CN109390288B

CN109390288B - 耐冲击减震结构及电子装置

Info

Publication number: CN109390288B
Application number: CN201711465216.5A
Authority: CN
Inventors: 庄瑞彰; 蔡镇竹; 张凯铭; 张志嘉; 郑莛薰
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI; Intellectual Property Innovation Corp
Current assignee: Hannstar Display Corp
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2022-01-28
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: TWI702894B; TW201911994A; CN109390288A

Abstract

本发明公开一种耐冲击减震结构及电子元件。耐冲击减震结构包括阻抗叠层以及缓冲叠层。阻抗叠层配置于电子元件的第一表面上，缓冲叠层配置于电子元件的第二表面上，电子元件的第一表面以及第二表面相对应。缓冲叠层包括软膜层以及支撑层。支撑层配置于软膜层与电子元件之间。

Description

耐冲击减震结构及电子装置

技术领域

本发明涉及一种耐冲击减震结构以及电子装置。

背景技术

电子元件(例如是软性电子元件)在轻薄化后，本身的机械强度、硬度不足，在制造、搬运及使用时容易受到外力的刮伤、磨损而造成损伤，因而造成元件可靠度的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数种耐冲击减震结构，其可以形成在电子元件上，或贴合在电子元件上，以减少电子元件受到外力刮伤撞击，或是在受压下造成的损坏，进而增加电子产品的可靠度。

为达上述目的，本发明提出一种耐冲击减震结构，适用于电子元件。耐冲击减震结构包括阻抗叠层以及缓冲叠层。阻抗叠层配置于电子元件的第一表面上，缓冲叠层配置于电子元件的第二表面上。电子元件的第二表面与第一表面相对应。缓冲叠层包括软膜层以及支撑层，所述支撑层配置于所述软膜层与所述电子元件之间。

本发明另一实施例提出一种耐冲击减震结构，适用于电子元件，其中所述电子元件具有第一表面以及与所述第一表面相对应的第二表面。所述耐冲击减震结构包括配置于所述电子元件的所述第二表面上的缓冲叠层。所述缓冲叠层包括软膜层以及支撑层。所述支撑层配置于所述软膜层与所述电子元件之间。

本发明又一些实施例提出一种电子装置，包括电子元件以及上述配置于电子元件上的耐冲击减震结构。

为让本发明能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1A、图1B、图2A、图2B、图3、图4、图6A至图6C、图7至图10、图11A以及图12为本发明数个实施例的具有耐冲击减震结构的电子装置的剖面示意图；

图5为本发明的实施例的缓冲叠层的俯视图；

图11B为图11A中的缓冲叠层的软膜层沿着切线I-I’的俯视图。

符号说明

110：缓冲叠层

111、1111：软膜层

111a、111a’：第一软膜层

111b、111b’：第二软膜层

1112：第三软膜层

1113：第四软膜层

113、1131、1132：支撑层(Support Film)

113a、113a’：第一支撑层

113b、113b’：第二支撑层

115：流体

130：阻抗叠层

131：防刮耐磨保护层

133：硬质涂层

135：软性物质

137：硬质支撑层

210：电子元件

310：光学层

S1、S2：表面

T1、T2：顶面

P1：界面

R1：第一区

R2：第二区

OP1、OP3：开口

D5、D6：距离

W3、W4：宽度

Y_device、Y_r、Y_soft、Y_support、Y_hard、Y_{hard support}、Y_plastic：杨氏系数

L_device、L_r、L_soft、L_support、L_hard、L_{hard support}、L_plastic、t1、t2：厚度

I-I’：切线

具体实施方式

本说明书以下揭示的内容提供数个不同的实施例。为求方便说明，以下揭示的实施例列出指定构件，并以特定方式组合。然而，这些实施例并非用以限定本发明。以下实施例中，相同或相似的构件以相同或相似的符号表示，以下将不再赘述。所绘附图中的元件尺寸是为说明方便而绘制，并非代表其实际的元件尺寸比例。

本发明实施例提出数种耐冲击减震结构。这些耐冲击减震结构可以形成在电子元件上，或是贴合在电子元件(例如软性电子元件)上，用于减少电子元件受到尖锐物刮伤，或是受到撞击或压力时造成的损坏，进而增加电子产品的可靠度。在以下所述的杨氏系数可经由纳米压痕或是微拉伸求得。当材料不可单一成膜时，则以纳米压痕方法为主，或复合叠层材料拉伸换算求得。

图1A为本发明实施例的具有耐冲击减震结构的电子装置的剖面示意图。

请参照图1A，本发明实施例的耐冲击减震结构10a1配置于电子元件210的第一表面S1和第二表面S2上。电子元件210的第一表面S1和第二表面S2彼此相对应。电子元件210可以是导线、电极、电阻、电感、电容、晶体管、二极管、开关元件、放大器、处理器、控制器、薄膜晶体管、触控元件、压力感测元件、微机电元件、回馈元件、显示器(OLED&Micro-LED)或其它适当的电子元件。在一些实施例，电子元件210可以是消费型电子用品的荧幕。电子元件210的杨氏系数(Y_device)范围例如是介于10GPa至100GPa。电子元件210的厚度(L_device)范围例如是介于30μm至150μm。

