TW201937665A - 封裝結構 - Google Patents
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Abstract
本發明提供了一種封裝結構，其包括基板、電子元件層、有機聚合物層以及保護層，電子元件層設置在基板上，有機聚合物層設置在電子元件層上，保護層設置在有機聚合物層上。因此，相較於傳統的封裝結構，本發明可省略至少一層具有無機材料的鈍化層的製作，並同時簡化製作工藝與封裝結構的膜層，進而降低成本與提高產能。
Description
本發明有關於一種封裝結構，特別是有關於一種有機聚合物層直接設置在電子元件層上的封裝結構。
隨著電子產品的演進與發展，電子產品在現今社會中已成為不可或缺的物品，而電子產品在生產過程中一般會經過封裝工藝，藉此形成封裝結構以保護電子產品內部的電子元件，例如阻擋水氣、氧氣或是防止物理性傷害。為了使封裝結構達到良好的保護效果，並同時降低封裝結構的製作成本，產業界致力於研究封裝結構的製作、材料與結構，藉此使所生產的電子產品的可靠度提升與降低製作成本。
本發明提供一種封裝結構，其有機聚合物層直接設置在電子元件層上，藉此達到降低封裝結構的製作成本與複雜度，進而提升產能以及與現行主流的封裝技術產生區別。
本發明的實施例提供了一種封裝結構，其包括基板、電子元件層、有機聚合物層以及保護層，電子元件層設置在基板上，有機聚合物層直接設置在電子元件層上，保護層設置在有機聚合物層上。
由於本發明的封裝結構中的有機聚合物層直接設置在電子元件層上，並且有機聚合物層不會與電子元件層產生化學反應而使得有機聚合物層或電子元件層產生不良影響，進而能維持有機聚合物層的保護效果，因此，相較於傳統的封裝結構，本發明可省略至少一層具有無機材料的鈍化層的製作，並同時簡化製作工藝與封裝結構的膜層，進而降低成本與提高產能，甚至可降低封裝結構的厚度。
為使本領域技術人員能更進一步瞭解本發明，以下特列舉本發明的實施例，並配合附圖詳細說明本發明的構成內容及所欲達成的功效。須注意的是，附圖均為簡化的示意圖，因此，僅顯示與本發明有關之元件與組合關係，以對本發明的基本架構或實施方法提供更清楚的描述，而實際的元件與佈局可能更為複雜。另外，為了方便說明，本發明的各附圖中所示的組件並非以實際實施的數目、形狀、尺寸做等比例繪製，其詳細的比例可依照設計的需求進行調整。
當在本說明書中使用術語"包括（含）"和/或"具有"時，其指定了所述特徵、區域、步驟、操作和/或元件的存在，但並不排除一個或多個其它特徵、區域、步驟、操作、元件和/或其組合的存在或增加。當諸如層或區域的元件被稱為在另一元件（或其變型）"上"或延伸到另一元件"上"時，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上，或者兩者之間還可以存在插入的元件。另一方面，當稱一元件"直接"設置在另一元件（或其變型）上或者"直接"延伸到另一元件上時，兩者間不存在插入元件。並且，當一元件被稱作"電連接"到另一元件（或其變型）時，它可以直接連接到另一元件或通過一或多個元件間接地連接到另一元件。
請參考圖1到圖3，圖1所示為本發明第一實施例的封裝結構的剖面示意圖，圖2所示為本發明第一實施例的封裝結構的部分俯視示意圖，圖3所示為本發明一實施例的電子元件層的剖面示意圖，其中圖2所繪示的位置為第一實施例的封裝結構100的一個角落。本文的封裝結構100以有機發光二極體顯示器(organic light-emitting diode display, OLED display)的封裝結構為例，但不以此為限，封裝結構100也可為其它類型的顯示器的封裝結構、電子元件（例如電容）的封裝結構或其它適合的電子裝置（例如微機電系統(MEMS)）的封裝結構。