CN109273411A - 柔性电子装置 - Google Patents
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Abstract
一种柔性电子装置，其包括柔性基板、多个缓冲层以及多条第一导线。柔性基板具有弯折区以及与该弯折区相连接的元件区，其中柔性基板于弯折区具有弯曲轴线。缓冲层分离设置于柔性基板上。第一导线分别设置于相对应的缓冲层上，且第一导线自元件区沿第一方向延伸至弯折区，其中位于弯折区的第一导线与弯曲轴线的夹角为θ1，且1°≤θ1≤30°。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子装置，且特别涉及一种柔性电子装置。
背景技术
随着携带式显示器被广泛地应用，针对柔性显示器的开发也越趋积极，以实现于不同曲面下仍可显示的目的。另外，为了美观上的需求，显示面板大多诉求具有较大的显示面积，也因此窄边框技术逐渐受到重视。举例来说，可通过将外接线路弯折至显示面板的背面来实现窄边框设计。
然而，外接线路弯折至显示面板的背面会受弯折时所产生的拉应力影响，致使其导线易于弯折处产生断线。举例来说，弯折后的显示面板在弯折半径为0.25mm的情况下，位于弯折处的导线易产生断线的问题。
发明内容
本发明提供一种柔性电子装置，其可改善导线易于弯折处产生断线的问题。
本发明一实施例的柔性电子装置包括柔性基板、多个缓冲层以及多条第一导线。柔性基板具有弯折区以及与该弯折区相连接的元件区，其中柔性基板于弯折区具有弯曲轴线。缓冲层分离设置于柔性基板上。第一导线分别设置于相对应的缓冲层上，且第一导线自元件区沿第一方向延伸至弯折区，其中位于弯折区的第一导线与弯曲轴线的夹角为θ1，且1°≤θ1≤30°。
基于上述，在本发明上述实施例的柔性电子装置中，由于缓冲层分离设置于柔性基板上，且第一导线分别设置于相对应的缓冲层上，其中位于弯折区的第一导线与弯曲轴线的夹角为θ1，且1°≤θ1≤30°。如此一来，可明显降低位于弯折区的第一导线在弯折时所承受的拉应力，进而改善导线易于弯折处产生断线的问题。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合说明书附图作详细说明如下。
附图说明
图1A为本发明一实施例的柔性电子装置的俯视图。
图1B为图1A沿A-A’线的剖面示意图。
图1C为图1A中的区域R1的立体放大图。
图1D为图1A中的区域R2的立体放大图。
图2为本发明另一实施例的柔性电子装置的俯视图。
附图标记说明：
100：柔性电子装置
102：弯折区
104：元件区
106：外接电路区
S：柔性基板
BA：弯曲轴线
BL：缓冲层
M1：第一导线
M2：第二导线
D1：第一方向
D2：第二方向
DC：驱动电路
ILD：第一绝缘层
OBP：第二绝缘层
A、B：距离
θ1、θ2、θ3、θ4：夹角
R1、R2：区域
具体实施方式
以下将参照本实施例的附图以更全面地阐述本发明。然而，本发明亦可以各种不同的形式体现，而不应限于本文中所述的实施例。附图中的层与区域的厚度会为了清楚起见而放大。相同或相似的参考号码表示相同或相似的元件，以下段落将不再一一赘述。另外，实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附加附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1A为本发明一实施例的柔性电子装置的俯视图。图1B为图1A沿A-A’线的剖面示意图。图1C为图1A中的区域R1的立体放大图。图1D为图1A中的区域R2的立体放大图。
请同时参照图1A和图1B，柔性电子装置100可包括柔性基板S、多个缓冲层BL以及多条第一导线M1。在本实施例中，柔性电子装置100例如是柔性显示器，但本发明不以此为限。
