露在恶劣环境下的时间而定。
为了将因劣化的物理现象所造成的影响减到最小，典型的是对有机电激发光元件进行封装以防止湿气转移到作用中的电激发光元件。传统的封装方法利用黏着剂将背盖黏着于基板层上，背盖为透明或半透明基板，其覆盖整个显示元件。对于液晶显示或发光二极管显示面板装置而言，根据目前现有技术，相对于封装单一或较小群显示元件，背盖可封装多个显示元件。传统的封装方法通常会将少量残余湿气封闭于显示装置中，所以要在封装过程中将全部湿气完全排除掉是很难做到的。
基于许多不同因素，在经过封装的显示元件上仍会持续产生黑点缺陷。使用于封装的黏着剂可能一开始特性就较差，或随时间而自身劣化的缘故，无法保持封装的完整性，因而令湿气渗进封装材中而令有机电激发光显示元件吸附到湿气，使得有机电激发光显示元件产生更多的黑点缺陷。
传统上，有机电激发光显示制造设备在完成封装后会进行测试，该测试是用以令显示装置中的黑点缺陷加速产生。该测试包括让显示设备处于高温(60～85℃)与高相对湿度(85～90％HR)的环境中，其令设备检视与判断完成制造的显示装置其是否具封装上的缺陷，也进行封装完整性与预期生命周期的判断与推论。上述压力测试方法由于依赖人工与目测检视，故会产生限制与不正确性，而目测检视流程可用于黑点缺陷的定性定量分析。
图1为显示现有的有机电激发光显示装置100，其说明封装显示装置的背盖与黏着剂的应用。如图所示，基板102是由封装背盖104所覆盖，背盖104的材质可为滤光片或透明基板，并且利用设置在基板102上的黏着剂106所构成与有机电激发光显示装置长、宽边相同方向的连续线，覆盖着整个有机电激发光显示装置。背盖104利用黏着剂106直接附着于基板102，进而封装有机电激发光显示装置100。综上所述，利用黏着剂106将背盖104的底表面与基板102的上表面黏合以完成整个封装程序。图1也显示在有机电激发光显示装置100产生黑点缺陷108。两个黑点缺陷108说明已封装的显示装置中的黑点缺陷的任意数量、大小与位置。
图2说明有机电激发光显示面板200的上视图，其包括多个电激发光显示装置或显示元件。显示面板200包括多个被封装在背盖204与基板206间的有机发光二极管元件202。背盖204是沿着设置于基板206的黏着剂208所构成的连续线与基板206相互密合，黑点缺陷210产生于已封装的显示面板200内。
鉴于上述缺点，因此需要一个有效的测试方法或装置，用于侦测已封装的有机电激发光显示装置与显示面板内的湿气。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测试装置，其提供多个感测且正确的数据，用以进行定性定量分析以及显示装置内因湿气所造成的影响的判断。
基于上述目的，本发明提供一种侦测发光显示装置内湿气的装置。该装置包括一或多个显示元件，且封装于基板与背盖之间。该装置还具有一金属层，其设置于一既定位置且邻近于该显示元件，使其不影响显示元件的操作，其中，通过侦测一或多个湿气侦测装置的一个或多个湿气影响材质特性以侦测多余的湿气
图1为现有的有机电激发光显示装置100示意图，其说明用于封装显示装置的基板与黏着剂的应用。
图2为有机电激发光显示面板120的上视图，其包括多个电激发光显示装置或显示元件。
图3为本发明实施例的湿气侦测装置的剖视图；图4为本发明的湿气侦测装置的阻值与时间的关系图；图5为本发明实施例的包括湿气侦测模块的有机电激发光显示装置的上视图；图6a与图6b为本发明另两实施例的包括湿气侦测模块的有机电激发光显示装置的上视图。
具体实施例方式
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
本发明实施例是提供一种用以有效检测及监视于封装后有机电激发光显示装置及面板中湿气的改进方法。所揭露方法中提供一种湿气侦测装置，其设置于该显示装置与面板中，用以对吸附的湿气进行灵敏且精确的定性定量分析，其中湿气会影响湿气侦测装置的一个或多个湿气影响材质特性。上述湿气侦测方法与装置相当易于设计整合入现有的显示装置中，也可整合入现有的制作工艺中，其只增加一些额外成本与制造流程。所揭露方法与装置具有较高的可靠度与装置营运周期。
图3显示本发明实施例的湿气侦测装置的剖视图。湿气侦测装置300设置于基板302的上方。湿气侦测装置300包括三个基本的材质层。底部电极层306于有机电激发光显示元件的最后制作工艺期间沉积于基板302的上方，其可由与用于有机电激发光显示元件相同的金属化合物所构成，例如阴极和阳极的铝或铟锡氧化物。中间层304沉积于底部电极层306的上方，其可由金属周期表中的碱金族(IA)元素(包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)等)或碱土族(IIA)元素(包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)等)的金属化合物所构成。
