附图说明
图1为本发明第一实施例的一种薄膜晶体管基板的剖视图;
图2为本发明第一实施例的复合板的实际样品置放于传送箱的第一储存格的示意图;
图3为本发明第一实施例的一种薄膜晶体管基板的制造方法的流程图;
图4为本发明第一实施例的一种显示器的剖视图;
图5为本发明第一实施例的另一种薄膜晶体管基板的剖视图;
图6为本发明第一实施例的另一种薄膜晶体管基板的制造方法的流程图;
图7为本发明第一实施例的另一种显示器的剖视图;
图8为本发明第二实施例的一种薄膜晶体管基板的剖视图;
图9为本发明第二实施例的复合板的第一实际样品置放于传送箱的第一储存格的示意图;
图10为本发明第二实施例的复合板的第二实际样品置放于传送箱的第一储存格的示意图;
图11为本发明第二实施例的一种显示器的剖视图;
图12为本发明第二实施例的另一种薄膜晶体管基板的剖视图;
图13为本发明第二实施例的另一种显示器的剖视图。
主要元件符号说明
10、10’、20、20’:显示器
100a、100a’、200a、200a’:薄膜晶体管基板
100b、100b’、200b、200b’:上基板
100c、100c’、200c、200c’:显示介质层
110、110’、210、210’:复合板
111、211:芯材结构
111m1、111m2:金属层
111s:绝缘层
112s1、112s2、212s1、212s2:绝缘结构
120、120’、220、220’:薄膜晶体管
130’、230’:平坦层
150’、250’:保护层
600、700、800:传送箱
600b、700b、800b:底部
610、710、810:第一储存格
611、711、811:支撑部
N11~N15、N21~N25、N31~N35:位置
S101、S103、S101’~S103’:流程步骤
Tm1、Tm2、Ts、Ts1、Ts2:厚度
具体实施方式
第一实施例
请参照图1,其绘示根据本发明第一实施例的一种薄膜晶体管基板的剖视图。薄膜晶体管基板100a包括复合板110及数个薄膜晶体管120。此些薄膜晶体管120配置于复合板110上。
在本实施例中,复合板110包括芯材结构111及两个绝缘结构112s1及112s2。此两个绝缘结构112s1及112s2分别配置于芯材结构111的两侧,以夹置芯材结构111在其二者之间。芯材结构111包括绝缘层111s及两层金属层111m1及111m2。金属层111m1及111m2分别配置于绝缘层111s的两侧,以夹置绝缘层111s在其二者之间。
一般来说,复合板110的芯材结构111是具备高强度及高劲度,以承受负载及弯矩。另外,绝缘结构112s1及112s2是用以绝缘并增加结构的缓冲能力。由于本实施例的复合板110是承载薄膜晶体管120,因此,位于外侧的绝缘结构112s1及112s2尚需具备耐化的特性,以避免在制造薄膜晶体管120的过程中接触到例如是洗剂、蚀刻液或显影液的药剂而损坏。
兹将本实施例的复合板110进一步说明如下。首先,就复合板110的各层的材料来说,绝缘结构112s1及112s2的材料与绝缘层111s的材料例如皆为玻璃纤维布,且金属层111m1及111m2例如皆为铜箔,以具有良好的结合性。此处的玻璃纤维布中树脂的玻璃转换温度(glass transition temperature,Tg)大于170℃,可适用于低温成长的薄膜晶体管120制作工艺。在3.5代线, 基板尺寸为620mm×750mm的情况下,就复合板110的各层的厚度比例来说,金属层111m1及111m2的总厚度,对比绝缘结构112s1及112s2与绝缘层111s的总厚度的比例为1∶10。另外,绝缘层111s的厚度,对比绝缘结构112s1与112s2的总厚度的比例为4.7~5.3∶1。