柔性基板S可具有弯折区102、元件区104以及外接电路区106，其中弯折区102可设置于元件区104和外接电路区106之间，且元件区104与弯折区102可相连接。在本实施例中，柔性基板S于弯折区102中可具有弯曲轴线BA，如此可以弯曲轴线BA为基准，将柔性基板S的外接电路区106弯折至柔性基板S的背面，以实现窄边框设计。举例来说，对于弯折之后的柔性电子装置100而言，元件区104与外接电路区106在垂直于柔性基板S的方向相互重叠。柔性基板S的材料例如是聚亚酰胺(polyimide，PI)。
在本实施例中，元件区104可为柔性电子装置100的显示区。也就是说，元件区104可包括像素阵列(未示出)。在一些实施例中，像素阵列可包括多条扫描线、多条数据线、多个像素电极和多个主动元件，其中扫描线、数据线和像素电极可分别电性连接至主动元件。举例来说，扫描线、数据线和像素电极可分别与主动元件的栅极、源极和漏极电性连接。在另一些实施例中，像素阵列可包括发光二极管和主动元件。发光二极管例如是有机发光二极管(OLED)、微型发光二极管(μLED)或其组合。主动元件可采用薄膜晶体管(TFT)，例如底闸型晶体管、顶闸型晶体管、立体型晶体管或其它合适的晶体管。底闸型的晶体管的栅极位于半导体层的下方，顶闸型晶体管的栅极位于半导体层的上方，而立体型晶体管的半导体层通道延伸非位于一平面。半导体层可为单层或多层结构，且其材料包含非晶硅、微晶硅、纳米晶硅、多晶硅、单晶硅、有机半导体材料、氧化物半导体材料、纳米碳管/杆或其它合适的材料或前述的组合。
应注意的是，本实施例是以圆形轮廓的元件区104为例进行说明，但本发明不以此为限。在其他实施例中，元件区104也可依据设计呈现矩形、三角形或是其他任何形状的轮廓。
在本实施例中，缓冲层BL可分离设置于柔性基板S上。如此一来，可降低位于弯折区的缓冲层BL在弯折时所承受的拉应力，以改善缓冲层BL于弯折处易产生裂缝的问题，进而避免形成于缓冲层BL上的走线(例如后述将提到的第一导线M1或第二导线M2)在弯折时产生断线的问题。缓冲层BL的材料可以是无机材料、有机材料或其组合。举例来说，无机材料可以是氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或其组合；而有机材料可以是聚酰亚胺(polyimide,PI)、聚酰胺酸(polyamic acid,PAA)、聚酰胺(polyamide,PA)、聚乙烯醇(polyvinylalcohol,PVA)、聚乙烯醇肉桂酸酯(polyvinyl cinnamate,PVCi)、其他适合的光刻胶材料或其组合。缓冲层BL的厚度例如是大于等于且小于等于在本实施例中，缓冲层BL可以是由SiOx和SiNx所构成的复合材料，但本发明不以此为限。缓冲层BL的形成方法例如是先于柔性基板S上形成缓冲材料层(未示出)，之后再图案化上述缓冲材料层，以于柔性基板S上形成分离设置的缓冲层BL。在一些实施例中，可采用光刻(lithography)的方式图案化所述缓冲材料层，但本发明不以此为限。
除此之外，为了避免环境中的水气或氧气进入柔性电子装置100的内部，进而影响设置在元件区104中的元件(例如上述所提到的主动元件)。在一些实施例中，缓冲层BL可分为两个部分，例如缓冲层BL的其中一个部分分离设置于柔性基板S的弯折区102上；而缓冲层BL的另一个部分则整面地覆盖于柔性基板S的元件区104之上，如此可通过缓冲层BL具有良好的阻水氧表现来避免水气或氧气进入元件区104中。在上述的实施例中，可通过选择性地对设置在弯折区102上的缓冲材料层进行图案化工艺，使得缓冲层BL分离设置于柔性基板S的弯折区102之上并整面覆盖于柔性基板S的元件区104之上。
