本发明涉及电子装置领域，且特别是有关于一种柔性电子装置。
背景技术：
相较于一般硬质封装结构，柔性电子装置的应用更加广泛。为了让柔性电子装置具有较佳的阻隔水气及氧气之特性，已有技术提出具有阻气材料层的柔性电子装置，以期提升电子元件的可靠性(reliability)。
一般而言，现有技术领域的阻气材料层可选用无机材料，例如以等离子辅助化学气相沉积(plasma-enhancedchemicalvapordeposition,pecvd)和/或原子层沉积(atomiclayerdeposition,ald)等制造工艺形成膜层，所得的阻气材料层通常平坦化功能不佳。再者，现有技术领域的平坦层可选用有机材料，须考量阻气能力不足的状况。如何在不增加薄膜沉积制造工艺的情况下改善平坦层的阻气功效，实为研发者关注的问题之一。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明目的在于提供一种柔性电子装置，其可以解决传统平坦层所存在的问题。
具体地说，本发明一实施例公开了一种柔性电子装置，包括：
柔性衬底；
元件层，位于所述柔性衬底上，且具有上表面，其中所述上表面在膜层堆栈方向的最大高度差小于或等于900纳米；以及
第一阻气平坦层，覆盖在所述元件层和所述柔性衬底上，且具有第一覆盖面与相对所述第一覆盖面的第一平坦面，其中所述第一阻气平坦层的水气穿透率小于或等于10-2克/平方米/天。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，其中所述第一阻气平坦层具有第一富氧区与第一富氮区，所述第一富氧区靠近所述第一阻气平坦层的所述第一覆盖面，所述第一富氮区靠近所述第一阻气平坦层的所述第一平坦面。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，还包括：
载具，位于所述柔性衬底与所述元件层上；以及
离型层，介于所述柔性衬底和所述载具之间，
其中，所述第一阻气平坦层覆盖所述元件层的所述上表面及/或侧壁，且覆盖在所述载具上，所述元件层位于所述第一阻气平坦层与所述载具之间。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，其中所述第一富氮区还包括所述第一阻气平坦层的侧壁。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，还包括：
第二阻气平坦层，覆盖在所述第一阻气平坦层上，且具有第二覆盖面与相对所述第二覆盖面的第二平坦面，所述第二阻气平坦层具有第二富氧区与第二富氮区，所述第二富氧区靠近所述第二阻气平坦层的所述第二覆盖面，所述第二富氮区靠近所述第二阻气平坦层的所述第二平坦面，其中所述第二阻气平坦层的水气穿透率小于或等于10-2克/平方米/天。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，其中所述第二阻气平坦层覆盖元件层的所述上表面与侧壁以及所述第一阻气平坦层的所述第一平坦面与侧壁且覆盖在所述载具上，所述元件层以及所述第一阻气平坦层被包覆在所述第二阻气平坦层与所述载具之间。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，其中所述第二富氮区还包括所述第二阻气平坦层的侧壁。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，还包括：
贴附层，位于所述第一阻气平坦层的所述第一平坦面上。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，其中：
所述贴附层的材料包括环氧基材料；
所述第一阻气平坦层的所述第一富氮区的材料包括聚硅氮氧烷，且接触所述贴附层；
所述元件层具有包括酯基材料的绝缘层；以及
所述第一阻气平坦层的所述第一富氧区的材料包括聚硅氮氧烷或聚硅氧烷，且接触所述绝缘层。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，其中所述第一阻气平坦层的杨氏模量介于3gpa至10gpa。
