有机电激发光二极管面板的封装工艺 【技术领域】
本发明是有关于一种有机电激发光二极管(Organic LightEmitting Diode，OLED)面板的封装工艺，且特别是有关于一种具有阵列排列(Area array)聚合焊料接点(poly solder interconnection)的有机电激发光二极管面板的封装结构及工艺。
背景技术
有机电激发光二极管是利用两个电极包夹具有发光特性的有机膜，当施加适当电压时，电洞会由阳极注入而电子会由阴极注入，因为外加电场所造成的电位差，使得载子在薄膜中移动并产生再结合(recombination)，部分由电子电洞再结合所放出的能量会将发光分子激发形成单一激态分子。当单一激态分子释放能量回到基态时，其中一定比例的能量会以光子的方式放出而发光，此即为有机发光二极管的元件原理。由于有机电激发光元件具有自发光、广视角、高响应速度、低驱动电压、全色彩等特点，故被誉为下一世纪的平面显示技术。目前有机电激发光元件的发展已经步入实用化的阶段，且将来可望应用于下一代彩色平面显示器，如各种尺寸的显示面板、户外显示看板、计算机及电视屏幕等。然而，由于其发展较其它显示器晚且技术尚未完全成熟，故有机电激发光显示器在商品化的过程还有许多的改善空间。
请参照图1，其为公知有机电激发光二极管面板的封装结构示意图。美国专利第5,747,363号中揭露一种有机电激发光二极管面板的封装结构，其主要由一有机电激发光二极管面板100以及一基材108所构成。其中，有机电激发光二极管面板100上具有多个条状的阳极102、一有机发光层104以及多个条状的阴极，而基材108上则配置有驱动芯片112以及接脚(pin)110。基材108上的接脚110通过导电胶而与有机电激发光二极管面板100上的阳极102与阴极106电性连接。
上述有机电激发光二极管面板的封装结构虽可有效的将驱动芯片整合于同一基材上，但仍会面临到大尺寸化的限制。
请参照图2，其为公知有机电激发光二极管面板地封装结构示意图。美国专利第5,693,170号中揭露一种有机电激发光二极管面板的封装结构，其主要由多个显示砖200、一共享基材206上以及多个凸块或锡球210所构成。其中，显示砖200邻近于共享基材206的表面上具有多个接触垫202，接触垫202例如通过插塞204与显示砖200中的电极(阳极、阴极)电性连接。共享基材206上配置有多个对应于接触垫202的接触垫208。而凸块210则配置于接触垫202与接触垫208之间，用以将其电性连接。
上述有机电激发光二极管面板的封装结构虽可通过多块显示砖的组装达到大尺寸化的目的，但其接触垫与凸块之间接合时的高温回焊工艺，往往会使得共享基材产生翘曲(warpage)的现象，且高温回焊工艺亦可能会对有机电激发光二极管面板中的有机发光层产生不良的影响。
【发明内容】
因此，本发明的目的是提出一种有机电激发光二极管面板的封装工艺，使得封装体具有低应力问题以及良好的散热特性。
本发明的另一目的是提出一种有机电激发光二极管面板的封装工艺，可将多个有机电激发光二极管面板组装于同一印刷电路板上，以进一步突破大尺寸化的限制。
本发明的再一目的是提出一种有机电激发光二极管面板的封装工艺，其为一低温、低应力之封装工艺，十分符合有机电激发光二极管面板低温工艺的需求。
为达本发明的上述目的，提出一种有机电激发光二极管面板的封装工艺，首先提供一印刷电路板，印刷电路板上例如为陶瓷印刷电路板，印刷电路板上配置有多个焊垫。接着于焊垫上形成凸块，凸块的形成方式例如通过焊线机以类似打线的方式形成图钉状凸块，而凸块例如为金凸块。接着再通过网版印刷或是点胶的方式将填胶先形成于印刷电路板上。接着提供一个或是多个有机电激发光二极管面板，有机电激发光二极管面板已具有阵列排列的聚合焊料接点，将有机电激发光二极管面板配置于印刷电路板上，使得凸块以及填胶夹于有机电激发光二极管面板与印刷电路板之间。最后进行回焊，以使得面板上的聚合焊料接点与凸块电性连接，并通过加热或是紫外光照射以将填胶固化。