在本实施例中，第一导线M1可分别设置于相对应的缓冲层BL上，其中第一导线M1自元件区104沿第一方向D1延伸至弯折区102(如图1A所示)，其中位于弯折区102的第一导线M1与弯曲轴线BA的夹角为θ1，且1°≤θ1≤30°。如此一来，可明显降低位于弯折区102的第一导线M1在弯折时所承受的拉应力，以改善导线易于弯折处产生断线的问题，即便在弯折后的柔性电子装置100的弯折半径小于0.25mm的情况下，位于弯折区102的第一导线M1也不易产生断线的问题。也就是说，可通过进一步降低柔性电子装置100的弯折半径来实现更窄的边框设计。
在本实施例中，元件区104中的元件可通过第一导线M1电性连接至设置在外接电路区106的驱动电路DC。第一导线M1的材料可为导电材料，例如金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物或其组合。举例来说，第一导线M1的材料可以是铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)、Ti/Al/Ti或Mo/Al/Mo。第一导线M1的厚度例如是大于等于且小于等于第一导线M1的形成方法例如是物理气相沉积法(PVD)。在本实施例中，第一导线M1是以斜直线为例进行说明，但本发明不限于此。在其他实施例中，第一导线M1也可为锯齿状(zigzag)、网状或其组合，以提升第一导线M1所能够承受的应力，进而改善导线易于弯折处产生断线的问题。
在一些实施例中，位于弯折区102的第一导线M1与弯曲轴线BA的夹角θ1可大于等于2.9°且小于等于26.6°(例如图1C所示的距离A与距离B的比例为2：1)，如此可进一步降低位于弯折区102的第一导线M1在弯折时所承受的拉应力，并且还可使柔性电子装置100具备微型化设计。
在一些实施例中，如图1B或图1C所示，位于弯折区102的缓冲层BL与弯曲轴线BA的夹角为θ2，且θ2约等于θ1。换句话说，对于弯折区102而言，缓冲层BL与第一导线M1具有相似的图案。举例来说，对于弯折区102而言，缓冲层BL于柔性基板S上的垂直投影相同于第一导线M1于柔性基板S上的垂直投影，或者是缓冲层BL于柔性基板S上的垂直投影为第一导线M1于柔性基板S上的垂直投影等比例放大0μm至2μm。在此实施例中，可通过先于柔性基板S上按序形成缓冲材料层和第一导线材料层，之后再通过图案化工艺来同时移除第一导线材料层和位于其下的缓冲材料层，以形成图案相似且呈现上下叠置的第一导线M1和缓冲层BL。
如图1A所示，柔性电子装置100可选择性地包括多条第二导线M2，其中第二导线M2可分别设置于相对应的第一导线M1上，且第二导线M2自元件区104沿第二方向D2(第二方D2向不同于第一方向D1)延伸至弯折区102，使得元件区104中的元件可分别通过第一导线M1和第二导线M2电性连接至外接电路区106中的驱动电路DC，如此更能实现窄边框设计。在一些实施例中，第一导线M1与第二导线M2可于弯折区102中相互交错。换句话说，第一方向D1与第二方向D2可相互交错。第二导线M2的材料可为导电材料，例如金属、金属氧化物、金属氮化物、金属氮氧化物或其组合。举例来说，第二导线M2的材料可以是铝(Al)、钛(Ti)、钼(Mo)、Ti/Al/Ti或Mo/Al/Mo。第二导线M2的厚度例如是大于等于且小于等于第二导线M2的形成方法例如是物理气相沉积法。
如图1A所示，第二导线M2与弯曲轴线BA的夹角可为θ3，且1°≤θ3≤30°，如此可明显降低位于弯折区102的第二导线M2在弯折时所承受的拉应力，以改善导线易于弯折处产生断线的问题，即便在弯折后的柔性电子装置100的弯折半径小于0.25mm的情况下，位于弯折处的第二导线M1也不易产生断线的问题。
