CN103477464A - 电子开关器件的封装阵列 - Google Patents

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Abstract

被封装在封装结构中的电子开关器件阵列；其中所述阵列暴露到位于所述阵列与所述封装结构之间的一个或多个气体容腔。

Description

电子开关器件的封装阵列
许多电气设备包括电子开关器件阵列。
这种电子设备的例子包括像素化液晶显示设备和像素化电泳显示设备。
电子开关器件的这种阵列典型地被封装以防止有害水分的侵入。已经观察到的是，电子开关器件的一些阵列易于退化，甚至在对这些阵列进行有效的封装以防止水分侵入的情况下也是如此。可观察到的这种退化是降低的器件性能，如负阈值电压漂移和导通电流抑制。
已经确定的挑战是提供一种较少地易于受到这种退化影响的电子开关器件的封装阵列。
本发明的一个目标是满足这种挑战。
据此，提供一种装置，其包括封装在封装结构中的电子开关器件阵列；其中所述阵列被暴露到位于所述阵列与所述封装结构之间的一个或多个气体容腔中。
在一个实施例中，所述阵列通过支撑该阵列的基底而暴露到所述一个或多个气体容腔。
在一个实施例中，所述封装结构包括一支撑结构和夹在该塑料基底的至少一个外围部分的下表面与该支撑结构的上表面的至少一个外围部分之间的衬垫，以及所述一个或多个气体容腔由所述衬垫、该基底的中央部分以及该支撑结构的中央部分限定。
在一个实施例中，所述支撑结构和衬垫中的一个或多个限定到所述一个或多个气体容腔的一个或多个入口，该入口对氧气比对水分表现出更高的输送效果。
在一个实施例中，所述一个或多个入口中的至少一个被限定在该衬垫与该支撑结构之间和/或该衬垫与该基底之间的一个或多个界面处。
在一个实施例中，所述衬垫包括隔板和用于将该隔板粘结到该塑料基底的表面以及该支撑结构的表面的粘结层。
在一个实施例中，所述支撑结构包括金属支撑结构。
在一个实施例中，该装置进一步包括：安装在该阵列之上并通过该阵列可操作的显示模块，该显示模块结合了能够扩散到该阵列的有害物质。
在一个实施例中，该有害物质包括挥发性有机物质。
在一个实施例中，该阵列限定用于独立地控制像素电极阵列中的每个像素电极的电位的有源矩阵。
在一个实施例中，所述一个或多个气体容腔是一个或多个空气容腔。
在一个实施例中，所述一个或多个气体容腔伸(project)到该阵列上实质上不小于该阵列的占用区域的区域。
在一个实施例中，所述阵列的每个电子开关器件与显示设备的相应像素相连接；以及所述一个或多个气体容腔为每个像素各自限定至少1.4毫升的空气容积。
还提供一种方法，其包括：将电子开关器件阵列封装在封装结构中，同时有意地将所述阵列暴露到位于所述阵列与所述封装结构之间的一个或多个气体容腔。
还提供一种结合了通过去活或者破坏这些有害物质来控制这些有害物质的装置的电子器件，或者提供一种结合了减小与该器件的化学敏感层相接触的有害物质数量的其它装置的电子器件。
为帮助理解本发明，现在仅通过示例的方式并参考附图来描述其具体实施例，其中：
图1示出了用于TFT阵列的顶棚(top-gate)架构的一个例子。
图2示出了根据本发明的一个实施例的器件的一个例子。
图3示出了用于图2的器件的衬垫的形状。
图4示出了根据本发明的另一实施例的器件的一个例子。
图1示出了用于顶棚(top-gate)薄膜晶体管(TFT)的两维阵列的一个例子的基本架构的例子。位于塑料基底表面2上的图形化导电层3限定了源-漏电极对(在图1中仅示出了一对)和用于寻址源电极的互连线(图1中未示出)。半导电沟道材料4的图形化或非图形化层限定了位于每对源和漏电极3之间的半导电沟道(图1中仅示出一个)。一层或多层绝缘材料5限定了位于半导电沟道之上的棚极介电区域。上图形化导电层6限定了栅极线阵列，其中每个栅极线用作该阵列中的相应晶体管行的栅电极(图1中仅示出一个)。一个或多个绝缘材料层7将栅极线与像素电极(未示出)的叠置阵列绝缘开，每个该像素电极通过导电层间连接器(未示出)连接到相应漏电极。
参考图2和3，这种TFT阵列能够用于提供有源阵列背板12，以控制安装在像素电极阵列之上的前板显示媒介13(例如LCD或电泳显示媒介)。上述类型的有源阵列背板12通过衬垫10被层压到金属箔片层、塑料片层或者实质上对水分密封的任意其它材料层(以下称为中间框架8)上。中间框架8的刚性足以适应由衬垫10限定的外形结构，并且从而限定位于中间框架8与背板12之间的间隙。
衬垫10包括实质上对水分密封的材料的中心膜，如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)单成分膜、或者如陶瓷/PET膜的多成分膜。衬垫10通过相应压力敏感粘结层而层压到背板12和中间框架8上。
衬垫10具有如图5所示的图片框架形状，其限定了具有实质上对应于形成在背板12上的TFT阵列的占用区域的X-Y维度的中央窗口16。衬垫10的本体17插入到中间框架8的外围部分与背板12的外围部分(即不与TFT阵列的占用区域重叠的背板12的占用区域的那部分)之间。中间框架8通过衬垫10与背板12的层压在正常空气压力下进行，从而使得由背板12、衬垫10和中间框架8形成的间隙因此在TFT阵列与封装结构之间提供空气容腔。
