CN207503952U - 应用于软性电子元件的复合基板结构、可挠性基材 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种应用于软性电子元件的复合基板结构，其包括一支撑载板、一离型层、一软性基板以及一保护层，支撑载板具有一承载面；离型层以一第一面积成型于该支撑载板的该承载面上；软性基板以一第二面积成型于该支撑载板的该承载面上且该离型层配置于该软性基板该下表面；保护层为一硅性无机材料层且以一第三面积成型于该支撑载板的该承载面上，该保护层覆盖于该软性基板的上表面；其中该第三面积大于该第二面积且该第二面积大于该第一面积，而保护层对支撑载板的密着度分别大于或等于软性基板对支撑载板的密着度以及离型层对支撑载板的密着度。如此，可为软性电子元件带来阻气、阻水的功能。

Description

应用于软性电子元件的复合基板结构、可挠性基材

技术领域

本实用新型涉及可挠性电子装置技术领域，特别指一种应用于软性电子元件复合基板结构以及取自该基板结构的可挠性基材，可为软性电子元件带来阻气、阻水的功能。

背景技术

由于2011年行动通讯快速兴起与内容服务相结合的发展趋势，软性显示器已成为新世代新颖显示器的发展趋势。世界各大研发公司均由现行厚重且易破碎的玻璃基板跨入非玻璃系(如重量更轻的软性塑胶基板材料)，并朝向主动式全彩TFT显示面板迈进。随着平面显示器在智慧手机(Smart Phone)与平板电脑 (Tablet)的新应用需求，产品设计朝向薄化与重量更轻的趋势迈进。另一个备受瞩目的发展重点为可挠式/软性显示技术，未来可能开启显示器设计变革新纪元。随着中小尺寸面板量产技术成熟，在轻薄、争取电池空间的价值诉求下，有机会量产可挠式软性电子装置。

可挠式软性电子装置的软性基板的制造方式可分成批次式(batch type)及卷对卷(roll to roll)两种方式。若选择批次式制作TFT元件，可利用现有TFT设备进行制作，具有相当优势。但批次式必须发展所谓基板转移或离膜技术，将软性显示器从玻璃上转移到其它软性基板上，或由玻璃基板上取下软性基板。而卷对卷式则必须利用全新设备来进行，并必须克服转动及接触所引发的相关问题。以批次式式制作TFT元件如LTPS，因制程温度高于400℃，所以需要耐高温材料。由于批次式可使用现有玻璃基板的相关制程设备，可节省设备的成本支出。但如何在玻璃上的软性基板上进行制程时不会产生离型状况，且在完成元件后又可轻易将软性基板取下而不粘附于玻璃上，将是一大关键。

再者，因应可挠式软性电子装置或有机发光二极管显示器的薄型化所使用的软性基材，一般而言容易使水气或氧气穿透于电子元件内部，导致内部电气元件失效的风险。

有鉴于此，职是之故，本实用新型设计人有鉴于现有技术中所产生的缺失，经过悉心试验与研究，并一本锲而不舍的精神，终构思出本实用新型以克服上述问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种应用于软性电子元件的复合基板结构以及可挠性基材，通过在软性基板上所成型的保护层所构成的阻气性薄膜，于高温、高湿的环境下，可提供各种软性电子元件在耐高温、耐湿要求条件下带来阻气、阻水，甚至具有抗污的功效。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种应用于软性电子元件的复合基板结构，其特征是包括：

一支撑载板，其具有一承载面；

一离型层，其以一第一面积成型于该支撑载板的该承载面上；

一软性基板，其具有一上表面与一下表面，该软性基板以一第二面积成型于该支撑载板的该承载面上，且该离型层配置于该软性基板该下表面；以及

一保护层，其为一硅基无机材料层且以一第三面积成型于该支撑载板的该承载面上，该保护层覆盖于该软性基板的该上表面；

其中该第三面积大于该第二面积，且该第二面积大于该第一面积，而该保护层对该支撑载板的密着度大于或等于该软性基板对该支撑载板的密着度，该保护层对该支撑载板的密着度还大于或等于该离型层对该支撑载板的密着度。

