CN102194829A - 基板结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种应用于软性电子元件的基板结构，包括：一支撑载体；一离型层，以一第一面积覆盖该支撑载体；以及一软性基板，以一第二面积覆盖该离型层与该支撑载体，其中该第二面积大于该第一面积且该软性基板对该支撑载体的密着度大于该离型层对该支撑载体的密着度。本发明还提供一种上述基板结构的制造方法。
Description
技术领域
本发明有关于一种基板结构，特别是有关于一种应用于软性电子元件的基板结构及其制造方法。
背景技术
软性显示器已成为新时代新颖显示器的发展趋势，而发展有源式软性显示器更是主流趋势，世界各大研发公司均由现行厚重且易破碎的玻璃基板跨入非玻璃系且重量更轻的软性塑料基板材料发展，并朝向有源式全彩的TFT显示面板迈进。目前，针对开发有源式软性显示器的技术有a-Si TFT、LPTSTFT及OTFT三种选择，在显示介质的部分包含EPD、ECD、LCD及EL。
在制造方式的选择可以分成batch type及roll to roll两种方式，若选择batch type方式进行TFT元件制造，可利用现有TFT设备进行制作，具有相当优势，但必须发展所谓基板转移或离膜技术，将软性显示器从玻璃上转移到其它塑料基板上或取下。而以roll to roll方式则必须利用全新设备来进行，并必须克服转动及接触所引发的相关问题。
以batch type方式进行制造TFT结构主要有三种方式，一为SEC利用PES当基板转贴于硅芯片上，利用低温a-Si TFT技术开发7”VGA(640×480)plastic LCD，而此法需要一耐高温、低热膨胀系数、低光迟滞性且抗化性佳的高透明基板材料，并配合适当的胶材及良好的离型技术。二为Seiko Epson以LPTS transfer技术进行TFT背板开发，在玻璃基板上进行LPTS TFT背板制作，完成后，Seiko Epson再利用激光退火(laser annealing)。所谓transfer技术主要优点为TFT元件工艺温度不受塑料基板的限制，因此，有较好的特性，故一般具高透光性塑料基板便可以被用来使用，但其transfer机制及转贴技术显得更加重要。另外，第三种为Philips利用聚亚酰胺(PI)涂布于玻璃上，进行a-Si TFT-EPD显示器的开发，并利用transfer技术将PI基板在玻璃上取下。该技术虽然利用传统PI塑料基板而具有耐高温的特性，直接涂布于玻璃上，不但工艺温度可以超过300℃，又可以省去转贴的步骤，但仍必须利用激光去除玻璃基板。
由于与软性基板材料不匹配且热阻低，因此，传统离型层材料并不适合应用于TFT工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种适合应用于软性电子元件的基板结构及其制造方法。
本发明的一实施例提供一种应用于软性电子元件的基板结构，包括：一支撑载体；一离型层，以一第一面积覆盖该支撑载体；以及一软性基板，以一第二面积覆盖该离型层与该支撑载体，其中该第二面积大于该第一面积且该软性基板对该支撑载体的密着度大于该离型层对该支撑载体的密着度。
本发明的一实施例提供一种应用于软性电子元件的基板结构的制造方法，包括：提供一支撑载体；以一第一面积覆盖一离型层于该支撑载体上；以及以一第二面积覆盖一软性基板于该离型层与该支撑载体上，其中该第二面积大于该第一面积且该软性基板对该支撑载体的密着度大于该离型层对该支撑载体的密着度。该制造方法还包括以该离型层的两端点或其内侧为切除点，切除部分该软性基板与该支撑载体，以分离该离型层、该软性基板与该支撑载体。
本发明将离型层材料涂布于支撑载体(例如玻璃基板)上，以形成一或复数个区块。之后，将软性基板材料涂布于离型层与支撑载体上，以形成一双层基板结构，适合应用于软性基板的分离。
本发明提供一种可通过现有半导体设备制作的应用于软性电子元件的基板结构，其利用两种离型层与支撑载体密着度的差异，先将密着度较差的离型层以较小面积成型于支撑载体上，再将与支撑载体密着度较佳的离型层(例如软性显示器基板)以较大面积覆盖在较差密着度的离型层上并与支撑载体有接触。以该方式制作的基板结构，可确保其在TFT工艺中不会脱落，并在完成工艺后，将外边未含密着度较差离型层的部分切除，即可轻易分离密着度较佳的离型层与支撑载体。分离后，密着度较佳的离型层(例如软性显示器基板)仍可保持完整，不致损伤。
附图说明
为使本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
图1是根据本发明的一实施例，一种应用于软性电子元件的基板结构的剖面示意图；
