TWI536633B - 一種用於電子元件之基板結構及其製法 - Google Patents
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Description
本揭露係有關於一種用於電子元件之基板結構及其製法,更詳而言,係關於一種可保護微結構之基板結構及其製法。
軟性電子主要分為軟性元件、軟性顯示、軟性感測與軟性能源,軟性電子由於輕薄可撓曲已成為新世代新穎電子產品的發展趨勢。軟性電子的應用仍主要集中在顯示器、照明與太陽光電三大產業為主,其中,應用有機發光二極體(OLED)之照明光源已被視為下世代之新照明光源。但OLED照明若要能應用於產業時,效率再提高的問題亟需解決,目前除了可由發光材料來改善之外,仍會侷限於光取出的結果,根據Snell’s法則計算,現在所能利用到的發光實際上只有約20%左右,若經由改善基板模態(Substrate Modes)的外部取光(External Light Out-coupling)技術和針對其它模態(Waveguide and Surface Plasmon Modes)的內部取光(Internal Light Out-coupling)技術,則OLED的發光將渴望獲得非常大的改善空間。
因此,光取出效率的改善,實已成為目前亟欲解決的課題。
本揭露提供一種用於電子元件之基板結構的製法,係包括:於支撐載體上形成一具有相對之第一表面及第二表面之離型層,該離型層具有第一面積且該離型層以該第二表面接觸形成於該支撐載體上;於該離型層之第一表面形成第一微結構,並固化該離型層,使該離型層對該支撐載體之間具有第一密著度;於該支撐載體及該離型層上形成軟性基板,且該軟性基板以第二面積覆蓋該支撐載體及該離型層,其中,該第二面積大於該第一面積,且與該離型層之第一表面接觸之該軟性基板表面具有相對於該第一微結構之第二微結構;以及固化該軟性基板,使該軟性基板對該離型層之間具有第二密著度,其中,該第一密著度大於該第二密著度。
根據前述之製法,本揭露復提供用於電子元件之基板結構,係包括支撐載體;離型層,係具有相對之第一表面及第二表面,該離型層具有第一面積且該離型層係以該第二表面接觸設置於該支撐載體上,其中,該第一表面具有第一微結構,且該離型層對該支撐載體之間具有第一密著度;以及軟性基板,係設置於該離型層的第一表面上,且該軟性基板以面積大於該第一面積之第二面積覆蓋該支撐載體及該離型層,其中,該軟性基板對該離型層之間具有第二密著度,且該第一密著度大於該第二密著度,而與該
離型層之第一表面接觸之該軟性基板表面具有相對於該第一微結構之第二微結構。
本揭露之用於電子元件之基板結構具有微結構的圖案,不須再額外貼附外取光薄膜,由簡易的結構及製程方法即可解決取光的問題,再者,藉由該軟性基板與該支撐載體的密著度,在進行後續元件製程中不會脫落,爾後,利用該軟性基板與該離型層易於離型的特性,於後續電子元件完成後,沿該離型層具有第一面積的邊界切割軟性基板,便可輕易地將該軟性基板與該離型層分離,並且藉由該支撐載體支撐軟性基板,使軟性基板易於進行後續元件製程。
10‧‧‧支撐載體
11‧‧‧離型層
11a‧‧‧第一表面
11b‧‧‧第二表面
11c‧‧‧第一微結構
12c‧‧‧第二微結構
12‧‧‧軟性基板
20‧‧‧模具
30‧‧‧電子元件
A1‧‧‧第一面積
A2‧‧‧第二面積
C,C’‧‧‧端點
第1圖係顯示離型層形成微結構之示意圖;第2圖係顯示基板結構之示意圖;第3圖係顯示具有電子元件之基板結構示意圖;以及第4圖係顯示具有電子元件之軟性基板與該離型層分離之示意圖。
以下藉由特定的具體實施例說明本揭露之實施方式,熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本揭露之其他優點及功效。
本揭露提供一種用於電子元件之基板結構的製法,如第1圖所示,於支撐載體10上形成具有相對之第一表面11a及第二表面11b之離型層11,該離型層11具有第一面