所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其中：该保护层的材料是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其中：该保护层是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅构成的单层结构。

所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其中：该保护层为厚度0.05μm 以上的氧化硅、厚度0.05μm以上的氮化硅、或者厚度0.05μm以上的氮化硅的单层结构。

所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其中：该保护层是由氧化硅层、氮化硅层以及氮氧化硅层的任意两层或三层所组成的多层结构。

所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其中：该氧化硅层的厚度为 0.05μm以上，该氮化硅层的厚度为0.05μm以上，该氮氧化硅层的厚度为0.05μm 以上。

所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其中：该离型层包含一键合材料。

所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其中：该软性基板的材质是芳香族或脂肪族的聚酰亚胺、透明聚酰亚胺或聚酰胺酸。

所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其中：该支撑载板为玻璃、金属板或硅晶圆。

一种应用于软性电子元件的可挠性基材，其特征是包括：

一软性基板，其具有一上表面及一下表面；

一离型层，其配置于该软性基板该下表面；

一保护层，其为一硅性无机材料层且覆盖于该软性基板的该上表面；

其中该保护层是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅构成的单层结构，或是由氧化硅层、氮化硅层以及氮氧化硅层的任意两层或三层所组成的多层结构。

综上所述，本实用新型所揭示的应用于软性电子元件的复合基板结构、可挠性基材，其于软性基板上所成型的保护层所构成的阻气性薄膜，于高温、高湿的环境下，不易发生与软性基板的密着性不良的问题，可作为于各种软性电子元件的阻气性膜层的应用，特别是要求可挠性的软性电子显示器、触控面板、太阳能电子部件等电子软性电子元件等的耐热、耐湿要求条件下的电子元件的阻气效果，可提供软性电子元件带来阻气、阻水，甚至具有抗污的功效。

附图说明

图1是本实用新型的复合基板结构的侧剖视图。

图2是本实用新型的复合基板结构一实施例的顶面示意图。

图3是本实用新型复合基板结构另一实施例的顶面示意图。

图4A-图4D是本实用新型的应用于软性电子元件的可挠性基材的制作过程图。

附图标记说明：10-支撑载板；11-承载面；20-离型层；30-软性基板；31- 上表面；32-下表面；40-保护层；100-复合基板结构；200-可挠性基材；300-可挠性基材；A1-第一面积；A2-第二面积；A3-第三面积；C1,C2-切分点。

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制者。本实用新型系揭示一种。于下述内文中的图式，也并未依据实际的相关尺寸完整绘制，其作用仅在表达与本实用新型特征有关的示意图。

请分别参阅图1至图3所示，其分别绘制本实用新型所述的复合基板结构一实施例的侧剖面视图、顶面示意图以及另一实施例的顶面示意图。本实用新型提供一种应用于软性电子元件的复合基板结构，该基板结构具有耐高温的特性，在支撑载板与软性基板中间，导入一离型层材料；凭借离型层，可分隔软性基板与支撑载板，避免软性基板在后段高温制程后，软性基板与支撑载板粘死而无法分离，造成无法取下软性基板的问题；同时保护层能避免软性基板吸附环境水气而造成软性基板与支撑载板的密着度下降。上述基板结构有助于提升制程合格率。

本实用新型一实施例提供的基板结构可用于软性电子元件制程。该复合基板结构100包括支撑载板10、离型层20、软性基板30以及保护层40。其中支撑载板10具有一承载面11；离型层20以一第一面积A1成型于该支撑载板的该承载面11；软性基板30以一第二面积A2成型于该支撑载板10的该承载面 11，且该离型层20配置于该软性基板30的该下表面32；保护层40为一硅性无机材料层且以一第三面积A3成型于该支撑载板的该承载面11，且该保护层40 配置于该软性基板30的该上表面31，其中保护层40对支撑载板10的密着度分别大于或等于软性基板30对支撑载板10的密着度以及离型层20对支撑载板10 的密着度。

