TWI687316B

TWI687316B - 可撓性顯示器

Info

Publication number: TWI687316B
Application number: TW108129828A
Authority: TW
Inventors: 陳發祥; 江丞偉; 陳泊如; 詹志誠; 林世亮
Original assignee: 友達光電股份有限公司
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2020-03-11
Also published as: TW202005810A

Abstract

本發明提供可撓性顯示器，包括第一可撓性層、緩衝層、第二可撓性層以及元件陣列。緩衝層位於第一可撓性層上。第二可撓性層位於緩衝層上。元件陣列位於第二可撓性層上。第一可撓性層以及第二可撓性層分別具有第一玻璃轉移溫度以及第二玻璃轉移溫度。在小於第一玻璃轉移溫度時，第二可撓性層的第一熱膨脹係數大於第一可撓性層的第一熱膨脹係數。在介於第一玻璃轉移溫度與第二玻璃轉移溫度時，第二可撓性層的第二熱膨脹係數大於第一可撓性層的第二熱膨脹係數。在大於第二玻璃轉移溫度時，第二可撓性層的第三熱膨脹係數大於第一可撓性層的第三熱膨脹係數。

Description

可撓性顯示器

本發明是有關於一種顯示器，且特別是有關於一種可撓性顯示器。

隨著攜帶式顯示器被廣泛地應用，針對可撓性顯示器之開發也越趨積極，以實現於不同曲面下仍可顯示的目的。習知的可撓性顯示器包括多層結構，然而，在製造可撓性顯示器的過程中，熱處理製程所產生之氣泡易形成於多層結構內使其表面不平坦，故在形成後續膜層時易產生瑕疵，進而導致顯示異常的問題。

本發明的至少一實施方式提供一種製造可撓性顯示器的方法，其可提升可撓性顯示器的製程良率。

本發明的至少一實施方式提供一種可撓性顯示器，其可具有良好的顯示品質。

本發明的至少一實施方式的製造可撓性顯示器的方法包括以下步驟。於載板上形成第一可撓性材料層。以第一固化溫度固化第一可撓性材料層，以形成第一可撓性層。於第一可撓性層上形成緩衝層。於緩衝層上形成第二可撓性材料層。以第二固化溫度固化第二可撓性材料層，以形成第二可撓性層。第二固化溫度小於第一固化溫度。於第二可撓性層上形成元件陣列。

本發明的至少一實施方式的可撓性顯示器包括第一可撓性層、緩衝層、第二可撓性層以及元件陣列。緩衝層位於第一可撓性層上。第二可撓性層位於緩衝層上。元件陣列位於第二可撓性層上。第一可撓性層以及第二可撓性層分別具有第一玻璃轉移溫度以及第二玻璃轉移溫度。在小於第一玻璃轉移溫度時，第二可撓性層的第一熱膨脹係數大於第一可撓性層的第一熱膨脹係數。在介於第一玻璃轉移溫度與第二玻璃轉移溫度時，第二可撓性層的第二熱膨脹係數大於第一可撓性層的第二熱膨脹係數。在大於第二玻璃轉移溫度時，第二可撓性層的第三熱膨脹係數大於第一可撓性層的第三熱膨脹係數。

基於上述，本發明的至少一實施方式提供的製造可撓性顯示器的方法可減少第一可撓性層與緩衝層之間產生氣泡的數量，甚至可避免於第一可撓性層與緩衝層之間形成氣泡，藉此改善氣泡所導致之膜層表面突起的問題，進而增加可撓性顯示器的製程良率。本發明的至少一實施方式提供的可撓性顯示器，避免或降低第一可撓性層與緩衝層之間的氣泡數，具有良好的顯示品質。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

以下將參照本實施例之圖式以更全面地闡述本發明。然而，本發明亦可以各種不同的形式體現，而不應限於本文中所述之實施例。圖式中的層與區域的厚度會為了清楚起見而放大。相同或相似之參考號碼表示相同或相似之元件，以下段落將不再一一贅述。另外，實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1A至圖1F為依照本發明一實施方式之可撓性顯示器的製造方法的剖面示意圖。

