CN104124207A - 一种超薄显示装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超薄显示装置的制造方法，包括：形成一承载基板；形成一玻璃基板；提供一剥离层，用以临时粘接承载基板与玻璃基板；在低温多晶硅制程中，将粘接后的承载基板与玻璃基板加热至一预设温度；以及剥离承载基板从而形成超薄显示装置。相比于现有技术，本发明将诸如氮氧化硅材质的剥离层的硅元素、氧元素、氮元素之间的比例设为预定范围，以降低承载基板与玻璃基板之间的粘接能量，从而防止玻璃基板与承载基板形成共价键而无法分离。

Description

一种超薄显示装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种超薄显示装置，尤其涉及一种用于该超薄显示装置的制造方法。
背景技术
近年来，超薄液晶显示器的制作方式是，在液晶显示盒(display cell)完成后，再进行玻璃的薄化动作，例如，使用0.5mm或0.4mm玻璃进行氢氟酸(HF)蚀刻至0.2mm。然而，当玻璃薄化至0.1mm以下时，容易造成破裂或表面析出物等问题。为了改善薄化制程，现有技术又提出一种0.1mm以下使用双层玻璃(Glass on Glass，GOG)的解决方案制作超薄显示器，其将厚度为0.1mm的超薄玻璃(Ultra Thin Glass，UTG)与厚度为0.5mm或0.7mm的基载玻璃(Carrier Glass)贴合在一起，然后分别进入阵列基板(Array substrate)制程和彩色滤光片基板(color filter substrate)制程，在对组完成后将基载基板剥离，即可得到超薄显示器以对应目前量产的超薄液晶显示器。
在上述过程中，超薄玻璃与基载玻璃之间需要设置临时粘接层(temporary bonding layer)，使得玻璃经过高温加热后可以分离。一般来说，现有的临时粘接层可分为两类材质，其一是有机胶材(glue)，另一种是无机膜(inorganic film)。以有机胶材为例，其可以是丙烯酸树脂(acrylic resin)、聚烯烃树脂(polyolefin resin)、聚氨基甲酸乙酯树脂(polyurethane resin)和硅树脂(silicone resin)。由于低温多晶硅(Low Temperature Poly Silicon，LTPS)制程的热处理温度可高达580℃，而有机胶材的热分解温度仅为450℃，因此采用有机胶材作为临时粘接层会遭遇热耐久性的问题。另外，若无机膜作为临时粘接层，利用凡得瓦力(van der Waals'force)及氢键让超薄玻璃与基载玻璃暂时贴合，但是低温多晶硅制程的热处理温度很高，在超薄玻璃与基载玻璃之间会形成共价键(covalent bond)，这将无法通过物理方法来剥离基载玻璃。
有鉴于此，如何设计一种超薄显示装置的制造方法，以消除现有的上述缺陷，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
针对现有技术中的超薄显示装置的制造方法所存在的上述缺陷，本发明提供了一种新颖的超薄显示装置的制造方法，以解决有机胶材作为临时粘接层所遭遇的热耐久性的问题，以及无机膜作为临时粘接层所遭遇的因共价键而无法剥离的问题。
依据本发明的一个方面，提供一种超薄显示装置的制造方法，包括以下步骤：
形成一承载基板(carrier substrate)；
形成一玻璃基板(glass substrate)；
提供一剥离层(de-bonding layer)，用以临时粘接所述承载基板与所述玻璃基板，所述剥离层的材质为氮氧化硅，且硅元素、氧元素、氮元素的比例为1：x：y，其中，x的取值介于0.7至1.2之间，y的取值介于0.4至0.7之间；
在低温多晶硅(Low Temperature Polycrystalline Silicon，LTPS)制程中，将粘接后的所述承载基板与所述玻璃基板加热至一预设温度；以及
剥离所述承载基板，以形成所述超薄显示装置。
在其中的一实施例，所述氮氧化硅中的硅元素、氧化素、氮元素的比例为1:0.8:0.6。
