TWI418064B - 發光裝置 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種發光裝置，且特別是有關於一種發光裝置之封裝結構。
近年來，發光裝置的研究發展十分蓬勃。尤其以廣泛應用在照明燈源和顯示裝置的有機發光二極體(OLED)特別受到關注。
有機發光二極體的優點為高亮度，高對比度以及廣視角。有機發光二極體是發光二極體(LED)的一種，其電致發光層為有機化合物層，當電流穿過此有機化合物層時能發射出光。有機發光二極體的結構中，有機發光層形成於兩個電極之間。
OLED裝置最常出現的問題為有機層和電極的劣化。有機層和電極易與氧氣和溼氣發生反應，因而降低OLED裝置的性能。因此，電極和有機層，最佳的情況是能完全密封在OLED裝置內，防止氧氣和水分的滲入，則OLED裝置的有效壽命可顯著提高。但是，發展一個完全密封的封裝製程是相當困難的。因此，如何發展一個穩定有效的OLED封裝結構，增進元件的可靠度，是OLED產業的重要課題。
提供一種發光裝置，包含第一基板、保護層、第二基板、緩衝部與密封部。第一基板上具有一發光元件，保護層覆蓋發光元件，且保護層具有第一熱膨脹係數。第二基板位於保護層之上方。緩衝層位於第一基板與第二基板之間且圍繞保護層，其中緩衝層具有小於第一熱膨脹係數之第二熱膨脹係數。密封部環繞著緩衝部，並密封第一基板與第二基板之間的空間，其中密封部具有小於第二熱膨脹係數之第三熱膨脹係數。
依照本發明之一實施例，上述第一熱膨脹係數的範圍介於70×10-6
/K至300×10-6
/K之間；第二熱膨脹係數的範圍介於1×10-6
/K至300×10-6
/K之間；第三熱膨脹係數的範圍介於1×10-6
/K至10×10-6
/K之間。
依據上述，本發明提供一種發光裝置之封裝結構。此封裝結構具有較佳的阻水氣與阻氧氣滲入之特性，可增進發光元件的可靠度。在下面的敘述中，將會介紹上述發光裝置之封裝結構的例示結構與其例示之製造方法。為了容易瞭解所述實施例之故，下面將會提供一些技術細節。當然，並不是所有的實施例皆需要這些技術細節。同時，一些廣為人知之結構或元件，僅會以示意的方式在圖式中繪出，以適當地簡化圖式內容。
第1圖係繪示本發明一實施例之發光裝置之俯視示意圖。第2圖係繪示第1圖中沿2-2’線段之剖面示意圖。在第1圖與第2圖中，發光裝置100包括第一基板110、保護層120、第二基板130、緩衝部140及密封部150。
第一基板110上具有發光元件112。第一基板110例如可為絕緣的基板，其材料例如可為玻璃、石英、陶瓷或塑膠材質。在某些實施例中，發光元件112可包含有機發光元件(organic light emitting element)、高分子發光元件(polymeric light emitting element)、或磷光體層(phosphor layer)。在一實施例中，發光裝置100為一有機發光顯示裝置(organic light emitting display device)，發光元件112即包含一有機發光元件(organic light emitting elements)的陣列(圖中未繪示)。
保護膜120覆蓋於發光元件112上，並具有第一熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion；CTE)。保護膜120可保護發光元件112避免損害。在一實施例中，保護膜120可防止水氣的滲透而保護發光元件112。保護膜120可包含具有抵抗水氣的材料，例如壓克力樹脂(acrylic resin)與環氧樹脂(epoxy resin)。如第1圖所示，在一實施例中，保護膜120的面積大於發光元件112，而能覆蓋發光元件112全體。在某些實施例中，保護膜120的第一熱膨脹係數介於約70×10-6
/K至約300×10-6
/K之間，例如第一熱膨脹係數可為約147×10-6
/K。保護膜120的形成方式可用任何習知的適當方式來製作，例如塗佈(coating)、噴吐(dispensing)、或網版印刷(screen printing)等製程方式。而在壓克力樹脂(acrylic resin)或環氧樹脂(epoxy resin)等材料作為保護膜120之實施例中，加熱固化(thermal curing)或是UV光固化(ultraviolet light curing)的製程亦可被使用於固化保護膜120。
