CN109285869B - 柔性显示器及其制造方法 - Google Patents
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- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
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Abstract
本发明提供柔性显示器的制造方法以及柔性显示器。本发明提供柔性显示器的制造方法包括以下步骤。于载板上形成第一柔性材料层。以第一固化温度固化第一柔性材料层，以形成第一柔性层。于第一柔性层上形成缓冲层。于缓冲层上形成第二柔性材料层。以第二固化温度固化第二柔性材料层，以形成第二柔性层。第二固化温度小于第一固化温度。于第二柔性层上形成元件阵列。
Description
技术领域
本发明涉及一种显示器及其制造方法，且特别涉及一种柔性(flexible，可挠性)显示器及其制造方法。
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。现有的柔性显示器包括多层结构，然而，在制造柔性显示器的过程中，热处理制程所产生的气泡易形成于多层结构内使其表面不平坦，故在形成后续膜层时易产生瑕疵，进而导致显示异常的问题。
发明内容
本发明的至少一实施方式提供一种制造柔性显示器的方法，其可提升柔性显示器的制程良率。
本发明的至少一实施方式提供一种柔性显示器，其可具有良好的显示品质。
本发明的至少一实施方式的制造柔性显示器的方法包括以下步骤。于载板上形成第一柔性材料层。以第一固化温度固化第一柔性材料层，以形成第一柔性层。于第一柔性层上形成缓冲层。于缓冲层上形成第二柔性材料层。以第二固化温度固化第二柔性材料层，以形成第二柔性层。第二固化温度小于第一固化温度。于第二柔性层上形成元件阵列。
本发明的至少一实施方式的柔性显示器包括第一柔性层、缓冲层、第二柔性层以及元件阵列。缓冲层位于第一柔性层上。第二柔性层位于缓冲层上。元件阵列位于第二柔性层上。第一柔性层以及第二柔性层分别具有第一玻璃转移温度以及第二玻璃转移温度。在小于第一玻璃转移温度时，第二柔性层的第一热膨胀系数大于第一柔性层的第一热膨胀系数。在介于第一玻璃转移温度与第二玻璃转移温度时，第二柔性层的第二热膨胀系数大于第一柔性层的第二热膨胀系数。在大于第二玻璃转移温度时，第二柔性层的第三热膨胀系数大于第一柔性层的第三热膨胀系数。
基于上述，本发明的至少一实施方式提供的制造柔性显示器的方法可减少第一柔性层与缓冲层之间产生气泡的数量，甚至可避免于第一柔性层与缓冲层之间形成气泡，借此改善气泡所导致的膜层表面突起的问题，进而增加柔性显示器的制程良率。本发明的至少一实施方式提供的柔性显示器，避免或降低第一柔性层与缓冲层之间的气泡数，具有良好的显示品质。
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至图1F为依照本发明一实施方式的柔性显示器的制造方法的剖面示意图。
图2为实施例7～实施例9以及比较例3的柔性显示器的第二柔性层的静态热机械分析图谱。
附图标记说明：
10：柔性显示器
100：载板
110：第一柔性层
110a：第一柔性材料层
120：缓冲层
130：第二柔性层
130a：第二柔性材料层
140：元件阵列
C1、C2：固化制程
FS：柔性基板
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至图1F为依照本发明一实施方式的柔性显示器的制造方法的剖面示意图。
请参照图1A，于载板100上形成第一柔性材料层110a。在一些实施方式中，载板100可为硬质基板(rigid substrate)，其在制造过程中不易受外力影响而变形，如此可使得形成于载板100上的第一柔性材料层110a具有良好的平坦度，使得后续形成于第一柔性材料层110a上的膜层具有良好的稳定性。载板100的材料可以是玻璃、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、不锈钢板或其组合。第一柔性材料层110a的材料可以是聚亚酰胺(polyimide，PI)、聚萘二甲酸乙醇酯(polyethylene naphthalate；PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)或前述至少二种材料的组合。在本实施方式中，第一柔性材料层110a的材料为聚亚酰胺。第一柔性材料层110a的形成方法例如是狭缝涂布法(slit coating)、旋涂法(spin coating)或其组合。