本发明另一实施例还提出了一种柔性电子装置，包括：
第一面板，包括
柔性衬底；
元件层，位于所述柔性衬底上；以及
阻气平坦层，覆盖在所述元件层和所述柔性衬底上，且具有覆盖面与相对所述覆盖面的平坦面，所述阻气平坦层具有富氧区与富氮区，所述富氧区靠近所述阻气平坦层的所述覆盖面，所述富氮区靠近所述阻气平坦层的所述平坦面；
第二面板；以及
贴附层，介于所述第一面板和所述第二面板之间，且接触所述阻气平坦层的所述平坦面和所述第二面板。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，其中：
所述贴附层的材料包括环氧基材料；
所述阻气平坦层的所述富氮区的材料包括聚硅氮氧烷；
所述元件层具有包括酯基材料的绝缘层；以及
所述阻气平坦层的所述富氧区的材料包括聚硅氮氧烷或聚硅氧烷，且接触所述绝缘层。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，其中所述元件层具有上表面，所述上表面在膜层堆栈方向的最大高度差小于或等于900纳米。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，其中所述阻气平坦层的水气穿透率小于或等于10-2克/平方米/天。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，其中所述阻气平坦层的杨氏模量介于3gpa至10gpa。
在一实施例中，所述的柔性电子装置，其中所述第一面板为触控面板，且所述第二面板为显示面板。
本发明一实施例中的柔性电子装置具有阻气平坦层，而阻气平坦层具有阻气功能的富氮区。本发明实施例所述的阻气平坦层可改善传统平坦层的阻气功能，进而可以由单一沉积膜层同时达成阻气以及平坦化的功效。
为让本发明的上述特征和效果能阐述的更明确易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。
附图说明
图1a到图1c为根据本发明一实施例的柔性电子装置的制造工艺的剖面图；
图2为根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图；
图3为根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图；
图4为根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图；
图5为根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图；
图6为根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图；
图7为根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图。
具体实施方式
在此以本发明实施例为参考，以便于更完整陈述本发明的概念，并配合所附图式作详细说明如下。在图式与描述中所用的相同参考数字符号是指相同或相似元件。
图1a到图1c是根据本发明一实施例的柔性电子装置的制造工艺的剖面图。图1a到图1c绘示本发明应于触控面板的态样，意在方便说明本发明电子装置100的结构，但本发明并不限于此。实际上，本发明的技术也可以应用于其他电子装置，例如：液晶显示面板、有机发光显示面板、电泳显示面板等其他电子装置。
请先参考图1a，首先，提供柔性衬底102，柔性衬底102的材料可以是有机材料或是无机材料。有机材料例如是聚亚酰胺(polyimide,pi)、聚碳酸酯(polycarbonate,pc)、聚酰胺(polyamide,pa)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate,pen)、聚乙烯亚胺(polyethylenimine,pei)、聚氨酯(polyurethane,pu)、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,pdms)、压克力系(acrylate)聚合物例如是聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate,pmma)等、醚系(ether)聚合物例如是聚醚砜(polyethersulfone,pes)或聚醚醚酮(polyetheretherketone,peek)等、聚烯(polyolefin)或其他柔性有机材料。无机材料例如是金属或玻璃等其他具有柔性的无机材料。