第二基板130配置於保護膜120的上方。具體而言，第二基板130配置於保護膜120的上方，且保護膜120以及發光元件112夾置於第一基板110與第二基板130之間而形成類似三明治的結構。在一實施例中，第二基板130的尺寸可等於或小於第一基板110。然而，第二基板130的尺寸需大於保護層120。第二基板130的材質可與第一基板110的材質相同或不同。
緩衝部140圍繞於保護層120周圍，且介於第一基板110與第二基板130之間。在一實施方式中，緩衝部140形成於第一基板110之上，並且鄰接於第二基板130，如第2圖所示。更具體地說，緩衝部140填充在第一基板110與第二基板130之間，並將第一基板110與第二基板130之間的空間密封。在另一實施方式中，緩衝部140直接接觸保護層120的至少一個側邊，或者緩衝部140可直接接觸密封部150與保護層120。在一實施例中，緩衝部140的寬度d1為約100 μm至約500 μm，而緩衝部140的厚度t為約8 μm至約30 μm。
緩衝部140具有第二熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion；CTE)，且此第二熱膨脹係數小於保護層120的第一熱膨脹係數。在某些實施例中，緩衝部140的第二熱膨脹係數介於約1×10-6
/K至約300×10-6
/K之間，例如第二熱膨脹係數可介於約30×10-6
/K至約110×10-6
/K之間。在一實施例中，緩衝部140的第二熱膨脹係數為約70×10-6
/K。
在一實施例中，緩衝部140包含高分子樹脂與至少一種無機氧化物顆粒分散於高分子樹脂中。舉例來說，上述之高分子樹脂可為壓克力樹脂、環氧樹脂、或上述兩者的混合物。無機氧化物顆粒可例如為二氧化矽(silicon dioxide)、氧化鈦(titanium dioxide)、氧化鋅(zinc oxide)、氧化鋯(zirconium dioxide)、氧化鐵(ferrite oxide)、氧化銻(antimony oxide)、氧化磷(phosphorous oxide)、氧化鋁(aluminum oxide)、氧化硼(boron oxide)、氧化鎢(tungsten oxide)、氧化鎂(magnesium oxide)、氧化鉍(bismuth oxide)、氧化釩(vanadium oxide)、氧化鈣(calcium oxide)、氧化鋇(barium oxide)、氧化鋰(lithium oxide)、氧化鈉(sodium oxide)、氧化鉀(potassium oxide)、氧化碲(tellurium oxide)、氧化鉛(lead oxide)、氧化錫(tin oxide)、氧化釕(ruthenium oxide)、氧化銣(rubidium oxide)、氧化銠(rhodium oxide)以及氧化銅(copper oxide)。無機氧化物顆粒的粒徑範圍為約10 nm至約500 nm，較佳為約10 nm至約100 nm。在一實施例中，高分子樹脂在緩衝部140中的重量百分濃度(wt%)為約20%至約80%，較佳為約40 wt%至約80 wt%。無機氧化物顆粒在緩衝部140中的重量百分濃度為約20%至約80%，較佳為約20 wt%至約60 wt%之間。在一實施例中，緩衝部140由40 wt%的高分子樹脂與60 wt%的無機氧化物顆粒所組成。在其他的實施例中，緩衝部140更包含一些添加物，例如光起始劑(photo initiator)等，而添加物在緩衝部140中的重量百分濃度為約0.1%至約5%。
在另一實施方式中，緩衝部140包含一第一副緩衝部141、一第二副緩衝部142、以及一第三副緩衝部143，如第3圖所示。第三副緩衝部143所含有的無機氧化物濃度高於第二副緩衝部142所含有的無機氧化物濃度。並且，第二副緩衝部142所含有的無機氧化物濃度高於第一次緩衝部141所含有的無機氧化物濃度。換言之，靠近密封部150的副緩衝部中無機氧化物顆粒的濃度最高，而靠近保護層120的次緩衝部中無機氧化物顆粒的濃度最低。舉例來說，第一副緩衝部141由約80 wt%的有機樹脂與約20 wt%的無機氧化物顆粒所組成；第二副緩衝部142由約50 wt%的有機樹脂與約50 wt%的無機氧化物顆粒所組成；而第三副緩衝部143由約20 wt%的有機樹脂與80 wt%的無機氧化物顆粒所組成。在本實施例中，第一副緩衝部141所具有的熱膨脹係數高於第二副緩衝部142所具有的熱膨脹係數。並且，第二副緩衝部142所具有的熱膨脹係數高於第三副緩衝部143所具有的熱膨脹係數。在本實施例中，第一副緩衝部141、第二副緩衝部142、與第三副緩衝部143所具有的熱膨脹係數分別為約110×10-6
