TWI420722B - 具有封裝單元之裝置 - Google Patents

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TWI420722B
TWI420722B TW098102840A TW98102840A TWI420722B TW I420722 B TWI420722 B TW I420722B TW 098102840 A TW098102840 A TW 098102840A TW 98102840 A TW98102840 A TW 98102840A TW I420722 B TWI420722 B TW I420722B
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Markus Klein
Ralph Paetzold
Tilman Schlenker
Heribert Zull
Christian Schmid
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Description

具有封裝單元之裝置
本發明係一種具有封裝單元之裝置。
本專利申請要求享有德國專利申請10 2008 006 721.0、德國專利申請10 2008 019 900.1、德國專利申請10 2008 031 405.6、德國專利申請10 2008 048 472.5之優先權。
現今使用的技術是以高成本的玻璃罩封裝對濕氣敏感之有機發光二極體(OLED)顯示器,也就是以玻璃罩將OLED顯示器的作用區封在一個空腔中。封裝玻璃通常是被環繞OLED顯示器之作用區的一個黏著劑層黏貼在一片基板上,但是這個黏著劑層經常因為所使用的材料及/或機械負荷而無法長期隔絕濕氣及/或氧氣。因此在這種OLED顯示器的空腔中有必要在基板與封裝玻璃之間另外設置吸氣材料,以吸收濕氣及/或氧氣。
但是這種封裝解決方案對於所使用的材料有很高的要求,而且在製造上通常會耗費很長的時間及很高的成本。
本發明的目的是提出一種具有一個元件及一個封裝單元的裝置,其中該封裝單元用來封裝該元件,以隔絕濕氣及/或氧氣。
採用具有申請專利範圍之獨立申請項目之特徵的裝置即可達到上述目的。本發明之各種有利的實施方式及改良 方式均記載於申請專利範圍之附屬申請項目及以下之說明及圖式中。
本發明之裝置的至少一種實施方式具有一個元件及一個封裝單元。封裝單元可以封裝元件,以隔絕濕氣及/或氧氣。
此處及以下說明中所謂的“封裝”及”密封”是指封裝單元對濕氣及/或氧氣產生阻障作用的特性,也就是說濕氣及/或氧氣無法透過封裝單元。例如可以將封裝單元設置在元件與含有濕氣及/或氧氣的環境之間,以保護元件免於環境的不良影響。在這種情況下,封裝單元單獨就可以將元件封裝起來,例如封裝單元將元件整個封住。此外,封裝單元形成的“封裝”及”密封”也可能是指封裝單元與其他將在以下說明的構件(例如基板或遮蓋物)一起將元件封裝起來。
此處及以下說明中所謂的“封裝”及”密封”主要是指一種隔絕濕氣及/或氧氣的密封。這表示濕氣及/或氧氣無法滲入封裝單元。尤其是密封式的封裝單元可以保護元件免於受到環境中的濕氣及/或氧氣的影響,因而對元件的功能及/或組成造成不良影響或損害。
例如,元件至少具有一個對濕氣及/或氧氣敏感的零件或子區域。這個零件或子區域的功能及/或組成可能會因為濕氣及/或氧氣的影響而受損。因此使用封裝單元可以保護這個對濕氣及/或氧氣的零件或這個對濕氣及/或氧氣的子 區域。
此外,元件也可能至少具有一個能夠讓濕氣及/或氧氣透過零件或子區域,因此濕氣及/或氧氣可以滲入這個零件或子區域,及/或穿透這個零件或子區域。例如這可能是因為零件或子區域對濕氣及/或氧氣的吸收及/或擴散而造成的。在這種情況下,使用封裝單元可以防止濕氣及/或氧氣滲入這個零件或子區域,及/或防止濕氣及/或氧氣穿透這個零件或子區域。
封裝單元在元件的至少一個表面上具有至少一第一層及至少一位於第一層上的第二層。因此第一層可以設置在元件表面與第二層之間。
此處及以下說明中所謂的”上”、”上方”及”在其上”是指零件在從元件看出去的方向上的配置方式。例如第二零件位於第一零件上,或是第二零件被設置在第一零件背對元件的那一個面的上方。
此處及以下說明中所謂的將一個層或一個零件設置在另一層或另外一個零件”上”,是指將這個層或這個零件以形成直接機械接觸及/或電接觸的方式直接設置在另一層或另外一個零件上。此外,這種說法也可以是指將該層或這個零件間接設置在另一層或另一個零件上,也就是說在該層與這另一層之間或在這個零件與這另一個零件之間可能還會有其他的層及/或零件。
此處及以下說明中所謂的將一層或一個零件設置在兩 個其他層或零件”之間”是指將該層或這個零件以與這其他兩層或零件中的一層或零件形成直接機械接觸及/或電接觸(或間接接觸)以及與這兩個其他的層或零件中的另一層或零件形成直接機械接觸及/或電接觸(或間接接觸)的方式,直接設置在這其他兩層或零件之間。如果是間接接觸,則在該層或零件與這其他兩層或零件中的至少一層或零件之間可能還會有其他的層及/或零件。
以下提出之實施方式及實施例可以使此處提及之具有至少一第一層及至少一第二層的封裝單元具有可靠及有效的封裝效果。封裝單元之可靠及有效的封裝效果係來自於至少一第一層及至少一第二層的組合及共同作用。
第一層及第二層均可含有無機材料,這些無機材料可以經由第一層及第二層的組合保護元件免於受到環境的不良影響,也就是免於受到濕氣及/或氧氣的影響。尤其是第一層及第二層可以分別含有一種無機材料,或是分別由一種無機材料所構成。
第一層可以含有一種氧化物、氮化物或氮氧化物,或是由其中任一種所構成。例如這種濕氣及/或氧氣可以含有鋁、矽、鋅、錫、鈦、鋯、鉭、鈮、或鉿。根據一種很有利的方式,第一層含有一種氮化矽(SixNy,例如Si2N3)、氧化矽(SiOx,例如SiO2)、氧化鋁(例如Al2O3)、及/或氧化鈦(例如TiO2)。此外,第一層也可以含有一種將在以下詳細說明的透明導電氧化物(TCO)。此外,第一層還可以含有一種金 屬或合金,或是由此種金屬或合金所構成。例如第一層可以含有鋁或一種鋁合金。此外,第一層也可以含有一種前面關於氧化物、氮化物及氮氧化物之說明中提及的金屬。
第一層可以具有陶瓷層的體積結構及/或結晶形、多晶形、非晶形及/或玻璃狀的結構。
例如可以利用電漿加強式化學氣相沉積法(PECVD)將以上提及的材料沉積出來,以形成第一層。例如可以在元件上方或環繞元件的一個容積中產生電漿,其作法是將至少兩種氣態原始化合物導入該容積,這些原始化合物可以在電漿中被電離及被激發因而彼此產生化合反應。由於有產生電漿,因此PECVD法可以將為形成第一層而必須將至少一個元件表面加熱達到的溫度降得比沒有電漿的CVD法低。因此這種方法尤其適用於元件被加熱到某一個最大溫度以上將產生不可逆的損害的情況。例如在以下將提及的元件(尤其是有機電子元件)的最大溫度為120℃,因此沉積出第一層的溫度應低於120℃,而且最好是低於或等於80℃。