如圖1與圖2所示，本實施例的封裝結構100包括基板110、電子元件層120、有機聚合物層130以及保護層140，並具有主動區AR與位於主動區AR週邊的周邊區PR，其中主動區AR用以顯示畫面，周邊區PR則用以設置部分電路。基板110用以乘載電子元件、結構或膜層，而本實施例的基板110可為硬質基板例如玻璃基板、塑膠基板、石英基板或藍寶石基板，也可為例如包含聚亞醯胺材料(polyimide, PI)或聚對苯二甲酸乙二酯材料(polyethylene terephthalate, PET)的柔韌基板，但不以此為限。
電子元件層120設置在基板110上，並可具有至少一個電子元件，以提供特定的功能，其中電子元件可為有源元件與無源元件的其中至少一種，而由於本實施例的封裝結構100為有機發光二極體顯示器的封裝結構，因此，主動區AR內的電子元件層120可包括有機發光二極體結構以及其它所需的電子元件（例如導電走線），以提供發光與顯示畫面的功能，但不以此為限。在另一實施例中，若封裝結構100為電容封裝結構，則電子元件層120可包括電容。由於本實施例的電子元件層120包括有機發光二極體結構，因此，如圖3所示，本實施例的電子元件層120中可具有兩個導電電極122、126以及位於兩導電電極122、126之間的主動層124，而主動層124舉例可通過電荷結合或電荷分離的方式將電能轉換為光能，但電子元件層120所具有的膜層不以此為限，例如電子元件層120中還可包括用以分隔導電走線的絕緣層，而絕緣層舉例包括氧化矽或氮化矽層。此外，本實施例的封裝結構100還可選擇性的包括像素定義層150(pixel defining layer, PDL)，用以定義出主動區AR與分隔各像素，也就是分隔主動區AR內的電子元件層120，但不以此為限。
有機聚合物層130直接設置在電子元件層120上，也就是說，有機聚合物層130直接接觸電子元件層120，以保護電子元件層120。在本實施例中，有機聚合物層130的製作是先將寡聚物(oligmer)例如通過塗布(coating)或列印(printing)的方式直接設置於電子元件層120上，接著，再經由能量照射寡聚物而聚合形成有機聚合物層130，其中此能量舉例可為熱能或輻射能，也就是可經由加熱或照光等方式聚合寡聚物，例如可將寡聚物加熱至約60℃到約120℃以進行聚合，或是將寡聚物照射波長為約300奈米(nm)到約500奈米的光線以進行聚合，而對寡聚物所施加的功率可為約0.1~100毫瓦/平方公分(mW/cm2)，但有機聚合物層130的製作方式不以此為限。須說明的是，由於本實施例的有機聚合物層130需直接設置在電子元件層120上，因此，有機聚合物層130可包括材料的特性是不易與電子元件層120經接觸而發生化學反應並導致變質，並避免影響有機聚合物層130的保護效果，以及例如可利用上述方式而製作，因此有機聚合物層130的材料含有可聚合成聚甲基丙烯酸甲酯（Poly(methyl methacrylate), PMMA）型態的化合物系列的其中至少兩種的聚合物，例如丙烯酸酯(acrylate)或其衍生物、丙烯酸甲酯(methyl acrylate)或其衍生物或是甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate)或其衍生物，但不以此為限，其中此聚合物的含氟比例可為約5%~55%，分子量可為10000~1000000，並具有撥水性性質。另外，關於有機聚合物層130的設置，舉例來說，在基板110的俯視方向上，圖2所繪示的有機聚合物層130的尺寸可大於主動區AR的尺寸，也就是說，有機聚合物層130至少覆蓋與保護主動區AR內的電子元件層120，以對電子元件層120有較良好的保護，而在本實施例中，有機聚合物層130的邊緣與主動區AR的邊緣之間可具有大於或等於1微米(µm)的距離D1，但不以此為限。