/K、約70×10-6
/K、以及約30×10-6
/K。如上所述，緩衝部140所具有的第二熱膨脹係數值中，以靠近保護層120的區域有最高的熱膨脹係數值，而靠近密封部150區域的熱膨脹係數值最低。
在其他的實施例當中，緩衝部140所具有的無機氧化物顆粒的濃度隨著與保護層120的距離越遠而遞增，如第4圖所示。在此實施例中，第二熱脹係數隨著與保護層120距離越遠而漸低。亦即，緩衝層140所具有的第二熱膨脹係數值中，以靠近保護層120的區域有最高的熱膨脹係數值，而靠近密封部150的區域熱膨脹係數值最低。
密封部150圍繞於緩衝部140周圍，且介於第一基板110與第二基板130之間。密封部150使第一基板110與第二基板130相互黏合，並於第一基板110與第二基板130之間形成一空間，如第二圖所示。在一實施方式中，密封部150直接接觸緩衝部140的至少一個側邊。在一實施例中，密封部150的寬度d2為約500 μm至約1 mm，而密封部150的厚度為約8 μm至約30 μm。在一實施例中，密封部150的厚度為約等同於緩衝部140的厚度。
密封部150具有第三熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion；CTE)，且此第三熱膨脹係數小於緩衝部140的第二熱膨脹係數。在某些實施例中，密封部150的第三熱膨脹係數介於約1×10-6
/K至約10×10-6
/K之間，例如第三熱膨脹係數可介於約2×10-6
/K至約6×10-6
/K之間。
在一實施例中，密封部150包含至少一種玻璃熔質材料。舉例來說，上述之玻璃熔質材料可例如為二氧化矽(silicon dioxide)、氧化鈦(titanium dioxide)、氧化鋅(zinc oxide)、氧化鋯(zirconium dioxide)、氧化鐵(ferrite oxide)、氧化銻(antimony oxide)、氧化磷(phosphorous oxide)、氧化鋁(aluminum oxide)、氧化硼(boron oxide)、氧化鎢(tungsten oxide)、氧化鎂(magnesium oxide)、氧化鉍(bismuth oxide)、氧化釩(vanadium oxide)、氧化鈣(calcium oxide)、氧化鋇(barium oxide)、氧化鋰(lithium oxide)、氧化鈉(sodium oxide)、氧化鉀(potassium oxide)、氧化碲(tellurium oxide)、氧化鉛(lead oxide)、氧化錫(tin oxide)、氧化釕(ruthenium oxide)、氧化銣(rubidium oxide)、氧化銠(rhodium oxide)以及氧化銅(copper oxide)，或上述玻璃熔質材料所組成之群組。
在一實施方式中，密封部150可依下列製程製作。簡述如下：一玻璃熔質糊(或漿)塗佈於一已經包含發光元件112、保護層120與緩衝部140的第一基板110上，並施以乾燥製程。隨後，第二基板130與此包含玻璃熔質糊的第一基板110進行對位並覆蓋其上。接著，一燒結製程或一雷射光束被用來固化此玻璃熔質糊而形成密封部150。在一實施方式中，雷射光束被使用於固化玻璃熔質糊時，即為一種雷射封裝製程方式。如上述實施方式所述，密封部150可使第一基板110與第二基板120相互黏合，並於第一基板110與第二基板130之間形成一空間。
在一實施例中，玻璃熔質糊材質包含一部份的玻璃熔質顆粒、溶劑以及有機黏結劑(organic binder)。上述玻璃熔質顆粒的粒徑範圍為約1 μm至約30 μm，較佳為約1 μm至約5 μm。在一實施例中，玻璃熔質顆粒在玻璃熔質糊中的重量百分濃度(wt%)為約5%至約40%，較佳為約10 wt%至約30 wt%。有機黏結劑在玻璃熔質糊中的重量百分濃度為約5%至約40%，較佳為約10 wt%至約30 wt%之間。而溶劑在玻璃熔質糊中的重量百分濃度為約50%至約90%，較佳為約70 wt%至約90 wt%之間。在一實施例中，密封部150由約15 wt%的玻璃熔質顆粒與約15 wt%的有機黏結劑與70wt%的溶劑所組成。
