TWI589178B - 加熱器以及加熱方法 - Google Patents

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加熱器以及加熱方法
本發明是有關於一種加熱器以及加熱方法，且特別是有關於一種電阻加熱式加熱器及使用此加熱器的加熱方法。
可撓性電子裝置必須使用可撓性基板來實現可撓曲的特性。不過，可撓性基板的可撓曲特性卻導致無法直接將電子元件製作於其上的問題。為了製作電子元件於可撓性基板上，需要將可撓性基板貼附於硬質承載板或是機台上，以利用硬質承載板或是機台提供合適的支撐，進而將電子元件形成於可撓性基板上，在電子元件製作完成之後需要將可撓性基板自硬質承載板或是機台上取下。
目前，自硬質承載板取下可撓性基板的方法之一就是雷射剝除(laser lift off)技術，其中雷射剝除技術主要是將雷射照射於可撓性基板與硬質承載板之間的介面，藉由雷射施加熱量來破壞介面的特性以使可撓性基板自硬質承載板上剝離。不過，雷射設備的價錢相對較高，這導致製作成本的增加且雷射設備的操作條件受限於雷射設備本身的設計，這使得設計者無法任意的依照自 己的需求而以不同條件進行雷射剝除。然而，現行其他加熱設備也存在有操作條件受限於設備本身設計的問題。
本發明提供一種加熱器，設計簡單且成本低。
本發明提供一種加熱方法，可以提供不同加熱模式。
本發明的一種加熱器，包括一承載板以及多個電熱結構。電熱結構配置於承載板的表面，各電熱結構係被獨立驅動而升溫，其中各電熱結構包括連接成串的多個單元圖案，其中各單元圖案的實體部分圍繞著至少一空白區。
根據本發明一實施例，上述各電熱結構之兩相對端部係分別位於承載板之相對兩側，其中各電熱結構之兩相對端部之連線係與電熱結構之排列方向垂直。電熱結構之的寬度與間隙的比例為1：1~10：1。
根據本發明一實施例，上述各電熱結構的升溫溫度大於一預加熱物的裂解溫度或是熔點，其中預加熱物包括聚醯亞胺、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚對萘二甲酸乙二脂或其組合。
根據本發明一實施例，上述加熱器更包括一犧牲層，電熱結構位於犧牲層與承載板之間。犧牲層的材質包括非晶矽、無機材料、低熔點金屬或上述之組合，且無機材料包括氮化矽、氮氧化矽或其組合，而低熔點金屬包括鋁、鉛、銅、銀、錫或其組合。各電熱結構的升溫溫度大於犧牲層的裂解溫度。電熱結構的 材質包括鉑、金、銀、銅、鋁、鈦、導電氧化物、鎳、鈷、鐵、錫或其組合。
根據本發明一實施例，上述至少一空白區的整體面積與各單元圖案的實體部分的整體面積比為1/10~9/10。
根據本發明一實施例，上述加熱器更包括一驅動器，其中驅動器依序地或是同時地驅動電熱結構。
本發明的一種加熱方法，包括提供如前所述的加熱器，以及驅動電熱結構使電熱結構升溫。
根據本發明一實施例，上述電熱結構不同時被驅動。
根據本發明一實施例，在驅動電熱結構之前，更在承載板上形成一預加熱物，且電熱結構位在預加熱物與承載板之間。
基於上述，本發明實施例的加熱器具有多個電熱結構，這些電熱結構可以按照預定的規律排列以提高電阻加熱(Joule heating)的均勻性。另外，本發明實施例的加熱器中所設置的多個電熱結構可以獨立被加熱，因此使用本發明實施例的加熱器進行加熱方法可以採用多種加熱模式。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
10、20‧‧‧可撓性基板
100、200‧‧‧加熱器
110‧‧‧承載板
112‧‧‧表面
120、120A、120B、120C‧‧‧電熱結構
122、122A、122B、122C、124、124A、124B、124C‧‧‧端部
126A、126B、126C‧‧‧單元圖案
130‧‧‧驅動器
210‧‧‧犧牲層
B1、B2、B3、B4‧‧‧空白區
D‧‧‧方向
E‧‧‧延伸方向
g‧‧‧間隙
O‧‧‧開口
P‧‧‧實體部分
TB、TP‧‧‧寬度
w‧‧‧寬度
圖1為本發明第一實施例的加熱器的示意圖。