继续参照图1A，耐冲击减震结构10a1包括缓冲叠层110以及阻抗叠层130。阻抗叠层130配置于电子元件210的第一表面S1上。在一些实施例中，第一表面S1可以是电子元件210光源输出面，或是使用者的点击区。阻抗叠层130具有防刮以及防撞的功能，可以减少电子元件210的表面受到尖锐物刮损或者受到撞击时的损害。阻抗叠层130的杨氏系数(Y_r)例如是介于1GPa至60GPa之间。在一些实施例中，阻抗叠层130的杨氏系数范围例如是介于1GPa至40GPa之间。在另一些实施例中，阻抗叠层130的杨氏系数范围例如是介于1GPa至30GPa之间。从另一方面来说，电子元件210与阻抗叠层130的杨氏系数比值(Y_device/Y_r)的范围例如是0.16至100。在一些实施例中，杨氏系数比值(Y_device/Y_r)的范围例如是0.25至100。在另一些实施例中，杨氏系数比值(Y_device/Y_r)的范围例如是0.33至100。阻抗叠层130的形成方法包括涂布、印刷或其组合。阻抗叠层130的厚度(L_r)例如是介于10μm至100μm之间。换言之，电子元件210的厚度与阻抗叠层130的厚度比值(L_device/L_r)的范围例如为0.3至15。

在一些实施例中，阻抗叠层130可以是可挠性基板，或是防刮耐磨保护层131。在一些实施例中，防刮耐磨保护层131又称为塑胶窗口(Plastic Window)。本说明书下文为方便阅读的缘故，都以防刮耐磨保护层为实施例，但并不限于此。阻抗叠层130可以是单层、双层或是多层结构。

在一些实施例中，阻抗叠层130包括有机材料(或称为聚合物)。有机材料例如是聚酰亚胺(PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚醚砜(PES)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚氨酯(PU)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、压克力(acrylic)、含醚(ether)系列的聚合物、聚烯(polyolefin)的一种或者是两种以上的组合，但不以此为限。换言之，阻抗叠层130可以是单一的有机材料、两种有机材料的混合物或多种有机材料的混合物。

在另一些实施例中，阻抗叠层130为复合材料。阻抗叠层130包括有机材料以及无机材料。无机材料可以点状、条状、网状、立体网状或其组合的方式分布于有机材料中。有机材料如上述所述者。无机材料的加入可以提升耐冲击减震结构的耐冲击能力。无机材料可以是二氧化硅(Silica)、氧化铝(Aluminum oxide)、氧化钛(titanic oxide)或其组合，但不以此为限。在阻抗叠层130为复合材料(含有有机材料与无机材料)且所采用的无机材料为二氧化硅的实施例中，二氧化硅的表面官能基可通过分散反应处理，使无机材料产生交联反应，而形成网状结构，以提升其抗压强度。在一些实施例中，分散反应处理可以是利用催化剂，以使无机材料表面官能基产生交联反应。在一些实施例中，催化剂可以是酸性或碱性。酸性的催化剂可以例如是盐酸(HCl)、硫酸(H₂SO₄)、硝酸(HNO₃)与丙烯酸(或称压克力酸，acrylic acid)。碱性的催化剂可以例如是氢氧化钠(NaOH)与氨水(NH₄OH)。依据不同功能需求，使用适当催化剂，于酸性催化剂下，其水解速率大于缩合速率，较易形成网状结构。

继续参照图1A，耐冲击减震结构10a1的缓冲叠层110配置于电子元件210的第二表面S2上。第二表面S2可以是相对于电子元件210光源输出面的另一侧或是相对于使用者点击区的另一侧。缓冲叠层110具有缓冲撞击的功用。当电子元件210受到撞击时，其可以缓冲直接冲击或是二次反弹冲击。缓冲叠层110可以包括软质的材料与硬质的材料。在一些实施例中，缓冲叠层110包括软膜层(Soft Film)111以及支撑层(Support Film)113。软膜层111与电子元件210之间夹着支撑层113。

缓冲叠层110的软膜层111为软质的材料。换言之，软膜层111的杨氏系数小于支撑层113的杨氏系数。在一些实施例中，软膜层111的杨氏系数范围(Y_soft)例如是0.001GPa至1GPa之间。软膜层111的材料可以是有机材料(或称为聚合物)，例如是橡胶、丁二烯丙烯腈或其组合。软膜层111的材料也可以是无机材料，例如是硅胶。软膜层111的形成方法可以是涂布、印刷、溅镀、化学气相沉积或其组合。在另一些实施例中，软膜层111更可以是上述有机材料与上述无机材料组合而成的复合材料层。电子元件210与软膜层111的杨氏系数比值(Y_device/Y_soft)范围例如是介于10至100000之间。软膜层111的厚度L_soft范围例如为500μm至3000μm。

