CN1321347C - 转印薄膜元件于塑料基板上及制造柔性显示器装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转印薄膜元件于塑料基板上及制造柔性显示器装置的方法。该方法形成一含银缓冲层于一玻璃基底上。形成具有第一穿孔的一转印层于部分含银缓冲层上，并使得含银缓冲层的边缘露出，其中转印层包含有薄膜元件。利用可去除的胶将具有第二穿孔的一第一塑料板粘附于转印层上，其中第二穿孔对应于第一穿孔而露出部分含银缓冲层，以及部分第一塑料板位于含银缓冲层的边缘上方。藉由氧化露出的含银缓冲层而膨胀，使得含银缓冲层剥落。形成一第二塑料板于转印层上。去除第一塑料板。
Description
技术领域
本发明涉及一种转印(transfer)薄膜元件于塑料基板上的方法以及柔性(flexible)显示器装置的制造方法，特别涉及在热敏(heat-sensitive)塑料基板上形成薄膜晶体管的工艺。
背景技术
近年来，由于显示器渐渐有要求轻、薄、耐摔甚至能以非平面来显示画面的趋势，所以坚硬以及不可挠曲的玻璃基板已无法满足当前显示器的需求，因此开发柔性的塑料显示器乃成为当前业界的一大课题。
目前塑料显示器的制造方法是在塑料基材上形成有源及无源元件。然而，现有工艺会遭遇到许多困难，例如在高温工艺时的塑料热膨胀问题以及塑料的耐蚀刻问题等等。因此目前业界只好降低工艺温度以符合塑料基板的温度限制，然而低温工艺却会使元件特性变差，而影响塑料显示器的显示品质。
在美国专利第6372608号以及Asia Display/IDW2001第339～342页“Low Temperature Poly-Si TFT LCD Transferred onto Plastic Substrate UsingSurface Free Technology by Laser Ablation/Annealing”中，Shimoda等人公开了利用高能量激光的方法来剥离(分离)玻璃基底与薄膜元件。然而这方法需要成本高的激光装置。
在SID DIGEST2002，第1196～1199页“Low Temperature Polycrystalline-Silicon TFT Color LCD Panel Made of Plastic Substrates”中，Asano等人公开了利用氢氟酸蚀刻(HF etching)的方法来蚀刻去除玻璃基底。然而这方法需要注意强酸蚀刻薄膜元件的问题，以及强酸安全性的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种转印薄膜元件于塑料基板上的方法。
另外，本发明的另一目的在于提供一种柔性显示器装置的制造方法。
为达上述目的，本发明提出一种转印薄膜元件于塑料基板上的方法，包括下列步骤：
(a)提供一玻璃基底；
(b)形成一含银缓冲层于该玻璃基底上；
(c)形成具有至少一第一穿孔的一转印层于部分该含银缓冲层上，并使得该含银缓冲层的边缘露出，其中该转印层包含有薄膜元件；
(d)利用一可去除的胶将具有至少一第二穿孔的一第一塑料板粘附于该转印层上，其中该第二穿孔对应该第一穿孔而露出部分该含银缓冲层，以及部分该第一塑料板位于该含银缓冲层的边缘上方；
(e)藉由氧化露出的该含银缓冲层，氧化该含银缓冲层而使得该含银缓冲层膨胀而剥落；
(f)形成一第二塑料板于该转印层上；以及
(g)去除该第一塑料板。
还有，本发明还提出一种柔性显示器装置的制造方法，包括下列步骤：
(a)提供一玻璃基底；
(b)形成一含银缓冲层于该玻璃基底上；
(c)形成具有至少一第一穿孔的一转印层于部分该含银缓冲层上，并使得该含银缓冲层的边缘露出，其中该转印层包含有像素元件阵列；
(d)利用一可去除的胶将具有至少一第二穿孔的一第一塑料板粘附于该转印层上，其中该第二穿孔对应于该第一穿孔而露出部分该含银缓冲层，以及部分该第一塑料板位于该含银缓冲层的边缘上方；
(e)藉由氧化露出的该含银缓冲层，氧化该含银缓冲层而使得该含银缓冲层膨胀而剥落；
(f)形成一第二塑料板于该转印层上；以及
(g)去除该第一塑料板。
如此，本发明能够将玻璃上的含有电子元件的转印层转印至塑料基板上，而且能够解决现有技术的缺点。所以本发明方法非常适合于柔性塑料显示器工艺。
附图说明
为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下，图中：
图1是显示本发明的工艺剖面图；
图2A、2B是显示本发明的工艺剖面图；
图3是显示本发明的工艺剖面图；
图4是显示本发明的工艺剖面图；
图5是显示本发明的工艺剖面图；
图6是显示本发明的工艺剖面图；以及
图7是显示本发明方法应用于柔性液晶显示器的工艺剖面图。
附图中的附图标记说明如下：
100～玻璃基板 110～氧化硅层
120～含银缓冲层 125～含银缓冲层的边缘
210～第一穿孔 220～转印层
222～半导体层 224～栅极介电层
226～栅极 228～源极区域
230～漏极区域
240～像素元件阵列(即薄膜元件)
232～层间绝缘层 234～源极电极