接着，在柔性衬底102上可选择性的形成缓冲层104，缓冲层104可完整覆盖柔性衬底102的上表面。缓冲层104的材料包括氮化硅、氮氧化硅或其组合，或其他透明缓冲材料，但本发明并不限于此。
在缓冲层104上可形成导电层106。导电层106的形成方法例如是沈积一层导电材料(未绘示)，再利用微影蚀刻产生图案化导电材料，以定义出多个电极图案。导电层106的材料可包括铟锡氧化物(indiumtinoxide,ito)、铟锌氧化物(indiumzincoxide,izo)、氧化铝锌(aldopedzno,azo)、掺镓氧化锌(gadopedzincoxide,gzo)、锌锡氧化物(zinc-tinoxide,zto)、氟掺杂氧化锡fluorine-dopedtinoxide,fto)、氧化铟(in2o3)、氧化锌(zno)、二氧化锡(sno2)、氧化钛(tio2)、有机导电高分子或其他的透明导电材料，但本发明并不限于此。
在导电层106上形成绝缘层108。绝缘层108的形成方法例如是采用化学气相沈积法(chemicalvapordeposition,cvd)形成绝缘材料层(未绘示)之后，再利用微影蚀刻产生图案化绝缘材料层，形成多个暴露出导电层106的开口。或例如是采用湿式涂布工艺形成绝缘层材料后，再利用微影蚀刻产生图案化绝缘材料层，形成多个暴露出导电层106的开口。绝缘层108的材料包括含有酯基(estergroup)的绝缘材料，例如是压克力系树脂等；或者是无机氧化物、无机氮化物或无机氮氧化物，例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅。
在绝缘层108上形成金属层110，金属层110的形成方法例如是沈积方式形成金属材料，再利用微影蚀刻产生图案化金属材料，以定义出金属图案。金属层110可覆盖部分的绝缘层108，并通过绝缘层108的开口与导电层106相接触。
如图1a所示，根据一实施例，元件层112的上表面沿膜层堆栈方向d最大高度差δh例如是小于或等于900纳米，较佳的是小于或等于600纳米，更佳的是小于或等于300纳米形成在柔性衬底102上的元件层112是非平坦的膜层堆栈结构，使膜层堆栈方向d内部应力为0的假想连线(即中性轴neutralaxis)n1呈现高低起伏。一般来说，特定位置的中性轴n1在膜层堆栈方向d的高度
li为特定位置的第i膜层依杨氏模量对应的等效结构的长度，wi为特定位置的第i膜层的厚度，hi为特定位置的第i膜层在膜层堆栈方向中心点的高度。
由(式1)的计算结果，膜层堆栈高度较高的特定位置，例如是含图样层的区域，中性轴n1的高度
参考图1b，于柔性衬底102和元件层112形成后，可以通过溶液涂布法(solutioncoating)，在柔性衬底102和元件层112上形成第一阻气平坦结构114p。第一阻气平坦结构114p的材料例如是包括聚硅氮烷(polysilazane)聚硅氧烷(polysiloxane)、聚硅氮氧烷(polysiloxazane)或其他适合的材料。元件层112的上表面沿膜层堆栈方向d最大高度差δh例如是小于或等于900纳米，较佳的是小于或等于600纳米，更佳的是小于或等于300纳米，第一阻气平坦结构114p的形成可以达到平坦化。之后，使溶液涂布的第一阻气平坦结构114p固化。再对第一阻气平坦结构114p进行等离子离子布植(plasma-basedionimplantation,pbii)。上述等离子离子布植所使用的气体包括惰性气体、h2、n2、o2、f、cl2，等离子能量例如是-2kv以上，等离子处理的时间例如是100秒以上。
请同时参考图1a和图1b，由前述的平坦化制造工艺，可使图1a的中性轴n1调整为图1b的中性轴n2。中性轴n2相对中性轴n1有较低的高低起伏，故能避免电子装置在弯曲过程失效。