在其中的一实施例，所述剥离层是利用SiH4/N2O混合气体通过化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)制作而成。
在其中的一实施例，所述剥离层的厚度小于1000埃较佳地，所述剥离层的厚度等于200埃
在其中的一实施例，所述低温多晶硅制程加热时的所述预设温度为580摄氏度。
在其中的一实施例，所述剥离层包括一剥离区(de-bonding area)以及至少一触发区(trigger area)，其中所述触发区用以通过激光预先移除一部分承载基板，所述剥离层从已移除的承载基板部分进行剥离。
在其中的一实施例，所述触发区的形状为三角形、长方形或正方形。
在其中的一实施例，所述触发区设置于所述剥离层的一侧、相对立的两侧或者至少一个角落。
采用本发明的超薄显示装置的制造方法，首先形成承载基板和玻璃基板，然后提供剥离层(de-bonding layer)用以临时粘接上述承载基板与玻璃基板，在低温多晶硅制程中将粘接后的承载基板与玻璃基板加热至一预设温度，最后剥离承载基板从而形成该超薄显示装置。相比于现有技术，本发明将诸如氮氧化硅材质的剥离层的硅元素、氧元素、氮元素之间的比例设为预定范围，以降低承载基板与玻璃基板之间的粘接能量，从而防止玻璃基板与承载基板形成共价键而无法分离。
附图说明
读者在参照附图阅读了本发明的具体实施方式以后，将会更清楚地了解本发明的各个方面。其中，
图1(a)～图1(d)示出现有超薄显示装置的制造流程的分解示意图；
图2(a)～图2(c)示出采用图1的超薄显示装置的制程工艺中，承载基板与玻璃基板通过剥离层彼此贴合形成了共价键的分解示意图；
图3示出依据本发明一实施方式的超薄显示装置的制造方法的流程框图；
图4示出采用图3的制造方法所形成的超薄显示装置的截面示意图；
图5示出图3的超薄显示装置的制造方法中，通过剥离层来降低承载基板与玻璃基板之间的粘接能量以避免形成共价键的状态示意图；以及
图6(a)～图6(f)分别示出图3的超薄显示装置的制造方法所使用的剥离层具有多种不同形状的示意图。
具体实施方式
为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。
下面参照附图，对本发明各个方面的具体实施方式作进一步的详细描述。
图1(a)～图1(d)示出现有超薄显示装置的制造流程的分解示意图。
如前文所述，为了改善当前的薄化制程，现有方案采用双层玻璃(Glasson Glass，GOG)来制作超薄显示器。例如，将厚度为0.1mm的超薄玻璃Glass A与厚度为0.5mm或0.7mm的基载玻璃Glass B通过临时粘接层(temporary bonding layer)贴合在一起，如图1(a)所示。然后，利用临时粘接的基载玻璃和超薄玻璃分别进入阵列基板制程(也可称为Array制程)和彩色滤光片基板制程(也可称为CF制程)。例如，在Array制程中，可形成多条扫描线，多条数据线，以及每一薄膜晶体管的栅极、源极和漏极等。在CF制程中，可设置红色滤光片、绿色滤光片和蓝色滤光片，以及位于相邻两块滤光片之间的黑矩阵，如图1(b)所示，阵列基板10一侧包括超薄玻璃100和基载玻璃102，彩色滤光片基板20一侧包括超薄玻璃200和基载玻璃202。接下来，将阵列基板10与彩色滤光片基板20进行对组，完成对组后的状态如图1(c)所示。最后，再将厚度为0.5mm或0.7mm的基载玻璃102(位于阵列基板10一侧)和202(位于彩色滤光片基板20一侧)与各自所对应的超薄玻璃100和200相剥离，从而最终得到超薄液晶显示器，如图1(d)所示。
首先，简要介绍一下低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT，LowTemperature Polycrystalline Silicon Thin Film Transistor)屏幕，其主要原理是在屏幕的封装过程中，利用准分子激光源来产生能量均匀分布的激光束，投射于非晶硅结构的玻璃基板上(即，传统的a-Si TFT面板)，使其转变成为多晶硅结构。LTPS-TFT屏幕相对于a-Si TFT屏幕，各项性能均有很大提升，其分辨率更高、响应速度更快(如，12ms)、亮度更高(如，500nit)、对比度更高(如，500:1)、可视角度更广(如，四面可视角度达到170度)、色彩饱和度更高、功耗更低。同时，因LTPS-TFT屏幕可将外围驱动电路同时制作在玻璃基板上，元件数量减少了40％，连接部分减少了95％，极大地减少了成品的故障率，实现了系统整合、简化结构、节省空间及降低成本的目的。