图1A是根据本发明的一实施例，一种应用于软性电子元件的基板结构的上视图；
图2A～2D为本发明的一实施例，一种应用于软性电子元件的基板结构的制造方法的剖面示意图。
【主要元件符号说明】
10：基板结构
12：支撑载体
14：离型层
16：软性基板
A1、A2：覆盖面积
C、C’：切除点
具体实施方式
请参阅图1，根据本发明的一实施例，说明一种应用于软性电子元件的基板结构。基板结构10包括一支撑载体12、一离型层14以及一软性基板16。离型层14以一第一面积A1覆盖支撑载体12，软性基板16以一第二面积A2覆盖离型层14与支撑载体12。值得注意的是，第二面积A2大于第一面积A1且软性基板16对支撑载体12的密着度大于离型层14对支撑载体12的密着度。
支撑载体12可包括玻璃或硅晶片。离型层14对支撑载体12的密着度介于0B～1B(百格刀密着度测试)。
离型层14可由例如聚对二甲苯(parylene)或环烯共聚物(cyclic olefincopolymers，COC)的材质所构成。若离型层14为环烯共聚物(COC)时，可具有下列化学式(I)或(II)。
上述化学式(I)或(II)中，X可为30～70。X+Y可为100。R可为氢、甲基或乙基。上述具有化学式(I)或(II)的环烯共聚物可溶于有机溶剂，以达工艺均一性。
上述以第一面积A1覆盖支撑载体12的离型层14可包括一或复数个区块(如图1A所示)。本发明并未限定离型层区块的大小、形状及配置方式。此外，离型层14的固含量介于1～20％，其厚度介于0.2～20微米，较佳介于0.5～5微米。
软性基板16可为一软性显示器基板，例如一有源式软性显示器基板，其对支撑载体12的密着度介于1～5B(百格刀密着度测试)。软性基板16可由例如聚亚酰胺(polyimide，PI)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚醚砜(polyethersulfone，PES)、聚丙烯酸酯(polyacrylate，PA)、聚原冰烯(polynorbornene，PNB)、聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate，PEN)或聚醚亚酰胺(polyetherimide，PEI)的材料所构成。
若软性基板16为透明聚亚酰胺(PI)时，可具有下列化学式(III)。
上述化学式(III)中，A可包括 X与Y可为氢、甲基、三氟甲基、羟基、-OR(R可为碳数1～18的烷基)、溴、氯或碘，Z可为-O-、-CH2-、-C(CH3)2-、-SO2-、-Ar-O-Ar-、-Ar-CH2-Ar-、-Ar-C(CH3)2-Ar-或-Ar-SO2-Ar-(Ar可为苯环)。B可包括
X与Y可为氢、甲基、三氟甲基、羟基、-OR(R可为碳数1～18的烷基)、溴、氯或碘，Z可为-O-、-CH2-、-C(CH3)2-、-SO2-、-Ar-O-Ar-、-Ar-CH2-Ar-、-Ar-C(CH3)2-Ar-或-Ar-SO2-Ar-(Ar可为苯环)。n可为大于1的整数。
软性基板16中还可添加硅氧烷化合物或二氧化硅，以增加软性基板16对支撑载体12的密着度。
图2A～2D是说明本发明的一实施例，一种应用于软性电子元件的基板结构的制造方法。
请参阅图2A，首先，提供一其上覆盖有一离型层14的支撑载体12。离型层14以例如涂布或蒸镀的方式覆盖于支撑载体12上，其覆盖面积为一第一面积A1。
上述覆盖于支撑载体12上的离型层14可形成一或复数个区块(如图1A所示)。本发明并未限定离型层区块的大小、形状及配置方式。
接着，请参阅图2B，以例如涂布的方式覆盖一软性基板16于离型层14与支撑载体12上。软性基板16覆盖离型层14与支撑载体12的面积为一第二面积A2。值得注意的是，第二面积A2大于第一面积A1且软性基板16对支撑载体12的密着度大于离型层14对支撑载体12的密着度。
接着，请参阅图2C，以离型层14的两端点为切除点(C，C’)，切除部分软性基板16与支撑载体12，以分离离型层14、软性基板16与支撑载体12，如图2D所示。
本发明将离型层材料涂布于支撑载体(例如玻璃基板)上，以形成一或复数个区块。之后，将软性基板材料涂布于离型层与支撑载体上，以形成一双层基板结构，适合应用于软性基板的分离。
本发明提供一种可通过现有半导体设备制作的应用于软性电子元件的基板结构，其利用两种离型层与支撑载体密着度的差异，先将密着度较差的离型层以较小面积成型于支撑载体上，再将与支撑载体密着度较佳的离型层(例如软性显示器基板)以较大面积覆盖在较差密着度的离型层上并与支撑载体有接触。以该方式制作的基板结构，可确保其在TFT工艺中不会脱落，并在完成工艺后，将外边未含密着度较差离型层的部分切除，即可轻易分离密着度较佳的离型层与支撑载体。分离后，密着度较佳的离型层(例如软性显示器基板)仍可保持完整，不致损伤。