请同时参照图1A以及图1B，以第一固化温度固化第一柔性材料层110a，以形成第一柔性层110。固化第一柔性材料层110a的方法例如是在第一固化温度下进行固化制程C1。在本实施方式中，第一固化温度为大于或等于480℃且小于或等于500℃。形成的第一柔性层110的厚度例如是1微米至20微米。在本实施方式中，第一柔性层110的材料可参照前述实施方式，于此不再赘述。
在本实施方式中，第一柔性层110的第一玻璃转移温度(glass transitiontemperature)为0℃至350℃，且第一柔性层110的第二玻璃转移温度为350℃至550℃。第一柔性层110在处于小于第一玻璃转移温度的环境温度时的第一热膨胀系数(coefficientof thermal expansion)为0至20ppm/℃，在介于第一玻璃转移温度与第二玻璃转移温度时的第二热膨胀系数为5至100ppm/℃，且在大于第二玻璃转移温度的环境温度时的第三热膨胀系数为30至1000ppm/℃。
请参照图1C，于第一柔性层110上形成缓冲层120。在本实施方式中，缓冲层120为单层结构，但不以此为限。在其它实施方式中，缓冲层120可为多层堆叠结构。缓冲层120的材料可以是无机材料，例如氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)或其组合。缓冲层120的厚度例如是10纳米～1000纳米。缓冲层的形成方法例如是化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)、原子层沉积法(ALD)或其组合。
请参照图1D，于缓冲层120上形成第二柔性材料层130a。第二柔性材料层130a的材料可以是与第一柔性材料层110a的材料相同或不同。第二柔性材料层130a的材料可以是聚亚酰胺、聚萘二甲酸乙醇酯、聚对苯二甲酸乙二酯或前述至少二种材料的组合。在本实施方式中，第二柔性材料层130a的材料为聚亚酰胺。第二柔性材料层130a的形成方法例如是狭缝涂布法、旋涂法或其组合。
请同时参照图1D以及图1E，以第二固化温度固化第二柔性材料层130a，以形成第二柔性层130。固化第二柔性材料层130a的方法例如是在第二固化温度下进行固化制程C2。在本实施方式中，第二固化温度为大于或等于450℃且小于480℃。在本实施方式中，第二固化温度会小于固化第一柔性性材料层110a时的第一固化温度，但本发明不以此为限，在其它实施方式中，第一固化温度为大于或等于480℃且第二固化温度为大于或等于450℃。在本实施例中，第一固化温度与该第二固化温度之差大于或等于20℃。第二柔性层130的厚度例如是1微米至20微米。在本实施方式中，第二柔性层130的材料可参照前述实施方式，于此不再赘述。
在本实施方式中，第二柔性层130的第一玻璃转移温度为0℃至350℃，且第二柔性层130的第二玻璃转移温度为350℃至550℃。第二柔性层130在处于小于第一玻璃转移温度的环境温度时的第一热膨胀系数为0至20ppm/℃，在介于第一玻璃转移温度与第二玻璃转移温度时的第二热膨胀系数为5至100ppm/℃，且在大于第二玻璃转移温度的环境温度时的第三热膨胀系数为30至1000ppm/℃。在本实施方式中，第二柔性层130的第一热膨胀系数、第二热膨胀系数以及第三热膨胀系数可分别大于第一柔性层110的第一热膨胀系数、第二热膨胀系数以及第三热膨胀系数。
在本实施方式中，柔性基板FS可以是由第一柔性层110、缓冲层120以及第二柔性层130所构成(例如PI/SiOx/PI或是PI/SiNx/PI)。在本实施方式中，由于使第二固化温度小于第一固化温度，因此在固化第二柔性材料层130a时，在第一柔性层110与缓冲层120之间不容易形成气泡，因此可避免第二柔性层130被气泡顶起而于其部分表面产生突起，进而提升制程良率。