在一些实施例中，位于弯折区102的第二导线M2与弯曲轴线BA的夹角θ3可大于等于2.9°且小于等于26.6°(例如图1D所示的距离A与距离B的比例为2：1)，如此可进一步降低位于弯折区102的第二导线M2在弯折时所承受的拉应力，并且还可使柔性电子装置100具备微型化设计。
如图1B所示，柔性电子装置100可还包括多个第一绝缘层ILD，其中第一绝缘层ILD可分别设置于第一导线M1与第二导线M2之间，以避免第一导线M1与第二导线M2相互导通而造成短路。第一绝缘层ILD的材料可以是无机材料，例如氧化硅、氮化硅或其组合。第一绝缘层ILD的厚度例如是大于等于且小于等于在本实施例中，缓冲层BL可以是由SiOx和SiNx所构成的复合材料，但本发明不以此为限。
在一些实施例中，如图1D所示，第一绝缘层ILD与弯曲轴线BA的夹角可为θ4，且θ4约等于θ3。换句话说，对于弯折区BA而言，第一绝缘层ILD与第二导线M2可具有相似的图案。举例来说，对于弯折区BA而言，第一绝缘层ILD于柔性基板S上的垂直投影相同于第二导线M2于柔性基板S上的垂直投影，或者是第一绝缘层ILD于柔性基板S上的垂直投影为第二导线M2于柔性基板S上的垂直投影等比例放大0μm至2μm。在另一些实施例中，如图1C所示，第一绝缘层ILD与第一导线M1也可具有相似的图案。举例来说，对于弯折区BA而言，第一绝缘层ILD于柔性基板S上的垂直投影相同于第一导线M1于柔性基板S上的垂直投影。在其他实施例中，如图1B所示，对于弯折区BA而言，第一绝缘层ILD于柔性基板S上的垂直投影相同于第一导线M1和第二导线M2于柔性基板S上的垂直投影。也就是说，对于弯折区BA而言，第一导线M1和第二导线M2所构成的图案可相似于第一绝缘层ILD的图案。
如图1B所示，柔性电子装置100可选择性地包括至少一第二绝缘层OBP，其中第二绝缘层OBP覆盖于第一导线M1或第二导线M2之上。第二绝缘层OBP的材料可以是有机绝缘材料、无机绝缘材料或其组合。有机绝缘材料可以是聚酰亚胺(polyimide,PI)、聚酰胺酸(polyamic acid,PAA)、聚酰胺(polyamide,PA)、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)、聚乙烯醇肉桂酸酯(polyvinyl cinnamate,PVCi)、其他适合的光刻胶材料或其组合。无机绝缘材料可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其组合。第二绝缘层OBP的厚度例如是大于等于1μm且小于等于10μm。
在一些实施例中，对于弯折区102而言，第二绝缘层OBP可整个覆盖于第一导线M1和第二导线M2之上。在另一些实施例中，第二绝缘层OBP可包括多个第二绝缘层OBP(如图1B所示)，且上述的第二绝缘层OBP分别覆盖于相对应的第一导线M1之上。在此实施例中，第二绝缘层OBP与第一绝缘层ILD可具有相似的图案。举例来说，对于弯折区BA而言，第一绝缘层ILD于柔性基板S上的垂直投影相同于第二绝缘层OBP于柔性基板S上的垂直投影(如图1B所示)。
基于上述，在上述实施例的柔性电子装置100中，由于缓冲层BL分离设置于柔性基板S上，而第一导线M1分别设置于相对应的缓冲层BL上，并且位于弯折区102的第一导线M1与弯曲轴线BA的夹角为θ1，且1°≤θ1≤30°。如此一来，可明显降低位于弯折区的第一导线M1在弯折时所承受的拉应力，进而改善导线易于弯折处产生断线的问题。
图2为本发明另一实施例的柔性电子装置的俯视图，其中柔性电子装置200与柔性电子装置100相似，其不同的处在于，元件区204的轮廓为矩形，且弯折区202设置在元件区204的四周，其余相同或相似元件使用相同或相似标号，并且相同或相似元件的连接关系、材料及其工艺已于前文中进行详尽地描述，故于下文中不再重复赘述。另外，为了清楚起见，图2中省略了图1A中的外接电路区106。