衬垫10和中间框架8一起提供充分的水分密封，以保护有源矩阵背板12免受潮湿外部环境的影响。
上述设计使得TFT阵列中的气态或者易挥发性物质(例如，由用于制造该阵列的工艺而产生的驻留在TFT阵列中的物质、或者从上覆层向下迁移到TFT阵列的物质、或者从外部环境侵入TFT阵列的物质)能够自由地移动到背板12之后。
参考图4，实现相同类型效果的可替换方式是在中间框架的上表面上限定凹陷20的图案至例如400微米的深度，以及然后在中间框架8的周界上通过压力敏感粘结剂(图2的实施例中将衬垫层压到中间框架和背板12所使用的类型)的方或将背板12层压到中间框架8上。
凹陷的图案可以例如包括在平面图中每个为圆形的各个平面底部凹陷阵列，其中背板的每个像素具有各自的凹陷。可替换地，凹陷的图案可包括横切(intersect)正交沟槽阵列，其中背板的每个像素具有各自的横切部。凹陷的图案可通过机械磨铣来限定，或者通过化学刻蚀来限定。中间框架8的要求与对图2实施例的要求是相同的；其必须具有低水蒸气透过率(WVTR)。合适材料的一种例子是铝。中间框架8足够地刚性，以防止在中间框架8的周界处在粘结密封件18中产生挠性诱发破裂。
已经发现，随着背板的每个像素下面的各个空气容积的增大，即随着可进入每个像素的各个空气容积的增大，TFT阵列退化的减小也增大。根据一个例子，中间框架8和背板12之间的间隙和/或限定在中间框架8的上表面中的凹陷在背板12的每个像素之下提供各个大约1.4毫升(1.4×10-6m3)或者更大的空气容积。
观察到的具有这种类型的设计结构的TFT阵列退化的减小被认为是由为潜在的有害物质提供存储或者遮挡的空气容腔14而引起的，其使得这种潜在的有害物质能够脱离限定TFT阵列的堆叠层，从而减小这些物质对TFT阵列以及器件性能的有害影响。
衬垫与背板12和中间框架8之间(或者图4的实施例中中间框架8与背板之间)的粘结界面9、11对于除了水分之外的一些空气物质来说是可透过的，而这种空气物质19进入空气容腔14的有选择引入(即不伴随水分)从至少部分地中和潜在有害物质18的退化效果这一点上来看被认为是有利地。
上述设计因此使得除了水分之外的有益空气物质19从外部环境迁移到限定TFT阵列的堆叠层中，而不对保护TFT阵列免受水分影响产生损害。例如，气态氧是一种被认为对于一些潜在的有害物质具有中和能力的空气物质。
上述技术特定用于的器件的一个例子是用于包括由包括一个或多个有机聚合物层的堆叠层限定的TFT阵列的器件中，这些层可以特别是化学敏感的。在有机聚合物器件的制造过程中，由多个处理步骤引起的对有机聚合物潜在地有害的污染物或杂质会不可避免地保留在TFT阵列中。例如，制造可能会保留污染物／杂质，其在有机半导体层中产生载流子陷阱。载流子陷阱是其中电子或空穴被俘获并保持到直至电子／空穴对完成的位置。载流子陷阱会使得接触电阻产生不希望的增大，这会进一步地使得将电荷注入半导体/介电界面的难度产生不希望的增大。这会具有限定晶体管器件导通电流的负面效果。这然后又会影响充分地对显示设备中与该晶体管相连的像素电容进行充电的能力，这进一步对晶体管驱动像素化显示媒介的各个像素的性能产生负面效果。
有多种方式能够使对有机聚合物层潜在地有害的物质终结于TFT阵列中。
具有会损坏器件的有机聚合物层的残留物质的不可避免的副作用的制造过程的一个例子是一种溶液处理技术，其中溶剂用于沉积限定TFT阵列的一个或多个堆叠层。该制造过程中采用的溶剂会保留在该堆叠中，例如在其中层没有足够地被干燥或固化处。该器件的上覆层的随后处理使得该溶剂产生的残余物被有效地密封在层中。会侵入到有机聚合物层的溶剂例子电括MEK(甲基乙基酮)和NMP(N-甲基吡咯烷酮)。并且，在漂洗步骤中使用的水也可被俘获在该器件的层中，并且这是引起有机聚合物层退化的另一个潜在源。
甚至在有害物质在敏感有机聚合物层之上的一个或多个层中产生的情况下，这些有害物质也能够通过该多层堆叠结构而耗散。随着活性或挥发性物质在多层堆叠结构的层之间移动，化学敏感层(如一些有机聚合物层)与包含有该挥发性或该活性物质的多层堆叠结构的其它层的结合因此导致该多层堆叠结构的化学敏感层退化的风险。该有害物质例如可以是离子物质。这种潜在有害离子物质的例子包括Cl-和H+离子。
高处理温度可增大杂质通过限定TFT阵列的堆叠层而迁移的风险。如果该杂质包括极化分子，那么会存在它们与半导体／介电界面上的相反电荷部位结合的风险，这因此会增大接触电阻。
对有机TFT阵列的敏感有机聚合物层潜在地有害的物质的其它来源可以是在形成于TFT阵列之上的前板显示媒介13中产生并迁移到TFT阵列中的移动物质。
据此，申请人孤立地描述了这里公开地各个特征以及两个或更多个特征的任意组合，在本领域技术人员的公知常识的指引下，这些特征或者组合能够基于本说明书的整体而执行，不管这些特征或其组合能够解决这里公开的任何问题，并且这也不是对权利要求范围的限制。申请人指示，本发明的一些方面可包括任意的单个特征或特征的组合。通过之前的描述，对本领域技术人员来说，明显地可以在本发明范围内作出多种变化。