继续参照图1A，缓冲叠层110的支撑层113为不易变形物质，可以提供软膜层111的支撑性。换言之，支撑层113的杨氏系数高于软膜层111的杨氏系数。支撑层113的杨氏系数(Y_support)范围例如是50GPa至300GPa之间。在一些实施例中，支撑层113杨氏系数范围例如是50GP至250GPa之间。在另一些实施例中，支撑层113杨氏系数范围例如是50GP至220GPa之间。支撑层113的材料可以是聚合物，例如是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在一些实施例中，支撑层113的材料可以是无机材料，例如是金属、玻璃、不锈钢或以上的组合等。在另一些实施例中，支撑层113还可以是上述有机材料与上述无机材料组合而成的复合材料层。电子元件210的杨氏系数与支撑层113的杨氏系数比值(Y_device/Y_support)的范围例如是介于0.03至2。在一些实施例中，电子元件210与支撑层113的杨氏系数比值(Y_device/Y_support)的范围例如是0.04至2。在另一些实施例中，电子元件210与支撑层113的杨氏系数比值(Y_device/Y_support)的范围例如是0.045至2。支撑层113的形成方法包括涂布、印刷、溅镀、化学气相沉积或其组合。支撑层113的厚度(L_support)例如是30μm至1000μm之间。电子元件210的厚度与支撑层113的厚度比值(L_device/L_support)范围例如为0.03至5。在一些实施例中，软膜层111与支撑层113的厚度比值(L_soft/L_support)范围例如为0.2至30。

继续参照图1A，在一些实施例中，上述保护结构10a可以通过粘着层(未绘示)与电子元件210贴合，其中粘着层分别配置于阻抗叠层130以及电子元件210之间，以及缓冲叠层110与电子元件210之间。粘着层的材料例如是树脂膜、光学透明粘着剂(OCA)、热熔胶粘着剂、光学感压胶(PSA)、光学感压树脂(OCR)或以上的组合，但并不限于此。

请参照图1B，在另一些实施例中，耐冲击减震结构10a2与耐冲击减震结构10a1相似，其差异在于耐冲击减震结构10a2包括缓冲叠层110，但不包括阻抗叠层130，于此不再赘述。

图2A至图2B为依据本发明的实施例的具有耐冲击减震结构的电子装置的剖面示意图。

在一些实施例中，耐冲击减震结构10b与10c与上述耐冲击减震结构10a1相似，但阻抗叠层130除了包括防刮耐磨保护层131之外，还包括硬质涂层133。硬质涂层133配置于防刮耐磨保护层131的上方。在一些实施例中，硬质涂层133为未图案化层(未绘示)，将防刮耐磨保护层131完全覆盖。在另一些实施例中，硬质涂层133为图案化层(图2A与图2B)。

请参照图2A与图2B，阻抗叠层130包括防刮耐磨保护层131、硬质涂层133以及软性物质135。硬质涂层133为图案化层，具有多个开口OP1，曝露出部分防刮耐磨保护层131的顶面。软性物质135配置在多个开口OP1中，覆盖开口OP1的底部。软性物质135的杨氏系数低于或等于硬质涂层133的杨氏系数。在受到撞击时，较硬的硬质涂层133有助耐冲击减震结构10b或10c维持结构不变形，而较软的软性物质135则可以缓冲因撞击产生的应力。在一些实施例中，硬质涂层133的杨氏系数(Y_hard)范围例如是10GPa至30GPa；软性物质135的杨氏系数(Y_hard)范围例如是1GPa至30GPa。硬质涂层133的材料可以是无机材料，如类钻碳、氮化硅或其组合。在另一些例子中，硬质涂层133的材料也可以是有机材料(或称为聚合物)，例如是异戊四醇三甲基丙烯酸酯、压克力材料或其组合。在另一些实施例中，硬质涂层133更可以是上述有机材料与上述无机材料组合而成的复合材料层。在一些例子中，硬质涂层133可使用例如测镀、蒸镀、化学气相沉积、物理气相沉积等制作工艺来形成。之后，再经由光刻与蚀刻制作工艺来图案化，已形成多个开口OP1。软性物质135的材料可以是有机材料(或称为聚合物)，例如是六甲基二硅氮烷(HMDS)、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)、压克力树脂(acrylicresin)、三甲氧基硅烷(trimethoxysilane)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸基丙基三甲氧基硅烷(methacryloxy propyl trimethoxyl silane)、苯乙烯共聚物(MS)、醋酸纤维素(CA)、压克力(acrylic)系列的聚合物、硅烷(silane)或其组合，但不以此为限。软性物质135可使用例如涂布、印刷或其组合的制作工艺填入多个开口OP1中。