請參照圖1A，於載板100上形成第一可撓性材料層110a。在一些實施方式中，載板100可為硬質基板（rigid substrate），其在製造過程中不易受外力影響而變形，如此可使得形成於載板100上的第一可撓性材料層110a具有良好的平坦度，使得後續形成於第一可撓性材料層110a上之膜層具有良好的穩定性。載板100的材料可以是玻璃、聚碳酸酯（polycarbonate，PC）、不銹鋼板或其組合。第一可撓性材料層110a的材料可以是聚亞醯胺（polyimide，PI）、聚萘二甲酸乙醇酯（polyethylene naphthalate；PEN）、聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate；PET）或前述至少二種材料之組合。在本實施方式中，第一可撓性材料層110a的材料為聚亞醯胺。第一可撓性材料層110a的形成方法例如是狹縫塗佈法（slit coating）、旋塗法（spin coating）或其組合。

請同時參照圖1A以及圖1B，以第一固化溫度固化第一可撓性材料層110a，以形成第一可撓性層110。固化第一可撓性材料層110a的方法例如是在第一固化溫度下進行固化製程C1。在本實施方式中，第一固化溫度為大於或等於480°C且小於或等於500°C。形成之第一可撓性層110的厚度例如是1微米至20微米。在本實施方式中，第一可撓性層110的材料可參照前述實施方式，於此不再贅述。

在本實施方式中，第一可撓性層110的第一玻璃轉移溫度（glass transition temperature）為0°C至350°C，且第一可撓性層110的第二玻璃轉移溫度為350°C至550°C。第一可撓性層110在處於小於第一玻璃轉移溫度的環境溫度時的第一熱膨脹係數（coefficient of thermal expansion）為0至20ppm/°C，在介於第一玻璃轉移溫度與第二玻璃轉移溫度時的第二熱膨脹係數為5 至100ppm/°C，且在大於第二玻璃轉移溫度的環境溫度時的第三熱膨脹係數為30至1000ppm/°C。

請參照圖1C，於第一可撓性層110上形成緩衝層120。在本實施方式中，緩衝層120為單層結構，但不以此為限。在其它實施方式中，緩衝層120可為多層堆疊結構。緩衝層120的材料可以是無機材料，例如氧化矽（SiO _x）、氮化矽（SiN _x）或其組合。緩衝層120的厚度例如是10奈米~1000奈米。緩衝層120的形成方法例如是化學氣相沉積法（CVD）、物理氣相沉積法（PVD）、原子層沉積法（ALD）或其組合。

請參照圖1D，於緩衝層120上形成第二可撓性材料層130a。第二可撓性材料層130a的材料可以是與第一可撓性材料層110a的材料相同或不同。第二可撓性材料層130a的材料可以是聚亞醯胺、聚萘二甲酸乙醇酯、聚對苯二甲酸乙二酯或前述至少二種材料之組合。在本實施方式中，第二可撓性材料層130a的材料為聚亞醯胺。第二可撓性材料層130a的形成方法例如是狹縫塗佈法、旋塗法或其組合。

請同時參照圖1D以及圖1E，以第二固化溫度固化第二可撓性材料層130a，以形成第二可撓性層130。固化第二可撓性材料層130a的方法例如是在第二固化溫度下進行固化製程C2。在本實施方式中，第二固化溫度為大於或等於450°C且小於480°C。在本實施方式中，第二固化溫度會小於固化第一可撓性性材料層110a時的第一固化溫度，但本發明不以此為限，在其它實施方式中，第一固化溫度為大於或等於480°C且第二固化溫度為大於或等於450°C。在本實施例中，第一固化溫度與該第二固化溫度之差大於或等於20°C。第二可撓性層130的厚度例如是1微米至20微米。在本實施方式中，第二可撓性層130的材料可參照前述實施方式，於此不再贅述。