除了IA或IIA族的金属元素等金属化合物外，任何其它可与水产生反应的金属也可适用于此湿气侦测器。较薄的中间金属层304(小于200埃(angstroms))所呈现的阻值与穿透属性，较适合于侦测已封装有机电激发光显示装置内的湿气。特别是较薄的IA族与IIA族金属化合物层对湿气的反应非常明显，使得电性阻值与光线穿透率的改变在可预期与可重复的范围内。侦测装置可设置在显示面板的任何位置，不限于特定位置。
图4显示本发明的湿气侦测装置的阻值与时间的关系图，该湿气侦测装置的尺寸系由既定尺寸大小(即长、宽、高)的钙化合物中间层304所构成。需注意到，该侦测装置持续曝露于温度60℃与相对湿度90％的环境下，其测量到的电性阻值与时间(每小时)的关系如图所示。持续曝露在控制的湿度环境下会造成中间层304以及其邻接底部电极层306与顶层电极层308的材质属性出现有效地改变，并且提升测量到的阻值。
参考图3，侦测装置的最上层为顶层电极层308，类似于底部电极层306，顶层电极层308可由与用于有机电激发光显示元件的阴极与阳极相同的金属化合物(如铝或铟锡氧化物)所构成。在加入顶层电极层308后，将三层堆栈的材质图案化与蚀刻以定义湿气侦测装置的三维(长宽高)结构。重要的是，湿气侦测装置的特性阻值-时间关系主要根据中间层304的三维结构、中间层304的组成、金属电极层306与308的组成、以及湿度环境条件。当湿气侦测装置的阻值上升到超过临界值，表示有一定量的水气“侵入”显示装置中。
湿气侦测装置的电阻测量，可以用来定性与定量化有机电激发光显示装置内的湿气成分，以及受湿气的影响而造成显示装置效能的劣化的相关性。测量所得的电阻数据可和如图4所示参考与描述曲线比对。只要与湿气侦测装置的上方和底部电极的电连接是可用的，则电测试测量可在显示装置封装程序之前、期间、与之后进行。此弹性测量的机会令许多额外的资料连接连接可用于描述电激发光显示装置的封装特性。
另一湿气侦测方法可通过被湿气影响的光穿透属性来达成。湿气侦测装置300的变化也可用于关于有机电激发光显示装置的湿气影响的敏感与精确的定性定量分析。不使用电极层(即顶层与底层)，可使用材质为IA与IIA族金属的薄膜层(小于200埃)进行湿气侦测，此材质在某个光波长范围内具不透光变化性，且对于曝露在湿气下非常敏感。材质曝露在湿气下会导致材质在某光波长范围(如紫外线(UV)或红外线(IR)波长)内变得较透明。材质穿透属性的改变为可预测且可重复的特色反应，其可用于关于有机电激发光显示装置的湿气影响的敏感与精确的定性定量分析。其中，湿气侦测装置的光穿透率测量可透过显示装置的表面与底部封装背盖或基板完成。
图5显示本发明实施例的包括湿气侦测模块的有机电激发光显示装置500的上视图。基板502由封装背盖504所覆盖，并且利用设置于基板502上的黏着剂506覆盖整个有机电激发光显示装置500。综上所述，利用黏着剂506将背盖504的底表面与基板102的上表面黏合以完成整个封装程序。湿气侦测装置508位于邻近有机电激发光显示装置500内的发光显示元件的位置，其在本发明范例中仅为一薄膜金属层。
就设置于有机电激发光显示装置内的薄膜金属层湿气侦测装置而言，测量取得其光线穿透率有助于对有机电激发光显示装置500内的湿度进行定量定性的分析。当金属接触湿气而氧化时，则设置该薄膜金属层的区域即会变得较透明。此外，任何可与水反应，并且在反应过后其材质有透明化现象的金属材质都可应用于本发明中。举例来说，IA族与IIA族的金属化合物即为相当适用的金属材质。与电阻测量过程类似，测量所得的穿透率数据可与先前已建立的参考与描述曲线相互比对。只要通过湿气侦测装置508的光线的传送具有开放光径，则穿透率的测量也可选择性的在显示装置封装过程之前、期间、之后执行。此弹性测量的机会令许多额外的资料连接连接可用于描述电激发光显示装置的封装特性。
图6A与图6B显示本发明另两实施例的包括湿气侦测模块的有机电激发光显示装置的上视图。有机电激发光显示装置600包括多个封装于第一基板604与第二基板606内的有机发光二极管显示元件或像素602，其中第一基板604可为玻璃基板，第二基板606为背板或显示面板的载具。第一基板604通过设置在电激发光显示装置600周围的黏着剂608与背板606相密合。