保護層120可避免溼氣與氧氣滲入發光元件112而影響發光元件的可靠度。然而，在習知的雷射封裝與燒結製程技術當中，保護膜120的邊界容易發生裂縫或剝落的現象。在本發明當中，在保護膜120與密封部150之間，藉由導入一熱膨脹性質介於保護膜120與密封部150之間的一緩衝部140，可以解決上述保護層裂縫產生或剝落的問題，而提升封裝的可靠度。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．發光裝置
110．．．第一基板
112．．．發光元件
120．．．保護層
130．．．第二基板
140．．．緩衝部
141．．．第一副緩衝部
142．．．第二副緩衝部
143．．．第三副緩衝部
d1、d2．．．寬度
t．．．厚度
CTE．．．熱膨脹係數
第1圖係繪示依照本發明一實施例之一種發光裝置之俯視示意圖。
第2圖係繪示第1圖中之2-2’剖線之剖面示意圖。
第3圖係繪示依照本發明另一實施例之發光裝置之剖面示意圖。
第4圖係繪示依照本發明又一實施例之發光裝置之剖面示意圖。
100．．．發光裝置
112．．．發光元件
120．．．保護層
130．．．第二基板
140．．．緩衝部
150．．．密封部
Claims (20)
- 一種發光裝置，包含：一第一基板，具有一發光元件；一保護層，覆蓋該發光元件，且具有一第一熱膨脹係數；一第二基板，位於該保護層之上方；一緩衝部，位於該第一基板與該第二基板之間，且環繞該保護層，該緩衝部具有一第二熱膨脹係數，且該第二熱膨脹係數小於該第一熱膨脹係數，其中該緩衝部包含一高分子樹脂以及複數個無機氧化物顆粒分散於該高分子樹脂中，該無機氧化物在該緩衝部中的重量百分濃度為約20%至約80%；以及一密封部，位於該第一基板與該第二基板之間，且環繞該緩衝部，該密封部具有一第三熱膨脹係數，且該第三熱膨脹係數小於該第二熱膨脹係數；其中該無機氧化物顆粒的濃度在該緩衝部鄰近該密封部之一端點具有最大值。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該緩衝部直接接觸該密封部與該保護層。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該無機氧化物係選自由二氧化矽(silicon dioxide)、氧化鈦(titanium dioxide)、氧化鋅(zinc oxide)、氧化鋯(zirconium dioxide)、氧化鐵(ferrite oxide)、氧化銻(antimony oxide)、氧化磷 (phosphorous oxide)、氧化鋁(aluminum oxide)、氧化硼(boron oxide)、氧化鎢(tungsten oxide)、氧化鎂(magnesium oxide)、氧化鉍(bismuth oxide)、氧化釩(vanadium oxide)、氧化鈣(calcium oxide)、氧化鋇(barium oxide)、氧化鋰(lithium oxide)、氧化鈉(sodium oxide)、氧化鉀(potassium oxide)、氧化碲(tellurium oxide)、氧化鉛(lead oxide)、氧化錫(tin oxide)、氧化釕(ruthenium oxide)、氧化銣(rubidium oxide)、氧化銠(rhodium oxide)以及氧化銅(copper oxide)所組成之群組。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該些無機氧化物顆粒的粒徑介於約10nm至約500nm之間。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該高分子樹脂的材料係選自由壓克力樹脂(acrylic resin)、環氧樹脂(epoxy resin)以及上述組合所組成的群組。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該無機氧化物顆粒的濃度分佈係隨著該緩衝部與該保護層間的距離增加而遞增。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該第一熱膨脹係數為約70×10-6/K至約300×10-6/K。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該第二熱膨脹係數為約1×10-6/K至約300×10-6/K。