本发明中，有机电激发光二极管面板主要由一透明基材、阳极、图案化有机发光层、阴极、保护层以及成阵列排列的聚合焊料接点所构成。其中，阳极配置于透明基材上，阳极具有一驱动区域与至少一接点区域，且接点区域由驱动区域凸出。图案化有机发光层配置于透明基材上，并将接点区域暴露。阴极配置于有机发光层上，以不覆盖住接点区域为原则。保护层配置于透明基材上，其具有多个成阵列排列的开口用以将驱动区域及部份的阴极暴露。而聚合焊料接点则配置于暴露的接点区域以及阴极上，由于开口成阵列排列，故聚合焊料接点亦会成阵列排列。
本发明中，有机电激发光二极管面板上阳极的驱动区域以及阴极例如为条状图案，且阳极的延伸方向例如垂直于阴极的延伸方向。
本发明中，图案化有机发光层例如具有多个开口，且这些开口会使得接点区域暴露，以利阳极对外连接。此外，图案化有机发光层亦例如成多个条状图案，使得接点区域暴露，以利阳极对外连接。
本发明中，保护层例如由一有机防潮层与一无机防潮层所构成，有机防潮层的厚度例如为1000至6000纳米(nm)，而无机防潮层的厚度例如为100至600纳米。其中，有机防潮层的材质例如为二甲苯塑料(parylene)、含氟树脂或是其它聚合物(polymer)，而无机防潮层的材质例如为氮硅化物、氧硅化物或是氮化铝等。
本发明中，有机电激发光二极管面板例如为一具有阳极、有机发光层以及阴极的单层结构面板。
本发明中，有机电激发光二极管面板例如为一具有阳极、电洞注入层、电洞传输层、有机发光层、电子注入层、电子传输层以及阴极的多层结构的面板。
本发明中，阳极的材质例如为铟锡氧化物，阴极的材质例如为金属，聚合焊料接点的材料例如为银胶，印刷电路板例如为一陶瓷印刷电路板，而凸块例如为金图钉状凸块(gold stud bump)。
为达本发明的上述目的，提出一种有机电激发光二极管面板的工艺，首先提供一透明基材，透明基材的材质例如为玻璃、压克力或是其它透明材质。接着于透明基材上形成阳极，阳极具有一驱动区域与至少一接点区域，且接点区域系由驱动区域凸出。接着于透明基材上形成一图案化有机发光层，该图案化有机发光层可将该些接点区域暴露，以利阳极对外连接。接着于有机发光层上形成阴极。之后形成一保护层于透明基材上，其中保护层具有多个成阵列排列的开口用以将驱动区域及部份的阴极暴露。最后于接点区域及阴极上形成多个聚合焊料接点，其中聚合焊料接点的形成方法例如为网板印刷及点胶，且聚合焊料接点例如成阵列排列。
本发明的有机电激发光二极管面板的工艺中，除了有机发光层的制作外，亦可增加电洞注入层、电洞传输层、电子注入层以及电子传输层的制作，以制作出多层结构的面板。
【附图说明】
图1为公知有机电激发光二极管面板的封装结构示意图；
图2为公知有机电激发光二极管面板的封装结构示意图；
图3至图6为依照本发明第一实施例有机电激发光二极管面板的制作流程示意图；
图7A与图7B为依照本发明第一实施例有机电激发光二极管面板的剖面示意图；
图8A与图8B为依照本发明第一实施例有机电激发光二极管面板封装结构的剖面示意图；
图9至图12为依照本发明第二实施例有机电激发光二极管面板的制作流程示意图；
图13A与图13B为依照本发明第二实施例有机电激发光二极管面板的剖面示意图；
图14A与图14B为依照本发明第二实施例有机电激发光二极管面板封装结构的剖面示意图；以及
图15A至图15D为依照本发明第一、第二实施例中有机电激发光二极管面板的结构剖面示意图。
100：有机电激发光二极管面板
102：阳极
104：有机发光层
106：阴极
108：基材
110：接脚
112：驱动芯片