保護層140舉例可通過貼附的方式設置在有機聚合物層130上，用以保護整體的封裝結構100並具有阻障(barrier)功能，並提高耐候性(weather resistance)。關於保護層140的設置，舉例來說，在圖2中，在基板110的俯視方向上，基板110的尺寸可大於保護層140的尺寸，且保護層140的尺寸可大於有機聚合物層130的尺寸，在本實施例中，保護層140的邊緣與有機聚合物層130的邊緣之間的距離D2可為大於或等於1微米且小於或等於350微米或是大於或等於1微米且小於或等於700微米，但不以此為限。
在傳統的封裝結構中，若傳統的含有有機材料的膜層接觸到電子元件層120時，在經過製作工藝中的能量照射後，含有有機材料的膜層內部的能量起始劑會釋放出游離基或類似性質之游離分子，會與電子元件層內的材料結合而產生化學反應而使得電子元件層120的特性或壽命表現產生影響，且影響傳統有機材料的保護效果，因此，在完成電子元件層120的製作後，一般會於電子元件層120上形成具有無機材料的鈍化層，例如氧化矽層或氮化矽層，接著才形成含有有機材料的膜層於鈍化層上，以達到保護電子元件層120的效果，也就是說，傳統的有機材料與電子元件層120之間必須存在具有無機材料的鈍化層，以分隔電子元件層120與有機材料。然而，由於具有無機材料的鈍化層需透過例如等離子化學氣相沈積(plasma-enhanced chemical vapor deposition, PECVD)或原子層沉積(atomic layer deposition, ALD)等沉積方式形成，而此些製作工藝成本較高，且所對應使用的設備也較為昂貴，因此，造成封裝結構的成本提高。相反的，由於本實施例的有機聚合物層130包括上述材料，使得有機聚合物層130可直接設置在電子元件層120上，藉此省略了具有無機材料的鈍化層的製作，並同時簡化製作工藝與封裝結構100的膜層，進而降低成本與提高產能，甚至可降低封裝結構100的厚度。此外，在本實施例中，為了再提升有機聚合物層130的保護效果，有機聚合物層130可包括阻隔水氣與氧氣的材料，以防止水氣與氧氣的滲入而損毀電子元件層120中的電子元件，但不以此為限。另外，本實施例的有機聚合物層130的厚度範圍可為約0.1微米至約10微米，藉此包覆製造工藝中可能附著於電子元件層120上的微粒，以避免微粒的突出而放電，但厚度不以此為限。
另外，本實施例的封裝結構100還可依據需求而選擇性的包括其它膜層，舉例而言，封裝結構100還可包括彩色濾光層(color filter, CF)或遮蔽層(black matrix, BM)等膜層，設置在有機聚合物層130之上，以提高顯示品質。
本發明的封裝結構不以上述實施例為限，下文將繼續揭示其它實施例，然為了簡化說明並突顯各實施例與上述實施例之間的差異，下文中使用相同標號標注相同元件，並不再對重複部分作贅述。
請參考圖4與圖5，圖4所示為本發明第二實施例的封裝結構的剖面示意圖，圖5所示為本發明第二實施例的封裝結構的部分俯視示意圖，其中圖5所繪示的位置為第二實施例的封裝結構200的一個角落。如圖4與圖5所示，本實施例與第一實施例的差異在於本實施例的封裝結構200還可包括至少一個無機絕緣層210，設置在有機聚合物層130與保護層140之間，而無機絕緣層210的材料舉例可包括氧化矽、氮氧化矽、氮化矽與其它可用於OLED上之無機絕緣材料中的至少一個，以提高保護效果，例如提高阻水效果。