也就是说,若绝缘结构112s1、金属层111m1、绝缘层111s、金属层111m2及绝缘结构112s2的厚度分别以Ts1、Tm1、Ts、Tm2及Ts2表示,则(Tm1+Tm2)∶(Ts1+Ts2+Ts)=1∶10,且Ts∶(Ts1+Ts2)=4.7~5.3∶1。如此一来,根据此些厚度比例条件,利用斯托尼等式(Stoney’s equation)推算复合板110的板弯量以及玻璃基板的板弯量,以比较复合板110的刚性及玻璃基板的刚性。经过估算,总厚度约为0.73mm的复合板110的板弯量近似厚度约为0.5mm的玻璃基板的板弯量,且复合板110的重量约为900克。因此,可推得总厚度约为0.73mm的复合板110的刚性会近似于总厚度约为0.5mm的玻璃基板的刚性。
此处还根据上述的条件制作出复合板110的实际样品并置放于传送箱(Cassette)来做说明。请参照图2及表1,图2绘示第一实施例的复合板110的实际样品置放于传送箱600的第一储存格610的示意图,且表1表列出复合板110的实际样品置放于传送箱600的第一储存格610中时的位置N11~N15分别相对于传送箱600的底部600b的距离。
表1
复合板110的实际样品的相对两侧摆置在传送箱600的第一储存格610的支撑部611上,使得复合板110的实际样品的位置N11及位置N15分别表示位于支撑部611上的位置,且位置N13表示复合板110的实际样品的中心弯曲处的位置。
以往的薄膜晶体管基板是采用玻璃基板来承载薄膜晶体管,且玻璃基板在制作工艺中通常置放在传送箱中来运送。当玻璃基板置放在传送箱中时, 传送箱的支撑部一般仅支撑玻璃基板的相对两侧。换言之,玻璃基板的中间部分并没有被传送箱的支撑部所支撑,因此,玻璃基板的中间部分会因重力的影响朝向传送箱的底部弯曲。为了避免玻璃基板在机械手臂取片时因过度弯曲遭到撞击而破裂或损坏,玻璃基板的最大板弯量有一定的规范。当厚度为0.5mm的玻璃基板位于第一储存格,其中心弯曲处(也就是弯曲程度最大的位置)相对于传送箱的底部的距离为24~37mm,为制作工艺机台预设的规范。目前使用的0.5mm玻璃基板相对传送箱的底部的距离约为29mm。
如表1所列,由于本实施例的复合板110的实际样品位于传送箱600的第一储存格610的中心弯曲处(位置N13)到传送箱600的底部600b的距离(28.5mm)接近于0.5mm的玻璃基板;另外,制作工艺上对基板厚度的限制为0.1mm~1.0mm,复合板110的厚度合乎其规范。因此,本实施例的复合板110可在不变更现有的机台及规格的前提下,取代例如是0.5mm的玻璃基板来作为承载薄膜晶体管120之用。
另外,复合板110的弯曲模量(Flexural Modulus)一般约为20~25GPa,相比较一般玻璃基板而言不易破损且可较玻璃基板承受较大的弯折力,以减少制作工艺中因运送过程的碰撞或施压所可能损坏的机率,同时可提升显示器产品可挠曲及耐冲击的特性。再者,由于本实施例的复合板110为一种对称性的结构,因此,即使复合板110内包括不同种类的材料而具有不同的热膨胀系数,复合板110仍可在进行例如是烘烤或加热的制作工艺时有效地避免翘曲的现象产生。此外,由于本实施例的复合板110包括金属层111m1及111m2,相比较于塑胶基板而言阻水氧的特性较佳,且耐高温及热稳定性也具有良好的表现。
请参照图3,其绘示根据本发明第一实施例的一种薄膜晶体管基板的制造方法的流程图。在步骤S101中,提供如图1所示的复合板110。复合板110的各层的配置及材料已说明于前述中,此处即不再赘述。接着,在步骤S103中,形成数个薄膜晶体管120于复合板110上。如此一来,即可完成本实施例的薄膜晶体管基板100a的制作,而具有前述的优点。