再参考图1c，前述的电子装置100中第一阻气平坦结构114p经等离子离子布植后，第一阻气平坦结构114p从上部开始向下形成氮原子浓度梯度递减分布，而形成第一阻气平坦层114。
更细而言，在图1c中，第一阻气平坦层114的上表面为平坦的第一平坦面114c，第一阻气平坦层114的下表面为覆盖柔性衬底102或/和元件层112的第一覆盖面114d。第一阻气平坦层114中靠近第一平坦面114c的区域为第一富氮区114a。前述的等离子离子布植可形成氮原子浓度梯度，第一富氮区114a具有较高的氮原子浓度，其材料例如是聚硅氮氧烷。
通过第一阻气平坦层114中第一富氮区114a的材料阻气特性，使第一阻气平坦层114的水气穿透率例如是小于或等于10-2克/平方米/天，较佳的是小于或等于10-5克/平方米/天。第一阻气平坦层114可同时具有平坦化功效以及阻气功效。第一阻气平坦层114中靠近第一覆盖面114d的区域为第一富氧区114b。值得一提的是，考量电子装置100可弯曲，第一阻气平坦层114的杨氏模量可例如是3gpa～10gpa。
由于前述的等离子离子布植形成氮原子浓度梯度，第一富氧区114b具有较高的氧原子浓度。第一富氧区114b可以和例如含有酯基(estergroup)的绝缘层108有较佳的附着性。
图2是根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图。请参考图2，电子装置200包括柔性衬底102、元件层112、第一阻气平坦层114、载具202和离型层204。在图2中，柔性衬底102和元件层112以简图呈现，由此简化相同或相似的说明，其细部结构请参考图1a到图1c的示例。
载具202设置在柔性衬底102的下方，至少一离型层204介于载具202与柔性衬底102之间，载具202可完全覆盖柔性衬底102的下表面。第一阻气平坦层114设置在柔性衬底102和元件层112的上方，第一阻气平坦层114的第一覆盖面114d可完全覆盖元件层112的上表面。在一实施例中，第一阻气平坦层114可进一步延伸覆盖元件层112的侧壁，甚或覆盖至柔性衬底102裸露的表面及/或侧壁。
柔性衬底102与元件层112位在第一阻气平坦层114与载具202之间。第一阻气平坦层114于靠近第一平坦面114c的区域为第一富氮区114a，如前所述，第一富氮区114a具有优良的阻气特性，可使第一阻气平坦层114同时具有平坦化功效以及阻气功效。
图3是根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图。请参考图3，图3中电子装置300的实施例与图2中电子装置200的实施例类似，因此相同元件以相同标号表示，且在此不予赘述。电子装置300中，第一阻气平坦层114的第一富氮区114a位于第一阻气平坦层114靠近第一平坦面114c的区域以及侧壁。图3的第一富氮区114a例如是以等离子离子布植在第一阻气平坦层114的第一平坦面114c与侧壁而形成。在一实施例中，第一富氮区114a在第一阻气平坦层114的第一覆盖面114d可以覆盖元件层112的侧壁，甚或是进一步延伸覆盖柔性衬底102裸露的表面及/或侧壁。第一阻气平坦层114的第一富氧区114b、柔性衬底102与元件层112被包覆在第一阻气平坦层114的第一富氮区114a与载具202之间。
如前所述，第一富氮区114a具有优良的阻气特性，电子装置300的第一富氮区114a相对电子装置200的第一富氮区114a更具有侧壁阻气功效。电子装置300的第一阻气平坦层114具有平坦化功效以及比电子装置200的第一阻气平坦层114更佳的阻气功效。
图4是根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图。请参考图4，图4中电子装置400的实施例与图2中电子装置200的实施例类似，因此相同元件以相同标号表示，且在此不予赘述。电子装置400还包括第二阻气平坦层402。第二阻气平坦层402的上表面为平坦的第二平坦面402c，第二阻气平坦层402的下表面为接触第一阻气平坦层114的第一平坦面114c、元件层112的第二覆盖面402d。第二阻气平坦层402中靠近第一平坦面114c的区域为第二富氧区402b。如第一阻气平坦层114等离子离子布植方法形成氮原子浓度梯度，第二富氮区402a具有较高的氮原子浓度，其材料例如是聚硅氮氧烷。第二阻气平坦层402中靠近第二覆盖面402d的区域为第二富氧区402b。如第一阻气平坦层114等离子离子布植方法形成氮原子浓度梯度，第二富氧区402b具有较低的氮原子浓度或不具有氮原子，其材料例如是聚硅氮氧烷或聚硅氧烷，而具有较高的氧原子浓度。
