專利名稱：封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種包含有類金剛石碳膜回路結(jié)構(gòu)的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著科技的日新月異，輕薄、省電、便攜式的智能資訊產(chǎn)品已經(jīng)充斥了我們的生活空間，而顯示器則在其間扮演了相當(dāng)重要的角色，不論是手機(jī)、個(gè)人數(shù)位助理或是筆記型電腦，均需要顯示器作為人機(jī)溝通的介面。而在高畫質(zhì)、大畫面、低成本的需求下，一種利用有機(jī)材料制作的有機(jī)發(fā)光顯示器(organic light-emitting display，OLED)便以簡單的結(jié)構(gòu)和極佳的工作溫度、對比、視角以及具備有發(fā)光二極管(Light-emitting diode，LED)整流及發(fā)光特性等優(yōu)勢，而逐漸在顯示器市場中受到矚目。
由于有機(jī)發(fā)光顯示器利用由有機(jī)材料所構(gòu)成的發(fā)光元件來產(chǎn)生光源，所以對濕氣會(huì)有極高的敏感度，一旦有水汽接觸到有機(jī)發(fā)光元件，將會(huì)造成陰極處氧化與有機(jī)化合物界面剝離的現(xiàn)象，使元件產(chǎn)生暗點(diǎn)(dark spot)，這除了會(huì)明顯降低顯示品質(zhì)外，更會(huì)造成顯示器輝度的降低，縮減顯示器的壽命。因此隨著有機(jī)發(fā)光顯示器的逐漸發(fā)展，在進(jìn)行顯示器的封裝時(shí)，所用的封裝材料除了需要有較佳的耐磨性與高熱傳導(dǎo)性，更需要具有一較低的濕氣穿透率，以有效隔絕有機(jī)材料與外界環(huán)境間的接觸，進(jìn)而增加顯示器的壽命。
在現(xiàn)有封裝工藝中，多半是利用由高分子膠材所構(gòu)成的粘接劑來將金屬或玻璃封裝蓋粘合于基板表面，并在其間的中空部位填入干燥劑及封入干燥的氮?dú)?，以完成顯示器的封裝。然而，此種封裝結(jié)構(gòu)僅能適用于包含有金屬或玻璃基板的顯示裝置，不能應(yīng)用于柔性(fiexible)基板的封裝。此外，金屬封裝蓋具有重量重、易被氧化等缺點(diǎn)，在元件制作上更具有金屬與玻璃材料間粘附性差以及與元件粘合處平坦度要求高等缺點(diǎn)。而玻璃封蓋也相當(dāng)厚重、不但易碎亦不易加工，在元件封裝時(shí)更容易因?yàn)閼?yīng)力不均而造成剝離的現(xiàn)象，且由高分子膠材構(gòu)成的粘接劑對水汽的防護(hù)能力則普遍不好，因此盡管在經(jīng)過封裝后，外界環(huán)境中的濕氣仍然會(huì)逐漸滲入，對顯示元件侵蝕破壞，而影響顯示效果，并造成顯示器壽命降低。
為了克服金屬或玻璃封裝蓋的缺點(diǎn)，目前的封裝方式已逐漸朝向全薄膜化的封裝保護(hù)工藝。請參考圖1，圖1為美國專利第5,811,177號(hào)中所公開的一封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)16的剖面示意圖。如圖1所示，有機(jī)發(fā)光顯示器10包含有一基底12、一顯示單元14設(shè)于基底12表面以及一封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)16設(shè)于顯示單元14與基底12上方。其中，顯示單元14由多個(gè)像素所構(gòu)成，并包含有一驅(qū)動(dòng)電路(未顯示)設(shè)于基底12表面，以驅(qū)動(dòng)各像素進(jìn)行顯示，而封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)16是一多層結(jié)構(gòu)，其包含有一金屬層18、一緩沖層(bufferlayer)20、一導(dǎo)熱系數(shù)匹配層(thermal coefficient matching layer)22、一低穿透性層(low permeability layer)24以及一密封層26，依序堆疊于顯示單元14上，以達(dá)到保護(hù)顯示單元14的效果。
除此之外，美國專利第5,952,778號(hào)中也公開了一種利用金屬層、無機(jī)介電材料以及疏水性高分子聚合物構(gòu)成的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)。而臺(tái)灣專利文獻(xiàn)第379513號(hào)“防濕薄膜及電發(fā)光元件”中亦公開了一種多層封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其利用由玻璃或金屬基板構(gòu)成的防濕薄膜配合吸濕性樹脂、粘膠層以及透明樹脂層進(jìn)行多層堆疊，覆蓋于一電致發(fā)光元件上，以防止該發(fā)光元件受到濕氣或氧氣的侵蝕。