圖2為圖1的加熱器沿方向D的剖面示意圖。
圖3為利用圖1的加熱器執行加熱方法以取下可撓性基板的示意圖。
圖4為圖3的加熱器沿方向D的剖面示意圖。
圖5為本發明一實施例的電熱結構的局部示意圖。
圖6為本發明另一實施例的電熱結構的局部示意圖。
圖7為本發明又一實施例的電熱結構的局部示意圖。
圖8為本發明第二實施例的加熱器的剖面示意圖。
圖9為利用圖8的加熱器執行加熱方法以取下可撓性基板的示意圖。
圖1為本發明第一實施例的加熱器的示意圖，而圖2為圖1的加熱器沿方向D的剖面示意圖。請參照圖1，加熱器100包括有承載板110、多個電熱結構120以及驅動器130。在本實施例中，多個電熱結構120設置於承載板110的表面112上，且多個電熱結構120彼此獨立而沿著方向D依序地排列。另外，在本實施例中，這些電熱結構120都連接至驅動器130以藉由驅動器130來驅動，並且電熱結構120在本實施例中可獨立的被驅動器130所驅動。
值得一提的是，圖1中電熱結構120與驅動器130之間的連接線以及驅動器130的圖式僅是為了表示每個電熱結構120 都連接至驅動器130，而非用來侷限電熱結構120與驅動器130的具體連接方式。在一實施例中，各個電熱結構120可以藉由一條傳輸線連接至驅動器130，且不同電熱結構120所連接的傳輸線各自獨立。或是，驅動器130可以為多個驅動單元所構成，而不同電熱結構120連接至不同的驅動單元。
上述加熱器100的製作可以直接使用現有的濺鍍機台 設備或化學汽相沉積設備、並使用現有製程技術，不須另外使用、購置特別機台，也不用另外開發新的製程技術即可達成。舉例來說，加熱器100的製作方法可以是採用既有的機台設備，如沉積設備、濺鍍設備等，將導電材料先形成於承載板110上，再利用既有的圖案化設備，如曝光設備、蝕刻設備或是雷射設備等，將導電材料圖案化為具有預定圖案設計的電熱結構120。
在本實施例中，加熱器100可以應用於可撓性基板10的 製作方法或是可以應用於可撓性電子裝置的製作方法。因此，承載板110所承載的預加熱物可以是可撓性基板10。具體而言，在製作可撓性基板10時，可以先將基板材料，例如聚醯亞胺、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚對萘二甲酸乙二脂或其組合，形成於承載板110上。若基板材料為液狀時，將基板材料形成於承載板110上的方法包括滴注法或是塗佈法。之後，待基板材料固化後即於承載板110上形成可撓性基板10。
在這樣的製作流程下，因基板材料被滴注或是被塗佈於 承載板110的表面112上，故可撓性基板10直接接觸於電熱結構 120。不過，在其他的實施例中，在滴注或是塗佈基板材料於承載板110的表面112上之前，可以先於表面112上形成其他材料層(例如是犧牲層，其材質包括非晶矽、無機材料、低熔點金屬或上述之組合，其中無機材料包括氮化矽、氮氧化矽或其組合，而低熔點金屬包括鋁、鈦、錫或其組合)。此時，可撓性基板10不直接接觸於電熱結構120而是接觸於所述其他材料層(例如犧牲層)。
另外，因為承載板110可以提供理想的支撐功能，所以 可在位於承載板110上的可撓性基板10上直接製作電子元件。此處的電子元件例如為主動元件、顯示元件、觸控元件、濾光元件或上述之組合。因為承載板110為硬質的板狀物，在製作這些電子元件時可使用傳統的製程機台來製作。例如，製作電子元件所需要的金屬導線可以使用濺鍍設備，而製作電子元件所需要的絕緣膜層可以使用化學汽相沉積設備或是濺鍍設備，故利用傳統的製程機台即可將這些電子元件形成於可撓性基板10上。
值得一提的是，無論可撓性基板10上是否形成有電子元 件，可撓性基板10都需要由加熱器100上取下。因此，在本實施例中，可以利用電熱結構120的升溫作用對可撓性基板10進行加熱以利可撓性基板10由加熱器100上取下。尤其是，當被驅動的電熱結構120升溫之後的溫度大於可撓性基板10(預加熱物)的裂解溫度或是熔點時，可撓性基板10便可自加熱器100分離。相較於利用雷射照射的方式取下可撓性基板10，本實施例不需要額外的雷射設備而僅須採用通電加熱的步驟就可以將可撓性基板10自 加熱器100上取下。因此，本實施例的加熱器100設計有助於降低可撓性基板10的製作成本。