然而，低温多晶硅制程的热处理温度高达580℃，这种高温度制程对临时粘接层的材料提出了更为严格的要求。例如，现有技术中的临时粘接层若使用有机胶材，其热分解温度(450℃)低于低温多晶硅制程温度，将导致有机胶材出现热分解现象，其热耐久性较差；若使用无机膜，利用凡得瓦力(van der Waals'force)及氢键让超薄玻璃与基载玻璃暂时贴合，但是低温多晶硅制程的热处理温度很高，容易使超薄玻璃与基载玻璃之间形成共价键(covalent bond)，致使通过物理方法无法顺利剥离基载玻璃。
图2(a)～图2(c)示出采用图1的超薄显示装置的制程工艺中，承载基板与玻璃基板通过剥离层彼此贴合形成了共价键的分解示意图。
参照图2(a)和图2(b)，当采用无机膜作为临时粘接层时，超薄玻璃Glass A与基载玻璃Glass B藉由凡得瓦力(van der Waals'force)及氢键暂时贴合(temporary bonding)，所形成的化合物的分子式可表述为：
在低温多晶硅制程的热处理温度(580℃)下，上述化合物发生化学反应，产生了Si-O共价键以及水蒸汽(H2O)，如图2(c)所示。其对应的化学反应式如下所示：
由于该共价键(covalent bond)的形成，现有的超薄液晶显示器的制程中并不能通过物理方法顺利地剥离基载玻璃。
为了解决现有技术中的上述缺陷或不足，图3示出依据本发明一实施方式的超薄显示装置的制造方法的流程框图。
参照图3，在该实施方式中，本发明的超薄显示装置的制造方法通过步骤S31～S39予以实现。具体而言，在步骤S31和S33中，分别提供一承载基板(也可称为厚度相对较大的“基载基板”)和一玻璃基板(也可称为厚度相对较小的“超薄基板”)。接着执行步骤S35，提供一剥离层，以临时粘接承载基板与玻璃基板。需要指出的是，由于该剥离层在制程中兼具临时粘接功能，因此也可称作临时粘接层(temporary boding layer)。
然后，执行步骤S37，在低温多晶硅制程中，将粘接后的承载基板与玻璃基板加热至一预设温度。最后执行步骤S39，剥离承载基板，以形成超薄显示装置。
在一具体实施例，上述剥离层的厚度小于1000埃较佳地，剥离层的厚度等于200埃
在一具体实施例中，剥离层的材质为氮氧化硅(SiOxNy)，且硅元素、氧元素、氮元素的比例为1：x：y，其中，x的取值介于0.7至1.2之间，y的取值介于0.4至0.7之间。
较佳地，氮氧化硅中的硅元素、氧化素、氮元素的比例为1:0.8:0.6。例如，剥离层是利用SiH4/N2O混合气体通过化学气相沉积法(ChemicalVapor Deposition，CVD)制作而成。又如，剥离层还可利用SiH4、N2O、NH3的混合气体经过化学气相沉积法得到(必须有一种气体含氧元素)，如下表1所示。
表1
从表1可知，编号为1、2、3、4和6的制程中，若设定化合物氮氧化硅中的硅元素所占比例为1，则氧元素的比值范围为0.7～1.2，且氮元素的比值范围为0.4～0.7。反观编号为5的制程，其采用SiH4、NH3和N2作为通入气体，所形成的SiN的粘接能量(bonding energy)较大，并不利于后续的剥离制程。
表2
从表2可知，当采用氮氧化硅作为剥离层时，其厚度可在200埃左右，例如，211埃、208埃或187埃，其温度条件均可满足低温多晶硅制程的热处理温度。并且，氮氧化硅中的硅元素、氮元素和氧元素的比例分别为1:0.6:0.8或1:0.62:0.73，其中，氧元素的比值在0.7～1.2的范围内，氮元素的比值在0.4～0.7的范围内。相比之下，若采用SiH4、NH3和N2作为通入气体，利用化学气相沉积方式得到由SiN材质制成的剥离层时，其剥离温度仅为450摄氏度，无法承受低温多晶硅制程的热处理温度。