在本實施方式中，第二可撓性層130的第一玻璃轉移溫度為0°C至350°C，且第二可撓性層130的第二玻璃轉移溫度為350°C至550°C。第二可撓性層130在處於小於第一玻璃轉移溫度的環境溫度時的第一熱膨脹係數為0至20ppm/°C，在介於第一玻璃轉移溫度與第二玻璃轉移溫度時的第二熱膨脹係數為5至100ppm/°C，且在大於第二玻璃轉移溫度的環境溫度時的第三熱膨脹係數為30至1000ppm/°C。在本實施方式中，第二可撓性層130的第一熱膨脹係數、第二熱膨脹係數以及第三熱膨脹係數可分別大於第一可撓性層110的第一熱膨脹係數、第二熱膨脹係數以及第三熱膨脹係數。

在本實施方式中，可撓性基板FS可以是由第一可撓性層110、緩衝層120以及第二可撓性層130所構成（例如PI/SiO _x/PI或是PI/SiN _x/PI）。在本實施方式中，由於使第二固化溫度小於第一固化溫度，因此在固化第二可撓性材料層130a時，在第一可撓性層110與緩衝層120之間不容易形成氣泡，因此可避免第二可撓性層130被氣泡頂起而於其部分表面產生突起，進而提升製程良率。

在一些實施方式中，由熱處理製程所產生之氣泡可能由環境中的微粒所造成（微粒例如源自機台的金屬碎屑材料，其材料包括鐵、鎳、鉻等元素）。舉例來說，微粒具有一個或是多個孔隙，而氣體會儲存於微粒的孔隙中，因此在進行熱處理製程時，微粒孔隙中的氣體會膨脹並從孔隙中擴散出來，隨著熱處理製程的次數增加，從微粒孔隙中擴散出來的氣體也越來越多。在此情況下，由於在本實施方式中使第二固化溫度小於第一固化溫度，因此在固化第二可撓性材料層130a時，可減少於第一可撓性層110與緩衝層120之間產生氣泡的數量，甚至可避免於第一可撓性層110與緩衝層120之間形成氣泡。

請參照圖1F，於第二可撓性層130上形成元件陣列140，以於載板100上形成可撓性顯示器10。在本實施方式中，元件陣列140可以是有機發光二極體（OELD）畫素陣列，但本發明不以此為限。元件陣列140可包括多個主動元件（未繪示）、多條掃描線（未繪示）、多條資料線（未繪示）以及多個子畫素（未繪示），各子畫素可分別與元件陣列140中對應的掃描線以及對應的資料線電性連接，但本發明不以此為限。多個主動元件可例如是低溫多晶矽薄膜電晶體（LTPS-TFT）元件。在本實施方式中，形成元件陣列140的製程溫度小於第一固化溫度以及第二固化溫度。形成元件陣列140的製程溫度例如是400°C至650°C。在本實施方式中，因形成元件陣列140的製程溫度小於第一固化溫度以及第二固化溫度，對應製程溫度較高之第一可撓性層110及第二可撓性層130之形成步驟係先於對應製程溫度較低之元件陣列140之形成步驟，故元件陣列140在形成時便不會被先前高溫製程所影響或破壞，藉此以穩定地形成元件陣列140於第二可撓性層130上。

以下簡述元件陣列140的製造方法，但本發明不以此為限。在第二可撓性層130形成之後，於第二可撓性層130上形成非晶矽層（未繪示）。接著，對非晶矽層進行熱處理製程以去氫，並藉由對非晶矽層進行準分子雷射退火製程（Excimer Laser Annealing，ELA）以形成多晶矽層（未繪示）。上述的準分子雷射退火製程（Excimer Laser Annealing，ELA）是利用雷射射束依序對不同位置的非晶矽層進行多晶化，以使非晶矽重新排列成多晶矽。之後，局部摻質多晶矽層，然後依續形成閘絕緣層（未繪示）、第一金屬層（未繪示）以及層間絕緣層（未繪示）。層間絕緣層的形成方法例如是先藉由化學氣相沉積法或物理氣相沉積法沉積層間絕緣材料層之後，在藉由進行熱處理製程使層間絕緣層中的氫活化，而使氫可進入多晶矽層修補缺陷。再來，依續形成第二金屬層（未繪示）、第一平坦層（未繪示）、導電層（未繪示）以及第二平坦層（未繪示）。

