CN108336245B - 可挠性电子装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种可挠性电子装置，包括一保护层、一可挠性基板、一显示元件层。可挠性基板设置于保护层上。显示元件层设置于可挠性基板上。可挠性基板具有弯折区以及弯折区相对两侧的两个平坦区，保护层位于可挠性基板的弯折区中，且保护层未设置于可挠性基板的平坦区中。

Description

可挠性电子装置及其制作方法

技术领域

本发明是有关于一种电子装置及其制作方法，且特别是有关于一种可挠性电子装置及其制作方法。

背景技术

近年来，随着网络及通信技术的快速发展，行动电子装置的显示面板朝向可挠式显示技术发展。由于可挠式显示面板具有可弯曲及可折叠的特性，体积更小，携带方便，已成为新一代显示技术的发展重点。

可挠式显示面板的制作过程中，例如将一可挠性基板形成于一承载基板上，当完成元件工艺之后，可再以激光剥离技术(Laser lift-off,LLO)使可挠性基板与承载基板之间易于分离，然通过此方法激光剥离技术设备价格较高，且产能低。又例如可以先设置离型材料和接着材料，再将可挠性基板设置于离型材料和接着材料上，当完成元件工艺之后，通过切割适当的位置，可再使可挠性基板与承载基板之间易于分离，然通过此方法制作由于尚需保留接着区，基板的有效利用面机会较小。因此，开发出适合的可挠性基板工艺技术是刻不容缓的。

再者，为了使可挠性基板具有更好的弯折效果，可挠性基板的弯折区的背面未贴附背板，然而，由于可挠性基板的背面裸露，因而容易使水气渗透至可挠性基板中，造成可挠性基板吸水量过高，使得金属线路层与可挠性基板的接合性下降而容易剥离。

发明内容

本发明是有关于一种可挠性电子装置及其制作方法，可提高可挠性电子装置的可靠度。

本发明是有关于一种可挠性电子装置及其制作方法，可减少可挠性电子装置的最小弯折半径，并可避免水气渗透至可挠性基板中。

根据本发明的一方面，提出一种可挠性电子装置，包括一保护层、一可挠性基板、一显示元件层。可挠性基板设置于保护层上。显示元件层设置于可挠性基板上。可挠性基板具有弯折区以及弯折区相对两侧的二平坦区，保护层位于可挠性基板的弯折区中，且保护层未设置于可挠性基板的平坦区中。

根据本发明的一方面，提出一种可挠性电子装置，包括一承载基板、一牺牲层、一保护层、一可挠性基板以及一显示元件层。牺牲层设置于承载基板上，且牺牲层为一含碳无机材料层。保护层设置于牺牲层上。可挠性基板设置于保护层上。显示元件层设置于可挠性基板上。

根据本发明的一方面，提出一种可挠性电子装置的制作方法，包括下列步骤。形成一牺牲层于一承载基板上，牺牲层为一含碳无机材料层，牺牲层的材料为石墨、纳米碳管或碳化硅。形成一保护层于牺牲层上。形成一可挠性基板于保护层上。形成一显示元件层于可挠性基板上，且可挠性基板位于显示元件层与保护层之间。提供一微波能量至牺牲层，使牺牲层与保护层之间形成一离型界面，以及使保护层与牺牲层分离。

为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举实施例，并配合所附附图详细说明如下：

附图说明

图1A示出依照本发明一实施例的可挠性电子装置的制作方法的流程方块图。

图1B至图1D示出依照图1A的可挠性电子装置的制作方法的剖面示意图。

图2A至图2B示出依照本发明另一实施例的可挠性电子装置的制作方法的剖面示意图。

图3A至图3B示出依照本发明另一实施例的可挠性电子装置的制作方法的剖面示意图。

图4A至图4C示出依照本发明另一实施例的可挠性电子装置的制作方法的剖面示意图。

图4D示出图4C的可挠性电子装置呈弯折状的示意图。

附图标记说明：

100、100a、100b、100c：可挠性电子装置

110：承载基板

120：牺牲层

121：第一牺牲层

122：第二牺牲层

123：第三牺牲层

130：保护层

131：离型界面

140：可挠性基板

140a：弯折区

140b：平坦区

150：显示元件层

160：支撑膜

170：软性电路板

E：能量

D1：第一厚度

D2：第二厚度

D3、D4：厚度

具体实施方式

以下提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。以下是以相同/类似的符号表示相同/类似的元件做说明。