236～漏极电极 238～钝化层
310～第二穿孔 320～第一塑料板
410～氧等离子体(O2plasma)环境
610～固定性的非水溶性胶黏剂
620～第二塑料板 710～像素电极
720～透明塑料板 730～公共电极
740～显示层 F～推力
具体实施方式
本发明方法适用于任何需要将薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)或薄膜二极管(thin film diode，TFD)等的薄膜元件(thin film device)制作在塑料基板上的产品，以下以应用于柔性TFT塑料显示器(flexible TFT plastic display)为例来描述本发明。
请参阅图1，依序形成氧化硅层(SiOx)110与含银缓冲层120于一玻璃基底100上，其中该氧化硅层110用以使得该含银缓冲层120较容易附着于该玻璃基底100上。该氧化硅层110例如是由化学气相沉积法(CVD)所形成的SiO2膜，其厚度大约是200～1000埃。而该含银缓冲层120例如是由溅镀法(sputtering)所形成的银层，其厚度大约是2000～5000埃。
请参阅图2A，形成具有至少一第一穿孔(through hole)210的一转印层(transferred layer)220于部分该含银缓冲层120上，并使得该含银缓冲层120的边缘(edge)125露出，其中该转印层220包含有多个像素元件240，在此以TFT阵列240为例。这里要特别说明的是，露出的该含银缓冲层的边缘125宽度范围w为10～20mm，优选是15mm。
在此举一例说明TFT阵列240中的TFT工艺，该TFT阵列240中的TFT结构可以是底端栅极型(bottom gate type)或顶端栅极型(top gate type)，在此以顶端栅极型为图示，但并非限定本发明。请参阅图2B，于部分该含银缓冲层120上，可先以CVD法沉积氧化硅或氧化氮的一缓冲层(未图示)，然后再形成一半导体层222，其中该半导体层222例如是经由一沉积及光刻蚀刻工艺所形成的硅层，用以当作是薄膜晶体管的沟道(channel)层。
接着，经由一沉积工艺而在该半导体层222与该含银缓冲层120上形成例如是二氧化硅的一栅极介电层224。然后，例如经由一沉积及光刻蚀刻工艺而形成一栅极226于位于该半导体层222上的部分该栅极介电层224上，其中该栅极226可以是多晶硅层、金属层或合金层等等。然后，进行一离子注入(implantation)工艺，使该栅极226两侧的半导体层222中形成一源极区域228与一漏极区域230。
接着，经由一沉积工艺而形成例如是二氧化硅的层间绝缘层(insulatinginterlayer)232于该栅极226及该栅极介电层224上。然后，经由一光刻蚀刻工艺与沉积工艺，形成一源极电极234与一漏极电极236分别电连接该源极区域228与该漏极区域230。如此，即形成了该TFT阵列240。
接着，经由一沉积工艺而形成例如是氮化硅层、二氧化硅层、硅酸玻璃(PSG)层或硼硅酸玻璃(BPSG)层等绝缘层的一钝化层238于该TFT阵列240与该层间绝缘层232上，之后可更包括进行一平坦化工艺将该钝化层238的表面磨平。如此可知，包含有TFT阵列240的转印层220由绝缘材料所构成。
这里要特别说明的是，该第一穿孔210可以在沉积每一绝缘层(该栅极介电层224、该层间绝缘层232或该钝化层238)的步骤之后，就利用光刻蚀刻工艺先行蚀刻挖洞而露出该含银缓冲层120。另外，也可以在形成转印层220之后，以一次的光刻蚀刻工艺蚀刻挖洞而露出该含银缓冲层120。在此，重点是该第一穿孔210底部露出该含银缓冲层120，而形成该第一穿孔210的方法并不限定。
还有，该第一穿孔210的位置最好是位于切割线道(scribe line)上，以避免破坏像素区(pixel regions)。
接着，请参阅图3，利用一可去除的水溶性胶(removable water-solubleglue，例如是KAYATORON公司制造的ML-3600P5A水溶性胶)将具有至少一第二穿孔310的一第一塑料板320粘附于该转印层220上，其中该第二穿孔310对应于该第一穿孔210而露出部分该含银缓冲层120，以及部分该第一塑料板320位于该含银缓冲层120的边缘125的上方。该第一塑料板320与该转印层220上最好都要有对准记号(alignment mark)，以利该第二穿孔310对应于该第一穿孔210。该第一塑料板320厚度大约是0.4mm。还有，在涂胶时，要注意不要涂到上述穿孔210、310。
接着，请参阅图4，例如在一氧等离子体(O2plasma)的氧环境410下，藉由氧化露出的该含银缓冲层120(例如该含银缓冲层120的边缘125、穿孔底部的该含银缓冲层120)，氧化该含银缓冲层120而使得该含银缓冲层120膨胀而剥离(ablation)，如此就使得该转印层220与该玻璃基底100被分开(separated)，而如图5所示。