请参照图2A，在一些实施例中，耐冲击减震结构10b硬质涂层133的第一顶面T1高于或等于软性物质135的第二顶面T2。换句话说，硬质涂层133的第一顶面T1与软性物质135的第二顶面T2形成凹凸状。在一些实施例中，硬质涂层133的厚度(L_hard)例如是5μm至35μm；软性物质135的厚度(L_soft)例如是1μm至35μm。

请参考图2B，在一些实施例中，耐冲击减震结构10c中的软性物质135的第二顶面T2可与硬质涂层133的第一顶面T1齐平。换言之，的第二顶面T2可与硬质涂层133的第一顶面T1共平面。硬质涂层133的厚度(L_hard)与软性物质135的厚度例如是5μm至35μm。

图3为依据本发明的实施例的具有耐冲击减震结构的电子装置的剖面示意图。

请参照图3，耐冲击减震结构10d包括以上所述的缓冲叠层110以及阻抗叠层130。本实施例的阻抗叠层130包括防刮耐磨保护层131、硬质涂层133以及硬质支撑层137。硬质支撑层137配置于硬质涂层133与阻抗涂层130之间。硬质支撑层137可以降低硬质涂层133受到外物撞击时而造成表面裂开的情形。硬质支撑层137的杨氏系数范围(Y_{hard support})例如是10GPa至100GPa。在一些实施例中，硬质支撑层137的杨氏系数范围例如是20GPa至80GPa。在另一些实施例中，硬质支撑层137的杨氏系数范围例如是40GPa至60GPa。硬质支撑层137与硬质涂层133的杨氏系数比值(Y_{hard support}/Y_hard)例如是0.3至10。在另一些实施例中，杨氏系数比值(Y_{hard support}/Y_hard)的范围例如是0.67至8。在又一些实施例中，杨氏系数比值(Y_{hard support}/Y_hard)的范围例如是6至1.33。硬质支撑层137的厚度(L_{hard support})的厚度小于硬质涂层133的厚度。在一些实施例中，硬质支撑层137的厚度(L_{hard support})小于0.8μm。硬质支撑层137的厚度与硬质涂层133的厚度(L_hard)比值(L_{hard support}/L_hard)为0.02至0.17。

防刮耐磨保护层131的杨氏系数范围(Y_plastic)例如是1GPa至20GPa。硬质支撑层137与防刮耐磨保护层131的杨氏系数比值(Y_{hard support}/Y_plastic)例如是0.5至100。在一些实施例中，杨氏系数比值(Y_{hard support}/Y_plastic)的范围例如是1至80。在另一些实施例中，杨氏系数比值(Y_{hard support}/Y_plastic)的范围例如是2至60。硬质支撑层137的厚度(L_{hard support})低于防刮耐磨保护层131的厚度。在一些实施例中，防刮耐磨保护层131的厚度(L_plastic)例如是5至50μm。硬质支撑层137的厚度与防刮耐磨保护层131的厚度比值(L_{hard support}/L_plastic)为0.02至0.17。

硬质支撑层137可以是无机材料，例如是单一金属、金属氧化物、非金属氧化物、非金属氮化物、陶瓷材料或上述材料的单一种或两种以上材料所组成的复合材料。进一步地说，硬质支撑层137例如是类钻碳(Diamond-like Carbon,DLC)、氮化硅(Siliconnitride)、氧化硅、二氧化硅(Silica)、氮氧化硅、氧化铝、铝二氧化钛、蓝宝石镀膜、氮氧化钛、涂布型阻气层材料(SGB)或其组合。硬质支撑层137制造方法包括测镀、蒸镀、化学气相沉积、物理气相沉积或其组合。

图4为依据本发明的实施例的具有电子元件的耐冲击减震结构的剖面示意图。

请参照图4，耐冲击减震结构10e包括缓冲叠层110以及以上所述的阻抗叠层130。缓冲叠层110包括软膜层111和支撑层113。在前面的数个实施例中，软膜层111和支撑层113的界面P1为平整面，也就是说，前面数个实施例的界面在各自的剖视图中呈现为直线(如图1A的P1)。在本实施例中，软膜层111和支撑层113的界面P1为非平整面，例如是几何曲面。也就是说界面P1在耐冲击减震结构10e的剖视图(图4)中，可以为弧线、连续的弧线、折线、波浪线、凹凸状或其组合。支撑层113下表面与软膜层111上表面在界面P1处的几何变化是相对应的。也就是说，支撑层113下表面与软膜层111上表面在界面P1处是互补的，并且密合而没有间隙。软膜层111和支撑层113的界面P1为非平整面，例如是几何曲面，可以增加支撑层113与软膜层111之间的抗剪能力。

图5为依据本发明的实施例的缓冲叠层的俯视图。图6A至图6C为依据本发明的实施例的具有耐冲击减震结构的电子装置的剖面示意图。

在前面的数个实施例中，软膜层和支撑层为未图案化层。然而，本发明的实施例，不限于此。软膜层和/或支撑层也可以为图案化层。

请参照图5，软膜层1111以及/或支撑层113是图案化层。在本实施例中，支撑层113可以是以网格状(grid)配置，多个块状的软膜层1111分布在网格状的支撑层113之中，以增强缓冲叠层抗剪能力。块状的软膜层1111可以是不规则的形状或是规则的形状。块状的软膜层1111的形状例如是拱型、矩形、圆形、椭圆形、三角形、多角形、梯形或其组合。