積A1且該離型層以該第二表面11b接觸形成於該支撐載體10上,其中,該支撐載體10係可為任何質地堅硬足以於其上施做其它製程之材質,以供形成離型層11和軟性基板12。一般而言,支撐載體10之外型可為層狀或板體,舉例而言,支撐載體10係可為選自玻璃、石英、矽晶圓及金屬片所組成群組之至少一者的板體。
而該離型層11係可為熱固性聚合物,通常,可將該熱固性聚合物溶解於溶劑中,以例如塗佈的方式施於該支撐載體10上,並於該乾燥後得到離型層11。此外,並未限制離型層11的材質,在非限制性的實例中,離型層11係選自聚矽氧烷(polysiloxane)、聚矽氧烷混成材料(polysiloxane hybridize materials)、環烯共聚物(cyclic olefin copolymers,COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate),PMMA)及聚亞醯胺(polyimide,PI)所組成群組之至少一者。
本揭露之用於電子元件之基板結構係具有微結構,且該微結構係形成於軟性基板表面上,而該微結構之製作係透過離型層轉移。以下即說明其製作方法。
如第1圖所示,於固化該離型層11前,以模具20壓印該離型層11之第一表面11a,以形成第一微結構11c。本文所述之固化,係指離型層11完全固化或硬化,是以,製作離型層11之第一表面11a的第一微結構11c時,可直接使模具20壓印該經施塗之溶於溶劑中的熱固性聚合物,半固化或固化該離型層11後,將模具20取下。
接著,固化該離型層11,而該固化係指加熱處理或UV照射,在非限制性的實例中,該加熱處理係以溫度150℃加熱2小時,或該UV照射係1000mJ/cm2的光照射120秒。經固化後使得該離型層11對該支撐載體10之間具有第一密著度。例如,該第一密著度為1B至5B。於另一實施例中,如第2圖所示,於該支撐載體10及該離型層11上塗佈另一熱固性聚合物,以製作軟性基板12。如同前述製作離型層11的方法,該塗佈並無特別限制。該塗佈的實例包括刮刀塗佈或滾輪塗佈等,所塗佈的軟性基板12之材質亦無特別限制,主要選自熱固性且為透明材質,俾利用熱固性的特性與離型層易於分離,而透明材質則適用於光學元件,舉例而言,軟性基板係選自聚亞醯胺、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚醚碸(polyethersulfone,PES)、聚原冰烯(polynorbornene,PNB)、聚酯(polyester)、聚醚醚酮(polyetheretherketone,PEEK)及聚醚醯亞胺(polyetherimide,PEI)所組成群組之至少一者。
所形成之軟性基板12以第二面積A2覆蓋該支撐載體10及該離型層11,其中,該第二面積A2大於該第一面積A1,且與該離型層11之第一表面11a接觸之該軟性基板12表面具有相對於該第一微結構11c之第二微結構12c。該第二微結構12c係包括複數凸部,其係半球狀、角錐狀、桶狀或不規則凹凸狀,其中,該凸部之尺寸為1nm至1mm。
經塗佈完成後,固化該軟性基板12,其中,該固化之目的在於硬化該軟性基板12,於一非限制性的實例中,係
於溫度80℃及150℃中各加熱1小時或於溫度220℃加熱3小時,使得該軟性基板12固化,並對該離型層11之間具有第二密著度,例如,該第二密著度為0B至1B,其中,該第一密著度大於該第二密著度。
根據前述之製法,可提供一種用於電子元件之基板結構,係包括:支撐載體10;離型層11;以及軟性基板12。
該支撐載體10係可為任何質地堅硬足以於其上施做其它製程之材質,以供離型層11和軟性基板12設置於上。一般而言,支撐載體10之外型可為層狀或板體,舉例而言,支撐載體10係可為選自玻璃、石英、矽晶圓及金屬片所組成群組之至少一者的板體。