詳細而言，在圖4中，封裝結構200包括兩個第一無機絕緣層212與兩個第二無機絕緣層214，第一無機絕緣層212所包括的材料或材料比例不同於第二無機絕緣層214，例如第一無機絕緣層212包括氧化矽、氮氧化矽與氮化矽的其中一個，而第二無機絕緣層214包括氧化矽、氮氧化矽與氮化矽的其中另一個，且第一無機絕緣層212與第二無機絕緣層214彼此交替堆疊，換句話說，不同材料或不同材料比例的無機絕緣層210彼此交替堆疊，但不以此為限。在本實施例中，第一無機絕緣層212的數量與第二無機絕緣層214的數量相同，但不以此為限，在另一實施例中，第一無機絕緣層212的數量與第二無機絕緣層214的數量不相同，例如第一無機絕緣層212的數量與第二無機絕緣層214的數量的差等於1。在另一實施例中，一個或多個無機絕緣層210可直接設置在有機聚合物層130與保護層140之間，而多個無機絕緣層210之間的材料或是材料比例可部分相同或都不相同。各層無機絕緣層210可分別以CVD工藝或ALD工藝所製作，但其製作方法不以此為限。另外，關於無機絕緣層210的設置，舉例來說，在圖5中，在基板110的俯視方向上，無機絕緣層210的尺寸大於有機聚合物層130的尺寸並小於保護層140的尺寸，藉此使保護效果延長並提高保護效果，在本實施例中，無機絕緣層210的邊緣與有機聚合物層130的邊緣之間的距離D3可為大於或等於1微米且小於或等於350微米，而無機絕緣層210的邊緣與保護層140的邊緣之間的距離D4可為大於或等於1微米且小於或等於350微米，但不以此為限。此外，各個無機絕緣層210（即各個第一無機絕緣層212與各個第二無機絕緣層214）的厚度可各自為約0.5奈米到約500奈米，以作為薄膜封裝(thin film encapsulation, TFE)，但不以此為限。
請參考圖6，圖6所示為本發明第三實施例的封裝結構的剖面示意圖。如圖6所示，本實施例與第一實施例的差異在於本實施例的封裝結構300還可包括黏著層310，設置在有機聚合物層130與保護層140之間，以增強有機聚合物層130與保護層140之間的黏著效果。本實施例的黏著層310具有雙面接著功能，在將其貼附至有機聚合物層130表面後，再將保護層140設置於黏著層310，利用黏著層310使保護層140更加穩固貼附在封裝結構300的表面。另外，黏著層310也可具有密封與阻隔水氣與氧氣的功能，但不以此為限。
請參考圖7，圖7所示為本發明第四實施例的封裝結構的剖面示意圖。如圖7所示，本實施例與第一實施例的差異在於本實施例的封裝結構400還可包括光學膜層410設置在保護層140上，以提高顯示品質與效果。在本實施例中，光學膜層410舉例可通過黏貼的方式貼附在保護層140上，而光學膜層410具備光學功能，例如可為偏光片或抗反射膜，但不以此為限。
請參考圖8，圖8所示為本發明第五實施例的封裝結構的剖面示意圖。如圖8所示，本實施例與第二實施例的差異在於本實施例的封裝結構500的至少一個無機絕緣層210設置在有機聚合物層130與電子元件層120之間，也就是說，本實施例的有機聚合物層130並不直接設置在電子元件層120上，使得有機聚合物層130不與電子元件層120接觸。圖8舉例繪示兩層無機絕緣層210（一個第一無機絕緣層212與一個第二無機絕緣層214），並位於兩像素定義層150之間，但無機絕緣層210的數量與設置方式不以此為限。另外，有機聚合物層130與保護層140之間也可選擇性地設置無機絕緣層210。無機絕緣層210的設置方式與材料類似於第二實施例，在此不再重複贅述。
綜上所述，由於本發明的封裝結構的有機聚合物層可直接設置在電子元件層上，並且本發明所提供的有機聚合物層不會與電子元件層產生化學反應而使得有機聚合物層或電子元件層產生不良影響，進而維持有機聚合物層的保護效果，因此，相較於傳統的封裝結構，本發明可省略至少一層具有無機材料的鈍化層的製作，並同時簡化製作工藝與封裝結構的膜層，進而降低成本與提高產能，甚至可降低封裝結構的厚度。