在一些实施方式中，由热处理制程所产生的气泡可能由环境中的微粒所造成(微粒例如源自机台的金属碎屑材料，其材料包括铁、镍、铬等元素)。举例来说，微粒具有一个或是多个孔隙，而气体会存储于微粒的孔隙中，因此在进行热处理制程时，微粒孔隙中的气体会膨胀并从孔隙中扩散出来，随着热处理制程的次数增加，从微粒孔隙中扩散出来的气体也越来越多。在此情况下，由于在本实施方式中使第二固化温度小于第一固化温度，因此在固化第二柔性材料层130a时，可减少于第一柔性层110与缓冲层120之间产生气泡的数量，甚至可避免于第一柔性层110与缓冲层120之间形成气泡。
请参照图1F，于第二柔性层130上形成元件阵列140，以于载板100上形成柔性显示器10。在本实施方式中，元件阵列140可以是有机发光二极管(OELD)像素阵列，但本发明不以此为限。元件阵列140可包括多个主动元件(未示出)、多条扫描线(未示出)、多条数据线(未示出)以及多个子像素(未示出)，各子像素可分别与元件阵列140中对应的扫描线以及对应的数据线电性连接，但本发明不以此为限。多个主动元件可例如是低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT)元件。在本实施方式中，形成元件阵列140的制程温度小于第一固化温度以及第二固化温度。形成元件阵列140的制程温度例如是400℃至650℃。在本实施方式中，因形成元件阵列140的制程温度小于第一固化温度以及第二固化温度，对应制程温度较高的第一柔性层110及第二柔性层130的形成步骤是先于对应制程温度较低的元件阵列140的形成步骤，故元件阵列140在形成时便不会被先前高温制程所影响或破坏，借此以稳定地形成元件阵列140于第二柔性层130上。
以下简述元件阵列140的制造方法，但本发明不以此为限。在第二柔性层130形成之后，于第二柔性层130上形成非晶硅层(未示出)。接着，对非晶硅层进行热处理制程以去氢，并通过对非晶硅层进行准分子激光退火制程(Excimer Laser Annealing，ELA)以形成多晶硅层(未示出)。上述的准分子激光退火制程(Excimer Laser Annealing，ELA)是利用激光射束依序对不同位置的非晶硅层进行多晶化，以使非晶硅重新排列成多晶硅。之后，局部掺质多晶硅层，然后依续形成闸绝缘层(未示出)、第一金属层(未示出)以及层间绝缘层(未示出)。层间绝缘层的形成方法例如是先通过化学气相沉积法或物理气相沉积法沉积层间绝缘材料层之后，在通过进行热处理制程使层间绝缘层中的氢活化，而使氢可进入多晶硅层修补缺陷。再来，依续形成第二金属层(未示出)、第一平坦层(未示出)、导电层(未示出)以及第二平坦层(未示出)。
请同时参照图1E与图1F，于形成元件阵列140之后，可选择性地进行剥离制程以分离载板100与第一柔性层110，但本发明不以此为限。在本实施方式中，剥离制程例如是激光剥离制程。在其他实施方式中，也可以使用其他适合的方式来分离载板100与第一柔性层110。
基于上述，在本发明的一实施方式中，制造柔性显示器10的方法可减少第一柔性层110与缓冲层120之间产生气泡的数量，甚至可避免于第一柔性层110与缓冲层120之间形成气泡，进而增加柔性显示器10的制程良率。
以下，将通过图1F来说明本实施方式的柔性显示器。此外，本实施方式的柔性显示器虽然是以上述制造方法进行制造，但本发明不限以此。
柔性显示器10包括第一柔性层110、缓冲层120、第二柔性层130以及元件阵列140。缓冲层120位于第一柔性层110上。第二柔性层130位于缓冲层120上。元件阵列140位于第二柔性层130上。在本实施方式中，第二柔性层130的第一热膨胀系数、第二热膨胀系数以及第三热膨胀系数分别大于第一柔性层110的第一热膨胀系数、第二热膨胀系数以及第三热膨胀系数。
基于上述，在本发明的一实施方式中，柔性显示器10的第二柔性层130的第一热膨胀系数、第二热膨胀系数以及第三热膨胀系数分别大于第一柔性层110的第一热膨胀系数、第二热膨胀系数以及第三热膨胀系数，因此可减少于第一柔性层110与缓冲层120之间产生气泡的数量，甚至可避免于第一柔性层110与缓冲层120之间形成气泡，进而增加柔性显示器10的制程良率。