另外一種可行方式是利用一種物理氣相沉積法沉積出第一層,例如濺射、離子加強式沉積法、熱蒸發等方法。
此外,第一層也可以含有一種玻璃或是由此種玻璃所構成。例如此種玻璃可以含有前面提及之一種或數種氧化物。可以利用電將噴塗沉積出此種玻璃。
電將噴塗法可以在一支所謂的電漿焊槍內的至少一個 陽極與至少一個陰極之間經由高電壓產生電弧,經由電弧可以引進一種氣體或混合氣體,並使該氣體或混合氣體被電離。例如這種氣體或混合氣體可以含有氬、氮、氫、及/或氦。例如可以將形成第一層之粉狀材料噴射到電弧及氣體或混合氣體產生的電漿流中。電漿的溫度可以將粉狀材料熔化,並由電漿流將熔化的粉狀材料帶到至少一個元件表面上。例如可以使用平均粒徑小於或等於數百微米、但大於或等於100奈米(或最好是大於或等於1微米)的粉狀材料。粉狀材料的平均粒徑愈小,就可以沉積出愈均勻的第一層。粉狀材料的平均粒徑愈大,沉積出第一層的速度就愈快。此外,其他會影響第一層之結構及品質的因素還包括電漿氣體的速度、溫度及/或組成。
除了電將噴塗法外,也可以利用火焰噴塗法或熱蒸發法形成含有玻璃的第一層。
第一層也可以是一個層序列,這個層序列是由至少兩個含有不同材料的層所構成。例如可以沉積出一個至少具有兩個不同層的層序列作為第一層。例如層序列的一個層含有氧化物,另外一個層含有氮化物。層序列也可以是由多個含有第一種材料(例如氮化物)的第一種層及/或多個含有第二種材料(例如)氧化物的第二種層所構成,而且是以交替方式形成第一種層及第二種層。如果以”N”代表含有氮化物的層,以”O”代表含有氧化物的層,則舉例而言構成第一層的層序列可以是NON、NONON、ONO、或ONONO。第 一層之層序列中各層的厚度可以是大於或等於50奈米(或最好是大於或等於100奈米)。由包含多個層的層堆疊第一層的好處是,可以縮小第一層內出現之晶格缺陷(例如氣孔或位錯)的範圍,也就是可以將層堆疊中的一個層的晶格缺陷限制在這個層內,而不會延伸到整個第一層。
以上提及的形成第一層的方法都可以用低成本且快速的方式形成第一層。尤其是可以形成厚度大於或等於50奈米、或最好是大於或等於100奈米的第一層。此外,第一層的厚度也可以是小於或等於2微米、或最好是小於或等於1微米,具有此種厚度之第一層的封裝單元除了具有密封功能外,還可以保護元件免於受到外界環境之機械負荷的損害。
使用以上提及的方法,尤其是在元件的溫度低於120℃(或最好是低於80℃)的情況下,可以直接將第一層設置在元件上,而不會使元件或零件受損。
例如第一層的體積結構可以是結晶形及/或多晶形的結構。一種可能的情況是第一層的體積結構具有結構缺陷及/或晶格缺陷,例如位錯、晶粒邊界、及/或堆疊缺陷。第一層的體積結構是由以上提及的形成第一層的方法及/或其上設置第一層之元件表面的表面結構決定。例如元件的至少一個表面(也就是其上有設置封裝單元的表面)可能會因為元件的製造過程而出現污染、灰塵、或其他微粒。這一類的微粒可能會將元件表面部分蓋住及/或遮蔽,使得第 一層無法以均勻且全面蓋住的方式被沉積到元件表面上,因而使第一層內易於產生氣孔或孔洞。
前面提及之第一層之體積提構的結構缺陷及晶格缺陷,以及第一層之表面結構內的氣孔,都可能構成濕氣及/或氧氣的滲透路徑,使濕氣及/或氧氣可以(或至少是變得比較容易)擴散到第一層內。
此外,第一層背對元件的那一個表面(也就是第二層設置於其上的那一個表面)可以具有一個宏觀地形結構的表面結構,例如升高、凸起、角度、棱邊、角落凹陷、溝槽、溝渠、微透鏡及/或稜鏡及/或微觀地形結構的表面結構,例如具有表面粗糙度及/或氣孔。此處是將可以用可見光解析的表面結構歸類為宏觀結構,以及將無法用可見光解析的表面結構歸類為微觀結構。這表示宏觀結構的尺寸為大於或等於400奈米,微觀結構的尺寸為小於400奈米。
表面結構可以是由前面提及的形成第一層的方法所形成,也可以是由其他適當的後續步驟所形成(尤其是宏觀結構),例如經由掩膜離析及/或事後以機械移除及/或化學侵蝕等方式加工。例如宏觀地形結構可使透明之封裝單元(尤其是具有將在本文後面說明之OLED元件的裝置的可以讓光線穿過並向外射出的封裝單元)產生光折射及/或光散射。
第二層與第一層的組合可以形成密閉的封裝單元。尤其是第二層可以將前面提及的可能出現在第一層中的滲透 路徑封閉住。
可以直接將第二層設置在第一層上,並與第一層形成直接接觸。這表示第二層及第一層有一個共同的交界面,以及一個背對這個交界面的頂面。一種很好的方式是,第二層至少可以部分或近似延續第一層的表面結構,這表示第二層的頂面至少部分或近似延續交界面的地形結構。
由於第二層的頂面至少部分或近似延續第一層及第二層之間之交界面的地形結構及第二層的表面結構,因此在此處及以下的說明中表示第二層的頂面也具有一個地形表面結構。第二層的頂面的地形表面結構最好是與第一層背對元件那一個表面的地形表面結構相同或類似。所謂兩個或數個”相同”或”類似”的地形表面結構是指這兩個或數個地形表面結構具有相同或類似的高度輪廓(凸起及凹陷)。例如,這兩個或數個地形表面結構均具有按照特定順序出現之橫向排列的凸起及凹陷,如果不考慮這兩個或數個地形表面結構之凸起及凹陷的相對高差,則可以說這兩個或數個地形表面結構是相同的。
換句話說就是,如果一個表面至少部分延續另外一個表面的地形表面結構,則這個表面在另外一個表面的地形表面結構的凸起的上方也可以有一個凸起,或是說這個表面在另外一個表面的地形表面結構的凹陷的上方也可以有一個凹陷。這個表面之相鄰之凸起及凹陷的相對高差可以不同於另外一個表面之地形表面結構的相應的凸起及凹陷 的相對高差。
換句話說,第二層的頂面及第一層與第二層之間的交界面是彼此平行的(或至少是近似平行的)。因此第二層的厚度可以與第一層背對元件那一個表面的表面結構完全無關(或近似無關)。”近似平行”、”近似無關”及”近似不變”等描述第二層之厚度的用語的意思是,厚度變化小於或等於第二層之總厚度的10%(或最好是小於或等於5%)。厚度變化如此小的第二層也可以稱為”敷形塗覆”(conformal coating)。
此外,第二層的厚度可以是小於至少若干結構的尺寸,尤其是小於前面提及之第一層之表面結構的宏觀結構。尤其是第二層也可以延續第一層之表面結構微觀結構,但是此微觀結構之尺寸需大於第二層的厚度。
此外,第二層的厚度與第一層的體積結構無關。這表示第一層之某些子區域的厚度變化不會超過10%(或最好是不會超過5%),這些子區域是指前面提及之第一層之體積結構的晶格缺陷及/或結構缺陷所在的區域,以及延伸到與第二層之共同交界面的區域。
此外,第二層的厚度也可以與第一層面對元件那一個表面的開口、凸起、凹陷、以及氣孔無關。如果這種表面結構的尺寸大於第二層的厚度,則這種表面結構可以被具有均勻且至少是近似相同厚度的第二層覆蓋住,而且第二層延續這種表面結構。如果這種表面結構的尺寸小於或等 於第二層的厚度,則第二層可以將這種表面結構覆蓋住,而且無需延續這種表面結構,但同樣的第二層也是具有至少是近似不變的厚度。