请参照图5，在块状的软膜层1111为矩形的实施例中，多个软膜层1111彼此之间的水平距离D5可以是相等，或是不相等；垂直距离D6可以是相等，或是不相等的。多个软膜层1111彼此之间的水平的距离D5与垂直的距离D6可以是相等，或是不相等。多个软膜层1111的宽度W3可以是相等，或是不相等。多个软膜层1111的宽度W4可以是相等或是不相等。每一个软膜层1111彼此之间的水平的宽度W3与垂直的宽度W4可以是相等，或是不相等。在一些实施例中，多个软膜层1111可以m×n的方式排列，m为多个软膜层1111在x方向上的个数，n为多个软膜层1111在y方向上的个数，m以及n都是正整数，并且m与n可以相等，或是相异。软膜层1111的制造方法包括涂布、印刷或其组合。软膜层1111和支撑层113可以是以各种的方式来形成，以下举数个例子来说明之。

图6A所示的耐冲击减震结构10f1为图5的耐冲击减震结构10f的第一示范实施例。请参照图6A，耐冲击减震结构10f1包括软膜层111、软膜层1111以及支撑层113。支撑层113呈网格状。换言之，支撑层113包括相互交替的多个凸区与多个凹区，而形成凹凸结构。更详细地说，支撑层113包括第一区R1与第二区R2。第一区R1为凸区；第二区R2为凹区。第一区R1的厚度t1大于第二区R2的厚度t2。第二区R2的厚度t2与第一区R1的厚度t1的比值大于0.3并且小于1。

支撑层113的第一区R1的底面与软膜层111的顶面接触；支撑层113的第二区A1的底面与软膜层1111接触。换言之，多个软膜层1111嵌入于支撑层113中。软膜层111的位置与第二区R2的位置相对应。软膜层1111的侧壁与支撑层113的第一区R1接触；软膜层1111的顶面与支撑层113的第二区R2接触。软膜层1111的底面与软膜层111接触。换句话说，软膜层111以及软膜层1111与支撑层113的界面P1为凹凸状。软膜层1111的厚度范围例如是20μm至350μm。在一些实施例中，软膜层1111的材料与软膜层111的材料相同。在另一些实施例中，软膜层1111的材料与软膜层111的材料不同。也就是说，软膜层1111的杨氏系数与软膜层111相应的杨氏系数可以是相同。在另一些实施例中，软膜层1111的杨氏系数与软膜层111相应的杨氏系数不同。

图6B所示的耐冲击减震结构10f2为图5的耐冲击减震结构10f的第二示范实施例。请参照图6B，耐冲击减震结构10f2与图6A所示的耐冲击减震结构10f1大致相同，其差异点在于耐冲击减震结构10f2还包括多个支撑层1131。从另一方面来说，支撑层1131与软膜层1111被嵌入于支撑层113之中。支撑层1131配置于软膜层111以及软膜层1111之间。换言之，部分的软膜层111与支撑层113接触，另一部分的软膜层111与支撑层1131接触。在支撑层113为网格状的实施例中，支撑层1131可以是块状。块状的支撑层1131可以是不规则的形状或是规则的形状。块状的支撑层1131的形状例如是拱型、矩形、圆形、椭圆形、三角形、多角形、梯形或其组合。在一些实施例中，支撑层1131与软膜层1111具有相同的形状与大小。支撑层1131的材料可与支撑层113的材料相同或不同。也就是说，支撑层1131的杨氏系数与支撑层113的杨氏系数可以是相同或不同。在一些实施例中，支撑层1131的杨氏系数大于软膜层1111的杨氏系数，且大于软膜层111的杨氏系数。从纵向观之，在电子元件210下方所设置的缓冲叠层110包括杨氏系数高、低、高、低相互交替的支撑层113、软膜层1111、支撑层1131以及软膜层111。通过杨氏系数高、低、高、低相互交替的支撑层113、软膜层1111、支撑层1131以及软膜层111可以进一步为电子元件210提供良好的缓冲特性。