请参照图2，柔性电子装置200可包括柔性基板S、多个缓冲层BL、多条第一导线M1以及多条第二导线M2。
柔性基板S可具有多个弯折区202、元件区204以及外接电路区，其中弯折区202设置在元件区204和外接电路区之间。在本实施例中，元件区204的轮廓为矩形，且弯折区202设置在元件区204的四边，其中元件区204与弯折区202相连接。柔性基板S于弯折区202可具有弯曲轴线BA。在本实施例中，每个弯折区202都可具有弯曲轴线BA，但本发明不以此为限。在一些实施例中，可将每个弯折区202的弯曲轴线BA当作基准，将柔性基板S的外接电路区弯折至柔性基板S的背面(例如元件区204与外接电路区相互重叠)，以实现窄边框设计。
在本实施例中，第一导线M1以及第二导线M2分别设置于不同的弯折区202中，如此可降低弯折后的柔性电子装置200的厚度。举例来说，第一导线M1设置在元件区204一侧的弯折区202中；而第二导线M2设置在元件区204另一侧的弯折区202中。
下文将以实验例1、实验例2、实验例3和实验例4以及比较例1和比较例2来更具体地描述本发明的特征。虽然描述了以下实施例，但是在不逾越本发明范围的情况下，可适当地改变所用材料、形成方法、处理细节以及处理流程等等。因此，不应由下文所述的实施例对本发明作出限制性地解释。
实验例1
实验例1的叠层是于柔性基板上按序形成缓冲层、导线和绝缘层，其中缓冲层分离设置于柔性基板上；导线分别设置于相对应的缓冲层上；绝缘层分别覆盖于相对应的导线之上(如图1C或图1D所示)。也就是说，由缓冲层、导线和绝缘层所构成的叠层分离设置于柔性基板上。另外，实验例1的导线与弯曲轴线的夹角约为30度(如图1C或图1D所示，距离A与距离B的比例为3：1)。
实验例2
实验例2的叠层与实验例1的叠层相似，其不同的处在于实验例2的导线与弯曲轴线的夹角约为26.6度(如图1C或图1D所示，距离A与距离B的比例为2：1)。
实验例3
实验例3的叠层与实验例1的叠层相似，其不同的处在于实验例3的导线与弯曲轴线的夹角约为2.9度(如图1C或图1D所示，距离A与距离B的比例为20：1)。
实验例4
实验例4的叠层与实验例1的叠层相似，其不同的处在于实验例4的导线与弯曲轴线的夹角约为1度(如图1C或图1D所示，距离A与距离B的比例为60：1)。
比较例1
比较例1的叠层与实验例1的叠层相似，其不同的处在于比较例1的导线与弯曲轴线的夹角约为90度。
比较例2
比较例2的叠层与实验例1的叠层相似，其不同的处在于比较例2的导线与弯曲轴线的夹角约为45度(如图1C或图1D所示，距离A与距离B的比例为1：1)。
比较例A
比较例A的叠层与实验例1的叠层相似，其不同的处在于比较例A的缓冲层整面覆盖于柔性基板上。
比较例B
比较例B的叠层与比较例A的叠层相似，其不同的处在于比较例B的导线与弯曲轴线的夹角约为26.6度。
比较例C
比较例C的叠层与比较例A的叠层相似，其不同的处在于比较例C的导线与弯曲轴线的夹角约为2.9度。
比较例D
比较例D的叠层与比较例A的叠层相似，其不同的处在于比较例D的导线与弯曲轴线的夹角约为1度。
比较例E
比较例E的叠层与比较例A的叠层相似，其不同的处在于比较例E的导线与弯曲轴线的夹角约为90度。
比较例F
比较例F的叠层与实验例A的叠层相似，其不同的处在于比较例F的导线与弯曲轴线的夹角约为45度。
实验1
实验例1至实验例4以及比较例1、2和比较例A～F的叠层以弯折半径(R)为0.25mm来测试各叠层的应力，测试结果如下表1所示，其中距离A和距离B可参照图1C或图1D。
[表1]
由表1可知，当弯折区的导线与弯曲轴线的夹角大于等于1度且小于等于30度的情况下，位于弯折区的导线在弯折时所承受的应力明显降低。另外，当弯折区的导线与弯曲轴线的夹角大于等于2.9度且小于等于26.6度的情况下，位于弯折区的导线在弯折时所承受的拉应力更低。除此之外，相较于缓冲层整面覆盖于柔性基板上的叠层(比较例A至比较例F)，缓冲层分离设置于柔性基板上可明显降低位于弯折区的导线在弯折时所承受的拉应力。