图4示出采用图3的制造方法所形成的超薄显示装置的截面示意图。图5示出图3的超薄显示装置的制造方法中，通过剥离层来降低承载基板与玻璃基板之间的粘接能量以避免形成共价键的状态示意图。图6(a)～图6(f)分别示出图3的超薄显示装置的制造方法所使用的剥离层具有多种不同形状的示意图。
参照图4，在该实施例中，本发明的剥离层30包括一剥离区(de-bondingarea)301以及至少一触发区(trigger area)303。其中，触发区303用以通过激光预先移除一部分承载基板Glass B，然后剥离层30的剥离区301从已移除的承载基板部分进行剥离。
例如，触发区303的形状为三角形，如图6(a)和图6(c)所示。不同的是，图6(c)的触发区303有4个，分别位于剥离层30的四个角落，而图6(a)的触发区303只有1个。又如，触发区303的形状为长方形，如图6(b)和图6(e)所示。此外，触发区303还可设置为正方形(如图6(d)所示)或者圆弧形(如图6(f))所示。
将图5与图2(a)～图2(c)进行比较，容易理解，在现有技术中，采用无机膜作为临时粘接层时，超薄玻璃Glass A与基载玻璃Glass B藉由凡得瓦力(van der Waals'force)及氢键暂时贴合(temporary bonding)，而在低温多晶硅制程的热处理温度(580℃)下，超薄玻璃Glass A与承载玻璃Glass B之间产生了Si-O共价键，对后续的剥离制程造成了不便。相比之下，本发明采用氮氧化硅作为剥离层30时，将硅元素、氧元素、氮元素之间的比例设为预定范围，从而可降低承载基板Glass B与玻璃基板Glass A之间的粘接能量。如此一来，本发明通过降低粘接能量可解决现有技术因低温多晶硅高温制程中的超薄玻璃与承载玻璃形成共价键而无法分离的问题。
采用本发明的超薄显示装置的制造方法，首先形成承载基板和玻璃基板，然后提供剥离层(de-bonding layer)用以临时粘接上述承载基板与玻璃基板，在低温多晶硅制程中将粘接后的承载基板与玻璃基板加热至一预设温度，最后剥离承载基板从而形成该超薄显示装置。相比于现有技术，本发明将诸如氮氧化硅材质的剥离层的硅元素、氧元素、氮元素之间的比例设为预定范围，以降低承载基板与玻璃基板之间的粘接能量，从而防止玻璃基板与承载基板形成共价键而无法分离。
上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种超薄显示装置的制造方法，其特征在于，该制造方法包括以下步骤：
形成一承载基板；
形成一玻璃基板；
提供一剥离层，用以临时粘接所述承载基板与所述玻璃基板，所述剥离层的材质为氮氧化硅，且硅元素、氧元素、氮元素的比例为1：x：y，其中，x的取值介于0.7至1.2之间，y的取值介于0.4至0.7之间；
在低温多晶硅制程中，将粘接后的所述承载基板与所述玻璃基板加热至一预设温度；以及
剥离所述承载基板，以形成所述超薄显示装置。
2.根据权利要求1所述的超薄显示装置的制造方法，其特征在于，所述氮氧化硅中的硅元素、氧化素、氮元素的比例为1:0.8:0.6。
3.根据权利要求1或2所述的超薄显示装置的制造方法，其特征在于，所述剥离层是利用SiH4/N2O混合气体通过化学气相沉积法制作而成。
4.根据权利要求1所述的超薄显示装置的制造方法，其特征在于，所述剥离层的厚度小于1000埃。
5.根据权利要求4所述的超薄显示装置的制造方法，其特征在于，所述剥离层的厚度等于200埃。
6.根据权利要求1所述的超薄显示装置的制造方法，其特征在于，所述低温多晶硅制程加热时的所述预设温度为580摄氏度。
7.根据权利要求1所述的超薄显示装置的制造方法，其特征在于，所述剥离层包括一剥离区以及至少一触发区，其中所述触发区用以通过激光预先移除一部分承载基板，所述剥离层从已移除的承载基板部分进行剥离。
8.根据权利要求7所述的超薄显示装置的制造方法，其特征在于，所述触发区的形状为三角形、长方形或正方形。
9.根据权利要求7所述的超薄显示装置的制造方法，其特征在于，所述触发区设置于所述剥离层的一侧、相对立的两侧或者至少一个角落。
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