图6C所示的耐冲击减震结构10f3为图5的耐冲击减震结构10f的第三示范实施例。请参照图6C，耐冲击减震结构10f3与图6B所示的耐冲击减震结构10f2大致相同，其差异点在于软膜层111与软膜层1111之间以及支撑层113与软膜层111之间的支撑层1132为连续层。换言之，在图6B的实施例中，支撑层1131为不连续的块状结构；而在图6C的实施例中，支撑层1132为连续的层状结构。软膜层111与软膜层1111之间以及支撑层与113与软膜层111之间均被支撑层1132分隔开来。支撑层1132的材料与支撑层113的材料可以相同或不同。软膜层111的材料与1111的材料可以相同或不同。也就是说，支撑层1132的杨氏系数可以与支撑层113的杨氏系数相同或不同。软膜层111的杨氏系数可以与软膜层1111的杨氏系数相同或是不同。换言之，从纵向观之，在电子元件210下方所设置的缓冲叠层110包括杨氏系数高、低、高、低相互交替的支撑层113、软膜层1111、支撑层1132以及软膜层111。通过杨氏系数高、低、高、低相互交替的支撑层113、软膜层1111、支撑层1132以及软膜层111可以进一步为电子元件210提供良好的缓冲特性。

图7为依据本发明的实施例的具有耐冲击减震结构的电子装置的剖面示意图。

请参照图7，耐冲击减震结构10g与图1A实施例的耐冲击减震结构10a1相似，只是缓冲叠层110的软膜层111以及支撑层113可以组成K层的多重叠层，其中K为正整数，且K大于2。在一些实施例中，多重叠层中软膜层111和支撑层113在沿着与电子元件210的第二表面S2法线的方向(例如是垂直方向)上相互交替排列，其中距离电子元件210最远者为软膜层111，最靠近者为支撑层113。在一些实施例中，在多层叠层中，各软膜层111(111a、111b)的杨氏系数随着与电子元件210的距离增加而逐渐变化，变化的趋势可以为逐渐变大或逐渐变小；各支撑层113(113a、113b)的杨氏系数随着与电子元件210的距离增加而逐渐变化，变化的趋势可以为逐渐变大或逐渐变小。在一多重叠层的层数K为4层的实施例中，多重叠层包括分别为第一支撑层113a、第一软膜层111a、第二支撑层113b以及第二软膜层111b。第一支撑层113a最接近电子元件210；而第二软膜层111b最远离电子元件210。

在一些实施例中，最靠近电子元件210的支撑层113为第一支撑层113a，其杨氏系数为A1；第二支撑层113b在第一支撑层113a下方，其杨氏系数为A2，其中杨氏系数A1大于杨氏系数A2。最靠近电子元件210的软膜层111为第一软膜层111a，其杨氏系数为B1；第二软膜层111b在第一软膜层111a下方，其杨氏系数为B2，杨氏系数B1大于杨氏系数B2。

在另一些实施例中，多重叠层结构中的软膜层111与支撑层113的厚度也呈渐变的规律，厚度变化的趋势可以为逐渐变大或逐渐变小，通过复合多层结构设计，使支撑层113材料维持于弹性范围内，有效将能量传递至软膜层111，同时降低电子产品于碰撞接触过程中其内部或表面过大应变量控制于弹性变形范围内)，导致功能失效，改善碰撞、冲击后电子表面可视变形量。

图8为依据本发明的实施例的具有耐冲击减震结构的电子装置的剖面示意图。

请参照图8，在耐冲击减震结构10h中，支撑层113还可以包覆着流体115。包覆着流体115的支撑层113所形成的缓冲叠层110，可以使得电子元件210与缓冲叠层110中性轴分离，降低表层弯曲应力。在一些实施例中，支撑层113可以形成一个中空结构，再于其中填入流体115。流体115可以是真空油、硅油、低流速流体、空气或其组合。

图9为依据本发明的实施例的具有耐冲击减震结构的电子装置的剖面示意图。

请参照图9，本实施例的耐冲击减震结构10i，与图7所示的实施例的耐冲击减震结构10g非常相似，只是第一支撑层113a改变为具有包覆流体115的第一支撑层113a’。在一些实施例中，在多层叠层中，各软膜层111(111a’、111b’)的杨氏系数随着与电子元件210的距离增加而逐渐变化，变化的趋势可以为逐渐变大或逐渐变小；各支撑层113(113a’、113b’)的杨氏系数随着与电子元件210的距离增加而逐渐变化，变化的趋势可以为逐渐变大或逐渐变小。流体115可以是真空油、硅油、低流速流体、空气或其组合。

图10为依据本发明实施例的具有电子元件的耐冲击减震结构的剖面示意图。

请参照图10，耐冲击减震结构10j中，软膜层111和支撑层113在沿着与电子元件210第二表面S2平行的方向(例如是水平方向)上交替排列。在一些实施例中，软膜层111和支撑层113可以各自是长条状。软膜层111和支撑层113的上表面可以是齐平，以紧密地形成于电子元件210或其他黏合层或光学层的底部。当电子元件210受到撞击时，相对较硬的支撑层113可以维持结构，而相对较软的软膜层111可以缓冲来自侧向的应力。

图11A为依据本发明实施例的具有电子元件的耐冲击减震结构的剖视图。图11B为依据图11A的实施例的缓冲层的俯视图。换言之，在图11B中，沿切线I-I’的剖视图如图11A的缓冲层111所示。