承上所述，現(xiàn)有封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)多半是利用無機(jī)陶瓷材料與高分子材料等作為主要封裝材料，并以多層堆疊的方式于顯示單元上形成一多層的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，以避免顯示單元中的電極材料或有機(jī)發(fā)光材料受到外界環(huán)境中濕氣的侵蝕。一般而言，一些對于水汽較敏感的顯示裝置，例如有機(jī)發(fā)光顯示器，通常都會(huì)要求滲水率在0.05g/m2day(每天每平方米滲水0.05g)以下，因此現(xiàn)有封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)至少都包含一個(gè)五層以上的多層堆疊結(jié)構(gòu)，才能達(dá)到有效阻絕水汽進(jìn)入的效果，但由于并未同時(shí)顧及元件的散熱效果，因此這種多層堆疊結(jié)構(gòu)雖可提供一個(gè)較佳的水汽防護(hù)效果，然而往往散熱效果不佳，且在工藝上相當(dāng)繁復(fù)，需要花費(fèi)較高的制造成本與更多的工藝時(shí)間。因此，如何改善現(xiàn)有的封裝結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)，實(shí)為當(dāng)前的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其包含有一利用類金剛石碳膜所構(gòu)成的回路結(jié)構(gòu)，以解決上述問題。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中公開了一種有機(jī)發(fā)光顯示器(0LED)的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)。該有機(jī)發(fā)光顯示器包含有一基底以及一顯示單元設(shè)于該基底上，而該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)則覆蓋于該顯示單元以及該基底上。其中該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)另包含有一第一類金剛石碳膜設(shè)于該基底之上并完全覆蓋于該顯示單元，用來當(dāng)作該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的最下層，一緩沖層設(shè)于該第一類金剛石碳膜表面，以及一第二類金剛石碳膜覆蓋于該緩沖層以及部分該第一類金剛石碳膜上，用來當(dāng)作該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的最上層，并與該第一類金剛石碳膜形成一由類金剛石碳膜所構(gòu)成的回路結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)藉由類金剛石碳膜的材料特性，以得到較好的耐磨性與低濕氣穿透率，同時(shí)更利用該二層類金剛石碳膜所構(gòu)成的回路結(jié)構(gòu)來提供一較好的熱傳導(dǎo)性，以有效增加所保護(hù)的電路元件壽命。


圖1為現(xiàn)有封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖2為本發(fā)明的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖3為圖2中封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的局部放大圖；以及圖4為本發(fā)明的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的俯視圖。
附圖中的附圖標(biāo)記說明如下10 有機(jī)發(fā)光顯示器 12 基板14 顯示單元 16 封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)18 金屬層 20 緩沖層22 導(dǎo)熱系數(shù)匹配層 24 低穿透性層26 密封層 110 有機(jī)發(fā)光顯示器114 顯示單元 118 封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)120 第一層類金剛石碳膜 122 緩沖層124 第二層類金剛石碳膜 126 顯示區(qū)域128 外圍區(qū)域 130 導(dǎo)電層132 發(fā)光層 134 金屬層136 絕緣層 138 導(dǎo)電層
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開一種封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，為了充分顯示本發(fā)明的優(yōu)越性，因此以下同樣以一有機(jī)發(fā)光顯示器為例為來說明本發(fā)明的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，然而本發(fā)明的應(yīng)用范圍并不局限于此，而能應(yīng)用于各式電路元件，例如液晶顯示器、半導(dǎo)體裝置等。