特別是第二層可以將第一層之深度-直徑比大於或等於10(尤其是大於或等於30)的開口及/或氣孔封住。如果第一層的表面結構是向外突出的結構,尤其是帶有負角度的向外突出的宏觀結構,則封裝單元也可以具有此處所述之第二層的至少是近似不變的厚度。
第二層可以具有一個體積結構,而且此體積結構與第一層面對第二層那一個表面的表面結構無關。此外,第二層可以具有一個與第一層的體積結構無關的體積結構。這表示第一層與表面及/或體積相關的性質及特徵(例如前面提及的第一層之體積結構內的表面結構及/或晶格缺陷及/或結構缺陷)對第二層的體積結構不會有任何影響。
和前面關於第一層的說明一樣,第二層也可以含有一種氧化物、氮化物及/或氮氧化物。一種特別有利的情況是第二層含有氧化鋁(例如Al2O3)、及/或氧化鉭(例如Ta2O5)。
第二層的體積結構的非晶形性可以高於第一層的體積結構,所謂非晶形性是指所含材料之近程規律及/或遠程規律的不規則性。這表示第二層的非晶形性可以達到無法確認結晶性或結晶結構的程度。第二層可以是完全非晶形的,因此構成第二層的材料不具備任何可測量出的近程規律及/或遠程規律,而是具有純統計學的不規則分布。
例如可以用熟習該項技術者熟知的X射線衍射儀的平角測量作為確認第一層及第二層之非晶形性的參考標準,所謂沒有結晶性的非晶形層是指平角測量測不出結晶形、部分結晶形及/或多晶形結構的層。
例如,以掠入射小角X射線衍射法(GIXRD)測量一個封裝單元,此封裝單元是由第二層(材料:Al2O3,厚度10奈米)及由兩個SiNx層(每層厚度200奈米,且在二者之間有一個厚度100奈米的SiO2層)構成之第一層所構成,且第二層係位於第一層上方。測量結果顯示以GIXRD法未在第二層內發現任何結晶形材料。
雖然具有結晶形體積結構的層的密度通常比具有非晶形體積結構的層大,但是令人訝異的是,對具有封裝單元之本發明的裝置而言,即使第二層具有很高的非晶形性,仍然能夠與第一層組合成密封效果非成好的封裝單元。一種有利的方式是,非晶形的第二層不會延續第一層的結構缺陷及/或晶格缺陷,因此不會形成貫穿封裝單元的濕氣及/或氧氣滲透路徑。第一層及非晶形之第二層的組合可以使封裝單元對濕氣及/或氧氣達到很高的隔絕性,而且具有足夠的總厚度,以保護元件不會因為機械負荷而受損。
可以利用一種方法在第一層上形成第二層,而且第一層的表面結構及/或體積結構不會對要在其上形成的第二層的體積結構造成任何影響。尤其是這種方法可以用沒有遠程規律的方式(也就是以不規則分佈的方式)將形成第二 層所需的材料沉積在第一層上,以形成非晶形體積結構。例如第二層可以是以要沉積出之材料的個別層(也就是所謂的單層)的方式被設置上去,而且每個單層均延續要塗層之面的表面結構。每個單層的成分及材料都可以按統計學方式分佈,而且彼此無關的分佈及沉積在整個要塗層的面上,其中一種特別有利的情況是整個面都被單層覆蓋住。要塗層的面可以是第一層背對元件的那一個表面,或是一個已經被設置在第一層上的單層。
這種可以沉積出單層的方法是原子層沉積法的一種變化方式。相較於前面提及的CVD法,為了在一個表面上沉積出所需要的層,原子層沉積法(“atomic layer deposition”,ALD)是先將至少兩種氣態原始化合物中的第一種原始化合物導入一個裝有元件的容積。第一種原始化合物可以被表面吸附。對本發明的封裝單元而言,一種有利的情況是,第一種原始化合物是以不規則及沒有遠程規律的方式被表面吸附。在整個或幾乎整個表面都被第一種原始化合物覆蓋住後,即可導入至少兩種原始化合物中的第二種原始化合物。第二種原始化合物可以與在表面上盡可能被不規則吸附但最好是將整個表面覆蓋住的第一種原始化合物反應生成第二層的一個單層。和CVD法一樣,一種有利的方式是將這至少一個表面加熱到高於室溫的程度,以啟動形成單層的反應。表面溫度(可以視為是元件溫度)與第一種及第二種原始化合物相關。重複以上的步驟,可以一個接一 個沉積出複數個上下堆疊在一起的單層。對形成本發明之封裝單元而言,一種有利的一種方式是,每一個單層的材料(原始化合物)的配置均與其他的單層無關,這樣不只可以橫向沿著要塗層之表面的延伸面形成非晶形體積結構,同時也可以沿著高度形成非晶形體積結構。
例如,考量前面提及之第二層的材料,第一種及第二種原始化合物可以是金屬有機化合物(例如三甲基金屬化合物)及含氧化合物。但如,為了以Al2O3為材料製造第二層,可以用三甲基鋁作為第一種原始化合物,以及以水或N2O作為第二種原始化合物。另外一種變化方式是以水或N2O作為第一種原始化合物。
一個令人驚訝的發現是,如果以水作為第一種原始化合物,可以直接在元件表面沉積出一個水形成的單層,而且不會對元件造成任何損害。這種實施方式的前提是水可以停留在元件表面上的時間(尚未導入第二種原始化合物)必須短於水擴散到元件內所需的擴散時間。例如第一種及第二種原始化合物以數毫秒到10毫秒(或數十毫秒)的節奏被交替導入。
無電漿原子層沉積法(“plasma-less atomic layer deposition”,PLALD)是ALD法的一種變化方式,如下面所述,這種方式並沒有產生電漿,而是僅經由要塗層之表面的溫度啟動形成單層的反應。
例如,使用PLALD法時,至少一個表面及/或元件的溫 度可以是在大於或等於60℃及小於或等於120℃之間。
電漿加強式原子層沉積法(“plasma enhanced atomic layer deposition”,PEALD)是ALD法的另外一種變化方式,其特徵是在產生電漿時同時導入第二種原始化合物,因此和PEVCD法一樣,都可以激發第二種原始化合物的反應。因此相較於無電漿ALD法,PEALD法需要將至少一個表面加熱到達的溫較低,因為PEALD法可以經由所產生的電漿啟動原始化合物之間的反應。例如可以在低於120℃(或最好是低於或等於80℃)的溫度中形成單層。為產形其更多的單層,可以重複導入第一種原始化合物及接著導入第二種原始化合物的步驟。
可以經由選擇適當的原始化合物、溫度、電漿條件及/或氣體壓力調整第二層的非晶形性程度。
在沉積後,第二層可以沉積出的厚度大於或等於1奈米、較好是大於或等於5奈米、或最好是大於或等於10奈米及小於或等於500奈米。尤其是第二層的厚度可以是小於或等於200奈米、較好是小於或等於100奈米、或最好是小於或等於50奈米。這表示第二層具有的單層數大於或等於1、或最好是大於或等於10及小於或等於5000。這大家相當於1個單層的厚度是十分之一奈米。由於第二層具有很高的密度及品質,因此這樣的厚度在結合第一層後已足以有效的保護位於其下方的元件免於濕氣及/或氧氣的侵襲。第二層的厚度愈小,製造第二層所需的時間及材料 就愈少,因此可以產生很高的經濟效益。第二層的厚度愈大,對抗機械負荷的能力就愈大,因此封裝單元的密封穩固性就愈高。
由於第二層的厚度很小,因此所需的過程時間很短,以及確保本發明之封裝單元具有很高的經濟效益。可以將封裝單元直接設置在元件上。這表示封裝單元的第一層係直接設置在元件上。