該離型層11具有第一面積且該離型層11係具有相對之第一表面11a及第二表面11b,該離型層11係以該第二表面11b接觸設置於該支撐載體10上,其中,該第一表面11a具有第一微結構11c,且該離型層11對該支撐載體10之間具有第一密著度,例如,該第一密著度為1B至5B。此外,該離型層係熱固性聚合物。於一具體實施例中,該離型層係選自聚矽氧烷、聚矽氧烷混成材料、環烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯及聚亞醯胺所組成群組之至少一者。
該軟性基板12係設置於該支撐載體10及該離型層11的第一表面上,且該軟性基板12以面積大於該第一面積A1之第二面積A2覆蓋該支撐載體10及該離型層11,其中,該軟性基板12對該離型層11之間具有第二密著度,例如,0B至1B,且該第一密著度大於該第二密著度,而
與該離型層11之第一表面11a接觸之該軟性基板12表面具有相對於該第一微結構11c之第二微結構12c。該第二微結構12c係包括複數凸部,其係半球狀、角錐狀、桶狀或不規則凹凸狀,其中,該凸部之尺寸為1nm至1mm。此外,該軟性基板係熱固性聚合物。於一具體實施例中,該軟性基板係選自聚亞醯胺、聚碳酸酯、聚醚碸、聚原冰烯、聚酯、聚醚醚酮及聚醚醯亞胺所組成群組之至少一者。
又,如第3圖所示,於該離型層11覆蓋該支撐載體10的第一面積A1之兩端點C及C’、或該C及C’之內側可作為切除點,以切割該軟性基板12,使該軟性基板12與該離型層11分離。然而,在分離該軟性基板12與該離型層11之前,因該軟性基板12以面積大於該第一面積A1之第二面積A2覆蓋該支撐載體10及該離型層11,故該用於電子元件之基板結構可提供良好的固著性,以於該軟性基板12上製作電子元件30,例如OLED。
如第4圖所示,於該軟性基板12上進一步完成後續電子元件30的製程後,切除該軟性基板12,以使該軟性基板12與該離型層11分離。
在室溫下,將0.5克的聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane,PDMS)主劑A與0.05克的PDMS硬化劑B倒入燒杯中,攪拌均勻並除泡後,將準備之PDMS
材料倒在10×10平方公分玻璃載體上,使用具有半球凹凸結構的模具壓印在PDMS材料上,將多餘的材料清除,然後於溫度150℃加熱2小時。等冷卻後將模具移開,便可以形成具有微結構圖案的離型層1。
在黃光室下,將0.5克的聚矽氧烷混成材料(Ormostamp®,購於Micro resist technology GmbH(華錦光電科技股份有限公司代理))倒在10×10平方公分玻璃載體上,使用具有半球凹凸結構的模具壓印聚矽氧烷混成材料上,將多餘的材料清除,然後使用1000mJ/cm2的UV光照射120秒。等完全固化後將模具移開,便可以形成具有微結構圖案的離型層2。
將82.7克的單體A(2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷(2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane))以及50克的單體B(聯環[2,2,2]辛-7-烯基-2,3,5,6-四羧酸二酐(bicyclo[2,2,2]oct-7-ene-2,3,5,6-tetracarboxylic dianhydride))與530.8克的間-甲酚(m-cresol)加入2L玻璃反應槽內。在220℃下經電動攪拌反應4小時,以形成固含量為20%的聚亞醯胺溶液。將此聚亞醯胺溶液以甲醇進行再沈澱。於烘乾後,得到絲狀聚亞醯胺。再加入二甲基乙醯胺(dimethyl acetamide)進行溶解,以配製成固含量15%的聚亞醯胺(PI-1)溶液。該聚亞醯胺(PI-1)之b值(黃度值)為2.37、重均分子
量為25024g/mol且黏度為13225cp。