請參考圖2，圖2為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中一有機(jī)發(fā)光顯示器的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。如圖2所示，有機(jī)發(fā)光顯示器110包含有一基底112與一顯示單元114設(shè)于基底112的表面，以定義出一顯示區(qū)域126以及一外圍區(qū)域128。此外，有機(jī)發(fā)光顯示器110另包含有一封裝保護(hù)層118設(shè)于顯示單元114上，以避免顯示單元114暴露于外界環(huán)境中。
請參考圖3，圖3為圖2中有機(jī)發(fā)光顯示器110封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)118的局部放大圖。如圖3所示，顯示單元114由多個(gè)像素構(gòu)成，而每一像素均為一多層堆疊結(jié)構(gòu)，其包含有一導(dǎo)電層130、一發(fā)光層132、一金屬層134、一絕緣層136以及一導(dǎo)電層138，由下而上依序堆疊于基底112上。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，基板112為一玻璃基板、一塑料基板或一金屬基板，導(dǎo)電層130及138通常由氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)所構(gòu)成，發(fā)光層132可由有機(jī)材料所構(gòu)成，例如可為一由共軛高分子(conjugated polymer)所構(gòu)成的有機(jī)發(fā)光層，金屬層134通常為Al-Mg合金、Al-Li合金或是Al-LiF等材料所構(gòu)成，絕緣層136通常由氮硅層、硅氧層或是高分子材料所構(gòu)成。
封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)118由一第一層類金剛石碳(Diamond-like carbon，DLC)膜120、一緩沖層(buffer layer)122以及一第二層類金剛石碳膜124依序堆疊所構(gòu)成。其中，第一層類金剛石碳膜120覆蓋于顯示單元114以及外圍區(qū)域128上，以將顯示單元114完全包覆于封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)118與基板112之間。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，封裝保護(hù)層118的厚度約為0.1至50μm，第一層類金剛石碳膜120與第二層類金剛石碳膜124以等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(plasma-enhanced chemical vapor deposition，PECVD)工藝形成，其厚度均約為1000至50000埃(A)，而緩沖層122包含有由無機(jī)材料與高分子材料所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)、溶劑型或無溶劑型的熱固材料、類金剛石碳膜與高分子材料所構(gòu)成的結(jié)構(gòu)、UV固化材料或是熱升華型高分子材料，其主要功能是降低第一層類金剛石碳膜120與第二層類金剛石碳膜124的應(yīng)力，避免第一類金剛石碳膜120或第二類金剛石碳膜124上發(fā)生龜裂。
此外，參考圖3和4，圖4為本發(fā)明有機(jī)發(fā)光顯示器的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的俯視圖。緩沖層122覆蓋的面積略小于下方第一層類金剛石碳膜120與上方第二層類金剛石碳膜124，因此部分第二類金剛石碳膜124直接覆蓋于第一層類金剛石碳膜120上，以形成一由第一層類金剛石碳膜120與第二層類金剛石碳膜124構(gòu)成的回路結(jié)構(gòu)，且此一回路結(jié)構(gòu)亦覆蓋于外圍區(qū)域128上，以避免影響位于顯示區(qū)域126處封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)118的濕氣穿透率。
本發(fā)明的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)118采用類金剛石碳膜作為主封裝材料，而類金剛石碳膜是一種鍵接方式介于sp3鍵接(例如鉆石)與sp2鍵接(例如石墨)間的碳膜結(jié)構(gòu)，其可用磁控濺射法(magenetically sputtering method)、離子蒸鍍法(ion plating method)、電弧離子蒸鍍法(arc ion plating method)以及本發(fā)明所用的等離子體輔助化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝來形成，并可進(jìn)一步藉由控制工藝參數(shù)或加入適當(dāng)雜質(zhì)使得所形成的類金剛石碳膜具有不同特性，例如可產(chǎn)生應(yīng)力極小軟性的類高分子薄膜或應(yīng)力與硬度均甚高的非晶類金剛石碳膜，本發(fā)明即是利用所形成了高致密性薄膜來達(dá)成避免水汽穿透的需求。