实验2
在不同弯折半径下对实验例1至实验例4和比较例2进行拉伸应变(tensilestrain)测试，实验结果显示于表2。
[表2]
由表2可知，即便弯折半径从0.25mm减小至0.1mm，弯折区的导线与弯曲轴线的夹角在大于等于1度且小于等于30度的情况下，仍可将拉伸应变控制在约0.05％至-0.2％之间，由其是夹角在大于等于2.9度且小于等于26.6度的情况下，还可良好地将拉伸应变控制在约0％至-0.2％之间。反观，比较例2的叠层不管是在弯折半径0.25mm或是0.1mm，其拉伸应变都远大于在相对应的弯折半径的实验例1至实验例4。
综上所述，由于上述实施例的柔性电子装置中，由于缓冲层分离设置于柔性基板上，而第一导线分别设置于相对应的缓冲层上，并且位于弯折区的第一导线与弯曲轴线的夹角为θ1，且1°≤θ1≤30°。如此一来，可明显降低位于弯折区的第一导线在弯折时所承受的拉应力，进而改善导线易于弯折处产生断线的问题。
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，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内，当可作些许的变动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
Claims (11)
1.一种柔性电子装置，包括：
一柔性基板，具有一弯折区以及与该弯折区相连接的一元件区，其中该柔性基板于该弯折区具有一弯曲轴线；
多个缓冲层，分离设置于该柔性基板上；以及
多条第一导线，分别设置于相对应的该缓冲层上，所述第一导线自该元件区沿一第一方向延伸至该弯折区，其中位于该弯折区的所述第一导线与该弯曲轴线的夹角为θ1，且1°≤θ1≤30°。
2.如权利要求1所述的柔性电子装置，其中2.9°≤θ1≤26.6°。
3.如权利要求1所述的柔性电子装置，其中位于该弯折区的所述缓冲层与该弯曲轴线的夹角为θ2，且θ2实质上等于θ1。
4.如权利要求3所述的柔性电子装置，其中对于该弯折区而言，所述缓冲层于该柔性基板上的垂直投影相同于所述第一导线于该柔性基板上的垂直投影，或者是所述缓冲层于该柔性基板上的垂直投影为所述第一导线于该柔性基板上的垂直投影等比例放大0至2倍。
5.如权利要求1所述的柔性电子装置，还包括：
多条第二导线，分别设置于相对应的第一导线上，其中所述第二导线自该元件区沿一第二方向延伸至该弯折区，且该第二方向不同于该第一方向，位于该弯折区的所述第二导线与该弯曲轴线的夹角为θ3，且1°≤θ3≤30°。
6.如权利要求5所述的柔性电子装置，其中2.9°≤θ3≤26.6°。
7.如权利要求5所述的柔性电子装置，其中所述第一导线与所述第二导线于该弯折区相互交错。
8.如权利要求5所述的柔性电子装置，还包括：
多个第一绝缘层，分别设置于所述第一导线与所述第二导线之间，其中所述第一绝缘层与该弯曲轴线的夹角为θ4，且θ4实质上等于θ3。
9.如权利要求8所述的柔性电子装置，其中对于该弯折区而言，所述第一绝缘层于该柔性基板上的垂直投影相同于所述第二导线于该柔性基板上的垂直投影，或者是所述第一绝缘层于该柔性基板上的垂直投影为所述第二导线于该柔性基板上的垂直投影等比例放大0至2倍。
10.如权利要求1所述的柔性电子装置，还包括：
至少一第二绝缘层，覆盖于所述第一导线之上。
11.如权利要求10所述的柔性电子装置，其中该至少一第二绝缘层包括多个第二绝缘层，且所述第二绝缘层分别覆盖于相对应的该第一导线之上。
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