图1A示出依照本发明一实施例的可挠性电子装置100的制作方法的流程方块图。图1B至图1D示出依照图1A的可挠性电子装置100的制作方法的剖面示意图。

请参照图1A至图1D，可挠性电子装置100的制作方法包括下列步骤。首先，在步骤S10中，形成一牺牲层120于一承载基板110上。在步骤S11中，形成一保护层130于牺牲层120上。在步骤S12中，形成一可挠性基板140于保护层130上。在步骤S13中，形成一显示元件层150于可挠性基板140上。在步骤S14中，提供一能量E(例如微波能)至牺牲层120，使牺牲层120与保护层130之间形成一离型界面。此处的离型是指牺牲层120与保护层130之间接合性改变而处于容易分离的状态。

请参照图1B，在本实施例中，牺牲层120例如为含碳无机材料层，牺牲层120的材料例如为石墨、纳米碳管或碳化硅，但本发明不以此为限，其他类似含有碳基团或碳分子的无机材料亦可。保护层130例如为不包含碳成份的无机材料层，保护层130的材质可选自于由氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟锡锌(ITZO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡(ITO)、氧化钛(TiOx)、氧化铝(AlOx)、氧化钽(TaOx)、氧化锆(ZrOx)、氧化铪(HfOx)及氧化钼(MoOx)所组成的群组中至少其中之一，但本发明不限定只有上述金属的氧化物或氮化物。牺牲层120及保护层130可采用化学气相沉积法依序形成于承载基板110上，其沉积的厚度例如数百埃左右，可依照实际需求的厚度调整。承载基板110例如为玻璃基板或其他硬材质的基板。

此外，可挠性基板140的材质例如为有机高分子聚合物，可作为可挠性电子装置100的软性基材。在本实施例中，保护层130可全面性设置于可挠性基板140与牺牲层120之间，但在另一实施例中，保护层130亦可局部设置于可挠性基板140与牺牲层120之间，例如仅位于可挠性基板140的弯折区140a(参见图4A)，本发明对此不加以限制。另外，在本实施例中，于可挠性基板140上制作显示元件层150，显示元件层150例如是有机发光二极管显示元件。显示元件层150可包括多个膜层，分别用以制作例如薄膜晶体管、发光层、金属线路层及接垫层等元件。

请参照图1C，当完成显示元件层150之后，提供一能量E至牺牲层120，此能量E例如是微波能或其他短波能量。在本实施例中，牺牲层120例如为含氢成份的碳化硅(SiC:H)，可吸收微波型态的能量E，以帮助牺牲层120吸收微波能而升温。由于保护层130为不含碳成份的无机材料层，不会吸收微波能，因此牺牲层120的微波吸收率大于保护层130的微波吸收率。

此外，当牺牲层120的温度升高时，牺牲层120内的氢离子被释放而进入保护层130中，由于氢离子会使牺牲层120与保护层130之间的界面接合性发生变化，因此牺牲层120经由微波能加热后释放的氢离子，可使牺牲层120与保护层130之间形成一离型界面131。

请参照图1C及图1D，当牺牲层120与保护层130之间形成离型界面131后，只要以外力掀离或撕离可挠性基板140，即可使牺牲层120与保护层130分离。如图1D所示，与承载基板110分离后的可挠性电子装置100包括保护层130、可挠性基板140以及显示元件层150，其中保护层130可阻挡水、气进入可挠性基板140中，避免可挠性基板140吸收水分，进而提高可挠性电子装置100的可靠度。若没有形成保护层130于可挠性基板140上，可挠性基板140易吸收水分的特性，可能会造成可挠性基板140上的金属线路层无法附着在可挠性基板140上而易于剥离；尤其是，当需要弯折基板时，位于可挠性基板140的弯折区140a上的金属线路层142，如图4A所示，由于可挠性基板140弯折产生的应力更容易使金属线路层142剥离，因此有必要形成保护层130于可挠性基板140上。