在本实用新型一实施例中，支撑载板10可包括玻璃、金属板或硅晶圆。离型层20的图案可为一或多个区块(如图2或图3所示)。在此说明，该离型层20 的图案仅用以举例，本技术领域中具有通常知识者自可依需求选择适当的离型层20的图案的形状、大小、与密度；其中离型层20包含一键合材料，该键合材料至少包含一酰胺(amide)官能基或一硅烷(Silanes)官能基与该支撑载板10及软性基板30进行有附着力差异的键合。补充说明，当选用离型层20对支撑载板10的附着力大于离型层20对软性基板30的附着力时，经切割以及施力就能使软性基板30自离型层20与软性基板30之间界面分离，离型层20则会留在支撑载板10；当选用离型层20对软性基板30的附着力大于离型层20对支撑载板10的附着力时，经切割与施力就会使离型层20自支撑载板10与离型层20 之间界面分离，离型层20则会留在软性基板30以作为该软性基板30的保护膜之用。

本实用新型一实施例中，其中该离型层20系芳香性聚亚酰胺，由二胺与二酸酐共聚而成。二胺系4,4'-二胺基二苯醚、3,4'-二胺基二苯醚、对苯二胺、2,2'- 二(三氟甲基)二胺基联苯、或上述的组合，且二酸酐系均苯四甲酸二酐、联苯四羧酸二酐、4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐、或上述的组合。二胺与二酸酐先聚合形成聚酰胺酸(Polyamicacid，PAA)后，再脱水形成聚亚酰胺(Polyimide，PI)，如下式1：

在式1中，Ar1与Ar2各自为芳香基，而n为重复数目。在实际操作上，可先初步聚合二胺与二酸酐形成聚酰胺酸后，以极性非质子溶剂如二甲基乙酰胺 (DMAc)调整聚酰胺酸溶液中的固含量。接着将聚酰胺酸溶液涂布于支撑载板10 的承载面11上，加热涂层使聚酰胺酸反应形成聚亚酰胺的该离型层20；其中加热成膜温度约略介于摄氏250～380℃之间，而加热时间系根据不同温度而调整。

在本实用新型一实施例中，其中聚酰胺酸溶液系通过狭缝式涂布技术(Slot diecoating technology)将其涂布于该支撑载板的承载面11上而形成该离型层 20；其厚度均匀度可在90％以上。

在本实用新型一实施例中，其中离型层20的厚度介于0.5μm至1.5μm之间。若离型层20的厚度过厚，则会增加成本且烘烤后膜面易不佳。若离型层20的厚度过薄，涂布时则易产生不均匀导致部份离型失效。

在本实用新型一实施例中，上述离型层20除了聚亚酰胺类，也可选用硅基化合物作为本实用新型的离型层材料，如硅烷化合物；如下式2：

在其基础高分子化合物的聚二甲基硅氧甲烷(Polydimethylsiloxane)的部份甲基由乙烯基(vinyl)置换，并采用Polymethyl-hydrodienesiloxane作为架桥剂制成；并将其涂布于支撑载板10的承载面11上，加热涂层使其反应形成聚二甲基硅氧甲烷的该离型层20；其中加热成膜温度约略介于摄氏200～280℃之间，而加热时间系根据不同温度而调整。

具有该离型层20的支撑载板10的承载面11上再将软性基板30以第二面积A2成型于支撑载板10上；其中第二面积A2大于第一面积A1。在一实施例中，软性基板30与支撑载板10之间的密着度可介于3B至5B之间(百格刀密着度测试)。在实际操作上，可将软性基板30的材料的溶液涂布于支撑载板10及离型层20上以形成涂层。软性基板30可为聚亚酰胺、透明聚亚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚原冰烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚萘二甲酸乙二醇酯、或聚醚亚酰胺。