將28.2克的單體A、32.1克的單體C(4,4-二胺基二苯基醚(4,4-diaminodiphenyl ether))以及50克的單體D(苯四甲酸二酐(pyromellitic dianhydride))以與441.4克的間-甲酚加入2L玻璃反應槽內,相同於合成例1之製備方法,得到絲狀聚亞醯胺。再加入二甲基乙醯胺進行溶解,以配製成固含量15%的聚亞醯胺(PI-2)溶液。該聚亞醯胺共聚物(PI-2)之b值為1.95、重均分子量為18572g/mol且黏度為10955cp。
將51.5克的單體E(4,4'-雙(3-胺基苯氧基)二苯基碸(4,4'-bis(3-aminophenoxy)diphenyl sulfone))、43.8克的單體F(4,4-雙(4-胺基苯氧基)二苯基(4,4-bis(4-aminophenoxy)biphenyl))、單體50克的G(1,2,3,4-環戊基四羧酸二酐(1,2,3,4-cyclopentanetetracarboxylic dianhydride))與581.1克的間-甲酚加入2L玻璃反應槽內,相同於合成例1之製備方法,得到絲狀聚亞醯胺。再加入二甲基乙醯胺進行溶解,配製成固含量15%的聚亞醯胺溶液,並以二氧化矽/聚亞醯胺的重量比20:80加入15%的SiO2分散液,形成二氧化矽/聚亞醯胺混成材料(PI-3)溶液。該二氧化矽/聚亞醯胺混成材料溶液之b值為2.12、重均分子量為10938g/mol且黏度為5840cp。
在軟性基板上用百格刀以垂直正交劃過,將塗層等分成100小格,每格大小約為1公厘x1公厘。再以3M tape #600膠帶黏貼百格刀分割之區域,撕去3M膠帶,其中,100%小方塊完全被撕起為0B、20%小方塊無法被撕起為1B、以及100%小方塊無法被撕起為5B。
將不鏽鋼板上塗佈合成例1之PI-1溶液,經固化以形成PI-1基板。接著,進行不鏽鋼板與PI-1基板的密著度測試,結果如表1所示。
將不鏽鋼板上塗佈合成例3之PI-3溶液,經固化以形成PI-3基板。接著,進行不鏽鋼板與與PI-3基板的密著度測試,結果如表1所示。
於製備例1之離型層1上塗佈合成例1之PI-1溶液,隨後進行固化形成PI-1基板。接著,進行離型層1與PI-1基板的密著度測試,結果如表1所示。
於製備例2之離型層2上塗佈合成例1之PI-1,隨後進行固化形成PI-1基板。接著,進行離型層2與PI-1基板的密著度測試,結果如表1所示。
於製備例1之離型層1上塗佈合成例3之PI-3,隨後
進行固化形成PI-3混成基板。接著,進行離型層1與PI-3混成基板的密著度測試,結果如表1所示。
於製備例2之離型層2上塗佈合成例3之PI-3,隨後進行固化形成PI-3混成基板。接著,進行離型層2與PI-3混成基板的密著度測試,結果如表1所示。
由表1可知,比較例1至2為傳統軟性基板的製法,在不包含離型層的情況下,其密著度大於1B,造成軟性基板製備完成後,難以輕易地從載體上取下,相較於實施例1至4之測試結果,具有離型層1及2的基板結構皆能輕易地完全撕起軟性基板,不會造成軟性基板的破損。
將下列實例之含有電子元件的基板經由Keithley 238設備進行電壓及電流測試
取TFT等級玻璃基板(厚度0.7mm),依序蒸鍍200nm之ITO、50nm之N,N'-雙(萘-1-基)-N,N'-雙(苯基)聯苯-4,4'-二胺(N,N'-Bis(naphthalen-1-yl)-N,N'-bis(phenyl)benzidine,NPB)、10nm之CBP:Irppy3(3%)、10nm之2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-鄰二氮雜菲(2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthroline,BCP)、35nm之Alq3、0.5nm之LiF與120nm之鋁於玻璃基板之平滑表面上,即形成綠光OLED。隨後,進行電流效率測試,並將結果紀錄於表2。