在图4中，显示了该含银缓冲层120的边缘125因氧化而膨胀，因而产生一推力F推开该转印层220与该第一塑料板320。还有，穿孔底部的该含银缓冲层120因氧化而膨胀，而加速剥落。另外，该含银缓冲层120在氧化膨胀时，会产生内部的应力应变而加速剥落。上述氧等离子体(O2plasma)环境410的条件例如是100～150℃、1～2Pa以及射频功率(RF power)是3000～5000W。
接着，请参阅图6，利用一固定性的非水溶性胶黏剂610(non water-soluble permanent adhesive，例如是Three Bond公司制造的TB3021J胶黏剂)将厚度大约是0.4mm的一第二塑料板620粘附于该转印层220上。之后，例如在水中溶解前述的水溶性胶而去除该第一塑料板320。上述该第一或第二塑料板320、620的材料例如是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)或环氧树脂(Epoxy)等等。如此，即完成了将薄膜元件形成于热敏(heat-sensitive)塑料基板的工艺。
接着，利用图7来说明本发明方法应用于柔性液晶显示器装置的工艺。请参阅图7，形成多个像素电极710电连接于该TFT阵列240中的源极电极234或漏极电极236，其中像素电极710例如是铟锡氧化物(ITO)电极或铝电极。然后，提供当作是上基板的例如是一柔性的透明塑料板720，相对于该第二塑料基底620(即下基板)。然后，形成例如是ITO电极的一公共电极730于该透明塑料板720的内侧上。之后，形成例如是液晶(liquid crystal)层的一显示层740于该透明塑料板720与第二塑料基底620之间。
本发明特征在于：利用含银缓冲层的氧化膨胀剥离的原理，将薄膜元件从玻璃基材上转印至塑料基板上。
因此本发明的优点至少有：
1.经由本发明，能将需要高温工艺的薄膜晶体管形成于热敏塑料基板上，所以本发明能制作特性佳的塑料显示器。
2.经由本发明，由于是利用含银缓冲层的氧化膨胀剥离的原理，所以本发明不需高价的激光装置，故能降低制造成本。
3.经由本发明，由于不需氢氟酸的蚀刻玻璃程序，所以本发明能够减少蚀刻破坏塑料基板的机率而能提升产品良率。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，但是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精神和范围的情况下，可对其作更改与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。
Claims (10)
1.一种转印薄膜元件于塑料基板上的方法，包括下列步骤：
提供一玻璃基底；
形成一含银缓冲层于该玻璃基底上；
形成具有至少一第一穿孔的一转印层于部分该含银缓冲层上，并使得该含银缓冲层的边缘露出，其中该转印层包含有薄膜元件；
利用一可去除的胶将具有至少一第二穿孔的一第一塑料板粘附于该转印层上，其中该第二穿孔对应于该第一穿孔而露出部分该含银缓冲层，以及部分该第一塑料板位于该含银缓冲层的边缘上方；
藉由氧化露出的该含银缓冲层，氧化该含银缓冲层而使得该含银缓冲层膨胀而剥落；
形成一第二塑料板于该转印层上；以及
去除该第一塑料板。
2.如权利要求1所述的转印薄膜元件于塑料基板上的方法，更包括下列步骤：
形成氧化硅层于该玻璃基底上，以利该含银缓冲层附着于该玻璃基底上。
3.如权利要求1所述的转印薄膜元件于塑料基板上的方法，其中该含银缓冲层的厚度范围为2000～5000埃。
4.如权利要求1所述的转印薄膜元件于塑料基板上的方法，其中该可去除的胶是一水溶性胶。
5.如权利要求1所述的转印薄膜元件于塑料基板上的方法，其中氧化该含银缓冲层的方法包括氧等离子体法。
6.如权利要求1所述的转印薄膜元件于塑料基板上的方法，其中形成该第二塑料板于该转印层上的方法是利用一固定胶黏剂将该第二塑料板粘附于该转印层上。
7.如权利要求6所述的转印薄膜元件于塑料基板上的方法，其中该固定胶黏剂是一非水溶性胶黏剂。
8.如权利要求4所述的转印薄膜元件于塑料基板上的方法，其中藉由除去该可去除的水溶性胶而去除该第一塑料板。
9.如权利要求1或8所述的转印薄膜元件于塑料基板上的方法，其中该含银缓冲层的边缘宽度范围为10～20mm。
10.一种柔性显示器装置的制造方法，包括下列步骤：
(a)提供一玻璃基底；
(b)形成一含银缓冲层于该玻璃基底上；
(c)形成具有至少一第一穿孔的一转印层于部分该含银缓冲层上，并使得该含银缓冲层的边缘露出，其中该转印层包含有像素元件阵列；
(d)利用一可去除的胶将具有至少一第二穿孔的一第一塑料板粘附于该转印层上，其中该第二穿孔对应于该第一穿孔而露出部分该含银缓冲层，以及部分该第一塑料板位于该含银缓冲层的边缘上方；
(e)藉由氧化露出的该含银缓冲层，氧化该含银缓冲层而使得该含银缓冲层膨胀而剥落；
(f)形成一第二塑料板于该转印层上；以及
(g)去除该第一塑料板。
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