在一实施例中，牺牲层120可为单层结构，例如为含氢成份的碳化硅(SiC:H)，但在另一实施例中，牺牲层120可为多层结构，请参照以下的说明。

图2A至图2B示出依照本发明另一实施例的可挠性电子装置100a的制作方法的剖面示意图。图3A至图3B示出依照本发明另一实施例的可挠性电子装置100b的制作方法的剖面示意图。

请参照图2A及图2B，可挠性电子装置100a包括承载基板110、牺牲层120、保护层130、可挠性基板140以及显示元件层150。本实施例的可挠性电子装置100a与上述实施例相似，相同的元件以相同或相似的元件符号表示，不同之处在于牺牲层120包括第一牺牲层121以及第二牺牲层122，且第二牺牲层122位于保护层130与第一牺牲层121之间。第一牺牲层121例如为含碳无机材料层，例如石墨、纳米碳管或碳化硅。第二牺牲层122例如为含氢非结晶硅层(a-Si:H)，其中含氢非结晶硅层位于保护层130与含碳无机材料层之间。请参照图2A，当完成显示元件层150之后，提供微波能量E至牺牲层120，其中第二牺牲层122经由微波能量加热后释放的氢离子，可使第二牺牲层122与保护层130之间形成离型界面131，接着，以外力掀离或撕离可挠性基板140，即可使牺牲层120与保护层130分离，如图2B所示。

请参照图3A及图3B，可挠性电子装置100b包括承载基板110、牺牲层120、保护层130、可挠性基板140以及显示元件层150。本实施例的可挠性电子装置100b与上述实施例相似，相同的元件以相同或相似的元件符号表示，不同之处在于牺牲层120包括第一牺牲层121、第二牺牲层122以及第三牺牲层123，且第三牺牲层123位于第一牺牲层121与第二牺牲层122之间。第一牺牲层121例如为含碳无机材料层，例如石墨、纳米碳管或碳化硅。第二牺牲层122例如为含氢非结晶硅层(a-Si:H)。第三牺牲层123例如为含氢氮化硅层(SiNx:H)，其中含氢氮化硅层位于含碳无机材料层与含氢非结晶硅层之间。除此之外，第二牺牲层122亦可为含氢氮化硅层(SiNx:H)，第三牺牲层123亦可为含氢非结晶硅层(a-Si:H)，本发明对此不加以限制。

在上述实施例中，第一牺牲层121中包含碳成份，可帮助第一牺牲层121吸收微波能而升温。第二牺牲层122中包含氢成份，而第二牺牲层122受热升温之后释放的氢离子可使第二牺牲层122与保护层130之间形成离型界面131而易于分离，如图2B及图3B所示。在图3A中，第三牺牲层123中包含氢成份，且第三牺牲层123受热升温之后，可进一步提供更多的氢离子至第二牺牲层122与保护层130之间。

在一实施例中，第三牺牲层123(含氢氮化硅层)的氢离子浓度例如大于1×10²²cm^-3，第二牺牲层122(含氢非晶硅层)的氢离子浓度例如小于1×10²¹cm^-3。也就是说，第三牺牲层123的氢离子浓度大于第二牺牲层122的氢离子浓度。然而，在无第三牺牲层123提供氢离子的情况下，仍可通过含氢氮化硅层作为释放氢离子的第二牺牲层122，如同上述实施例所述，在此不再赘述。

接着，图4A至4C图示出依照本发明另一实施例的可挠性电子装置100c的制作方法的剖面示意图。图4D示出图4C的可挠性电子装置100c呈弯折状的示意图。

请参照图4A-图4C，可挠性电子装置100c的制作方法如同图1A所示的流程方块图，在此不再赘述，相同的元件以相同或相似的元件符号表示，不同之处在于保护层130仅覆盖可挠性基板140的局部区域上，例如覆盖可挠性基板140的弯折区140a上。此外，可挠性基板140于弯折区140a相对两侧具二平坦区140b，且于此二平坦区140b中保护层130未覆盖可挠性基板140。