请参照图11A的耐冲击减震结构10k，与图1A实施例的耐冲击减震结构10a1相似，两者差别在于耐冲击减震结构10k的软膜层111是由两种材料组成，分别是图案化的第三软膜层1112以及第四软膜层1113。其中图案化的第三软膜层1112比第四软膜层1113硬。也就是说，图案化的第三软膜层1112的杨氏系数C1较高于第四软膜层1113的杨氏系数C2。在一些实施例中，图案化的第三软膜层1112可以是彼此连续或不连续的图案化层，有多个开口OP3形成于其中。开口OP3的形状包括一些几何图形的排列，可以是三角形、矩形、六角形、圆形或其组合。在开口OP3为多个六角形的实施例中，图案化的第三软膜层1112的图案又可称为蜂巢结构图案。第四软膜层1113配置于图案化的第三软膜层1112的多个开口OP3之中，并且第四软膜层1113与图案化的第三软膜层1112顶面齐平，也就是说图案化的第三软膜层1112以及第四软膜层1113在同一个平面内。图案化的第三软膜层1112的杨氏系数以及第四软膜层1113的杨氏系数都低于支撑层113的杨氏系数。

请参考图11A与图11B，在图11B中沿着切线I-I’的剖视图如图11A的缓冲层110所示。缓冲层110的图案化的第三软膜层1112具有蜂巢结构图案。与图1A实施例的耐冲击减震结构10a1相似，两者差别在于耐冲击减震结构10k的缓冲层110中的软膜层111是由两种材料组成，分别是图案化的第三软膜层1112以及第四软膜层1113。其中图案化的第三软膜层1112为上述的蜂巢结构图案，并配置有多个开口OP3之中。第四软膜层1113配置多个开口OP3中。图案化的第三软膜层1112比第四软膜层1113硬。也就是说，图案化的第三软膜层1112的杨氏系数较高于第四软膜层1113的杨氏系数高。

在以上图4至图11A的实施例中，是以耐冲击减震结构包括缓冲叠层110以及阻抗叠层130来说明，然而，在其他的一些实施例中，本发明的耐冲击减震结构也可以包括缓冲叠层110，但不包括阻抗叠层130。换言之，其他的实施例的耐冲击减震结构与图4至图11A的耐冲击减震结构相似，但不包括缓冲叠层110。

图12为本发明实施例的具有耐冲击减震结构的电子装置的剖视图。

请参照图12，耐冲击减震结构10l中，与图1A实施例的耐冲击减震结构10a1相似，只是电子元件210与阻抗叠层130之间还包括光学层310。光学层310可以是黑色滤光层，其光学路径于Z轴的光学穿透度小于30％。在另一些实施例中，光学层310可以是彩色滤光层，其光学路径于Z轴的光学穿透度为70％至98％。光学层310可以是绝缘体、半导体、导体或其组合。光学层310可以是单层膜或是多层膜。

在其他实施例中，在电子元件210与缓冲层110之间也可以包括光学层。

以下对本案实施例保护结构的功效以实验及模拟进行说明。

<实验例>

本实验例是以图1A所示的具有耐冲击减震结构10a1与电子元件210的电子装置做为样品A来进行落球撞击测试。换言之，样品A由下而上依序是软膜层111、支撑层113、电子元件210、阻抗叠层130的堆叠结构。软膜层111为硅胶，厚度为1700μm，杨氏系数为0.046GPa；支撑层113为金属箔(Metal Foil)不锈钢材质，厚度为30μm，杨氏系数为193GPa；阻抗叠层130为防刮耐磨保护层，其组成材料为异戊四醇三甲基丙烯酸酯(pentaerythritol tri(meth)acrylate)或压克力材料(acrylate)与聚亚酰胺(HC/PI)，厚度为40μm，杨氏系数为11.728GPa；电子元件210为发光元件，其厚度为84.24μm，杨氏系数为10.265GPa。实验的条件是以135克重的压克力球在阻抗叠层130正上方35厘米高度自由落下撞击之，用于测试上述耐冲击减震结构的抗冲击能力。实验结果显示，电子元件210在经过131次重复的落球撞击测试后，电子元件210的发光区仍可正常运作。

<比较例>

比较例所采用的样品B与实验例的样品A相似，但不具有软膜层111、支撑层113。换言之，样品B由上而下依序是电子元件210、阻抗叠层130。阻抗叠层130为防刮耐磨保护层，其组成材料为异戊四醇三甲基丙烯酸酯(pentaerythritol tri(meth)acrylate)或压克力材料(acrylate)与聚亚酼胺(HC/PI)，厚度为40μm，杨氏系数为11.728GPa；电子元件210为发光元件，其厚度为84.24μm，杨氏系数为10.265GPa。以相同的测试条件进行测试后，电子元件210的发光区无法正常运作。实验的结果显示仅有阻抗叠层的电子元件无法通过落球撞击测试，阻抗叠层的保护能力不足以完全保护电子元件功能的完整性。