取PI-1塗佈於平滑玻璃板上,經固化以形成PI-1基板(厚度30μm),並分離玻璃基板與PI-1基板,並於分離後的PI-1基板上依序蒸鍍200nm之ITO、50nm之NPB、10nm之CBP:Irppy3(3%)、10nm之BCP、35nm之Alq3、0.5nm之LiF與120nm之鋁於PI-1基板之平滑表面上,即形成綠光OLED,隨後,進行電流效率測試,並將結果紀錄於表2。
取市售PEN基板(TEONEX Q65FA PEN購於帝人杜邦薄膜公司(DuPont Teijin),厚度0.1mm),依序蒸鍍200nm之ITO、50nm之NPB、10nm之CBP:Irppy3(3%)、10nm之BCP、35nm之Alq3、0.5nm之LiF與120nm之鋁於PEN基板之平滑表面上,即形成綠光OLED,隨後,進行電流效率測試,並將結果紀錄於表2。
取市售PEN基板,外貼一具有半球凹凸結構的取光膜
(Microlens Film,半球高度介於20至30μm,購於迎輝科技股份有限公司(EFUN Technology Corporation)),再依序蒸鍍200nm之ITO、50nm之NPB、10nm之CBP:Irppy3(3%)、10nm之BCP、35nm之Alq3、0.5nm之LiF與120nm之鋁於PEN基板之平滑表面上,即形成綠光OLED隨後,進行電流效率測試,並將結果紀錄於表2。
依製備例1之方式製備離型層,僅將具有半球凹凸的壓印模具改為磨砂玻璃。接著,將PI-1溶液塗佈於離型層上,經固化形成具有不規則凹凸結構的下表面與平滑上表面之軟性基板,其中,不規則凹凸結構的最高點與最低點之高低差為小於3μm,而該軟性基板的厚度為110μm。隨後,於PI-1基板上依序蒸鍍200nm之ITO、50nm之NPB、10nm之CBP:Irppy3(3%)、10nm之BCP、35nm之Alq3、0.5nm之LiF與120nm之鋁,即形成綠光OLED,離型取下軟性OLED,最後,進行電流效率測試,並將結果紀錄於表2。
取製備例1之離型層1,將PI-1溶液塗佈於離型層1上,經固化形成具有半球凹凸結構的軟性基板,其上表面為平滑表面,其下表面之凹凸結構為具有半球狀的規則結構,半球高度介於20μm至30μm之間,直徑介於50μm至60μm之間,而該軟性基板的厚度為120μm。接著,於PI-1基板上依序蒸鍍200nm之ITO、50nm之NPB、10nm
之CBP:Irppy3(3%)、10nm之BCP、35nm之Alq3、0.5nm之LiF與120nm之鋁,即形成綠光OLED,離型取下軟性OLED,隨後,進行電流效率測試,並將結果紀錄於表2。
相同於實施例5之製備方法,僅將PI-1溶液置換成PI-2溶液。離型取下軟性OLED,隨後,進行電流效率測試,並將結果紀錄於表2。
相同於實施例6之製備方法,僅將PI-1溶液置換成PI-2溶液。離型取下軟性OLED,隨後,進行電流效率測試,並將結果紀錄於表2。
相同於實施例5之製備方法,僅將離型層置換成製備例2之離型層2且將具有半球凹凸的壓印模具改為磨砂玻璃、以及PI-1溶液置換成PI-3溶液。離型取下軟性OLED,隨後,進行電流效率測試,並將結果紀錄於表2。
相同於實施例6之製備方法,僅將離型層1置換成製備例2之離型層2、以及PI-1溶液置換成PI-3溶液。離型取下軟性OLED,隨後,進行電流效率測試,並將結果紀錄於表2。
由表2可知,以比較例3之玻璃基板之電流效率為基準,未含有微結構的比較例4至5,其電流效率皆明顯低於具有微結構的實施例5至10,另外具有相同半球微結構的基板中,多層貼合的比較例6其電流效率亦明顯低於實施例6、8與10,顯示出本揭露不須再額外貼附外取光薄膜,由簡易的結構及製程方法即可得到高的光取出效率。
10‧‧‧支撐載體
11‧‧‧離型層
11a‧‧‧第一表面
11b‧‧‧第二表面
11c‧‧‧第一微結構
12c‧‧‧第二微結構
12‧‧‧軟性基板
A1‧‧‧第一面積
A2‧‧‧第二面積
Claims (22)