请参照图4,其绘示根据本发明第一实施例的一种显示器的剖视图。显示器10包括上基板100b、显示介质层100c及如图1所示的薄膜晶体管基板100a。薄膜晶体管基板100a的各结构的配置及材料已说明于前述中,此处即不再赘述。由于显示器10包括薄膜晶体管基板100a,因此,显示器10 可具有部分可挠曲及耐冲击的特性。上基板100b具光穿透性,其功能可为承载、导电、彩色化、水氧阻障、耐冲击、抗污或触控(Touch)等。上基板100b包括一主要结构,此主要结构可为硬质板、软质板或涂布层;上基板100b可选择附加次要结构,此次要结构可为彩色滤光片、图案化导电层、触控感应模块、表面硬化层或水氧阻障层等,或其多个的组合。显示介质层100c可为液晶层、电泳(EP,Electro-Phoretic)层、电湿润(EW,Electro Wetting)层或高速响应液态粉末(QR-LP,Quick Response Liquid Powder)层等。显示介质层100c配置于薄膜晶体管基板100a与上基板100b之间。
就显示器10的制造方法来说,显示器10的制造方法包括了图3的流程步骤,且在图3的流程步骤后还包括提供上基板100b的步骤,以及形成显示介质层100c于薄膜晶体管基板100a及上基板100b之间的步骤。如此一来,即可制成显示器10。
请参照图5,其绘示根据本发明第一实施例的另一种薄膜晶体管基板的剖视图。相较于图1中的薄膜晶体管基板100a,图5中的薄膜晶体管基板100a’还包括平坦层130’及保护层150’。平坦层130’介于复合板110’及薄膜晶体管120’及其他薄膜结构之间。平坦层130’的材料可为一般光致抗蚀剂(Photo Resister)或其他有机高分子材料,且平坦层130’厚度约为1~2μm。平坦层130’的作用在填平复合板110’表面,使表面平整度达到小于10nm等级,符合薄膜晶体管120’制作工艺规范。另外,可增加复合板110’表面的耐化性,以及增加复合板110’表面对镀膜的附着力,使得各镀膜更容易附着于板体表面上,避免膜层剥裂(peeling)现象。保护层150’至少配置于复合板110’的侧边。进一步来说,本实施例的保护层150’配置于复合板110’的侧边以及平坦层130’的侧边。保护层150’的材料可为光致抗蚀剂或有机高分子材料。在本实施例中,在完成平坦层130’的制作后,保护层150’可通过现有的洗边机(Edge Read Rinse,EBR)来形成。更详细地说,欲用以作为保护层150’的材料填充于洗边机的储存槽内。洗边机沿着复合板110’及其上的平坦层130’的周围移动,或者复合板110’及其上的平坦层130’相对于洗边机旋转,使得洗边机的储存槽内的材料可涂布在复合板110’的侧边以及平坦层130’的侧边,以形成保护层150’。由于保护层150’可利用现行的制作工艺设备来制成,因此,在设备成本低的前提下,复合板110’的侧边也可具有耐化学侵蚀的能力,增加复合板110’结构在制作工艺中的保护。
请参照图6,其绘示根据本发明第一实施例的另一种薄膜晶体管基板的制造方法的流程图。在步骤S101’中,提供例如是如图5所示的复合板110’。接着,在步骤S102a’中,覆盖平坦层130’在复合板110’上。然后,在步骤S102b’中,形成保护层150’于复合板110’的侧边以及平坦层130’的侧边。最后,在步骤S103’中,形成数个薄膜晶体管120’在平坦层130’上。如此一来,即可完成本实施例的薄膜晶体管基板100a’的制作,而具有类似于图3中所制成的薄膜晶体管基板100a的优点。此外,由于平坦层130’介于复合板110’及薄膜晶体管120’间,因此,平坦层130’可进一步提供例如是平坦复合板110’的表面、增加镀膜附着力、及增加表面耐化性的优点。再者,保护层150’位于复合板110’的侧边及平坦层130’的侧边,因此,复合板110’的侧边及平坦层130’的侧边的耐化性也可提高。