在图6a所示的范例中，湿气侦测装置610为一长型结构，其沿着电激发光显示装置600的长边设置，且其长度与有机发光二极管显示元件602在其行上的所有元件相加起来的长度相等。只要不影响显示元件的功能，湿气侦测装置610可设置于任何位置。此外，湿气侦测装置610的长度不须与行上的所有的有机发光二极管显示元件相加起来的长度相等，若设置数个长度较短的湿气侦测装置也可达到相同的功能。
图6b显示本发明另一范例的湿气侦测装置610，其尺寸与图6a所示的湿气侦测装置不同。图6b的湿气侦测装置610设置在显示元件区中，其尺寸与任一有机发光二极管显示元件602的尺寸大小相同，且设置于相邻有机发光二极管显示元件602的位置。图6b的湿气侦测装置610的尺寸与位置的设计，可适用于尺寸较小的有机电激发光显示装置。欲设置这样的“侦测芯片”在显示面板中，其占用了面板中的一小块区域，而该区域大小刚好可设放置一显示元件。然而，考虑到显示面板中的显示元件数目，其可达到最佳效益。此外，只要不影响显示面板的运作，该侦测芯片可设置于面板中的任何位置。另外，可设置一个以上的侦测芯片在不同位置，以更快侦测到是否有湿气侵入。
所揭露利用湿气侦测装置以进行侦测湿气的方法可取得较佳且更正确的敏感数据，并据以对侵入有机电激发光显示装置与显示面板内的湿气进行定性与定量分析。与以人工及目视检测黑点缺陷的方式相比，本发明提供一种侦测装置以更有系统且自动地侦测侵入的湿气。所揭露设置于显示装置与面板内的湿气侦测装置令侦测装置材质的电阻与穿透率属性可用于控制有机电激发光显示装置制作工艺的品质，也可控制最后显示装置产品的品质与效能。举例来说，在完成封装或切割程序后，可直接执行“在线(in-line)”湿气侦测。阻值或光穿透度测量提供更多侦测装置的精确描述，故可自动执行对大量装置的湿气侦测。
上述测试方法与湿气侦测装置可轻易地设计与应用于现有的显示装置与面板，也可应用于现有的制作工艺操作中，且只增加一些额外成本与制造流程。
所揭露提供不同的实施例或范例以针对不同特征提出相应的解决方法。有关元件与程序的特定范例有助于对所揭露更清楚地了解。此外，本发明所述的实施例例并非用以限定本发明。例如，前文以有机发光二极管装置做为范例说明，但任何会对湿气产生反应的显示装置都可通过监控一个或多个湿气影响材质特性以执行类似的湿气侦测程序。
虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种侦测显示装置中湿气的方法，包括下列步骤提供一具有至少一显示单元的基板；将至少一湿气侦测装置设置在该基板上、且邻接该各显示单元的一预定位置；以及将该各显示单元及该湿气侦测装置封装至一背盖及该基板间。
2.如权利要求1所述的侦测显示装置中湿气的方法，还包括一侦测步骤通过测量该湿气侦测装置的阻值以侦测该显示装置的湿气。
3.如权利要求1所述的侦测显示装置中湿气的方法，还包括一侦测步骤通过测量该湿气侦测装置的透光度以侦测该显示装置的湿气。
4.如权利要求2所述的侦测显示装置中湿气的方法，侦测步骤还提供二电极夹置该湿气侦测装置，以测量该条状薄金属层的阻值。
5.如权利要求1所述的侦测显示装置中湿气的方法，其中，该湿气侦测装置包括一金属元素，其选自元素周期表中的碱金族(IA)与碱土族(IIA)元素。
6.一种有机发光显示装置，包括一基板；一显示单元，设置于该基板上；一湿气侦测装置，设置在该基板上，且邻接于该显示单元；以及一背盖，设置于该基板上，用以包覆该显示单元及该湿气侦测装置。
7.如权利要求6所述的有机发光显示装置，其中，上述湿气侦测装置为一条状薄金属层。
8.如权利要求6所述的有机发光显示装置，其中，该湿气侦测装置还包括二电极夹置该薄金属层。
9.如权利要求6所述的有机发光显示装置，其中，该薄金属层是选自元素周期表中的碱金族(IA)与碱土族(IIA)元素。
10.如权利要求6所述的有机发光显示装置，其中，该薄金属层的厚度为大于或等于200埃。
全文摘要
一种湿气侦测装置，其适用于一发光显示装置，且该湿气侦测装置与一或多个显示元件封装于基板与背盖间。该湿气侦测装置包括一设置于一既定位置的金属层，该金属层邻近于该显示元件，使其不影响该显示元件的操作，其中，通过侦测该湿气侦测装置的一个或多个湿气影响材质特性以侦测多余的湿气。
文档编号H01L51/52GK1642367SQ20041008198
公开日2005年7月20日 申请日期2004年12月29日 优先权日2004年2月20日
发明者邱圳毅, 苏志鸿 申请人:友达光电股份有限公司