【实施例】
本发明的实施方法为先将TFT用的玻璃(如15cm*15cm)进行离型层的制作，其中可利用大小不同的中空垫片来控制离型层的面积(如8cm*8cm)，再将基板材料以大于离型层面积(如10cm*10cm)成型于含有离型层的玻璃上便形成一可用于制造软性电子元件的基板结构，再以该结构进行软性电子元件的所有工艺后，可以轻易以切割方式沿离型层两端或其内侧划断部分基板与离型层，便可将软性电子元件在玻璃上分离。
【实施例1】
聚亚酰胺B1317-BAPPm(BB)/Topas(X＝50，Y＝50)/玻璃基板结构的制作
首先，制备不同固含量(1％、3％、6％、7％、8％)的Topas溶液。之后，涂布上述Topas溶液于不同玻璃支撑载体，以形成湿Topas膜。湿Topas膜的厚度分别为30μm、60μm、90μm、120μm。待以50℃烘烤5分钟及300℃烘烤1小时后，涂布一聚亚酰胺基板材料(含1％助粘剂)于Topas膜。再次烘烤后，进行离型测试，结果如表一所示。
表一
| Topas固含量 | 是否完全溶解 | 对玻璃支撑载体的密着度 | 聚亚酰胺基板的离型情况 |
| 1％ | Yes | 0B | 完整取下，无破损 |
| 3％ | Yes | 0B | 完整取下，无破损 |
| 6％ | Yes | 0B | 完整取下，无破损 |
| 7％ | Yes | 0B | 完整取下，无破损 |
| 8％ | No，形成胶体 | - | - |
【实施例2】
聚亚酰胺B1317-BAPPm(BB)/Arton(X＝50，Y＝50，R＝H)/玻璃基板结构的制作
首先，制备不同固含量(5％、10％、15％、20％、25％)的Arton溶液。之后，涂布上述Arton溶液于不同玻璃支撑载体，以形成湿Arton膜。湿Arton膜的厚度分别为30μm、60μm、90μm、120μm。待以50℃烘烤5分钟及300℃烘烤1小时后，涂布一聚亚酰胺基板材料(含1％助粘剂)于Arton膜。再次烘烤后，进行离型测试，结果如表二所示。
表二
| Arton固含量 | 是否完全溶解 | 对玻璃支撑载体的密着度 | 聚亚酰胺基板的离型情况 |
| 5％ | Yes | 0B | 完整取下，无破损 |
| 10％ | Yes | 0B | 完整取下，无破损 |
| 15％ | Yes | 0B | 完整取下，无破损 |
| 20％ | Yes | 0B | 完整取下，无破损 |
| 25％ | No，形成胶体 | - | - |
【实施例3】
聚对二甲苯(parylene)离型层的制作
将聚对二甲苯的前驱物(parylene dimer)放入热蒸镀设备中，并将预先洗净的玻璃(15cm*15cm)放入样品室，利用中空(8cm*8cm)的垫片覆盖于玻璃上，抽真空后加热至150℃使聚对二甲苯的前驱物汽化，再加热至650℃，使其裂解便打开筏门使其通往样品室，在室温下聚合沉积于没有被垫片覆盖的玻璃区域，形成一8cm*8cm的离型膜。
【实施例4】
Arton、Topas、Zeonor离型层的制作
将Arton、Topas、Zeonor分别以固含量10％溶于甲苯中，以刮刀方式涂布于玻璃上，放入烘箱在80℃及150℃下各烘烤0.5小时，以形成一8cm*8cm的离型膜。
【实施例5】
聚亚酰胺B1317-BAPPm(BB)/parylene/玻璃基板结构的制作
首先，在室温下，使用三颈瓶通以氮气，将0.0147摩尔的BAPPm二苯胺溶入32.94克的甲酚(cresol)溶剂中。待BAPPm完全溶解后，将0.015摩尔的B1317双酸酐加入，直至B1317完全溶解，续搅拌1小时，以形成粘稠状聚酰胺酸溶液。之后，加热至摄氏220度，进行3小时的亚酰胺化反应，反应过程中同时使用除水装置将水排除。最后，将反应液滴入甲醇中使聚亚酰胺沉淀，在真空烘箱中烘干12小时。烘干后，将聚亚酰胺以固含量20％溶解于DMAc中，形成聚亚酰胺溶液。再将聚亚酰胺溶液以刮刀方式以面积10cm*10cm涂布于镀有8cm*8cm聚对二甲苯(parylene)的玻璃上，并放入烘箱在80℃及150℃下各烘烤1小时，即可获得包含聚亚酰胺(BB)的基板结构。
【实施例6】
二氧化硅/聚亚酰胺B1317-BAPPm(SiO2/BB37)/parylene/玻璃基板结构的制作
首先，在室温下，将3克以固含量20％溶于DMAc的二氧化硅(SiO2)与7克以固含量20％溶于DMAc的B1317-BAPPm(BB)放入样品瓶中。接着，加入0.3克的含胺基硅氧烷，在室温下搅拌30分钟。之后，以刮刀方式涂布于镀有聚对二甲苯(parylene)的玻璃上，并放入烘箱在80℃及150℃下各烘烤1小时，即可获得包含二氧化硅/聚亚酰胺B1317-BAPPm(SiO2/BB37)的基板结构。