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該第三熱膨脹係數為約1×10-6/K至約10×10-6/K。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該發光元件為一有機發光元件(organic light emitting element)、一高分子發光元件(polymeric light emitting element)或一磷光體層(phosphor)元件。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該保護層的材料係選自由壓克力樹脂(acrylic resin)、環氧樹脂(epoxy resin)及上述組合所組成之群組。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該密封部包含至少一材料，係選自由二氧化矽(silicon dioxide)、氧化鈦(titanium dioxide)、氧化鋅(zinc oxide)、氧化鋯(zirconium dioxide)、氧化鐵(ferrite oxide)、氧化銻(antimony oxide)、氧化磷(phosphorous oxide)、氧化鋁(aluminum oxide)、氧化硼(boron oxide)、氧化鎢(tungsten oxide)、氧化鎂(magnesium oxide)、氧化鉍(bismuth oxide)、氧化釩(vanadium oxide)、氧化鈣(calcium oxide)、氧化鋇(barium oxide)、氧化鋰(lithium oxide)、氧化鈉(sodium oxide)、氧化鉀(potassium oxide)、氧化碲(tellurium oxide)、氧化鉛 (lead oxide)、氧化錫(tin oxide)、氧化釕(ruthenium oxide)、氧化銣(rubidium oxide)、氧化銠(rhodium oxide)以及氧化銅(copper oxide)所組成之群組。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該第二熱膨脹係數係隨著該緩衝部與該保護層間的距離增加而遞減。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該第二熱膨脹係數在該緩衝部鄰近該保護層之一端點具有最大值。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該密封部之一寬度為約500μm至約1000μm。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該密封部之一厚度為約8μm至約30μm。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該緩衝部之一寬度為約100μm至約500μm。
- 如請求項1所述之發光裝置，其中該緩衝部之一厚度為約8μm至約30μm。
- 一種發光裝置，包含：一第一基板，具有一發光元件；一保護層，覆蓋該發光元件，且具有一第一熱膨脹係 數；一第二基板，位於該保護層之上方；一緩衝部，位於該第一基板與該第二基板之間，且環繞該保護層，該緩衝部具有一第二熱膨脹係數，且該第二熱膨脹係數小於該第一熱膨脹係數，其中該第二熱膨脹係數為約1×10-6/K至約300×10-6/K；以及一密封部，位於該第一基板與該第二基板之間，且環繞該緩衝部，該密封部具有一第三熱膨脹係數，且該第三熱膨脹係數小於該第二熱膨脹係數。
- 一種發光裝置，包含：一第一基板，具有一發光元件；一保護層，覆蓋該發光元件，且具有一第一熱膨脹係數；一第二基板，位於該保護層之上方；一緩衝部，位於該第一基板與該第二基板之間，且環繞該保護層，該緩衝部具有一第二熱膨脹係數，且該第二熱膨脹係數小於該第一熱膨脹係數；以及一密封部，位於該第一基板與該第二基板之間，且環繞該緩衝部，該密封部具有一第三熱膨脹係數，且該第三熱膨脹係數小於該第二熱膨脹係數，其中該第二熱膨脹係數在該緩衝部鄰近該保護層之一端點具有最大值。
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