通过第二阻气平坦层402中第二富氮区402a的材料阻气特性，使第二阻气平坦层402的水气穿透率例如是小于或等于10-2克/平方米/天，较佳的是小于或等于10-5克/平方米/天。第二阻气平坦层402和第一阻气平坦层114可以包括相同的材料，以相同的制造工艺形成。
如前所述，第二富氮区402a和第一富氮区114a都具有优良的阻气特性，因此，电子装置400的第一阻气平坦层114和第二阻气平坦层402具有平坦化功效以及阻气功效。
图5是根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图。请参考图5，图5中电子装置500的实施例与图4中电子装置400的实施例类似，因此相同元件以相同标号表示，且在此不予赘述。电子装置500中，第一阻气平坦层114的第一富氮区114a位于第一阻气平坦层114靠近第一平坦面114c的区域以及侧壁；第二阻气平坦层402的第二富氮区402a位于第二阻气平坦层402靠近第二平坦面402c的区域以及侧壁。
图5的第一富氮区114a例如是以等离子离子布植在第一阻气平坦层114的第一平坦面114c与侧壁而形成。在一实施例中，第一富氮区114a在第一阻气平坦层114的第一覆盖面114d可以覆盖元件层112的侧壁，甚或是进一步延伸覆盖柔性衬底102裸露的表面及/或侧壁。第一阻气平坦层114的第一富氧区114b、柔性衬底102与元件层112被包覆在第一阻气平坦层114的第一富氮区114a与载具202之间。而第二富氮区402a例如是以等离子离子布植在第二阻气平坦层402的第二平坦面402c与侧壁而形成。在一实施例中，第二富氮区402a在第二阻气平坦层402的第二覆盖面402d可以覆盖元件层112的侧壁，甚或是进一步延伸覆盖柔性衬底102裸露的表面及/或侧壁。第二阻气平坦层402的第二富氧区402b、第一阻气平坦层114、元件层112被包覆在第二阻气平坦层402的第二富氮区402a与载具202之间。
如前所述，电子装置500的第二富氮区402a和第一富氮区114a都具有优良的阻气特性，相对电子装置400的第二富氮区402a和第一富氮区114a更具有侧壁阻气功效。电子装置500的第一阻气平坦层114和第二阻气平坦层402具有平坦化功效以及比电子装置400的第一阻气平坦层114和第二阻气平坦层402更佳的阻气功效。
图6是根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图。请参考图6，图6中电子装置600的实施例与图1c中电子装置100的实施例类似，因此相同元件以相同标号表示，且在此不予赘述。电子装置600还包括设置在第一阻气平坦层114的第一平坦面114c上方的贴附层602。第一富氮区114a可以和例如含有环氧基(epoxygroup)的贴附层602有较佳的附着性，所以贴附层602可以是包括含有环氧基的材料。另外，图6虽未绘示，应理解到贴附层602也可以设置在第二阻气平坦层402的第二平坦面402c上方，同样能达到前述功效。
图7是根据本发明另一实施例的柔性电子装置的剖面图。图7绘示本发明应用于触控面板及显示面板的态样，意在方便说明本发明的电子装置700的结构，但本发明并不限于此。另外，图7的电子装置700在制造工艺过程，可将装置、膜层上下倒置，有关方向的术语，如“之上”、“之下”、“上表面”、“下表面”等，将配合图式作对应的解释。
请参考图7，电子装置700包括第一面板702、贴附层602和第二面板704。第一面板702和第二面板704例如可分别以触控面板和显示面板为例。第一面板702包括柔性衬底102、元件层112和阻气平坦层706，而元件层112例如是包括缓冲层104、导电层106、绝缘层108和金属层110等触控面板的膜层。柔性衬底102和元件层112的结构、材料及制作方法，可参考前文说明，相同或相似内容于下文中不再赘述。