請同時參照圖1E與圖1F，於形成元件陣列140之後，可選擇性地進行剝離製程以分離載板100與第一可撓性層110，但本發明不以此為限。在本實施方式中，剝離製程例如是雷射剝離製程。在其他實施方式中，也可以使用其他適合的方式來分離載板100與第一可撓性層110。

基於上述，在本發明的一實施方式中，製造可撓性顯示器10的方法可減少第一可撓性層110與緩衝層120之間產生氣泡的數量，甚至可避免於第一可撓性層110與緩衝層120之間形成氣泡，進而增加可撓性顯示器10的製程良率。

以下，將藉由圖1F來說明本實施方式的可撓性顯示器。此外，本實施方式的可撓性顯示器雖然是以上述製造方法進行製造，但本發明不限以此。

可撓性顯示器10包括第一可撓性層110、緩衝層120、第二可撓性層130以及元件陣列140。緩衝層120位於第一可撓性層110上。第二可撓性層130位於緩衝層120上。元件陣列140位於第二可撓性層130上。在本實施方式中，第二可撓性層130的第一熱膨脹係數、第二熱膨脹係數以及第三熱膨脹係數分別大於第一可撓性層110的第一熱膨脹係數、第二熱膨脹係數以及第三熱膨脹係數。

基於上述，在本發明的一實施方式中，可撓性顯示器10的第二可撓性層130的第一熱膨脹係數、第二熱膨脹係數以及第三熱膨脹係數分別大於第一可撓性層110的第一熱膨脹係數、第二熱膨脹係數以及第三熱膨脹係數，因此可減少於第一可撓性層110與緩衝層120之間產生氣泡的數量，甚至可避免於第一可撓性層110與緩衝層120之間形成氣泡，進而增加可撓性顯示器10的製程良率。

下文將參照實驗例1以及實驗例2更具體地描述本發明的特徵。雖然描述了以下實施例，但是在不逾越本發明範疇之情況下，可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此，不應由下文所述之實施例對本發明作出限制性地解釋。

實驗例 1

以下將介紹分別使用不同的第一固化溫度（以下以T1表示）與第二固化溫度（以下以T2表示）以分別固化第一可撓性層與第二可撓性層的實施例1~實施例6及比較例1~比較例2的可撓性顯示器。並且，對實施例1~實施例6及比較例1~比較例2的可撓性顯示器在三個製程階段中進行3次第一可撓性層與緩衝層之間的氣泡數量的測量，其中三個製程階段分別為：1)固化第一可撓性層之後且形成緩衝層之前；2)對非晶矽層進行熱處理製程之後且進行準分子雷射退火製程之前；3)對層間絕緣材料層進行熱處理製程之後且形成第二金屬層之前。上述於三個製程階段中進行第一可撓性層與緩衝層之間的的氣泡數量的測量數據分別整理於以下的表1至表3中，其中測量數據包括氣泡數量的最小值（以下以min表示）、氣泡數量的最大值（以下以max表示）以及氣泡數量的平均值（以下以μ表示）。

[表1]

[表2]

[表3]

由表1以及表3可知，與比較例1以及比較例2的可撓性顯示器相比，由於實施例1~實施例6是以大於等於450°C且小於480°C的第二固化溫度來固化可撓性顯示器中的第二可撓性材料層，因此實施例1~實施例6的第一可撓性層與緩衝層之間的氣泡數量明顯小於比較例1~比較例2的第一可撓性層與緩衝層之間的氣泡數量。此情況於在3)對層間絕緣材料層進行熱處理製程之後且形成第二金屬層之前的階段中測量的實驗結果中更為明顯。