如图4A所示，可挠性基板140具有弯折区140a以及相对两侧的二平坦区140b，可挠性基板140上的显示元件层150具有金属线路层142延伸至基板周边区域，且保护层130仅覆盖可挠性基板140的弯折区140a上。于弯折区140a中可挠性基板140具第一厚度D1，于平坦区140b中可挠性基板140具第二厚度D2。第二厚度D2大于第一厚度D1。也就是说，可挠性基板140于弯折区140a中的厚度将小于可挠性基板140于二平坦区140b中的厚度。此外，由于保护层130嵌入于可挠性基板140中，保护层130的底面可切齐于可挠性基板140的底面。

请参照图4B，在本实施例中，显示元件层150位于可挠性基板140的平坦区140b上，且显示元件层150与保护层130于垂直投影方向上不重叠。相对于需要大幅度弯折的弯折区140a而言，此处的平坦区140b为不需要大幅度弯折的区域，且显示元件层150比较适合形成在不需要大幅度弯折的平坦区140b上，以避免显示元件层150损坏或失效。

此外，请参照图4C，可挠性电子装置100c还包括支撑膜160，支撑膜160与保护层130设置于可挠性基板140的同一侧，且支撑膜160对应位于此二平坦区140b上。在本实施例中，支撑膜160的厚度D3大于保护层130的厚度D4。支撑膜160例如为有机高分子薄膜，其贴附在可挠性基板140上，可阻挡水气进入可挠性基板140中，避免可挠性基板140吸收水分，进而提高可挠性电子装置100的可靠度。

在一实施例中，保护层130的厚度D4例如为100埃，支撑膜160的厚度D3例如为100微米。由于保护层130的厚度D4小于支撑膜160的厚度D3，保护层130适合形成在需要大幅度弯折的弯折区140a上，并形成支撑膜160在不需要大幅度弯折的平坦区140b上，以确保可挠性基板140弯折后仍有较小的弯折半径。此外，保护层130于弯折区140a可阻挡水气进入可挠性基板140中，避免可挠性基板140吸收水分，进而提高可挠性电子装置100的可靠度。

另外，请参照图4C及图4D，可挠性电子装置100c可与软性电路板170(或其他电子元件)电性连接，通过金属线路层142提供显示元件层150适当的信号，其中当可挠性基板140未弯折时，软性电路板170与显示元件层150位于可挠性基板140的同一侧，当可挠性基板140呈弯折状时，软性电路板170与显示元件层150位于可挠性基板140的相对两侧。

本发明上述实施例所公开的可挠性电子装置及其制作方法，系利用含碳无机材料来吸收微波能，以帮助牺牲层吸收微波能而升温，且牺牲层经由微波能加热后释放的氢离子可使牺牲层与保护层之间形成离型界面而易于分离。

综上所述，虽然本发明已以实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员在不脱离本发明的构思和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视随附的权利要求所界定者为准。

Claims (17)

1.一种可挠性电子装置，包括：

一保护层；

一可挠性基板，设置于该保护层上；以及

一显示元件层，设置于该可挠性基板上，

其中该可挠性基板具有一弯折区以及该弯折区相对两侧的两个平坦区，该保护层位于该可挠性基板的该弯折区中，该保护层位于该可挠性基板弯折后背离于所述显示元件层一侧的内表面，且该保护层未设置于该可挠性基板的所述两个平坦区中；其中于该弯折区中该可挠性基板具有一第一厚度，于所述两个平坦区中该可挠性基板具有一第二厚度，该第二厚度大于该第一厚度；该保护层嵌入于所述可挠性基板中。