Claims (14)

1.一种装置，包括：封装在封装结构中的电子开关器件阵列；其中所述阵列暴露到位于所述阵列与所述封装结构之间的一个或多个气体容腔。
2.根据权利要求1的装置，其中所述阵列通过支撑该阵列的基底而暴露到所述一个或多个气体容腔。
3.根据权利要求1或2的装置，其中所述封装结构包括支撑结构和夹在该塑料基底的至少一个外围部分的下表面与该支撑结构的上表面的至少一个外围部分之间的衬垫，以及所述一个或多个气体容腔由所述衬垫、该基底的中央部分和该支撑结构的中央部分限定。
4.根据权利要求3的装置，其中所述支撑结构和衬垫中的一个或多个限定到所述一个或多个气体容腔的一个或多个入口，所述入口对氧气比对水分表现出更高的输送效果。
5.根据权利要求4的装置，其中所述一个或多个入口中的至少一个被限定在位于该衬垫与该支撑结构之间和／或位于该衬垫和该基底之间的一个或多个界面处。
6.根据权利要求3到5中任一项的装置，其中所述衬垫包括隔板和用于将该隔板粘接到该塑料基底的表面和该支撑结构的表面的粘结层。
7.根据权利要求3到6中任一项的装置，其中所述支撑结构包括金属支撑结构。
8.根据之前任一项权利要求的装置，包括：安装在该阵列之上并通过该阵列可操作的显示模块，该显示模块结合了能够扩散到该阵列的有害物质。
9.根据权利要求8的装置，其中该有害物质包括挥发性有机物质。
10.根据之前任一项权利要求的装置，其中该阵列限定有源矩阵，用于独立地控制像素电极阵列中的每个像素电极处的电位。
11.根据之前任一项权利要求的装置，其中所述一个或多个气体容腔是一个或多个空气容腔。
12.根据之前任一项权利要求的装置，其中所述一个或多个气体容腔伸到该阵列上实质上不小于该阵列的占用区域的区域。
13.根据之前任一项权利要求的装置，其中所述阵列的每个电子开关器件与显示设备的相应像素相关联；以及所述一个或多个气体容腔为每个像素各自限定至少1.4毫升的空气容积。
14.—种方法，包括：将电子开关器件封装在封装结构中，同时有意地将所述阵列暴露到位于所述阵列与所述封装结构之间的一个或多个气体容腔。
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