200：显示砖
202、208：接触垫
204：插塞
206：共享基材
210：凸块
300：透明基材
302：阳极
302a：驱动区域
302b：接点区域
304：图案化有机发光层
306：开口
308：阴极
310、312：聚合焊料接点
314：印刷电路板
316：焊垫
317：线路
318：凸块
320：保护层
320a：有机防潮层
320b：无机防潮层
322：开口
324：填胶
400：透明基材
402：阳极
404：电洞注入层
406：电洞传输层
408：有机发光层
410：电子注入层
412：电子传输层
414：阴极
【具体实施方式】
第一实施例
请参照图3至图6，其为依照本发明第一实施例有机电激发光二极管面板的制作流程示意图。首先请参照图3，提供一透明基材300，透明基材300的材质例如为玻璃、压克力或是其它透明材质。于透明基材300上形成多个阳极302，阳极302是由一驱动区域302a以及至少一接点区域302b所构成，而阳极302的材质例如为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)等透明导电材质。其中，驱动区域302a例如为条状图案(stripe)且彼此平行排列于透明基材300上，而接点区域302b则是由驱动区域302a凸出，用以作为对外连接的区域。
接着请参照图4，形成阳极302之后，接着形成一图案化有机发光层304于透明基材300上。图案化有机发光层304例如具有多个开口306，而开口306的位置例如对应于接点区域302b的位置。其中，图案化有机发光层304例如覆盖于阳极302的驱动区域302a上，并通过开口306将阳极302的接点区域302b暴露。
接着请参照图5，形成图案化有机发光层304之后，接着形成多个阴极308，阴极308例如具有条状图案且彼此平行排列于图案化有机发光层304上。其中，阴极308例如为金属材质，且阴极308的延伸方向例如垂直于阳极302驱动区域302a的延伸方向。此外，阴极308分布的位置以不覆盖住开口306所暴露出的接点区域302b为原则。
接着请参照图6，形成阴极308之后，接着形成一保护层320，保护层320具有多个开口322，而开口322的位置例如对应于接点区域302b的位置。其中，保护层320例如是由一有机防潮层320a与一无机防潮层320b所构成，有机防潮层320a的厚度例如为1000至6000纳米(nm)，而无机防潮层320b的厚度例如为100至600纳米。其中，有机防潮层320a的材质例如为二甲苯塑料(parylene)、含氟树脂或是其它聚合物(polymer)，而无机防潮层320b的材质例如为氮硅化物、氧硅化物或是氮化铝等。
接着于开口322所暴露出的接点区域302b上形成聚合焊料接点310，并于阴极308上的适当位置形成至少一个聚合焊料接点312。其中，聚合焊料接点310、312的材质例如为银胶(silver paste)等回焊温度较低的材质(银胶的回焊温度约低于摄氏100度)。聚合焊料接点310是与接点区域302b电性连接，而聚合焊料接点312则与阴极308电性连接。由图中可以清楚得知，阳极302能够通过与接点区域302b电性连接的聚合焊料接点310对外连接，而阴极308能够通过聚合焊料接点312对外连接。此外，面板上的聚合焊料接点310、聚合焊料接点312例如成阵列排列。
接着请参照图7A与图7B，其为依照本发明第一实施例有机电激发光二极管面板的剖面示意图。图7A为图6中的A-A剖面的剖面示意图，而图7A为图6中的B-B剖面的剖面示意图。由图7A可以清楚得知，阳极302的接点区域302b是通过聚合焊料接点310对外连接，而由图7B可以清楚得知，阴极308是通过聚合焊料接点312对外连接。