2.如权利要求1所述的可挠性电子装置，其中该保护层为不包含碳成份的无机材料层。

3.如权利要求2所述的可挠性电子装置，其中该保护层的材质选自于由氧化硅、氮化硅、氧化铟镓锌、氧化铟锡锌、氧化铟锌、氧化铟锡、氧化钛、氧化铝、氧化钽、氧化锆、氧化铪及氧化钼所组成的群组中至少其中之一。

4.如权利要求1所述的可挠性电子装置，其中所述保护层的底面切齐于所述可挠性基板的底面。

5.如权利要求4所述的可挠性电子装置，还包括一支撑膜，该支撑膜与该保护层设置于该可挠性基板的同一侧，且该支撑膜对应位于所述两个平坦区。

6.如权利要求5所述的可挠性电子装置，其中该支撑膜的厚度大于该保护层的厚度。

7.一种可挠性电子装置，包括：

一承载基板；

一牺牲层，设置于该承载基板上，且该牺牲层为一含碳无机材料层；

一保护层，设置于该牺牲层上；

一可挠性基板，设置于该保护层上；以及

一显示元件层，设置于该可挠性基板上；

其中，所述保护层为不包含碳成分的无机材料层；其中该可挠性基板具有一弯折区以及该弯折区相对两侧的两个平坦区，该保护层位于该可挠性基板的该弯折区中，且该保护层未设置于该可挠性基板的所述两个平坦区中；该保护层位于该可挠性基板弯折后背离于所述显示元件层一侧的内表面，该保护层嵌入于所述可挠性基板中。

8.如权利要求7所述的可挠性电子装置，其中该牺牲层的材料为石墨、纳米碳管或碳化硅。

9.如权利要求7所述的可挠性电子装置，其中该保护层的材质选自于由氧化硅、氮化硅、氧化铟镓锌、氧化铟锡锌、氧化铟锌、氧化铟锡、氧化钛、氧化铝、氧化钽、氧化锆、氧化铪及氧化钼所组成的群组中至少其中之一。

10.如权利要求7所述的可挠性电子装置，其中该牺牲层为一多层结构，该牺牲层还包括一含氢非结晶硅层位于该保护层与该含碳无机材料层之间。

11.如权利要求10所述的可挠性电子装置，该牺牲层还包括一含氢氮化硅层位于该含碳无机材料层与该含氢非晶硅层之间。

12.如权利要求11所述的可挠性电子装置，其中该含氢氮化硅层的氢离子浓度大于1×10²²cm^-3，该含氢非晶硅层的氢离子浓度小于1×10²¹cm^-3。

13.如权利要求7所述的可挠性电子装置，其中该保护层全面覆盖该可挠性基板。

14.如权利要求7所述的可挠性电子装置，其中于该弯折区中该可挠性基板具有一第一厚度，于所述两个平坦区中该可挠性基板具有一第二厚度，该第二厚度大于该第一厚度。

15.一种可挠性电子装置的制作方法，包括：

形成一牺牲层于一承载基板上，该牺牲层为一含碳无机材料层，该牺牲层的材料为石墨、纳米碳管或碳化硅；

形成一保护层于该牺牲层上；

形成一可挠性基板于该保护层上；

形成一显示元件层于该可挠性基板上，且该可挠性基板位于该显示元件层与该保护层之间；

提供一微波能量至该牺牲层，使该牺牲层与该保护层之间形成一离型界面；以及

使该保护层与该牺牲层分离；

其中，所述保护层为不包含碳成分的无机材料层；该可挠性基板具有一弯折区以及该弯折区相对两侧的两个平坦区，该保护层位于该可挠性基板的该弯折区中，该保护层位于该可挠性基板弯折后背离于所述显示元件层一侧的内表面，且该保护层未设置于该可挠性基板的所述两个平坦区中，该保护层嵌入于所述可挠性基板中。

16.如权利要求15所述的制作方法，其中该牺牲层为一多层结构，且形成该牺牲层的步骤还包括：

形成一含氢非晶硅层于该保护层与该含碳无机材料层之间。

17.如权利要求16所述的制作方法，其中形成该牺牲层的步骤还包括：

形成一含氢氮化硅层于该含碳无机材料层与该含氢非晶硅层之间。

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