此外,封裝單元還可以具有一個第三層,其位置在第一層及元件之間。第三層可以含有一種如前面關於第二層之說明提及的無機材料。此外,第三層可以是非晶形的。第三層可以可以具有一種或數種如前面關於第二層之說明提及的特徵。此外,第三層及第二層可以是一樣的。
第一層可以設置在第三層上。此外,第三層可以直接設置在元件上。第三層可以為第一層提供一個與元件無關的均勻的沉積表面。
可以將封裝單元直接設置在元件表面上。這表示第一層或第三層是直接設置在元件表面上。這尤其是表示封裝單元並沒有邊緣封裝通常會需要有的有機平坦化層,或並非必須被設置在這樣的有機平坦化層上。例如,如以下將說明的,元件表面可以是元件的一個電極、一個無機光學輸出層、或是一個其他的功能層。
此外,封裝單元可以具有複數個第一層及複數個第二層,而且這些第一層及第二層是以彼此上下交替排列的方 式設置在元件上,而且在這些複數個第一層及第二層中最靠近元件的層是一個第一層。這些複數個第一層及第二層的第一層及第二層可以彼此是彼此相同的,也可以是彼此不同的。在本說明書中,所謂”複數個”是指至少是兩個。這種重複出現的第一層及第二層構成的層結構有助於改善元件的封裝,同時也可以提高封裝單元的機械堅固性。為第一層及第二層選擇適當的材料可使封裝單元具有合適的光學特性。
此外,本發明的裝置也可以具有複數的封裝單元,這些封裝單元係分別設置在不同的元件表面上。
此外,封裝單元還可以具有一個設置在第二層上的保護層。保護層可以直接設置在第二層上。保護層可以為位於其下方的第一層及第二層提供額外的機械防護。保護層的厚度大於等於1微米及小於等於100微米、較好是大於等於5微米、或最好是大於或等於10微米。
保護層可以含有一種有機材料,尤其是塑膠(例如矽氧烷、環氧化物)、丙烯酸酯(例如甲基丙烯酸甲酯)、醯亞胺、碳酸酯、烯烴、苯乙烯、胺基甲酸乙酯、或是上述材料以單體、寡聚物或聚合物等形式出現的衍生物、或是上述材料的混合物、共聚物或化合物。例如,保護層可以含有一種,環氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、聚碳酸脂、聚丙烯酸酯、聚胺基甲酸乙酯、矽樹脂(例如聚矽氧烷)、或是上述材料的混合物。保護層也可以是透明的。
此外,保護層也可以含有一種噴漆,或是由這種噴漆所構成。此種噴漆至少含有上述材料中的一種材料。例如可以利用連續噴漆設備將噴漆噴塗上去。噴漆可以是有一種可被紫外線硬化的噴漆,及/或是一種含有黏合劑或溶劑的噴漆。
由於封裝單元的第一層及第二層可以將元件密封起來,因此保護層也可以含有與元件不相容的材料,例如可能對元件造成損傷的材料。例如可以將保護層的材料溶解在可能會對未封裝的元件造成傷害的溶劑中,然後以塗覆溶液的方式形成保護層。
有封裝元件設置於其上的元件表面可以是平坦的,也可以是彎曲的。此外,元件表面可以分成至少兩個彼此以凹形或凸形傾斜的子區域。元件表面可以具有一個或多個邊及/或角。因此元件表面的兩個或多個子區域可以形成一個共同的邊及/或角。此外,在元件表面上可能會出現前面曾經提及的微粒、污染、或灰塵,這與不規則的表面結構有關。
元件可以具有一片基板,或本身就是一片基板。例如基板可以作為電子零件的載體,尤其是作為光電零件的載體。例如基板可以含有玻璃、石英及/或一種半導體材料,或是由這些材料所構成。此外,基板可以含有一種塑膠膜或黏合薄片(含有一片或多片塑膠膜),或是由此種塑膠膜或黏合薄片所構成。塑膠可以是一種或數種聚烯烴,例如 高密度及密度的聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP)。此外,塑膠的其他例子還包括:聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚酯及/或聚碳酸酯(PC)、聚乙烯對苯二甲酸酯(PET)、聚醚飒(PES)及/或聚乙烯乙二酯(PEN)。
此外,基板也可以含有金屬,尤其是金屬膜。例如,含有金屬膜的基板(或是製作成金屬膜的基板)可以具有一片鋁膜、銅膜、不銹鋼膜、以上金屬膜的組合或層堆疊。
基板可以含有前面提及的一種或多種材料,而且可以是透明的、半透明的、或是不透明的。
基板可能至少有一個子區域對濕氣及/或氧氣敏感及/或會讓濕氣及/或氧氣透過。在這種情況下,在其上有設置封裝元件的表面可能包含基板表面之對濕氣及/或氧氣敏感及/或會讓濕氣及/或氧氣透過的子區域(或就是這個子區域)。由於封裝單元可以將基板與外界環境隔絕,因此一方面可以保護基板,另一方面又可以將基板會讓濕氣及/或氧氣透過的子區域密封起來,因而具有封裝單元之基板可以構成密封的基板,在其上可以設置其他對濕氣及/或氧氣敏感的零件。
如果基板材料對濕氣及/或氧氣敏感及/或會讓濕氣及/或氧氣透過,則可以用封裝單元將基板整個封住,這樣封裝單元就是設置在所有的基板表面上。這樣裝置就可以利用本質上對濕氣及/或氧氣敏感及/或會讓濕氣及/或氧氣透過的基板材料,並在其上設置如本文後面提及其他的元件。
例如基板包含一種塑膠膜(或是由此種塑膠膜所構成),且該塑膠膜具有對裝置而言適宜之機構特性(例如撓曲性)。但是基板的塑膠也可能會讓濕氣及/或氧氣透過,及/或具有不適於裝置及/或元件的過高的水擴散速率。在基板的一個(或最好是全部)表面上設置封裝單元,不但可以使基板具有更好的機械特性,同時也可以隔絕濕氣及/或氧氣。
此外,基板也可以具有至少一個第一壓板層及一個第二基板層,其中一種可能的情況是第二基板層對濕氣及/或氧氣敏感或會讓濕氣及/或氧氣透過,而第一基板層則不會對濕氣及/或氧氣敏感也不會讓濕氣及/或氧氣透過。在這種情況下,可以將封裝單元設置在第二基板層上方或直接設置在第二基板層上,這樣第一基板層及第二基板層就會整個被封裝單元封住,或是第二基板層被封裝單元及第一趣板層整個封住。
例如第一基板層可以是一片金屬膜,第二基板層則是一個位於第一基板層之上的平坦化塑膠層,而且此種平坦化塑膠層含有一種會讓濕氣及/或氧氣透過的塑膠。封裝單元的存在對平坦塑膠層具有對元件而言過高的粗糙度的情況是有利的。封裝單元可以防止因塑膠層具有良好的導水性及透水性可能造成的不良後果。構成第二基板層的平坦塑膠層可以含有任何一種前面提及之塑膠材料及/或其他的聚合物,尤其是氟化聚合物、聚對二甲苯基、Cyclotene、 聚丙烯酸酯、以及這些材料的組合或層序列。
此外,元件可以是一種電子元件。特別是元件可以是一種無機發光二極體(LED)、有機發光二極體(OLED)、無機光電二極體(PD)、有機光電二極體(OPD)、無機太陽能電極(SC)、有機太陽能電極(OSC)、無機電晶體(尤其是無機薄膜電晶體(TFT))、有機電晶體(尤其是有機薄膜電晶體(OTFT))、積體電路(IC)、或是複數個上述元件或上述元件的組合。
例如電子元件可以具有一片基板。基板的構造可以比照前面的說明。此外,可以將基板製作為如前面所述之具有一個第一封裝單元的裝置。因此製作成基板的裝置可以作為上一層裝置之元件的密封基板,此上一層裝置另外具有一個如前面所述的第二封裝單元,例如其作用是封裝元件的功能區及/或功能層。