【实施例7】
二氧化硅/聚亚酰胺B1317-BAPPm(SiO2/BB55)/parylene/玻璃基板结构的制作
首先，在室温下，将5克以固含量20％溶于DMAc的二氧化硅(SiO2)与5克以固含量20％溶于DMAc的B1317-BAPPm(BB)放入样品瓶中。接着，加入0.2克的含胺基硅氧烷，在室温下搅拌30分钟。之后，以刮刀方式涂布于镀有聚对二甲苯(parylene)的玻璃上，并放入烘箱在80℃及150℃下各烘烤1小时，即可获得包含二氧化硅/聚亚酰胺B1317-BAPPm(SiO2/BB55)的基板结构。
【实施例8】
二氧化硅/聚亚酰胺B1317-BAPPm(SiO2/BB73)/parylene/玻璃基板结构的制作
首先，在室温下，将7克以固含量20％溶于DMAc的二氧化硅(SiO2)与3克以固含量20％溶于DMAc的B1317-BAPPm(BB)放入样品瓶中。接着，加入0.12克的含胺基硅氧烷，在室温下搅拌30分钟。之后，以刮刀方式涂布于镀有聚对二甲苯(parylene)的玻璃上，并放入烘箱在80℃及150℃下各烘烤1小时，即可获得包含二氧化硅/聚亚酰胺B1317-BAPPm(SiO2/BB73)的基板结构。
【实施例9】
四乙氧基硅烷/聚亚酰胺B1317-BAPPm(TEOS/BB)/Topas/玻璃基板结构的制作
首先，在室温下，将0.2克的四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane，TEOS)与10克以固含量20％溶于DMAc的B1317-BAPPm(BB)放入样品瓶中。接着，以刮刀方式涂布于涂有Topas的玻璃上，并放入烘箱在80℃及150℃下各烘烤1小时，即可获得包含四乙氧基硅烷/聚亚酰胺B1317-BAPPm(TEOS/BB)的基板结构。
【实施例10】
胺基硅烷/聚亚酰胺B1317-BAPPm(amino silane/BB)/Zeonor/玻璃基板结构的制作
首先，在室温下，将0.2克的胺基硅烷(amino silane)与10克以固含量20％溶于DMAc的B1317-BAPPm(BB)放入样品瓶中。接着，以刮刀方式涂布于涂有Zeonor的玻璃上，并放入烘箱在80℃及150℃下各烘烤1小时，即可获得包含胺基硅烷/聚亚酰胺B1317-BAPPm(amino silane/BB)的基板结构。
【实施例11】
3-(甲基丙酰氧)丙基三甲氧基硅烷/聚亚酰胺B1317-BAPPm(MPMS/BB)/Arton/玻璃基板结构的制作
首先，在室温下，将0.2克的3-(甲基丙酰氧)丙基三甲氧基硅烷(3-(methacryloxy)propyl trimethoxy silane，MPMS)与10克以固含量20％溶于DMAc的B1317-BAPPm(BB)放入样品瓶中。接着，以刮刀方式涂布于涂有Arton的玻璃上，并放入烘箱在80℃及150℃下各烘烤1小时，即可获得包含3-(甲基丙酰氧)丙基三甲氧基硅烷/聚亚酰胺B1317-BAPPm(MPMS/BB)的基板结构。
在完成基板结构之后，只要将电子元件制作于含有离型层的范围内，待整个元件完成后，在离型层的边界或内侧将部分基板与离型层切断，便可轻易将基板及电子元件与玻璃分离。
表三、表四为本发明离型层与软性基板对支撑载体的密着度。
表三
| 材料 | 密着度(B) |
| Parylene(实施例3) | 0 |
| Topas(实施例4) | 0 |
| Zeonor(实施例4) | 0 |
| Arton(实施例4) | 0 |
| 聚亚酰胺(实施例5) | 1 |
| 聚亚酰胺+二氧化硅(实施例6～8) | 2～5 |
| 聚亚酰胺+TEOS(实施例9) | 5 |
| 聚亚酰胺+胺基硅烷(实施例10) | 5 |
| 聚亚酰胺+MPMS(实施例11) | 5 |
表四
| 二氧化硅含量(％) | 密着度(B) |
| 0(实施例5) | 1 |
| 30(实施例6) | 5 |
| 50(实施例7) | 3 |
| 70(实施例8) | 2 |
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。
Claims (20)
1.一种应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，包括：
一支撑载体；
一离型层，以一第一面积覆盖该支撑载体；以及