<模拟例>

以下以有限元素法(Finite Element Method,FEM)分别对叠结构A与堆叠结构B进行表面最大下压力(Maximum Normal Stress)的模拟。堆叠结构A与样品A相似；堆叠结构B与样品B相似。

模拟的结果显示，堆叠结构A中正向最大压力为247.9MPa，垂直方向的应变为-1.577％；堆叠结构B中正向最大压力为281MPa，垂直方向的应变为-2.179％。堆叠结构A的整体位移量比堆叠结构B减少至少25％。配置有缓冲叠层的堆叠结构A最大下压力下降幅度大于12％，提升了电子装置的耐冲击能力。

本发明实施例的具有阻抗叠层以及缓冲叠层耐冲击减震结构可以形成在或贴合在电子元件(例如软性电子元件)上，用于减少电子元件受到外力撞击，进而增加电子产品的使用寿命及可靠度。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为标准。

Claims

1.一种耐冲击减震结构，适用于电子元件，其特征在于，该耐冲击减震结构包括：

阻抗叠层，配置于所述电子元件的第一表面上；以及

缓冲叠层，配置于所述电子元件的第二表面上，其中所述第二表面与所述第一表面相对应，所述缓冲叠层包括：

软膜层；以及

支撑层，所述支撑层的杨氏系数大于所述软膜层的杨氏系数，

其中所述支撑层为多数层，且所述软膜层为多数层，沿着所述电子元件的所述第二表面的法线方向以互相交替的方式形成堆叠结构，其中堆叠层数大于2，距离所述电子元件最远者为所述软膜层，最靠近者为所述支撑层。

2.一种耐冲击减震结构，适用于电子元件，其特征在于，该耐冲击减震结构包括：

阻抗叠层，配置于所述电子元件的第一表面上；以及

软膜层；以及

其中所述软膜层包括两种不同的材料，

其中所述软膜层包括：

图案化的第一软膜层，其具有多个开口；以及

第二软膜层，配置于所述图案化的第一软膜层的所述多个开口中。

3.如权利要求1或2所述的耐冲击减震结构，其中所述阻抗叠层的杨氏系数介于1至60GPa；所述软膜层的杨氏系数介于0.05至1GPa；所述支撑层的杨氏系数介于50至300GPa。

4.如权利要求1或2所述的耐冲击减震结构，其中所述阻抗叠层包括有机材料与无机材料的复合材料。

5.如权利要求1或2所述的耐冲击减震结构，其中所述阻抗叠层包括有机材料制成的防刮耐磨保护层。

6.如权利要求5所述的耐冲击减震结构，其中所述阻抗叠层包括：

图案化硬质涂层，配置于所述防刮耐磨保护层上方；以及

软性物质，配置于所述图案化硬质涂层的多个开口中。

7.如权利要求6所述的耐冲击减震结构，其中所述阻抗叠层还包括硬质支撑层，配置于所述图案化硬质涂层与所述防刮耐磨保护层之间。

8.如权利要求1或2所述的耐冲击减震结构，其中所述阻抗叠层与所述电子元件之间包括光学层。

9.如权利要求8所述的耐冲击减震结构，其中所述光学层包括黑色滤光层或彩色滤光层。

10.一种耐冲击减震结构，适用于电子元件，其中所述电子元件具有第一表面以及与所述第一表面相对应的第二表面，其特征在于，所述耐冲击减震结构包括：

缓冲叠层，配置于所述电子元件的所述第二表面上，所述缓冲叠层包括：

软膜层；以及

11.如权利要求1或10所述的耐冲击减震结构，其中所述堆叠结构中，所述软膜层杨氏系数或厚度数值随着与所述电子元件之间的距离的增加而逐渐增加或减少，所述支撑层的杨氏系数或厚度数值随着与所述电子元件之间的距离的增加而逐渐增加或减少。

12.如权利要求11所述的耐冲击减震结构，其中所述堆叠结构的最接近所述电子元件的所述支撑层包覆流体。

13.一种耐冲击减震结构，适用于电子元件，其中所述电子元件具有第一表面以及与所述第一表面相对应的第二表面，其特征在于，所述耐冲击减震结构包括：

软膜层；以及

其中所述软膜层包括两种不同的材料，

其中所述软膜层包括：

图案化的第一软膜层，其具有多个开口；以及

14.一种耐冲击减震结构，适用于电子元件，其特征在于，该耐冲击减震结构包括：

阻抗叠层，配置于所述电子元件的第一表面上；以及

软膜层；以及

支撑层，所述支撑层配置于所述软膜层与所述电子元件之间，所述支撑层的杨氏系数大于所述软膜层的杨氏系数，

其中所述支撑层包覆流体。

15.一种耐冲击减震结构，适用于电子元件，其中所述电子元件具有第一表面以及与所述第一表面相对应的第二表面，其特征在于，所述耐冲击减震结构包括：

软膜层；以及

其中所述支撑层包覆流体。

16.一种电子装置，其特征在于，包括：

电子元件；以及

如权利要求1至15任一所述的冲击减震结构，配置所述电子元件上。