接着请参照图8A与图8B，其为依照本发明第一实施例有机电激发光二极管面板封装结构的剖面示意图。有机电激发光二极管面板封装主要是由一印刷电路板314、一个或是多个有机电激发光二极管面板、多个凸块318以及填胶324所构成。其中，有机电激发光二极管面板上，由保护层320中开口322所暴露出的聚合焊料接点310、312例如成阵列排列；印刷电路板314上具有多个焊垫316以及对应的线路(trace)317；而凸块318以及填胶324例如配置于焊垫316与聚合焊料接点310、312之间，填胶324例如为一疏水性材质其同时具有抑制水分渗入以及应力缓冲的能力。本实施例中，可将多个有机电激发光二极管面板组装于一印刷电路板314上，以进一步突破大尺寸化的限制。
本实施例中，有机电激发光二极管面板封装的工艺，主要先提供一印刷电路板314，在印刷电路板314的焊垫316上形成凸块318，凸块318的形成方式例如是通过一焊线机以类似打线(wire bonding)的方式将凸块318打在焊垫316上，以形成图钉状凸块(stud bump)，而凸块318的材质例如为金凸块。然而，熟悉该项技术者应能轻易了解本实施例中所使用的凸块318并非限定于金图钉状凸块(gold studbump)，亦可以为其它型态、材质的凸块。而在凸块318形成之后，接着将填胶324形成于印刷电路板314上，填胶324例如是通过网版印刷或是点胶的方式形成。
接着将至少一个具有聚合焊料接点310、312的有机电激发光二极管面板翻覆，使得聚合焊料接点310、312朝向印刷电路板314，并将聚合焊料接点310、312与焊垫316上的凸块318对准。之后进行回焊(reflow)或烘烤(baking)以使得聚合焊料接点310、312与凸块318电性连接，并对填胶324进行固化的处理，例如是通过加热或是紫外线照射的方式将填胶324固化。由于聚合焊料接点310、312的低回焊温度，使得有机电激发光二极管面板与印刷电路板314之间的接合可在摄氏100度以下完成，十分符合有机电激发光二极管面板低温工艺的需求。
此外，上述印刷电路板314例如为一具有良好散热特性的陶瓷(ceramic)印刷电路板，而由于陶瓷印刷电路板上的使用，对于有机电激发光二极管模块(module)的散热机制有所助益。
第二实施例
请参照图9至图12，其为依照本发明第二实施例有机电激发光二极管面板的制作流程示意图。首先请参照图9，提供一透明基材300，透明基材300的材质例如为玻璃、压克力或是其它透明材质。于透明基材300上形成多个阳极302，阳极302是由一驱动区域302a与至少一接点区域302b所构成，而阳极302的材质例如为铟锡氧化物等透明导电材质。其中，驱动区域302a例如为条状图案且彼此平行排列于透明基材300上，而接点区域302b则是由驱动区域302a凸出，用以作为对外连接的区域。
接着请参照图10，形成阳极302之后，接着形成一图案化有机发光层304于透明基材300上。图案化有机发光层304例如为多个条状图案，而图案化有机发光层304分布位置以不覆盖住阳极302的接点区域302b为原则，以使得阳极302的接点区域302b暴露。
接着请参照图11，形成图案化有机发光层304之后，接着形成多个阴极308于图案化有机发光层304上，阴极308例如具有与图案化有机发光层304相同的条状图案。其中，阴极308的延伸方向例如垂直于阳极302驱动区域302a的延伸方向。
接着请参照图12，形成阴极308之后，接着形成一保护层320，保护层320具有多个开口322，而开口322的位置例如对应于接点区域302b的位置。其中，保护层320例如是由一有机防潮层320a与一无机防潮层320b所构成，有机防潮层320a的厚度例如为1000至6000纳米(nm)，而无机防潮层320b的厚度例如为100至300纳米。其中，有机防潮层320a的材质例如为二甲苯塑料(parylene)、含氟树脂或是其它聚合物(polymer)，而无机防潮层320b的材质例如为氮硅化物、氧硅化物或是氮化铝等。
