顯示裝置及以層狀軟性元件制作顯示裝置的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種顯示裝置及以層狀軟性元件制作顯示裝置的方法，顯示裝置包括：一背光模塊；以及一層狀軟性元件，設(shè)置于該背光模塊之上，該層狀軟性元件包含：一第一軟性層，其厚度大于或等于1μm而小于或等于15μm；一功能層，包含一光學(xué)或電子元件并設(shè)置于該第一軟性層之上；及一第二軟性層，設(shè)置于該功能層之上；其中，該第一軟性層的楊氏系數(shù)大于或等于約1GPa而小于或等于約9.8GPa。
【專利說明】顯示裝置及以層狀軟性元件制作顯示裝置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種顯示裝置技術(shù)，特別是一種層狀軟性元件及以該層狀軟性元件制作顯示裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軟性基板具有輕薄及可撓曲等優(yōu)點，雖然無法直接使用于現(xiàn)有的基板片對片(sheet to sheet)加工,但可通過一剛性載板(例如,玻璃)的搭配來制作軟性電子或光電元件。例如，在軟性基板和剛性載板中間加入一離型層、犧牲層或特殊粘著劑，使軟性基板有足夠的附著力而可固定于剛性載板上，以進(jìn)行后續(xù)的元件加工，最后再將軟性基板自剛性載板上分離。
[0003]在分離軟性基板與剛性載板的過程中，會先降低軟性基板與其下層材料表面之間的附著力以助于兩者的離型效果，并施加大于或等于上述附著力的外力。為了避免在分離過程中發(fā)生形變或缺陷，軟性基板必須具有相當(dāng)?shù)暮穸?；然而，隨著厚度的增加，軟性基板與剛性載板不同的熱膨脹系數(shù)易產(chǎn)生其后續(xù)加工中的熱應(yīng)力，而使剛性載板彎曲現(xiàn)象，甚至影響其加工的穩(wěn)定性及良率。
[0004]因此，有必要發(fā)展新的軟性基板技術(shù)，降低其厚度并達(dá)到良好的離型效果，以對治及改善上述的問題，并可進(jìn)一步應(yīng)用于顯示器產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的是提供一種層狀軟性元件及以該層狀軟性元件制作顯示裝置的方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題。
[0006]為達(dá)成此目的，根據(jù)本發(fā)明的一方面，一實施例提供一種顯示裝置，其包括:一背光模塊；以及一層狀軟性元件，設(shè)置于該背光模塊之上，該層狀軟性元件包含:一第一軟性層，其厚度大于或等于I μ m而小于或等于15 μ m 功能層，包含一光學(xué)或電子元件并設(shè)置于該第一軟性層之上；及一第二軟性層，設(shè)置于該功能層之上；其中，該第一軟性層的楊氏系數(shù)大于或等于約IGPa (十億帕斯卡)而小于或等于約9.SGPa0
[0007]其中，該功能層的元件包含彩色濾光器。
[0008]其中，該功能層的元件包含薄膜晶體管，且該第一軟性層的厚度大于或等于2μπι而小于或等于10 μ m。
[0009]其中，該第一軟性層的組成材料包含聚亞酰胺、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲脂、或光阻劑。
[0010]其中，該第二軟性層的組成材料包含聚亞酰胺、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲脂、聚乙烯、聚碳酸酯、乙烯對苯二甲酸酯、環(huán)烯烴聚合物或環(huán)烯烴共聚物。
[0011]在本發(fā)明的另一方面，另一實施例提供一種制作層狀軟性元件的方法，其包括下列步驟:形成一助離層于一剛性載板上，該助離層具有一離型圖案；形成一第一軟性層于該助離層上，該第一軟性層具有一第一厚度；形成一功能層于該第一軟性層上，該功能層包含一光學(xué)或電子兀件；形成一第二軟性層于該功能層上，該第二軟性層具有一第二厚度；以及將含有該光學(xué)或電子元件部分的該第一軟性層、該功能層及該第二軟性層的組合自該
助離層上分離出，而形成該層狀軟性元件；其中，該第一軟性層的厚度大于或等于，