此外,元件可以具有一個功能層序列,此功能層序列具有至少一個第一電極及一個第二電極,且在這些電極之間有設置一個或多個無機及/或有機功能層。一種有利的方式是將功能層序列設置在一片基板上。
例如,如果元件具有一個LED、OLED、PD、OPD、SC、及/或OSC,則功能層序列可以具有一個作用區,該作用區的可以在元件或裝置運轉時產生或偵測電磁輻射。此外,元件可以具有一片透明基板,及/或封裝單元至少可以讓作用區產生或偵測到的電磁輻射部分透過。
此外,第一電極及/或第二電極可以是透明的,例如含有一種透明導電氧化物或是由一種透明導電氧化物所構成。含有此種材料的電極可以作為陽極,也就是作為電洞注入的材料。透明導電氧化物(TCO)是一種透明的導電材料,通常是金屬氧化物,例如氧化鋅、氧化錫、氧化鎘、氧化鈦、氧化銦、或氧化銦錫(ITO)。除了二元金屬氧化物(例如ZnO、SnO2、In2O3)外,三元金屬氧化物(例如Zn2SnO4、CdSnO3、ZnSnO3、MgIn2O4、GaInO3、Zn2In2O5、In4Sn3O12)及不同透明導電氧化物的混合物亦屬於TCO。此外,TCO也不一定要相當於某一化學計量成分,而且可以是p摻雜或n摻雜。
此外,第一電極及/或第二電極可以含有一種金屬,例如該金屬可以作為陰極材料,也就是作為電子注入的材料。以下均為可以作為陰極材料的例子:鋁、鈀、銦、銀、金、鎂、鈣、鋰、以及上述金屬的化合物、組合及合金。此外,第一電極及/或第二電極也可以含有層序列,例如TCO及/或金屬。
一個或多個功能層可以含有有機聚合物、有機寡聚物、有機單體、非聚合物的有機小分子(“small molecules”)、或是上述材料的組合。一種有利的情況是,具有OLED、OPD、OSC、及/或OTFT之有機電子元件具有一個作為電洞輸送層的功能層,以便(例如在元件具有OLED時)能夠有效的將電洞注入電致發光層或電致發光區。例如以下的材料 均可作為電洞輸送層的材料:四胺、卡唑衍生物、可導電的聚苯胺或聚乙烯二羥基噻吩。另外一種有利的情況是功能層是一個電致發光層。適用於這種情況的材料為含有螢光物質或磷光物質之輻射發射材料,例如聚氟、聚噻吩、聚苯、或上述材料的衍生物、化合物混合物或共聚物。視功能層所含的材料而定,所產生的第一輻射的波長可以是從紫外線到紅光頻譜區之間的單一波長、波長區域、或是單一波長及波長區域的組合。
如果元件含有一個LED、PD、SC、及/或TFT,則一個或多個功能層可以含有一個磊晶層序列或磊晶生成半導體層序列,或是由一個磊晶層序列或磊晶生成半導體層序列所構成。例如半導體層序列可以含有一種以InGaAlN、InGaAlP、及/或AlGaS為主要成分的III-V族化合物半導體,及/或含有一種II-VI族化合物半導體(含有Be、Mg、Ca、Sr中的一種或數種元素及O、S、Se中的一種或數種元素)。例如ZnO、ZnMgO、CdS、ZnCdS、MgBeO等均屬於II-VI族化合物半導體。
具有一個或多個OLED及/或一個或多個LED的元件可以是一種發光裝置或顯示器,以及具有一個大面積的主動發光區。所謂”大面積”是指元件的面積大於或等於數平方公厘、較好是大於或等於1平方公分、或最好是大於或等於1平方公寸。
以上提及之元件的實施方式僅為舉例說明之用,並不 對本發明之範圍構成任何限制。除以上提及的實施方式外,元件還可以具有其他的電子零件及/或功能層序列,由於這些電子零件及/或功能層序列均屬於熟習該項技術者之知識範圍,因此無需在此多作說明。
封裝單元可以被設置在前面提及之功能層序列的一個或多個表面上。如果元件具有一片基板,且在基板上有一個功能層序列,則封裝單元可以延伸到基板的至少一個子區域及功能層序列,因此功能層序列被基板及封裝單元整個封住。如果元件具有一片如前面所述的對濕氣及/或氧氣敏感及/或會讓濕氣及/或氧氣透過的基板,則可以用封裝單元將元件整個封裝住。這表示封裝單元係設置在元件所有露空的表面上,因此也就是設置在基板及功能層序列所有露空的表面上。
另外一種可行的方式是將一個第一封裝單元直接設置在基板上,以便將基板封裝住。功能層序列可以設置在以這種方式被封裝住的基板上,並被一個第二封裝單元封裝住。第一封裝單元及第二封裝單元可以是彼此相同的,也可以是彼此不同的,而且可以具有前面所述之封裝單元的一種或多種特徵。
此外,元件可以具有一個從上方將具有功能層序列之基板蓋住的遮蓋物。例如可以將封裝單元設置在遮蓋物及基板之間。例如可以使用一種將功能層序列圍繞住的連接材料(例如玻璃焊劑、玻璃燒結料、及/或黏著劑)蓋在基板 上。這樣就可以將可能穿過連接材料及/或沿著連接材料及基板及/或遮蓋物之間的濕氣及/或氧氣的滲透路徑封閉住。
即使是在極端的環境條件下,本發明的裝置及封裝單元仍然可以保持很好的密封性。例如,本發明的裝置及封裝單元在溫度大於或等於40℃、大於或等於60℃、或甚至是大於或等於85℃及相對濕度大於或等於85%、或甚至是大於或等於90%的條件下,可以保持500小時以上的密封性。例如應用於汽車的裝置必須符合這樣的要求,熟習該項技術者熟知之汽車規範,例如AEC Q101、JESD22-A101、IEC 68-2-78,均有這樣的要求。依據這些規範制定的典型的測試條件為溫度60℃及相對濕度90%、溫度85℃及相對濕度85%、溫度440℃及相對濕度93%,在上述條件下接受測試的裝置必須12小時、16小時、24小時、2天、4天、10天、21天、或56天以上保持良好的功能。對本發明的封裝單元而言,所謂良好的功能指的就是良好的密封性。
例如本發明的封裝單元在溫度大於或等於60℃及相對濕度大於或等於85%的條件下(或是在前面提及的任一種條件下),保持密封性的時間可以超過500小時。
例如,根據上述的實施方式製造一種具有一個設置在元件(OLED)上的封裝單元的裝置,並對此裝置進行潮濕試驗,以檢驗其密封性。該OLED之作用面積為1平方公分,此作用面積在裝置運轉時是一個發光區(“發光圖像”)。由於有封裝單元的關係,在以60℃及相對濕度90%的條件下進 行試驗504小時後,作用區的發光圖像並未出現新的黑斑,而且在OLED製造完成時本來就已經存在的黑斑也沒有變大。此處所謂的黑斑大多是指接通電壓後,發光圖像上不會(或不再繼續)發光的圓形區域,因此與其他發光區域比較顯得黯淡或變黑。
試驗結果證明此種封裝單元在每1平方公分的面積上出現的缺陷少於1個。
第1圖顯示裝置(100)的一種實施例。裝置(100)具有一個元件(1)。第1圖僅以示意方式繪出元件(1),元件(1)的製作可按照前面說明部分所述的方式進行。元件(1)具有一個對濕氣及/或氧氣敏感的表面(19)。
在元件(1)的表面(19)上有設置一個封裝單元(2)。封裝單元(2)具有一第一層(21)及一位於第一層(21)之上的第二層(22)。根據本實施例,第一層(21)是以PECVD法直接沉積在元件表面(19)上,而且是由一種含有氮化矽的無機材料所構成。利用PECVD法為第一層(21)形成一個結晶形至多晶形的體積結構,根據本實施例,這個體積結構的厚度為數百奈米。第一層也可以含有其他在前面說明部分提及的材料,例如這些材料可以經由前面說明部分提及的其他沉積方法被沉積在元件(1)的表面(19)上。