请参照图7,其绘示根据本发明第一实施例的另一种显示器的剖视图。显示器10’包括上基板100b’、显示介质层100c’及如图5所示的薄膜晶体管基板100a’。薄膜晶体管基板100a’、上基板100b’及显示介质层100c’的配置类似于图4中的薄膜晶体管基板100a、上基板100b及显示介质层100c的配置,此处即不再赘述。
就显示器10’的制造方法来说,显示器10’的制造方法包括了图6的流程步骤,且在图6的流程步骤后还包括提供上基板100b’的步骤,以及形成显示介质层100c’于薄膜晶体管基板100a’及上基板100b’之间的步骤。如此一来,即可制成显示器10’。
第二实施例
请参照图8,其绘示根据本发明第二实施例的一种薄膜晶体管基板200a的剖视图。相较于第一实施例的薄膜晶体管基板100a,本实施例的薄膜晶体管基板200a中的复合板210的结构与材料相异于第一实施例的薄膜晶体管基板100a中的复合板110的结构与材质。
在本实施例中,复合板210包括芯材结构211及两个绝缘结构212s1及212s2。绝缘结构212s1及212s2分别配置于芯材结构211的两侧,以夹置芯材结构211在其二者之间。本实施例的芯材结构211即为一层金属层。数个薄膜晶体管220配置于复合板210上。
在本实施例中,为金属层的芯材结构211的材料可为金属合金,例如是 铝合金、镁合金或钛合金等。以采用铝合金来说,芯材结构211的材料可更例如是铝镁合金、铝镁釸合金或铝锌合金等,以具有接近于玻璃材质的刚性及耐高温的特性。另外,绝缘结构212s1及212s2可例如是纳米级二氧化钛(TiO2)高分子、聚二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)或玻璃纤维布等材料。
请参照表2,其表列出不同结构及材质的基板在具有相近刚性下的物理性质。以下先就数个结构,在3.5代线基板尺寸为620mm×750mm情况下,利用斯托尼等式(Stoney’s equation)的推算数值来做说明,其中,复合板210的芯材结构211的材料例如是铝镁合金。
表2
在表2中,在刚性相同的前提下,厚度为0.5mm的铝镁合金基板较厚度为0.5mm的玻璃基板的重量略为增加。但是,当复合板210的绝缘结构212s1及212s2的材料为玻璃纤维布,复合板210的总厚度及重量相当于0.7mm的玻璃基板。然而,当复合板210的绝缘结构212s1及212s2的材料为纳米级二氧化钛高分子时,复合板210的总厚度及重量可略低于0.6mm的玻璃基板。
以下进一步制作出复合板210的两种实际样品并做说明。在复合板210 的第一种实际样品中,芯材结构211的材料为铝镁合金,且芯材结构211的厚度为0.5mm。另外,绝缘结构212s1及212s2的材料为玻璃纤维布,且绝缘结构212s1及212s2的总厚度为0.16mm。如此一来,在此些条件下,总厚度约为0.66mm的复合板210的刚性会近似于总厚度约为0.5mm的玻璃基板的刚性,且复合板210的重量约为777克。
请参照图9及表3,图9绘示第二实施例的复合板210的第一实际样品置放于传送箱700的第一储存格710的示意图,且表3表列出复合板210的第一种实际样品置放于传送箱700的第一储存格710时的位置N21~N25分别相对于传送箱700的底部700b的距离。
表3:复合板210的第一种实际样品