其中Y代表該層狀軟性元件與該剛性載板之間的界面附著強度，E代表該第一軟性層的楊氏系數(shù)。
[0012]其中，進(jìn)一步包含:
[0013]形成一助附層于該助離層及該剛性載板上；
[0014]其中，該層狀軟性元件進(jìn)一步包含該助附層，且該助附層與該助離層之間的附著強度小于或等于該助附層與該剛性載板之間的附著強度。
[0015]其中該助離層的組成材料包含聚亞酰胺、含環(huán)氧或氨基或羧基的硅氧烷類耦合劑、氟系聚合物、或界面活性劑，且該助附層的組成材料包含聚亞酰胺、聚酰胺、或光阻劑。
[0016]在本發(fā)明的又另一方面，另一實施例提供一種制作顯示裝置的方法，其包括下列步驟:形成一助離層于一剛性載板上，該助離層具有一離型圖案；形成一第一軟性層于該助離層上；形成一功能層于該第一軟性層上，該功能層包含一光學(xué)或電子兀件；形成一第二軟性層于該功能層上；將含有該光學(xué)或電子元件部分的該第一軟性層、該功能層及該第二軟性層的組合自該助離層上分離出，而形成該層狀軟性元件；以及貼附該層狀軟性元件
于一背光模塊上；其中，該第一軟性層的厚度大于或等于"51^其中Y代表該層狀軟性

* ，
元件與該剛性載板之間的界面`附著強度，E代表該第一軟性層的楊氏系數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為將軟性薄膜自剛性載板上分離的施力示意圖。
[0018]圖2至圖8為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的層狀軟性元件在各個加工步驟的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0019]圖9為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0020]圖10為根據(jù)本發(fā)明另一實施例的顯示裝置的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0021]附圖標(biāo)記說明:10軟性薄膜；100/101顯示裝置；20/110剛性載板；120助離層；121離型圖案；122附著圖案；125助附層；130第一軟性層；140功能層；141/142/143光學(xué)或電子元件；144/145/146彩色濾光器；150第二軟性層；160/160a/160b/161層狀軟性元件；180背光模塊。
【具體實施方式】
[0022]為使貴審查委員能對本發(fā)明的特征、目的及功能有更進(jìn)一步的認(rèn)知與了解，茲配合圖式詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例如后。在所有的說明書及圖示中，將采用相同的元件編號以指定相同或類似的元件。
[0023]在本發(fā)明的實施例說明中，對于一元素被描述是在另一元素的「上面/上」或「下面/下」，是指直接地或間接地在該元素的上或下的情況，而包含設(shè)置于其間的其他元素。為了說明上的便利和明確，圖式中各層的厚度或尺寸，是以夸張或省略或概略的方式表示，且各構(gòu)成要素的尺寸并未完全為其實際的尺寸。[0024]圖1為將一軟性薄膜10自一剛性載板20上分離的施力示意圖，其中一垂直的外在拉力Fp欲以固定速度將該軟性薄膜10自該剛性載板20上拉離。為了避免該軟性薄膜
10在拉離的過程中產(chǎn)生永久形變，該軟性薄膜10的厚度tf必須大于或等于Y/0.1%E，其中Y
代表該軟性薄膜10與該剛性載板20之間的界面附著強度，其單位為牛頓/公尺(N/m)，且E代表該軟性薄膜10的組成材料的楊氏系數(shù)，其單位為十億帕斯卡(GPa)，否則將會使該軟性薄膜10在拉離過程中發(fā)生永久形變或缺陷。上述針對軟性薄膜厚度的設(shè)計條件，將應(yīng)用于本發(fā)明的各實施例中。