- 一種用於電子元件之基板結構的製法,係包括:於支撐載體上形成一具有相對之第一表面及第二表面之離型層,該離型層具有第一面積且該離型層以該第二表面接觸形成於該支撐載體上;於該離型層之第一表面形成第一微結構,並固化該離型層,使該離型層對該支撐載體之間具有第一密著度;於該支撐載體及該離型層上設置軟性基板,且該軟性基板以第二面積覆蓋該支撐載體及該離型層,其中,該第二面積大於該第一面積,且與該離型層之第一表面接觸之該軟性基板表面具有相對於該第一微結構之第二微結構,其中,該第一微結構與第二微結構係相接觸;以及固化該軟性基板,使該軟性基板對該離型層之間具有第二密著度,其中,該第一密著度大於該第二密著度。
- 如申請專利範圍第1項所述之製法,其中,該支撐載體係選自玻璃、石英、矽晶圓及金屬片所組成群組之至少一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之製法,其中,該離型層係熱固性聚合物。
- 如申請專利範圍第1項所述之製法,其中,該離型層係選自聚矽氧烷、聚矽氧烷混成材料、環烯共聚物、 聚甲基丙烯酸甲酯及聚亞醯胺所組成群組之至少一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之製法,係於固化該離型層前,以模具壓印該離型層之第一表面,以形成第一微結構。
- 如申請專利範圍第1項所述之製法,其中,該第二微結構係包括複數凸部,其係半球狀、角錐狀、桶狀或不規則凹凸狀。
- 如申請專利範圍第6項所述之製法,其中,且該凸部之尺寸為1nm至1mm。
- 如申請專利範圍第1項所述之製法,其中,該固化方式係加熱處理或UV照射。
- 如申請專利範圍第1項所述之製法,其中,該第一密著度為1B至5B。
- 如申請專利範圍第1項所述之製法,其中,該軟性基板係熱固性聚合物。
- 如申請專利範圍第1項所述之製法,其中,該軟性基板係選自聚亞醯胺、聚碳酸酯、聚醚碸、聚原冰烯、聚酯、聚醚醚酮及聚醚醯亞胺所組成群組之至少一者。
- 如申請專利範圍第1項所述之製法,其中,該第二密著度為0B至1B。
- 一種用於電子元件之基板結構,係包括:支撐載體;離型層,具有第一面積且該離型層係具有相對之 第一表面及第二表面,該離型層係以該第二表面接觸設置於該支撐載體上,其中,該第一表面具有第一微結構,且該離型層對該支撐載體之間具有第一密著度;以及軟性基板,係設置於該離型層的第一表面上,且該軟性基板以面積大於該第一面積之第二面積覆蓋該支撐載體及該離型層,其中,該軟性基板對該離型層之間具有第二密著度,且該第一密著度大於該第二密著度,而與該離型層之第一表面接觸之該軟性基板表面具有相對於該第一微結構之第二微結構,其中,該第一微結構與第二微結構係相接觸。
- 如申請專利範圍第13項所述之基板結構,其中,該支撐載體係選自玻璃、石英、矽晶圓及金屬片所組成群組之至少一者。
- 如申請專利範圍第13項所述之基板結構,其中,該離型層係熱固性聚合物。
- 如申請專利範圍第13項所述之基板結構,其中,該離型層係選自聚矽氧烷、聚矽氧烷混成材料、環烯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯及聚亞醯胺所組成群組之至少一者。
- 如申請專利範圍第13項所述之基板結構,其中,該第一密著度為1B至5B。
- 如申請專利範圍第13項所述之基板結構,其中,該軟性基板係熱固性聚合物。
- 如申請專利範圍第13項所述之基板結構,其中,該軟性基板係選自聚亞醯胺、聚碳酸酯、聚醚碸、聚原冰烯、聚酯、聚醚醚酮及聚醚醯亞胺所組成群組之至少一者。
- 如申請專利範圍第13項所述之基板結構,其中,該第二微結構係包括複數凸部,其係半球狀、角錐狀、桶狀或不規則凹凸狀。
- 如申請專利範圍第20項所述之基板結構,其中,該凸部之尺寸為1nm至1mm。
- 如申請專利範圍第13項所述之基板結構,其中,該第二密著度為0B至1B。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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