請參見表1，表1為一滲水率比較表，其中顯示了不同厚度的類金剛石碳膜(DLC film)與現(xiàn)有技術(shù)中常用的防水層材料-氮化硅層(SiNx)在38℃下的滲水率測試結(jié)果。如表1所示，與現(xiàn)有技術(shù)中常用的防水層材料(氮化硅層)相比，類金剛石碳膜顯然能提供一更好的濕氣防護(hù)能力，因此本發(fā)明僅需使用三層堆疊(第一層類金剛石碳膜120、緩沖層122以及第二層類金剛石碳膜124)就能滿足顯示單元的水汽防護(hù)需求，與現(xiàn)有封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)(五層以上)相比，顯然能提供一較簡化的工藝。
表1類金剛石碳膜(DLC film)與氮硅層(SiNx)滲水率比較表

除了上述的高致密性或低水汽穿透率外，類金剛石碳膜并具有高硬度(3000至5000kg/mm2)、高抗酸堿侵蝕能力、高電絕緣性、高耐磨性以及高表面平滑度等特性，此外其熱傳導(dǎo)性(熱傳導(dǎo)系數(shù)1100w/cm-K)更是遠(yuǎn)高于現(xiàn)有封裝材料例如氮化鋁(170w/cm-K)、氧化鋁(28w/cm-K)、氮化硅(25w/cm-K)、氧化鈦(10.4w/cm-K)、或是二氧化硅(0.02w/cm-K)。且本發(fā)明封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)更具有一由第一層類金剛石碳膜120與第二層類金剛石碳膜124構(gòu)成的回路結(jié)構(gòu)，以充分發(fā)揮類金剛石碳膜的高熱傳導(dǎo)性。換句話說，當(dāng)顯示單元114因操作而產(chǎn)生大量熱量時(shí)，這些熱量便可藉由設(shè)于位于封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)118最內(nèi)層的第一層類金剛石碳膜120來將熱量迅速經(jīng)由該回路結(jié)構(gòu)傳遞至位于封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)118最外層的第二層類金剛石碳膜124，然后再藉由與空氣接觸的第二層類金剛石碳膜124來將熱量散發(fā)至外界環(huán)境中，以大幅增加顯示器110的散熱性，進(jìn)而有效解決現(xiàn)有有機(jī)發(fā)光顯示器封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)散熱不佳的問題，因?yàn)楝F(xiàn)有有機(jī)發(fā)光顯示器的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)散熱雖可滿足顯示單元的水汽防護(hù)需求，但卻嚴(yán)重地影響顯示單元的散熱效果。
值得注意的是，雖然在上述說明的實(shí)施例中，是將封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)118應(yīng)用于一有機(jī)發(fā)光顯示器的封裝，然而本發(fā)明并不局限于此，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)可輕易根據(jù)上述附圖與說明，將本發(fā)明的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用于各種需要耐磨性、低濕氣穿透率或高散熱性的電路元件，以提供一更好的封裝保護(hù)效果并延長電路元件的壽命。
由于本發(fā)明的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)利用類金剛石碳膜作為主要封裝材料，所以與現(xiàn)有技術(shù)中所使用的無機(jī)材料與陶瓷材料相比而言，會(huì)具有更好的耐磨性與高熱傳導(dǎo)性，同時(shí)對濕氣也會(huì)有較低的穿透率，因此能有效避免電路元件中所含有的電極材料或有機(jī)材料與外界環(huán)境接觸，而造成電路元件壽命的降低。此外，本發(fā)明的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的最內(nèi)層與最外層均由類金剛石碳膜所構(gòu)成，且該二層類金剛石碳膜更構(gòu)成一相連通的散熱回路構(gòu)造，因此除了可藉由位于封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)最外層的類金剛石碳膜提供一高耐磨的功能，避免內(nèi)部電路元件受到損害外，并可利用類金剛石碳膜的高熱傳導(dǎo)性，而將產(chǎn)生的熱量迅速地經(jīng)由最內(nèi)層的類金剛石碳膜向外傳遞至最外層的類金剛石碳膜，以增加本發(fā)明封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的散熱能力，大幅提高電路元件的穩(wěn)定性并延長元件的使用壽命。