复合板210的第一种实际样品的相对两侧摆置在传送箱700的第一储存格710的支撑部711上,使得复合板210的第一种实际样品的位置N21及位置N25分别表示位于支撑部711上的位置,且位置N23表示复合板210的第一种实际样品的中心弯曲处的位置。本实施例的复合板210的第一种实际样品位于传送箱700的第一储存格710的中心弯曲处(位置N23)至传送箱700的底部700b的距离(27.5mm)介于预设的规范(24~37mm)内。同时,复合板210的第一种实际样品的厚度也符合制作工艺上对基板厚度的预设的规范(0.1mm~1.0mm)。因此,具有材料为玻璃纤维布的绝缘结构212s1及212s2的复合板210可提供类似于第一实施例的复合板110的优点。
在复合板210的第二种实际样品中,芯材结构211的材料为铝镁合金,且芯材结构211的厚度为0.6mm。另外,绝缘结构212s1及212s2的材料为纳米级二氧化钛高分子,且绝缘结构212s1及212s2的总厚度为0.06mm。如此一来,在此些条件下,总厚度约为0.66mm的复合板210的刚性会优于总厚度约为0.5mm的玻璃基板的刚性,且复合板210的重量约为809克。
请参照图10及表4,图10绘示第二实施例的复合板210的第二实际样 品置放于传送箱800的第一储存格810的示意图,且表4表列出复合板210的第二种实际样品置放于传送箱800的第一储存格810时的位置N31~N35分别相对于传送箱800的底部800b的距离。
表4:复合板210的第二种实际样品
复合板210的第二种实际样品的相对两侧摆置在传送箱800的第一储存格810的支撑部811上,使得复合板210的第二种实际样品的位置N31及位置N35分别表示位于支撑部811上的位置,且位置N33表示复合板210的第二种实际样品的中心弯曲处的位置。本实施例的复合板210的第二种实际样品位于传送箱800的第一储存格810的中心弯曲处(位置N33)至传送箱800的底部800b的距离(31.0mm)介于预设的规范(24~37mm)内。同时,复合板210的第二种实际样品的厚度也符合制作工艺上对基板厚度的预设的规范(0.1mm~1.0mm)。因此,具有材料为纳米级二氧化钛高分子的绝缘结构212s1及212s2的复合板210可提供类似于第一实施例的复合板110的优点。
此外,当芯材结构211的厚度为0.6mm时,复合板210的第二种实际样品的中心弯曲处(位置N33)至传送箱800的底部800b的距离大于0.5mm玻璃基板的中心弯曲处(位置N33)至传送箱800的底部800b的距离约2mm,因此,芯材结构211的厚度也可缩减至0.5mm,以在满足规范的前提下,更进一步减轻重量。
本实施例的薄膜晶体管基板200a的制造方法的流程步骤类似于第一实施例的图3中的薄膜晶体管基板100a的制造方法的流程步骤,因此,此处仅就差异部分再做说明。在本实施例中,提供复合板210的步骤包括两个步骤,此两个步骤分别依序为阳极处理芯材结构211,以及形成绝缘结构212s1及212s2于经阳极处理的芯材结构211的两侧,以夹置芯材结构211在其二者之间来形成复合板210。接着,形成薄膜晶体管220于复合板210上,以 完成本实施例的薄膜晶体管基板200a而具有前述的优点。
请参照图11,其绘示根据本发明第二实施例的一种显示器的剖视图。显示器20包括上基板200b、显示介质层200c及如图8所示的薄膜晶体管基板200a。薄膜晶体管基板200a的结构的配置及材料已说明于前述中,此处即不再赘述。由于显示器20包括薄膜晶体管基板200a,因此,显示器20具有可挠曲及耐冲击的特性。上基板200b具光穿透性,其功能可为承载、导电、彩色化、水氧阻障、耐冲击、抗污或触控(Touch)等。上基板200b包括一主要结构,此主要结构可为硬质板、软质板或涂布层;上基板200b可选择附加次要结构,此次要结构可为彩色滤光片、图案化导电层、触控感应模块、表面硬化层或水氧阻障层等,或其多个的组合。显示介质层200c可为液晶层、电泳(EP,Electro-Phoretic)层、电湿润(EW,Electro Wetting)层或高速响应液态粉末(QR-LP,Quick Response Liquid Powder)层等。显示介质层200c配置于薄膜晶体管基板200a与上基板200b之间。