第二層(22)直接設置在第一層(21)背對元件(1)的那一個表面(219)上。因此表面(219)構成第一層與第二層之間的 交界面。第二層(22)含有一種無機材料,根據本實施例,此種無機材料為氧化鋁。氧化鋁是以前面說明部分提及之原子層沉積法所沉積出來的,而且所選擇的方法參數使第二層的體積結構與第一層的體積結構無關。這表示在本實施例中,第一層(21)的結晶形至多晶形體積結構並不會以磊晶或類似磊晶的方式在第二層(22)中延續,因此不會對第二層(22)的體積結構造成任何影響。第二層(22)之體積結構的非晶形性大於第一層(21)之體積結構。尤其是在本實施例中,第二層(22)是非晶形的,因此不具有任何結晶性。
第15圖顯示一個這種情況之裝置(100)的一個部分斷面圖,其中具有第一層(21)及第二層(22)之封裝單元(2)係以放大方式顯示。從第15圖可以看出,在其上設有第二層(22)之第一層(21)的表面(219)的體積結構具有一定的粗糙度,例如此粗糙度是由在元件(1)上形成第一層(21)所使用的沉積方法所決定的。
此外,第一層(21)的體積結構具有在圖中僅以示意方式顯示之結構缺陷/晶格缺陷(8),例如氣孔或位錯。如圖中所示,結構缺陷/晶格缺陷(8)可能會延伸到表面(219),也就是延伸到第一層(21)及第二層(22)之間的交界面。例如,結構缺陷/晶格缺陷(8)可能是表面(19)上的微粒及/或污染造成的。在沉積第一層(21)時,這些微粒及/或污染可能會將表面(19)的部分區域蓋住及/或遮蔽,因而無法均勻的沉積出第一層(21),並導致出現結構缺陷/晶格缺陷(8)的可能 性變大。
第二層(22)的結構缺陷/晶格缺陷(8)不會對第二層(22)的體積結構造成任何影響。因此第二層(22)具有一個均勻的非晶形體積結構,並將第一層(21)整個覆蓋住,因此可以將第一層(21)之體積結構的結構缺陷/晶格缺陷(8)可能形成的濕氣及/或氧氣的滲透路徑封閉住。因此可以經由封裝單元(2),也就是尤其是第一層(21)及第二層(22)的組合,將元件(1)以密封方式封裝住,尤其是將表面(19)與濕氣及/或氧氣隔絕。
第二層(22)具有一個如第15圖中以兩個位置為例顯示的厚度(9)。從第15圖可以看出,第二層(22)延續第一層(21)之表面(219)的表面結構,因此第二層(22)的厚度(9)幾乎與第一層(21)的表面結構無關。
這表示第二層(22)的體積結構及厚度(9)的變化都至少是幾乎與第一層(21)的體積結構及表面結構無關。厚度(9)的變化小於10%。如第15圖所示,第二層(22)至少是可以近似延續第一層(21)之表面結構的微觀結構。
第16A至16C圖顯示封裝單元(2)的其他部分斷面圖,其中第一層(21)具有僅以舉例方式繪出之宏觀結構的表面結構。在第16A圖中,第一層(21)的表面(219)具有一個深度-直徑比大於1的開口或凹陷。第二層(22)延續第一層(21)之表面結構,並以近乎保持不變的厚度覆蓋在開口的表面上。在第一層(21)內之開口的深度-直徑比可以是大於或等 於10或最好是大於或等於30。
在第16B圖中,第一層(21)的表面(219)具有一個向外突出的子區域,而在第16C圖中,第一層(21)具有一個向下擴展的開口。在這兩種情況中,雖然必須以負角度的方式將第二層(22)沉積到第一層(21)的表面結構上,但仍然能夠形成如第15圖所示之厚度近乎保持不變的第二層(22)。
除了第15圖至第16C圖顯示的結構外,第一層(21),尤其是第一層(21)的表面(219)也可以具有如前面說明部分提及之其他結構及/或表面結構。
由於第二層(22)的體積結構及厚度至少是幾乎與第一層的體積結構及表面結構無關,因此可以形成一個由第二層以均勻及均質的方式將第一層整個覆蓋住的配置。這樣封裝單元(2)就可以同時擁有第一層(21)及第二層(22)的優點。
以下將說明本發明之裝置的其他實施例,也就是第1圖及第15至16C圖之實例的變化方式。
第2圖顯示裝置(200)的另一個實施例,其中封裝單元(2)將元件(1)整個圍繞並封住。這表示在其上有設置第一層(21)及第二層(22)的元件(1)的表面(19)的包含元件(1)的整個表面。因此第一層(21)及第二層(22)可以使封裝置置(2)能夠被設置在彼此傾斜及翻轉的不同表面上,而且能夠延伸到角落及邊緣。
例如,第2圖中的元件(1)可以是一種會讓濕氣及氧氣 透過的可撓性塑膠膜,例如此種塑膠膜可以作為電子元件的可撓性基板。由於封裝單元(2)將元件(1)整個封裝住,也就是說封裝單元(2)的範圍延伸到元件(1)的所有表面、角落及邊緣,因此裝置(200)是一個可撓性密封基板。
第3圖顯示裝置(300)的另一個實施例,和上一個實施例一樣,裝置(300)的元件(1)也是一片基板(10)。基板(10)具有一個第一基板層(11)及一個位於第一基板層(11)之上的第二基板層(12)。第一基板層(11)是一片具有足夠厚度的金屬膜(例如不銹鋼膜),以便能夠完全隔絕濕氣及氧氣。從可撓性、密封性、穩固性、以及導電性的觀點來看,這種金屬膜均很適於作為電子元件(例如可撓性OLED及/或可撓性OPV)的基板材料。但是金屬膜的表面粗糙度通常相當大,因此需要經過複雜且高成本的平滑處理,或是另外設置一個平坦化層。在本實施例中,第二基板層(12)含有一種在前面說明部分提及的聚合物,此種聚合物適於使金屬膜構成的第一基板層(11)平坦化。由於這種聚合物通常會讓濕氣及/或氧氣透過,因此在構成基板(10)之表面(19)的第二基板層(12)上需要設置一個具有第一層及第二層的封裝單元(2)。這樣就可以將第二基板層(12)及基板(10)/元件(1)封裝起來並與濕氣及氧氣隔絕,使裝置(300)成為一種可撓性的密封基板。如果第一層(21)及第二層(22)含有如前面說明部分提及之導電材料或半導材料,則裝置(300)就可以成為一種導電基板。
第4圖顯示裝置(400)的另外一個實施例,在本實施例中,作為基板(10)的元件(1)具有一個第一基板層(11)及一個第二基板層(12)。具有第一層(21)及第二層(22)的封裝單元(2)被設置在第一基板層(11)及第二基板層(12)之所有露空表面上,並將元件(1)整個圍繞及封裝住。
第5圖顯示裝置(500)的另一個實施例,在本實施例中,作為基板(10)的元件(1)同樣也具有一個第一基板層(11)及一個第二基板層(12)。在其上有設置封裝單元(2)的元件(1)的表面(19)包含元件(1)的一個邊緣區域,並將第一基板層(11)與第二基板層(12)之間的連接面/連接縫蓋住。這樣連接材料(例如一種黏著劑)就可以經由連接縫使第一基板層(11)及第二基板層(12)彼此黏合在一起,以形成隔絕濕氣及/或氧氣的封裝。
在本實施例中,元件(1)除了可以作為基板外,也可以具有前面說明部分提及之元件的其他特徵。