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所作的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)于一基底上，該基底表面設(shè)有一電路元件，而該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)則覆蓋于該電路元件及該基底上，該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)包括一第一層類金剛石碳膜，覆蓋于該電路元件的上表面與側(cè)壁以及該基底表面上，用來當(dāng)作該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的最下層；一緩沖層，設(shè)于該第一層類金剛石碳膜之上；以及一第二層類金剛石碳膜，覆蓋于該緩沖層以及部分的該第一類金剛石碳膜上，用來當(dāng)作該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的最上層，其中該第二層類金剛石碳膜與該第一層類金剛石碳膜構(gòu)成一回路結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的厚度約為0.1至50μm。
3.如權(quán)利要求1所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該第一層類金剛石碳膜與該第二層類金剛石碳膜的厚度均約為1000至50000埃。
4.如權(quán)利要求1所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該緩沖層包括溶劑型或無溶劑型的熱固化材料或UV固化材料。
5.如權(quán)利要求1所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該緩沖層包括熱蒸鍍高分子材料。
6.如權(quán)利要求1所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該緩沖層包括類金剛石碳膜與高分子材料所構(gòu)成的材料結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該緩沖層包括無機(jī)材料與高分子材料所構(gòu)成的材料結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求1所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該第一層類金剛石碳膜用來提供一導(dǎo)熱的功能，以將該顯示單元產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)至該第二層類金剛石碳膜，而該第二層類金剛石碳膜用來提供一耐磨以及散熱的功能。
9.如權(quán)利要求1所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該回路結(jié)構(gòu)用來作為該電路元件的散熱結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該電路元件是一顯示單元。
11.如權(quán)利要求10所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該顯示單元是一有機(jī)發(fā)光顯示單元。
12.如權(quán)利要求11所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該有機(jī)發(fā)光顯示單元另包括一共軛高分子層，以及二導(dǎo)電層，分別位于該共軛高分子層的上方及下方。
13.如權(quán)利要求1所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該第一層類金剛石碳膜的覆蓋面積大于該緩沖層的覆蓋面積。
14.如權(quán)利要求1所述的封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中該第二層類金剛石碳膜的覆蓋面積大于該緩沖層的覆蓋面積。
全文摘要
本發(fā)明提供一種封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)。該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)完全覆蓋在一基底上的一電路元件上，該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)包含有一第一層類金剛石碳膜，用來當(dāng)作該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的最下層，一緩沖層設(shè)于該第一層類金剛石碳膜表面，以及一第二層類金剛石碳膜，覆蓋該緩沖層及部分該第一層類金剛石碳膜，用來當(dāng)作該封裝保護(hù)結(jié)構(gòu)的最上層并與該第一類金剛石碳膜形成一回路結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H05B33/10GK1482840SQ0214295
公開日2004年3月17日 申請日期2002年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月13日
發(fā)明者陳光榮 申請人:統(tǒng)寶光電股份有限公司