[0025]例如，倘若該軟性薄膜10為聚酰亞胺(polyimide，簡稱PI)的組成材料，欲自玻璃基板的剛性載板20上剝離，由于此聚酰亞胺(PI)薄膜的楊氏系數(shù)為8.4Ga，且其與該剛性載板20之間的界面附著強度約為9.8N/m，則在剝離過程可能使該聚酰亞胺(PI)薄膜發(fā)生永久變形的厚度約為1.17 μ m，故可設(shè)計該軟性薄膜10的膜厚需大于或等于1.17 μ m。另又例如，倘若該軟性薄膜10為聚酰胺(polyamide，簡稱PA)的組成材料，欲自玻璃基板的剛性載板20上剝離，由于此聚酰胺(PA)薄膜的楊氏系數(shù)為6.1Ga，且其與該剛性載板20之間的界面附著強度約為24.5N/m，則在剝離過程可能使該聚酰胺(PA)薄膜發(fā)生永久變形的厚度約為4.02 μ m,故可設(shè)計該軟性薄膜10的膜厚需大于或等于4.02 μ m。
[0026]圖2至圖8為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的層狀軟性元件在各個工藝步驟的結(jié)構(gòu)剖面圖。
[0027]首先，如圖2所示，提供一剛性載板110，該剛性載板110可以是玻璃基板，或其他組成材料的剛性基板，用以承載或支持后續(xù)即將制作的層狀軟性元件的制作。
[0028]接著,形成一助離層(releaser) 120于該剛性載板110上,該助離層120具有一離型圖案，其與該剛性載板110之間的界面附著強度大于或等于其與后續(xù)層狀軟性元件之間的界面附著強度，用以提供一離型界面，而使該層狀軟性元件在制作完成后，可易于自該剛性載板110上分離。
[0029]該助離層120的實現(xiàn)方式至少有二種。第一種方式請參考圖3A，可以轉(zhuǎn)印或其他濕式鍍膜方式，在該剛性載板110上形成該離型圖案。該助離層120的組成材料包含聚亞酰胺(polyimide)、含環(huán)氧或氨基或羧基的硅氧烷類耦合劑、氟系聚合物、或界面活性劑。該助離層120可為單層或多層結(jié)構(gòu)，并可通過激光或紫外光照射、及電漿或低溫處理，而改變其與后續(xù)層狀軟性元件之間的附著力，例如，錨定力、凡得瓦力、氫鍵、化學(xué)鍵結(jié)、靜電吸引力或分子間的交互擴散。接著，如圖4A所示，可在該助離層120及該剛性載板110上涂布一助附層(promoter) 125，用以固定即將制作的層狀軟性元件，使的不易受后續(xù)水洗、風(fēng)刀、溶劑加工的影響。該助附層125具有良好的覆膜性，且該助附層125與該助離層120之間的附著強度小于或等于該助附層125與該剛性載板110之間的附著強度。該助附層125的組成材料可包含聚亞酰胺(polyimide)、聚酰胺(polyamide)、或光阻劑。
[0030]另一方面，實現(xiàn)該助離層120的第二種方式請參考圖3B，可將該助離層120涂布于該剛性載板110的表面全區(qū)上，該助離層120的組成材料亦可包含聚亞酰胺(polyimide)、含環(huán)氧或氨基或羧基的硅氧烷類耦合劑、氟系聚合物、或界面活性劑。接著，如圖4B所示，通過一光遮罩(mask) 123定義出后續(xù)層狀軟性元件的預(yù)定區(qū)域，而以紫外光照射該助離層120，形成未被照射到的離型圖案121及被照射到的附著圖案122，使得該附著圖案122與該剛性載板110之間的附著強度大于或等于該離型圖案121與該剛性載板110之間的附著強度。
[0031]接著，一第一軟性層130可以濕式涂布、印刷或干式貼附等方式，形成于該助離層120或該助附層125上。該第一軟性層130可為單層或多層的有機或無機高分子薄膜，例如，聚亞酰胺(polyimide)、聚酰胺(polyamide)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、光阻劑、及上述物質(zhì)的組合。如圖5A所示，該第一軟性層130與該助附層125之間具有良好的界面附著力；如圖5B所示，該第一軟性層130與該離型圖案121之間具有良好的離型性質(zhì)，而與該附著圖案122之間則具有良好的附著性質(zhì)。
[0032]接著，如圖6A及6B所示，可進(jìn)行該層狀軟性元件的元件加工，而形成一功能層140于該第一軟性層130上，該功能層140包含至少一光學(xué)或電子元件141/142/143，例如，彩色濾光器(CF)、薄膜晶體管(TFT)、或感測器。該第一軟性層130用以支持該功能層140。