就显示器20的制造方法来说,显示器20的制造方法包括了薄膜晶体管基板200a的制造方法的流程步骤。在薄膜晶体管基板200a的制造方法的流程步骤后,显示器20的制造方法还包括提供上基板200b的步骤,以及形成显示介质层200c于薄膜晶体管基板200a及上基板200b之间的步骤。如此一来,即可制成显示器20。
请参照图12,其绘示根据本发明第二实施例的另一种薄膜晶体管基板的剖视图。相比较于图8中的薄膜晶体管基板200a,图12中的薄膜晶体管基板200a’还包括平坦层230’及保护层250’。平坦层230’介于复合板210’及薄膜晶体管220’及其他薄膜结构之间。平坦层230’的材料可为一般光致抗蚀剂(Photo Resister)或其他有机高分子材料,且平坦层230’厚度约为1~2μm。平坦层230’的作用在填平复合板210’表面,使表面平整度达10nm等级,符合薄膜晶体管220’制作工艺规范。另外,可增加复合板210’表面的耐化性,以及增加复合板210’表面对镀膜的附着力,使得各镀膜更容易附着于板体表面上,避免膜层剥裂(peeling)现象。保护层250’至少配置于复合板210’的侧边。进一步来说,本实施例的保护层250’配置于复合板210’的侧边以及平坦层230’的侧边。保护层250’的材料可为光致抗蚀剂或有机高分子材料。本实施例的保护层250’的形成方法可类似于第一实施例的保护层150’的形成方法,因此,此处并不重复说明。由于保护层250’可利用现行的制作工艺设备来制 成,因此,在设备成本低的前提下,复合板210’的侧边及平坦层230’的侧边可具有耐化学侵蚀的能力,增加复合板210’结构在制作工艺中的保护。
相比较于薄膜晶体管基板200a的制造方法,薄膜晶体管基板200a’的制造方法是在形成薄膜晶体管220’的步骤之前,更包括覆盖平坦层230’于复合板210’上的步骤,以及形成保护层250’于复合板210’的侧边以及平坦层230’的侧边的步骤。最后,再形成薄膜晶体管220’于平坦层230’上,即可完成本实施例的薄膜晶体管基板200’,以具有前述的优点。
请参照图13,其绘示根据本发明第二实施例的另一种显示器的剖视图。显示器20’包括上基板200b’、显示介质层200c’及如图12所示的薄膜晶体管基板200a’。薄膜晶体管基板200a’、上基板200b’及显示介质层200c’的配置类似于图11的薄膜晶体管基板200a、上基板200b及显示介质层200c的配置,因此,此处并不重复说明。另外,显示器20’的制造方法类似于显示器20的制造方法。但显示器20’的制造方法还包括覆盖平坦层230’于复合板210’上的步骤,以及形成保护层250’于复合板210’的侧边以及平坦层230’的侧边的步骤。之后,薄膜晶体管220’形成在平坦层230’上来完成薄膜晶体管基板200a’的制作。其余的步骤即不再重复说明。
根据本实施例的薄膜晶体管及应用其的显示器及其制造方法,其通过薄膜晶体管基板的复合板来承载薄膜晶体管。如此一来,通过复合板的结构配置及材料选用,复合板可在不变更现行的机台及规格的前提下,进行量产来取代以往的玻璃基板,以增加基板的选用弹性。
综上所述,虽然结合以上较佳实施例揭露了本发明,然而其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中熟悉此技术者,在不脱离本发明的精神和范围内,可作各种的更动与润饰。因此,本发明的保护范围应以附上的权利要求所界定的为准。