接着于接点区域302b上形成聚合焊料接点310，并于阴极308上的适当位置形成至少一个聚合焊料接点312。其中，聚合焊料接点310、312的材质例如为银胶。聚合焊料接点310是与接点区域302b电性连接，而聚合焊料接点312是与阴极308电性连接。由图中可以清楚得知，阳极302能够通过与接点区域302b电性连接的聚合焊料接点310对外连接，而阴极308能够通过聚合焊料接点312对外连接。此外，面板上的聚合焊料接点310、聚合焊料接点312例如成阵列排列。
接着请参照图13A与图13B，其为依照本发明第二实施例有机电激发光二极管面板的剖面示意图。图13A为图12中的A-A剖面的剖面示意图，而图13A为图12中的B-B剖面的剖面示意图。由图13A可以清楚得知，阳极302的接点区域302b是通过聚合焊料接点310对外连接，而由图13B可以清楚得知，阴极308是通过聚合焊料接点312对外连接。
接着请参照图14A与图14B，其为依照本发明第二实施例有机电激发光二极管面板封装结构的剖面示意图。图14A与图14B所绘示的有机电激发光二极管面板封装结构与图8A与图8B相似，其差异之处在于有机电激发光二极管面板中的有机发光层304的设计。图8A与图8B中是通过图案化有机发光层304中个开口306将接点区域302b暴露，而本实施例则是通过具有条状图案的图案化有机发光层304将接点区域302b暴露。
最后请参照图15A至图15D，其为依照本发明第一、第二实施例中有机电激发光二极管面板的结构剖面示意图。本发明上述第一实施例以及第二实施例中，虽仅以单层结构(阳极302与阴极308之间仅配置有机发光层304)的有机电激发光二极管面板为例说明，然而熟悉该项技术者应能轻易了解本发明的有机电激发光二极管面板亦可为具有多层结构的有机电激发光二极管面板。
图15A中的有机电激发光二极管面板架构于一透明基材400上，透明基材400上配置有阳极402、有机发光层408以及阴极414，属于单层结构面板(阳极402与阴极414之间仅具有单层结构)。第15B图中的有机电激发光二极管面板为一具有阳极402、电洞注入层404、有机发光层408、电子注入层410以及阴极414的三层结构的面板。图15C中的有机电激发光二极管面板为一具有阳极402、电洞传输层406、有机发光层408、电子传输层412以及阴极414的三层结构的面板。而图15D中的有机电激发光二极管面板为一具有阳极402、电洞注入层404、电洞传输层406、有机发光层408、电子注入层410、电子传输层412以及阴极414的五层结构的面板。
综上所述，本发明有机电激发光二极管面板的封装工艺至少具有下列优点：
1.本发明有机电激发光二极管面板的封装工艺中，可将多个面板整合于一印刷电路板上，使得有机电激发光面板在大尺寸的显示上更为实用化。
2.本发明有机电激发光二极管面板的封装工艺中，由于聚合焊料接点的低回焊温度，使得有机电激发光二极管面板与印刷电路板之间的接合可在摄氏100度以下完成，符合有机电激发光二极管面板低温工艺的需求。
3.本发明有机电激发光二极管面板的封装工艺中，陶瓷印刷电路板上的使用，对于有机电激发光二极管模块的散热机制有所助益。
4.本发明有机电激发光二极管面板的封装工艺中，凸块与聚合焊料接点的连接可以大幅缩短电路路径，对于有机电激发光二极管模块的轻薄化有所助益。
5.本发明有机电激发光二极管面板的封装工艺中，填胶为一疏水性材质其同时具有抑制水分渗入以及应力缓冲的能力。
6.本发明有机电激发光二极管面板的封装工艺中，保护层对于封装的信赖性大为提升。