實驗例 2

請參照圖2，圖2繪示實施例7~實施例9以及比較例3的可撓性顯示器的第二可撓性層的靜態熱機械分析圖譜。在圖2中的x座標為第二可撓性層的形變量（單位為ppm），y座標為環境溫度（單位為°C），且斜率為熱膨脹係數（單位為ppm/°C）。此外，在圖2中，第二可撓性層分別具有處於小於第一玻璃轉化溫度（圖2中以Tg1表示）時的第一熱膨脹係數、介於第一玻璃轉化溫度與第二玻璃轉化溫度（圖2中以Tg2表示）之間時的第二熱膨脹係數以及處於大於第二玻璃轉化溫度的第三熱膨脹係數。

製備實施例7~實施例9以及比較例3的可撓性顯示器的第二可撓性層所使用之參數資訊如表4所示。

[表4]

由圖2可知，實施例7、實施例9的可撓性顯示器的第二可撓性層的第一熱膨脹係數、第二熱膨脹係數以及第三熱膨脹係數分別大於比較例3的可撓性顯示器的第二可撓性層的第一熱膨脹係數、第二熱膨脹係數以及第三熱膨脹係數。

綜上所述，在依本發明的一實施方式的可撓性顯示器及製造可撓性顯示器的方法中，由於用於固化第二可撓性材料層的第二固化溫度小於用於固化第一可撓性材料層的第一固化溫度，故可減少於第一可撓性層與緩衝層之間產生氣泡的數量，甚至可避免於第一可撓性層與緩衝層之間形成氣泡，藉此改善氣泡所導致之膜層表面突起的問題，進而增加可撓性顯示器的製程良率。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10：可撓性顯示器 100：載板 110：第一可撓性層 110a：第一可撓性材料層 120：緩衝層 130：第二可撓性層 130a：第二可撓性材料層 140：元件陣列 C1、C2：固化製程 FS：可撓性基板

圖1A至圖1F為依照本發明一實施方式之可撓性顯示器的製造方法的剖面示意圖。圖2為實施例7~實施例9以及比較例3的可撓性顯示器的第二可撓性層的靜態熱機械分析圖譜。

10：可撓性顯示器 110：第一可撓性層 120：緩衝層 130：第二可撓性層 140：元件陣列 FS：可撓性基板

Claims

一種可撓性顯示器，包括：一第一可撓性層；一緩衝層，位於該第一可撓性層上；一第二可撓性層，位於該緩衝層上；以及一元件陣列，位於該第二可撓性層上，其中該第一可撓性層以及該第二可撓性層分別具有一第一玻璃轉移溫度以及一第二玻璃轉移溫度，其中：在小於該第一玻璃轉移溫度時，該第二可撓性層的一第一熱膨脹係數大於該第一可撓性層的一第一熱膨脹係數；在介於該第一玻璃轉移溫度與該第二玻璃轉移溫度時，該第二可撓性層的一第二熱膨脹係數大於該第一可撓性層的一第二熱膨脹係數；且在大於該第二玻璃轉移溫度時，該第二可撓性層的一第三熱膨脹係數大於該第一可撓性層的一第三熱膨脹係數。
如申請專利範圍第1項所述的可撓性顯示器，其中該第一可撓性層以及該第二可撓性層的材料包括聚亞醯胺、聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二醇酯，其中該第一可撓性層的厚度為1微米至20微米，該第二可撓性層的厚度為1微米至20微米，且該緩衝層的厚度為10奈米至1000奈米。
如申請專利範圍第1項所述的可撓性顯示器，其中該第一玻璃轉移溫度為0°C至350°C，且該第二玻璃轉移溫度為350°C至550°C。