第6圖顯示裝置(600)的另一個實施例的一個部分斷面,在本實施例中,裝置(600)具有一個設置在元件(1)的表面(19)上的封裝單元(2),且該封裝單元(2)具有複數個第一層及複數個第二層。其中第一層(21,21’)及第二層(22,22’)係上下交替排列,也是從一個位於元件(1)的表面(19)上的第一層(21)開始依序往上排列。除了第6圖上繪出的兩個第一層(21,21’)及兩個第二層(22,22’)外,封裝單元(2)還可以具有更多個第一層及第二層。
第一層(21,21’)及第二層(22,22’)可以彼此相同,也可以彼此不同,例如可以含有不同的材料(具有不同的光學特性,例如不同的折射率)。由第一層(21,21’)及第二層(22,22’)形成的重複的層組合還可以提高封裝單元(2)的機械堅固性。
第7圖顯示裝置(700)的另外一個實施例,在本實施例中,除了第一層(21)及第二層(21)之外,裝置(700)的封裝單元(2)還另外具有一個第三層(23)。第三層(23)是在第一層(21)與元件(1)之間被直接設置在元件(1)的表面(19)上。第三層(23)含有一種無機材料,例如可以是一種與第二層(22)之材料相同的材料,且其體積結構及厚度變化亦與第二層(22)相同。第三層(23)可以延續元件(1)的表面(19)的表面結構,並具有一個非晶形體積結構。
例如第三層可以作為設置第一層用的保形層或表面,因此可以提高第一層(21)的品質。
以上及後面將提及的所有實施例的封裝單元都可像第6圖及/或第7圖的封裝配直一樣,具有複數個第一層(21,21’)及複數個第二層(22,22’)及/或一個第三層(23)。
在第8圖至第14圖的實施例中,元件(1)都是一個OLED的。元件(1)也可以具有前面說明部分提及之電子元件的其他特徵。
在以下的實施例中,元件(1)具有設置在一片基板上的功能層,這些功能層包括一個第一電極(13)及一個第二電 極(15),以及位於此二者間之具有一個作用區的有機功能層(14)。作用區可以在其所屬的元件或裝置運轉時產生電磁輻射。元件(1)(也就是OLED)可以具有一片透明基板及一個透明的第一電極(13),且該第一電極(13)在基板上的位置位於有機功能層(14)下方,因此作用區產生的電磁輻射可以穿過基板向外發射出去。這種裝置就是所謂的”底部發射器”。
另外一種方式是從基板看出去位於上方的第二電極(15)及更上面的封裝單元(2)或遮蓋物都是透明的。這種裝置可以讓作用區產生的電磁輻射沿著背對基板的方向從頂部向外發射出去。這種裝置就是所謂的”頂部發射器”。同時具有”底部發射器”及”頂部發射器”之特性的裝置在運轉時可以同時從兩面發射電磁輻射,在停止運轉時則是透明的。
如果元件是一種頂部發射器,則可以在第二電極(15)之上另外設置一個光輸出層(未在圖式中繪出),且該光學輸出層含有一種硒化物或硫化物,例如硒化鋅或硫化鋅。
如果作用區產生的電磁輻射穿過封裝單元(2)向外射出,則第二層(22)的表面結構可以是一種具有粗糙體、微透鏡及/或稜鏡的輻射輸出結構。由於保形的關係,也就是說第二層延續第一層的表面結構,因此這種封裝單元(2)既具有很好的密封作用,又能夠將元件(1)封裝起來及確保元件的光學功能。
第8圖顯示裝置(800)的另外一個實施例,在本實施例中,具有第一層(21)及第二層(22)的封裝單元(2)設置在功能層(13,14,15)上。於本實施例中,在其上有設置功能層(13,14,15)的基板(10)由玻璃構成。根據本實對例,基板(10)的厚度約為700微米,由ITO構成並作為第一電極的功能層(13)的厚度約為118微米,有機功能層(14)的厚度約為120奈米,由鋁構成並作為第二電極的第二功能層(15)的厚度約為200奈米。封裝單元(2)的第一層(21)的厚度為500奈米,第一層(21)具有一個層堆疊,這個層堆疊是由一個厚度200奈米的SiNx層、位於其上的一個厚度100奈米的SiO2層、以及另外一個位於最上方的厚度200奈米的SiNx層所構成。封裝單元(2)的第二層(22)是由Al2O3所構成,厚度為10奈米。如前面說明部分所述,在這種封裝單元(2)的第二層中找不到任何結晶形的Al2O3,因此第二層整個都是非晶形的。
如前面說明部分所述,在溫度60℃及90%相對濕度、作用面積1平方公分的條件下對裝置(800)進行試驗504小時後,仍然沒有出現前面所述的缺陷(黑斑)。
這種將封裝單元(2)直接設置在元件(1)上,或是直接設置在功能層(13,14,15)上,而且不必另外設置一個有機平坦化層的方式,不但可以簡化封裝單元(2)的設置程序,而且也比較不複雜。反之,如果在元件(1)與封裝單元(2)之間有設置一個有機平坦化層,則必須確保有機平坦化層(通常 會讓濕氣及氧氣透過)被封裝單元成整個覆蓋並封裝住,否則就有可能形成穿過有機平坦化層到達功能層(13,14,15)的滲透路徑。
第9圖顯示裝置(900)的另一個實施例,在本實施例中,裝置(900)包含一個具有如第2圖之封裝單元(2)的裝置(200)。在本實施例中,裝置(2)是作為基板。設置在這個可撓性且密封之基板上的功能層(13,14,15)被另一個封裝單元(2’)封裝住。封裝單元(2’)亦具有一個第一層(21’)及一個第二層(22’)。封裝單元(2)及封裝單元(2’)可以彼此相同,也可以彼此不同。
第10圖顯示裝置(1000)的另一個實施例,和前面兩個實施例不同的是,在本實施例中,基板(10)是一片塑膠膜,並與功能層(13,14,15)一起被封裝單元(2)封裝住。
第11圖至第14圖的實施例中,裝置還另外具有一個用於封裝功能層(13,14,15)的遮蓋物。遮蓋物(17)是由玻璃膜、玻璃片、或是裝置(200)所構成。遮蓋物(17)是由一種圍繞功能層(13,14,15)的連接材料(16)經黏合而形成。
根據第11圖的實施例,裝置(1100)具有一個元件(1),該元件(1)具有一個雙層基板(10)。基板(10)的第一基板層(11)及第二基板層(12)的邊緣區域被一個封裝單元(2)封裝住。其中第一基板層(11)是一片金屬膜,第二基板層(12)是一個聚合物平坦化層,且功能層(13,14,15)係設置在這個聚合物平坦化層上。
封裝單元(2)的範圍延伸到第一基板層(11)與第二基層(12)之間的連接處,並繼續延伸到第二基板層(12)的一個子區域,此點類似於第5圖的實施例。連接材料(16)係設置在封裝單元(2)上,因此封裝單元(2)與遮蓋物(17)、第一基板層(11)以及第二基板層(12)共同將功能層(13,14,15)封裝住。
在本實施例中,連接材料(16)是一種能夠與遮蓋物(17)形成密封連結的玻璃燒結料。在設置於基板(10)上之前,可以先將玻璃燒結料燒結在由玻璃膜或玻璃片構成的遮蓋物(17)上。例如,在將封裝單元(2)設置於基板(10)上之後,可以利用雷射將連接材料(16)熔化,以便與封裝單元(2)形成密封連結。
第12圖顯示裝置(1200)的另一個實施例的一個部分斷面,在本實施例中,元件(1)的基板(10)是一片玻璃基板。環繞連接材料(16)的封裝單元(2)係設置在連接材料(16)的一個子區域及基板(10)上,因此連接材料(16)與基板(10)之間的交界面(109)被封裝單元(2)密封住。這樣就可以將元件(1)受到機械負荷可能形成的穿過交界面(109)的濕氣及/或氧氣滲透路徑長期密封住。