[0033]接著，如圖7A及7B所示，可以濕式涂布、印刷或貼附等方式，于該功能層140上形成一第二軟性層150。該第二軟性層150的組成材料可為有機或無機高分子材料，例如，聚亞酰胺(polyimide)、聚酰胺(polyamide)、聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)、聚乙烯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、乙烯對苯二甲酸酯(PET)、環(huán)烯烴聚合物(COP)或環(huán)烯烴共聚物(COC)。該第二軟性層150可以良好的附著性或粘著性而形成于該功能層140上，其可為單層或多層的結(jié)構(gòu)，用以增加該層狀軟性元件的整體厚度和支撐性。此外，該第二軟性層150亦可以為銦錫氧化物感測器薄膜(ΙΤ0 sensor film)、或是具阻水氧性質(zhì)的阻障膜(barrier film)或抗反射膜(AR Film)等。
[0034]接著，將該層狀軟性元件160a或160b自該助離層120上分離出，例如，可以激光、輪刀、鋼刀或沖刀等方式裁切該離型圖案121的邊緣，再利用具粘性的卷軸(roller)或真空吸附方式，將該層狀軟性元件160a或160b取出。如圖8B所示，該層狀軟性元件160a包含有該光學(xué)或電子元件141/142/143部分的該第一軟性層130、該功能層140及該第二軟性層150的組合；而如圖8A所示，該層狀軟性元件160a包含有該光學(xué)或電子元件141/142/143部分的該助附層125、該第一軟性層130、該功能層140及該第二軟性層150的組合。
[0035]在本實施例中，該第一軟性層130具有第一厚度，該第二軟性層150具有第二厚
度。該第一軟性層130的厚度須滿足大于或等于的條件，其中，在圖8A的實施例中，
Y代表如所示該層狀軟性元件160a的底層(該助附層125)與該助離層120之間的界面附著強度，其單位為N/m ；E代表該第一軟性層130的楊氏系數(shù),其單位為GPa (十億帕斯卡)。而在圖8B的實施例中，Y代表如所示該層狀軟性元件160b的底層(該第一軟性層130)與該助離層120之間的界面附著強度(其單位為N/m)，E代表該第一軟性層130的楊氏系數(shù)(其單位為GPa)。在本實施例中，該第一厚度可大于或等于Iym而小于或等于15μπι，而該第二厚度并無特別的限制；較佳者，該第一軟性層130的楊氏系數(shù)約介于IGPa與9.SGPa之間，且該第二厚度大于或等于該第一厚度。此外，在該功能層140的元件為薄膜晶體管的案例中，該第一軟性層130的較佳厚度介于2μπι與IOym之間。
[0036]依據(jù)上述該層狀軟性元件160a或160b的制作方法，可制作具有彩色濾光功能的軟性元件，這將詳述如下。請參考圖2至8，該助離層120以含環(huán)氧或氨基或羧基的硅氧烷類聚合物以濕式涂布法沉積于一無堿玻璃的剛性載板110上，再以光遮罩123及紫外光照射而定義出該軟性彩色濾光元件的制作區(qū)域于該離型圖案121上。該第一軟性層130可為透明聚亞酰胺膜(膜厚約2μπι)以及透明壓克力系光阻材料膜(膜厚約Iym)的多層結(jié)構(gòu)；上述的光阻材料膜具有阻水氧的特性。該功能層140所包含的光學(xué)或電子元件141/142/143為彩色濾光器(CF)，以作為該軟性元件的元件操作區(qū)。由于本實施例的軟性元件并不包含銦錫氧化物(ITO)透明電極，因此可在該功能層140上偏貼光學(xué)膠(OCA)及高透明度(穿透度>90%)的聚碳酸酯(PC)或乙烯對苯二甲酸酯(PET)等軟性聚合物，以作為該第二軟性層150。此外，該第二軟性層150上可再偏貼具有基礎(chǔ)膜(base film)的透明膠膜，以增加該軟性彩色濾光元件的整體厚度和支撐性。最后，可將該離型圖案121上的該軟性元件分離取出，且該軟性元件為該第一軟性層130、具有彩色濾光器(CF)的該功能層140、及該第二軟性層150的組合。
[0037]第一實施例的層狀軟性元件160a或160b可進(jìn)一步用于顯示裝置的制作。例如，如圖9所示，上述實施例的具有彩色濾光功能的軟性元件，可以光學(xué)膠(OCA)或UV膠等高透明粘著劑而黏合于一背光模塊180上。倘若該背光模塊180為白光有機發(fā)光二極管(organic light emitting diode,簡稱 0LED)的薄膜晶體管(thin film transistor,簡稱TFT)元件，貼附該軟性元件于其上則可制作OLED顯示器。