如图7所示，并同时参照图1a，柔性衬底102和元件层112具有非平坦的膜层堆栈设计。电子装置700在膜层堆栈方向d内部应力为0的假想连线(或称中性轴)会呈现高低起伏。电子装置700特定位置的中性轴在膜层堆栈方向d的高度
li为特定位置的第i膜层依杨氏模量对应的等效结构的长度，wi为特定位置的第i膜层的厚度，hi为特定位置的第i膜层在膜层堆栈方向中心点的高度。
由(式1)的计算方式可以推得：在含有图样层区域的特定位置，可具有较高的膜层堆栈高度，也具有较高的中性轴高度
欲调整中性轴的变动，阻气平坦层706和图样层的杨氏模量越接近越佳，但考量电子装置700若欲具备可弯曲性，阻气平坦层706的杨氏模量可例如是3gpa～10gpa。
电子装置700的第一面板702的制造工艺过程，可同时参考图1a到图1c和图6，下文有关方向的叙述，以图1a到图1c和图6为准。
请参考图7，同时参考图1b，于柔性衬底102和元件层112形成后，可以通过溶液涂布法，在柔性衬底102和元件层112上形成阻气平坦层706的材料例如是包括聚硅氮烷、聚硅氧烷、聚硅氮氧烷或其他适合的材料，可具有良好的平坦化功效。阻气平坦层706形成膜层的制造工艺，可完整覆盖柔性衬底102的上表面和/或元件层112的上表面。元件层112的上表面沿膜层堆栈方向d最大高度差δh例如是小于或等于900纳米，较佳的是小于或等于600纳米，更佳的是小于或等于300纳米。待溶液涂布的阻气平坦层706固化后，对阻气平坦层706进行等离子离子布植，将氮原子植入阻气平坦层706，以提升阻气平坦层706的阻气功效。
请参考图7，同时参考图1c，前述的电子装置700中阻气平坦层706经等离子离子布植后，阻气平坦层706从上部开始向下形成氮原子浓度梯度递减。阻气平坦层706的上表面为平坦面706c，阻气平坦层706的下表面覆盖柔性衬底102或/和元件层112之上的覆盖面706d。阻气平坦层706中靠近平坦面706c的区域为富氮区706a。
前述的等离子离子布植可形成氮原子浓度梯度，富氮区706a具有较高的氮原子浓度，其材料例如是聚硅氮氧烷。通过阻气平坦层706中富氮区706a的材料阻气特性，使阻气平坦层706的水气穿透率例如是小于或等于10-2克/平方米/天，较佳的是小于或等于10-5克/平方米/天。阻气平坦层706可同时具有平坦化功效以及阻气功效。阻气平坦层706中靠近覆盖面706d的区域为富氧区706b。前述的等离子离子布植可形成氮原子浓度梯度，富氧区706b具有较低的氮原子浓度或不具有氮原子，其材料例如是聚硅氮氧烷或聚硅氧烷，而具有较高的氧原子浓度。富氧区706b可以和含有酯基的绝缘层108或金属层110有较佳的附着性，所以绝缘层108可以包括含有酯基的材料。
请参考图7，同时参考图6，电子装置700包括设置在阻气平坦层706的平坦面706c上方的贴附层602。富氮区706a可以和例如含有环氧基的贴附层602有较佳的附着性，所以贴附层602可以是包括含有环氧基的材料。
如图7所示，电子装置700经前述制造工艺后可进行上下倒置。电子装置700的贴附层602相对贴附于阻气平坦层706的另一表面和第二面板704上，使电子装置700的第一面板702和第二面板704通过贴附层602彼此黏接。
本发明实施例提供一种柔性电子装置具有阻气平坦层，而阻气平坦层具有阻气功能的富氮区。本发明实施例所述的阻气平坦层可改善传统平坦层的阻气功能，进而可以由单一沉积膜层达成阻气以及平坦化的功效。
此外，阻气平坦层的富氮区可与含环氧基的贴附层有较佳的附着性；阻气平坦层的富氧区可与含酯基的绝缘层或金属层有较佳的附着性。本发明实施例的阻气平坦层能提供稳定元件结构的功效。
虽然本发明以上述实施例公开，但具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，任何本技术领域技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，可作一些的变更和完善，故本发明的权利保护范围以权利要求书为准。