下文将参照实验例1以及实验例2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、其量及比率、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
以下将介绍分别使用不同的第一固化温度(以下以T1表示)与第二固化温度(以下以T2表示)以分别固化第一柔性层与第二柔性层的实施例1～实施例6及比较例1～比较例2的柔性显示器。并且，对实施例1～实施例6及比较例1～比较例2的柔性显示器在三个制程阶段中进行3次第一柔性层与缓冲层之间的气泡数量的测量，其中三个制程阶段分别为：1)固化第一柔性层之后且形成缓冲层之前；2)对非晶硅层进行热处理制程之后且进行准分子激光退火制程之前；3)对层间绝缘材料层进行热处理制程之后且形成第二金属层之前。上述于三个制程阶段中进行第一柔性层与缓冲层之间的气泡数量的测量数据分别整理于以下的表1至表3中，其中测量数据包括气泡数量的最小值(以下以min表示)、气泡数量的最大值(以下以max表示)以及气泡数量的平均值(以下以μ表示)。
[表1]
| T1 | T2 | min | max | μ | |
| 实施例1 | 500℃ | 450℃ | 0个 | 0个 | 0个 |
| 实施例2 | 500℃ | 460℃ | 0个 | 0个 | 0个 |
| 实施例3 | 500℃ | 470℃ | 0个 | 0个 | 0个 |
| 实施例4 | 480℃ | 450℃ | 0个 | 0个 | 0个 |
| 实施例5 | 480℃ | 460℃ | 0个 | 0个 | 0个 |
| 实施例6 | 480℃ | 470℃ | 0个 | 0个 | 0个 |
| 比较例1 | 500℃ | 480℃ | 0个 | 1个 | 0.1个 |
| 比较例2 | 480℃ | 480℃ | 0个 | 0个 | 0个 |
[表2]
[表3]
| T1 | T2 | min | max | μ | |
| 实施例1 | 500℃ | 450℃ | 0个 | 1个 | 0.3个 |
| 实施例2 | 500℃ | 460℃ | 0个 | 2个 | 0.5个 |
| 实施例3 | 500℃ | 470℃ | 0个 | 5个 | 1.5个 |
| 实施例4 | 480℃ | 450℃ | 0个 | 0个 | 0个 |
| 实施例5 | 480℃ | 460℃ | 0个 | 1个 | 0.5个 |
| 实施例6 | 480℃ | 470℃ | 0个 | 3个 | 1.2个 |
| 比较例1 | 500℃ | 480℃ | 0个 | 4个 | 2.2个 |
| 比较例2 | 480℃ | 480℃ | 0个 | 3个 | 1.9个 |
由表1以及表3可知，与比较例1以及比较例2的柔性显示器相比，由于实施例1～实施例6是以大于等于450℃且小于480℃的第二固化温度来固化柔性显示器中的第二柔性材料层，因此实施例1～实施例6的第一柔性层与缓冲层之间的气泡数量明显小于比较例1～比较例2的第一柔性层与缓冲层之间的气泡数量。此情况于在3)对层间绝缘材料层进行热处理制程之后且形成第二金属层之前的阶段中测量的实验结果中更为明显。
实验例2
请参照图2，图2示出实施例7～实施例9以及比较例3的柔性显示器的第二柔性层的静态热机械分析图谱。在图2中的x坐标为第二柔性层的形变量(单位为ppm)，y坐标为环境温度(单位为℃)，且斜率为热膨胀系数(单位为ppm/℃)。此外，在图2中，第二柔性层分别具有处于小于第一玻璃转化温度(图2中以Tg1表示)时的第一热膨胀系数、介于第一玻璃转化温度与第二玻璃转化温度(图2中以Tg2表示)之间时的第二热膨胀系数以及处于大于第二玻璃转化温度的第三热膨胀系数。
制备实施例7～实施例9以及比较例3的柔性显示器的第二柔性层所使用的参数信息如表4所示。
[表4]
| T1 | T2 | 降温控氧 | 降温速率 | 固化时间 | |
| 实施例7 | 500℃ | 450℃ | 无 | 慢 | 短 |
| 实施例8 | 500℃ | 450℃ | 有 | 慢 | 长 |