在本实用新型一实施例中，可进一步添加粉末如二氧化硅、有机粘土、或上述的组合至软性基板30的材料的溶液中，以进一步增加软性基板30与支撑载板10之间的密着度。举例来说，采用某芳香性聚亚酰胺作为离型层20，再取相同芳香性聚亚酰胺与粉末的混合物作为软性基板30。

在本实用新型一实施例中，离型层20的芳香性聚亚酰胺不同于软性基板的组成。软性基板30的厚度介于3μm至30μm之间。若软性基板30的厚度过厚，则会增加成本。若软性基板30的厚度过薄，则可能无法提供成品足够的机械强度。

具有该离型层20与该软性基板30的支撑载板10上再将保护层40以第三面积A3成型于支撑载板10的承载面11上；其中第三面积A3大于第二面积A2。在一实施例中，保护层40的材料是选自氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)的前述任一者的单层结构；关于保护层40的成形方法，可举例如：蒸镀法、离子热CVD法、电浆CVD法等等，在此不限制。通过该些设备以形成厚度至少为0.05μm以上的氧化硅、厚度至少为0.05μm以上的氮化硅、或者厚度至少为0.05μm以上的氮氧化硅的保护层40。

在本实用新型一实施例中，保护层40的材料可为选自氧化硅(SiOx)、氮化硅(SiNx)、氮氧化硅(SiOxNy)的前述任二者或其以上的多层结构；其中该保护层 40的厚度至少为0.05μm以上的氧化硅、厚度至少为0.05μm以上的氮化硅、或者厚度至少为0.05μm以上的氮氧化硅的前述任二者或其以上所组成的多层结构。

成型于具有该离型层20与该软性基板30的支撑载板10上的保护层40主要作为阻气性薄膜；在此说明，所谓「阻气性」汐止抑制氧气或水蒸气等气体穿透的薄膜特性，以提供软性电子元件的阻气、阻水及/或抗污的效果。作为阻气性薄膜的该保护层40，于摄氏40℃，相对湿度90％的环境气氛下的水蒸气穿透率，通常为0.5g/m²/day以下；较佳地，水蒸气穿透率在0.005g/m²/day以下；关于水蒸气穿透率可以现有方法测定，于此不另行赘述。

请参阅本实用新型图4A至4D，其分别绘制本实用新型的应用于软性电子元件的可挠性基材二种实施态样的制作过程。首先提供图1所示的复合基板结构100，并可选择性于其上再形成电子元件(未图示)；上述元件可为薄膜电晶体 (TFT)、微机电(MEM)元件、光电转换元件、电致发光元件如有机发光二极管 (OLED)、其他元件、或上述的组合，也可不形成该电子元件于其上，根据实际应用考量作设计。

接着分离支撑载板10与离型层20；本实用新型的分离方式并非采用现有雷射剥离技术(LaserLift-off,LLO)，故并非于支撑载板10背面(承载面11的相对另一表面)进行雷射光波的照射进行切除。本实用新型的分离方式系采用于表面进行机械切割方式进行软性基板30的剥离(Lift-off)。在理想情况下，上述切割步骤如图4A所示，以离型层20的两端点作为切除点(C1)。但在实际情况下，上述分离步骤以垂直支撑载板10的该承载面11的方向，切割离型层20软性基板 30重迭的边缘部份(切除点C2，如图4B)，以避免切割后的软性基板30与支撑载板10之间残留任何软性基板30。在此说明，虽然图示中的切割步骤切穿支撑载板10，但实际操作时可切割至支撑载板10的表面，而不需完全穿过支撑载板 10。