一软性基板，以一第二面积覆盖该离型层与该支撑载体，其中该第二面积大于该第一面积且该软性基板对该支撑载体的密着度大于该离型层对该支撑载体的密着度。
2.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该支撑载体包括玻璃或硅晶片。
3.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该离型层对该支撑载体的密着度为0B～1B。
4.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该离型层包括聚对二甲苯或环烯共聚物。
5.根据权利要求4所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该环烯共聚物具有下列化学式(I)或(II)：
其中X为30～70，X+Y为100，R为氢、甲基或乙基。
6.根据权利要求5所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该环烯共聚物溶于有机溶剂。
7.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该离型层包括一或复数个区块。
8.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该离型层的固含量介于1～20％。
9.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该离型层的厚度介于0.2～20微米。
10.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该离型层的厚度介于0.5～5微米。
11.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该软性基板对该支撑载体的密着度为1～5B。
12.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该软性基板包括聚亚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚原冰烯、聚乙烯对苯二甲酸酯、聚醚醚酮、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚醚亚酰胺。
13.根据权利要求12项所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该聚亚酰胺具有下列化学式(III)：
其中
A包括
或X与Y为氢、甲基、三氟甲基、羟基、-OR(R为碳数1～18的烷基)、溴、氯或碘，Z为-O-、-CH2-、-C(CH3)2-、-SO2-、-Ar-O-Ar-、-Ar-CH2-Ar-、-Ar-C(CH3)2-Ar-或-Ar-SO2-Ar-(Ar为苯环)；B包括或
X与Y为氢、甲基、三氟甲基、羟基、-OR(R为碳数1～18的烷基)、溴、氯或碘，Z为-O-、-CH2-、-C(CH3)2-、-SO2-、-Ar-O-Ar-、-Ar-CH2-Ar-、-Ar-C(CH3)2-Ar-或-Ar-SO2-Ar-(Ar为苯环)；以及
n为大于1的整数。
14.根据权利要求12所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该软性基板还包括一硅氧烷化合物。
15.根据权利要求14所述的应用于软性电子元件的基板结构，其特征在于，其中该软性基板还包括氧化硅。
16.一种应用于软性电子元件的基板结构的制造方法，其特征在于，包括：
提供一支撑载体；
以一第一面积覆盖一离型层于该支撑载体上；以及
以一第二面积覆盖一软性基板于该离型层与该支撑载体上，其中该第二面积大于该第一面积且该软性基板对该支撑载体的密着度大于该离型层对该支撑载体的密着度。
17.根据权利要求16所述的应用于软性电子元件的基板结构的制造方法，其特征在于，其中该离型层包括一或复数个区块。
18.根据权利要求16所述的应用于软性电子元件的基板结构的制造方法，其特征在于，其中该离型层以涂布或蒸镀方式覆盖于该支撑载体上。
19.根据权利要求16所述的应用于软性电子元件的基板结构的制造方法，其特征在于，其中该软性基板以涂布方式覆盖于该离型层与该支撑载体上。
20.根据权利要求16所述的应用于软性电子元件的基板结构的制造方法，其特征在于，还包括以该离型层的两端点或其内侧为切除点，切除部分该软性基板与该支撑载体，以分离该离型层、该软性基板与该支撑载体。
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