以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
100、200、300、400、500‧‧‧封裝結構
110‧‧‧基板
120‧‧‧電子元件層
122‧‧‧導電電極
124‧‧‧主動層
126‧‧‧導電電極
130‧‧‧有機聚合物層
140‧‧‧保護層
150‧‧‧像素定義層
210‧‧‧無機絕緣層
212‧‧‧第一無機絕緣層
214‧‧‧第二無機絕緣層
310‧‧‧黏著層
410‧‧‧光學膜層
AR‧‧‧ 主動區
D1、D2、D3、D4‧‧‧距離
PR‧‧‧周邊區
圖1為本發明第一實施例的封裝結構的剖面示意圖。
圖2為本發明第一實施例的封裝結構的部分俯視示意圖。
圖3為本發明一實施例的電子元件層的剖面示意圖。
圖4為本發明第二實施例的封裝結構的剖面示意圖。
圖5為本發明第二實施例的封裝結構的部分俯視示意圖。
圖6為本發明第三實施例的封裝結構的剖面示意圖。
圖7為本發明第四實施例的封裝結構的剖面示意圖。
圖8為本發明第五實施例的封裝結構的剖面示意圖。
Claims (17)
- 一種封裝結構，包括： 基板； 電子元件層，設置在所述基板上； 有機聚合物層，設置在所述電子元件層上；以及 保護層，設置在所述有機聚合物層上。
- 如請求項1之封裝結構，所述封裝結構還具有主動區，所述電子元件層的電子元件設置在所述主動區內，在所述基板的俯視方向上，所述有機聚合物層的尺寸大於所述主動區的尺寸。
- 如請求項1之封裝結構，其中在所述基板的俯視方向上，所述基板的尺寸大於所述保護層的尺寸，所述保護層的尺寸大於所述有機聚合物層的尺寸。
- 如請求項1之封裝結構，其中還包括至少一個無機絕緣層，設置在所述有機聚合物層與所述保護層之間或設置在所述有機聚合物層與所述電子元件層之間。
- 如請求項4之封裝結構，其中所述無機絕緣層的材料包括氧化矽、氮氧化矽與氮化矽中的至少一個。
- 如請求項4之封裝結構，其中所述電子裝置包括多個所述無機絕緣層，所述多個無機絕緣層包括至少一個第一無機絕緣層與至少一個第二無機絕緣層，所述第一無機絕緣層所包括的材料或材料比例不同於所述第二無機絕緣層，且所述第一無機絕緣層與所述第二無機絕緣層彼此交替堆疊。
- 如請求項4之封裝結構，其中在所述基板的俯視方向上，所述無機絕緣層的尺寸大於所述有機聚合物層的尺寸並小於所述保護層的尺寸。
- 如請求項1之封裝結構，還包括黏著層，設置在所述有機聚合物層與所述保護層之間。
- 如請求項1之封裝結構，還包括至少一層具備光學功能的膜層，設置在所述保護層上。
- 如請求項1之封裝結構，其中所述有機聚合物層包括含有可聚合成聚甲基丙烯酸甲酯型態的化合物系列的其中至少兩種的聚合物。
- 如請求項10之封裝結構，其中所述有機聚合物層包括丙烯酸酯或其衍生物、丙烯酸甲酯或其衍生物或是甲基丙烯酸甲酯或其衍生物。
- 如請求項1之封裝結構，其中所述有機聚合物層包括含氟比例為5%~55%的聚合物。
- 如請求項1之封裝結構，其中所述有機聚合物層具有阻隔水氣與氧氣的材料。
- 如請求項1之封裝結構，其中所述有機聚合物層的厚度範圍為0.1微米至10微米。
- 如請求項1之封裝結構，其中所述有機聚合物層是由寡聚物經由能量照射而聚合形成。
- 如請求項1之封裝結構，其中所述電子元件層包括有機發光二極體結構。
- 如請求項1之封裝結構，其中所述有機聚合物層直接設置在所述電子元件層上。
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