| 实施例9 | 500℃ | 450℃ | 有 | 快 | 短 |
| 比较例3 | 500℃ | 500℃ | 无 | 一般 | 短 |
由图2可知，实施例7、实施例9的柔性显示器的第二柔性层的第一热膨胀系数、第二热膨胀系数以及第三热膨胀系数分别大于比较例3的柔性显示器的第二柔性层的第一热膨胀系数、第二热膨胀系数以及第三热膨胀系数。
综上所述，在依本发明的一实施方式的柔性显示器及制造柔性显示器的方法中，由于用于固化第二柔性材料层的第二固化温度小于用于固化第一柔性材料层的第一固化温度，故可减少于第一柔性层与缓冲层之间产生气泡的数量，甚至可避免于第一柔性层与缓冲层之间形成气泡，借此改善气泡所导致的膜层表面突起的问题，进而增加柔性显示器的制程良率。
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 (9)
1.一种柔性显示器的制造方法，包括：
于一载板上形成一第一柔性材料层；
以一第一固化温度固化该第一柔性材料层，以形成一第一柔性层；
于该第一柔性层上形成一缓冲层；
于该缓冲层上形成一第二柔性材料层；
以一第二固化温度固化该第二柔性材料层，以形成一第二柔性层，其中该第二固化温度小于该第一固化温度；以及
于该第二柔性层上形成一元件阵列，
其中，该第一柔性层具有一第一玻璃转移温度以及一第二玻璃转移温度，以及该第二柔性层具有一第一玻璃转移温度以及一第二玻璃转移温度，其中
在小于该第一玻璃转移温度时，该第二柔性层的一第一热膨胀系数大于该第一柔性层的一第一热膨胀系数；
在介于该第一玻璃转移温度与该第二玻璃转移温度时，该第二柔性层的一第二热膨胀系数大于该第一柔性层的一第二热膨胀系数；且
在大于该第二玻璃转移温度时，该第二柔性层的一第三热膨胀系数大于该第一柔性层的一第三热膨胀系数。
2.如权利要求1所述的柔性显示器的制造方法，其中该第二固化温度大于或等于450℃且小于480℃，其中该第一固化温度为大于或等于480℃且小于或等于500℃。
3.如权利要求1所述的柔性显示器的制造方法，其中该第一固化温度与该第二固化温度之差大于或等于20℃。
4.如权利要求1所述的柔性显示器的制造方法，其中该第二固化温度大于或等于450℃，该第一固化温度为大于或等于480℃，该第一柔性层的厚度为1微米至20微米，该第二柔性层的厚度为1微米至20微米，且该缓冲层的厚度为10纳米至1000纳米。
5.如权利要求4所述的柔性显示器的制造方法，其中该第一玻璃转移温度为0℃至350℃，且该第二玻璃转移温度为350℃至550℃。
6.如权利要求1所述的柔性显示器的制造方法，其中形成该元件阵列的一制程温度小于该第一固化温度以及该第二固化温度，该第一柔性层以及该第二柔性层的材料包括聚亚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二醇酯。
7.一种柔性显示器，包括：
一第一柔性层；
一缓冲层，位于该第一柔性层上；
一第二柔性层，位于该缓冲层上；以及
一元件阵列，位于该第二柔性层上，
其中该第一柔性层具有一第一玻璃转移温度以及一第二玻璃转移温度，以及该第二柔性层具有一第一玻璃转移温度以及一第二玻璃转移温度，其中：
在小于该第一玻璃转移温度时，该第二柔性层的一第一热膨胀系数大于该第一柔性层的一第一热膨胀系数；
在介于该第一玻璃转移温度与该第二玻璃转移温度时，该第二柔性层的一第二热膨胀系数大于该第一柔性层的一第二热膨胀系数；且
在大于该第二玻璃转移温度时，该第二柔性层的一第三热膨胀系数大于该第一柔性层的一第三热膨胀系数。
8.如权利要求7所述的柔性显示器，其中该第一柔性层以及该第二柔性层的材料包括聚亚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯或聚萘二甲酸乙二醇酯，其中该第一柔性层的厚度为1微米至20微米，该第二柔性层的厚度为1微米至20微米，且该缓冲层的厚度为10纳米至1000纳米。
9.如权利要求7所述的柔性显示器，其中该第一玻璃转移温度为0℃至350℃，且该第二玻璃转移温度为350℃至550℃。
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