在本實施例中,連接材料(16)也是一種玻璃燒結料,此玻璃燒結料被燒結在遮蓋物(17)及基板(10)上,例如可以用雷射將玻璃燒結料熔化,以燒結在玻璃基板上。封裝單元(2)可以有效的將熔化過程中可能沿著基板(10)與連接材 料之間的交界面形成的滲透過徑密封住。
第13圖及第14圖分別顯示裝置(1300)及裝置(1400)的其他實施例的一個部分斷面,在這兩個實施例中,封裝單元(2)還延伸到整個連接材料(16)及連接材料(16)與遮蓋物(17)之間的交界面(179)。這樣封裝單元(2)就可以長期將連接材料(16)及交界面(179)密封住。因此可以用一種本身並不具備密封性的黏著劑作為連接材料。
裝置(1400)的封裝單元(2)還將基板(10)及遮蓋物(17)環繞住,因此可以達到更高的穩固定。
此外,在以上提及對施例的封裝單元的第二層上還可以設置一個保護層(例如一層噴漆,未在圖式中繪出),以抵抗機械負荷。
本發明的範圍並非僅限於以上所舉的實施例。每一種新的特徵及兩種或兩種以上的特徵的所有組合方式(尤其是申請專利範圍中提及的特徵的所有組合方式)均屬於本發明的範圍,即使這些特徵或特徵的組合方式未在本說明書之說明部分或實施例中被明確指出。
1‧‧‧元件
2,2’‧‧‧封裝單元
21,21’‧‧‧第一層
22,22’‧‧‧第二層
23‧‧‧第三層
5‧‧‧保護層
8‧‧‧晶格缺陷
9‧‧‧第二層的厚度
10‧‧‧基板
11‧‧‧第一基板層
12‧‧‧第二基板層
13‧‧‧第一電極
14‧‧‧有機功能層
15‧‧‧第二電極
16‧‧‧連接材料
17‧‧‧遮蓋物
19‧‧‧元件表面
100‧‧‧裝置
109‧‧‧連接材料與基板之間的交界面
179‧‧‧連接材料與遮蓋物之間的交界面
219‧‧‧第一層的表面
300‧‧‧裝置
400‧‧‧裝置
500‧‧‧裝置
600‧‧‧裝置
700‧‧‧裝置
800‧‧‧裝置
900‧‧‧裝置
1000‧‧‧裝置
1100‧‧‧裝置
1200‧‧‧裝置
1300‧‧‧裝置
1400‧‧‧裝置
以下配合圖式及第1A圖至第6E圖之實施例對本發明的優點、有利的實施方式及改良方式作進一步的說明。
第1圖:本發明之裝置的一種實施例的示意圖。
第2圖至第14圖:本發明之裝置的其他實施例的示意圖。
第15圖至第16C圖:根據其他實施例之封裝單元的部分斷面示意圖。
在以上的圖式中,相同或相同作用的元件均以相同的元件符號標示。以上圖式中的元件及彼此的比例關係基本上並非按比例尺繪製,而且有時會為了便於說明或理解而將某些元件(例如層、零件、元件、區域)繪製得特別厚或特別大。
1‧‧‧元件
2‧‧‧封裝單元
19‧‧‧元件表面
21‧‧‧第一層
22‧‧‧第二層
100‧‧‧裝置
219‧‧‧第一層的表面

Claims (15)

  1. 一種具有封裝單元之裝置,具有:-- 一元件(1);及-- 一封裝單元(2),其用來封裝元件(1),以隔絕濕氣及/或氧氣;其中,-- 封裝單元(2)在元件(1)的至少一個表面(19)上具有一第一層(21)及一位於第一層(21)上的第二層(22);-- 第一層(21)及第二層(22)分別含有無機材料;-- 第一層(21)係直接設置在元件(1)上;-- 第二層(22)係直接設置在第一層(21)上。
  2. 一種具有封裝單元之裝置,具有:-- 一元件(1);及-- 一封裝單元(2),其用來將元件(1)封裝起來,以隔絕濕氣及/或氧氣;其中,-- 封裝單元(2)在位於元件(1)的至少一個表面(19)上的第三層(23)上有一第一層(21)及一位於第一層(21)上的第二層(22);-- 第三層(23)係直接設置在元件(1)上;-- 第一層(21)係直接設置在第三層(23)上;-- 第二層(22)係直接設置在第一層(21)上;-- 第一層(21)及第二層(22)分別含有無機材料;及 -- 第三層(23)含有非晶形無機材料。
  3. 如申請專利範圍第2項的裝置,其中,第二層(22)與第三層(23)以相同的方式建構。
  4. 一種具有封裝單元之裝置,具有:-- 一元件(1);及-- 一封裝單元(2),其用來封裝元件(1),以隔絕濕氣及/或氧氣;其中,-- 封裝單元(2)在元件(1)的至少一個表面(19)上具有一第一層(21)及一位於第一層(21)上的第二層(22);-- 第一層(21)及第二層(22)分別含有無機材料;-- 第二層(22)係直接設置在第一層(21)上;且-- 在溫度大於或等於60℃及相對空氣濕度大於或等於85%的條件下,封裝單元(2)在超過500小時的時間內嚴密地密封。
  5. 如申請專利範圍第1、2及4項中任一項的裝置,其中,-- 第一層(21)及第二層(22)分別具有體積結構;且-- 第一層(21)的體積結構與第二層(22)的體積結構無關。
  6. 如申請專利範圍第5項的裝置,其中,第二層(22)的體積結構具有比第一層(21)的體積結構還高的非晶形性。
  7. 如申請專利範圍第1、2及4項中任一項的裝置,其中,第二層係非晶形。
  8. 如申請專利範圍第1、2及4項中任一項的裝置,其中,第二層(22)具有厚度(9),該厚度(9)具有與第一層(21)的表 面結構及/或體積結構無關的厚度變化。
  9. 如申請專利範圍第8項的裝置,其中,厚度變化小於或等於10%。
  10. 如申請專利範圍第1、2及4項中任一項的裝置,其中,-- 封裝單元(2)具有複數個第一層(21,21’)及複數個第二層(22,22’);且-- 第一層及第二層(21,21’,22,22’)係以交替地彼此相疊的方式施加。
  11. 如申請專利範圍第1、2及4項中任一項的裝置,其中,封裝單元(2)將元件(1)整個包圍。
  12. 如申請專利範圍第1、2及4項中任一項的裝置,其中,裝置具有複數個設置在元件(1)之不同表面上的封裝單元(2,2’)。
  13. 如申請專利範圍第1、2及4項中任一項的裝置,其中,-- 元件(1)具有基板(10);且-- 封裝單元(2)係直接施加在基板(10)上。
  14. 如申請專利範圍第1、2及4項中任一項的裝置,其中,-- 元件(1)於基板(10)上具有遮蓋物(covering)(17);且-- 封裝單元(2)係設置在遮蓋物(17)與基板(10)之間。
  15. 如申請專利範圍第14項的裝置,其中,-- 在遮蓋物(17)與基板(10)之間配置連接材料(16);且-- 封裝單元(2)將基板(10)與連接材料(16)之間的交界面(109)及/或遮蓋物(17)與連接材料(16)之間的交界面(179)封裝。
TW098102840A 2008-01-30 2009-01-23 具有封裝單元之裝置 TWI420722B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

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