[0038]以下針對各種類型的液晶顯示面板，依據(jù)不同的基板類型及該功能層140所包含不同的元件(CF或TFT)，假設(shè)薄膜應(yīng)力僅來自高溫加工中的熱應(yīng)力殘留而在不考慮其他應(yīng)力影響，該第一軟性層130在不同加工溫度的厚度上限整理如下表:
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種顯示裝置，其特征在于，其包括: 一背光模塊；以及 一層狀軟性元件，設(shè)置于該背光模塊之上，該層狀軟性元件包含: 一第一軟性層，其厚度大于或等于Iym而小于或等于15μπι; 一功能層，包含一光學(xué)或電子元件并設(shè)置于該第一軟性層之上；及 一第二軟性層，設(shè)置于該功能層之上； 其中，該第一軟性層的楊氏系數(shù)大于或等于約IGPa而小于或等于約9.SGPa0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，該功能層的元件包含彩色濾光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，該功能層的元件包含薄膜晶體管，且該第一軟性層的厚度大于或等于2 μ m而小于或等于10 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，該第一軟性層的組成材料包含聚亞酰胺、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲脂、或光阻劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，該第二軟性層的組成材料包含聚亞酰胺、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲脂、聚乙烯、聚碳酸酯、乙烯對苯二甲酸酯、環(huán)烯烴聚合物或環(huán)烯烴共聚物。
6.一種制作層狀軟性元件的方法，其特征在于，其包括下列步驟: 形成一助離層于一剛性載板上，該助離層具有一離型圖案； 形成一第一軟性層于該助離 層上，該第一軟性層具有一第一厚度； 形成一功能層于該第一軟性層上，該功能層包含一光學(xué)或電子元件； 形成一第二軟性層于該功能層上，該第二軟性層具有一第二厚度；以及 將含有該光學(xué)或電子元件部分的該第一軟性層、該功能層及該第二軟性層的組合自該助離層上分離出，而形成該層狀軟性元件； 其中，該第一軟性層的厚度大于或等于"5^，其中Y代表該層狀軟性元件與該剛性載板之間的界面附著強度，E代表該第一軟性層的楊氏系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制作層狀軟性元件的方法，其特征在于，進(jìn)一步包含: 形成一助附層于該助離層及該剛性載板上； 其中，該層狀軟性元件進(jìn)一步包含該助附層，且該助附層與該助離層之間的附著強度小于或等于該助附層與該剛性載板之間的附著強度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制作層狀軟性元件的方法，其特征在于，該助離層的組成材料包含聚亞酰胺、含環(huán)氧或氨基或羧基的硅氧烷類耦合劑、氟系聚合物、或界面活性劑，且該助附層的組成材料包含聚亞酰胺、聚酰胺、或光阻劑。
9.一種制作顯示裝置的方法，其特征在于，其包括下列步驟: 形成一助離層于一剛性載板上，該助離層具有一離型圖案； 形成一第一軟性層于該助離層上； 形成一功能層于該第一軟性層上，該功能層包含一光學(xué)或電子元件； 形成一第二軟性層于該功能層上； 將含有該光學(xué)或電子元件部分的該第一軟性層、該功能層及該第二軟性層的組合自該助離層上分離出，而形成該層狀軟性元件；以及貼附該層狀軟性元件于一背光模塊上； 其中，該第一軟性層的厚度大于或等于.5^，其中Y代表該層狀軟性元件與該剛性載板之間的界面附著強度 ，E代表該第一軟性層的楊氏系數(shù)。
【文檔編號】H01L51/56GK103715364SQ201210379582
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月9日
【發(fā)明者】許惠珍, 吳威諺, 林柏青, 蔡奇哲, 陳鈺堯 申請人:群康科技(深圳)有限公司, 奇美電子股份有限公司