经上述切割步骤后，软性基板30上具有该保护层40且与支撑载板10之间只具有离型层20，没有任何软性基板30与支撑载板10相连。如此一来，根据离型层20与软性基板30，以及离型层20与支撑载板10的界面密着度大小关系作考量设计，就可轻易的选择分离离型层20与软性基板30、或者分离离型层 20与支撑载板10。

根据本实用新型一实施例，其中以分离离型层20与软性基板30作说明，该软性基板30的一上表面31配置有保护层40且离型层20已自该软性基板30 的一下表面32分离所形成的结构，即构成本实用新型的可挠性基材200，如第 4C图所示。

根据本实用新型另一实施例，其中以分离该离型层20与支撑载板10作说明，该软性基板30的一上表面31与一下表面32分别配置有保护层40以及离型层20，即构成本实用新型的可挠性基材300，如第4D图所示。在此说明，该离型层20可作为产品的保护膜，不需在分离支撑载板10与离型层20的步骤后立刻移除。举例来说，可在产品运送给使用者后，再由使用者自行分离离型层 20与软性基板30，且分离方式可为简单撕除。另一方面，若上述具有元件于其上的软性基板30为半成品，则可在运送至下个加工处后再移除离型层20。

综上所述，本实用新型所揭示的应用于软性电子元件的复合基板结构、可挠性基材，其于软性基板30上所成型的保护层40所构成的阻气性薄膜，于高温、高湿的环境下，不易发生与软性基板30的密着性不良的问题，可作为于各种软性电子元件的阻气性膜层的应用，特别是要求可挠性的软性电子显示器、触控面板、太阳能电子部件等电子软性电子元件等的耐热、耐湿要求条件下的电子元件的阻气效果，可提供软性电子元件带来阻气、阻水，甚至具有抗污的功效。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种应用于软性电子元件的复合基板结构，其特征是包括：

一支撑载板，其具有一承载面；

一离型层，其以一第一面积成型于该支撑载板的该承载面上；

一软性基板，其具有一上表面与一下表面，该软性基板以一第二面积成型于该支撑载板的该承载面上，且该离型层配置于该软性基板该下表面；以及

一保护层，其为一硅基无机材料层且以一第三面积成型于该支撑载板的该承载面上，该保护层覆盖于该软性基板的该上表面；

其中该第三面积大于该第二面积，且该第二面积大于该第一面积，而该保护层对该支撑载板的密着度大于或等于该软性基板对该支撑载板的密着度，该保护层对该支撑载板的密着度还大于或等于该离型层对该支撑载板的密着度。

2.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其特征在于：该保护层的材料是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

3.根据权利要求2所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其特征在于：该保护层是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅构成的单层结构。

4.根据权利要求3所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其特征在于：该保护层为厚度0.05μm以上的氧化硅、厚度0.05μm以上的氮化硅、或者厚度0.05μm以上的氮化硅的单层结构。

5.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其特征在于：该保护层是由氧化硅层、氮化硅层以及氮氧化硅层的任意两层或三层所组成的多层结构。

6.根据权利要求5所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其特征在于：该氧化硅层的厚度为0.05μm以上，该氮化硅层的厚度为0.05μm以上，该氮氧化硅层的厚度为0.05μm以上。

7.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其特征在于：该离型层包含一键合材料。

8.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其特征在于：该软性基板的材质是芳香族或脂肪族的聚酰亚胺、透明聚酰亚胺或聚酰胺酸。

9.根据权利要求1所述的应用于软性电子元件的复合基板结构，其特征在于：该支撑载板为玻璃、金属板或硅晶圆。

10.一种应用于软性电子元件的可挠性基材，其特征是包括：

一软性基板，其具有一上表面及一下表面；

一离型层，其配置于该软性基板该下表面；

一保护层，其为一硅性无机材料层且覆盖于该软性基板的该上表面；

其中该保护层是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅构成的单层结构，或是由氧化硅层、氮化硅层以及氮氧化硅层的任意两层或三层所组成的多层结构。