圖3為利用圖1的加熱器執行加熱方法以取下可撓性基 板的示意圖，而圖4為圖3的加熱器沿方向D的剖面示意圖。請參照圖3與圖4，在本實施例中，由於加熱器100的電熱結構120可以獨立被驅動，故這些電熱結構120係可被依序地驅動。在不同時被驅動的情形下，至少其中一個電熱結構120升溫後的溫度可以大於可撓性基板10的裂解溫度或是熔點，而其他電熱結構120升溫後的溫度可能尚未大於可撓性基板10的裂解溫度或是熔點。如此一來，可撓性基板10可以僅有一部份自加熱器100上分離，而其他部分仍附著於加熱器100上，即圖3與圖4所示。
因此，透過不同時驅動電熱結構120的加熱方法可以決 定可撓性基板10自加熱器100分離的分離方向。在本實施例中，這些電熱結構120若按照排列順序依序被驅動，則可撓性基板10自加熱器100分離的分離方向例如是大致地平行於方向D。在其他的實施例中，電熱結構120可以由最外側朝向中心逐漸被驅動。 如此一來，可撓性基板10便由最外側朝向中心逐漸與加熱器100分離。當然，本發明不以此為限。
本實施例的加熱器100因為具有可獨立被驅動的電熱結 構120，故可以根據不同的需求而安排不同電熱結構120的升溫時間來改變預加熱物被加熱的條件。如此一來，加熱器100的設計 有助於使加熱製程的製程條件更富彈性。當然，除了不同時驅動這些電熱結構120的加熱方法外，本實施例也可以根據設計需求而同時驅動這些電熱結構120。如此一來，所有的電熱結構120具有近似的升溫曲線時可以在大致相近的升溫速率下升溫至所需要的升溫溫度。具體而言，驅動這些電熱結構120的方法例如是輸入電流脈衝給各個加熱結構120，其中電流脈衝可以為方波形脈衝、正弦波形脈衝、或是交流脈衝等。 在本實施例中，電熱結構120的材質包括鉑、金、銀、銅、鋁、鈦、導電氧化物、鎳、鈷、鐵、錫或其組合以經由驅動器120的驅動而升溫。在此，導電氧化物例如包括氧化鋅(ZnO)、氧化銦(In2O3)、二氧化錫(SnO2)、銦錫氧化物(indium tin oxide,ITO)、銦鋅氧化物(indium zinc oxide,IZO)、氧化鋁鋅(Aluminum doped zinc oxide,AZO)、摻鎵氧化鋅(Gallium doped zinc oxide,GZO)、銦鎵鋅氧化物(indium-gallium-zinc oxide,IGZO)或鋅錫氧化物(Zinc-Tin Oxide,ZTO)。不過，上述材質僅是舉例說明之用，並非用以限定本發明。凡是可以藉由驅動器130的驅動而升溫的材質都可以作為本實施例的電熱結構120的材質。
更具體而言，各電熱結構120具有兩相對端部122與124，端部122與端部124係分別位於承載板110之相對兩側。此外，各電熱結構120之兩相對端部122與124之連線係與電熱結構120之排列方向D垂直。也就是說，各個電熱結構120可以具有一延伸方向E，其中延伸方向E可以相交或是垂直於方向D。 此外，相鄰兩個電熱結構120在方向D上相隔有間隙g，如圖2與圖4所示，其中電熱結構120的寬度w與間隙g的比例可以為1：1~10：1。
此外，各電熱結構120可以由連接成串的多個單元圖案 所構成，以具備均勻的加熱效果。以下將伴隨圖式具體地描述電熱結構120的圖案設計。不過，本實施例不以此為限，凡是電熱結構120的圖案設計可使得升溫效果達到所需的溫度就可應用於本實施例的加熱器100中。
圖5為本發明一實施例的電熱結構的局部示意圖。請參 照圖5，電熱結構120A包括有兩端部122A、124A以及多個單元圖案126A，其中單元圖案126A連接成串且兩端部122A、124A為電熱結構120A的末端部分。在本實施例中，單元圖案126A的實體部分P大致圍繞著空白區B1與B2。另外，空白區B1與B2沒有被單元圖案126A的實體部分P完全環繞，所以空白區B1與B2均具有開口O。
單元圖案126A的實體部分P由蜿蜒的線性圖案所構成， 並且單元圖案126A的整體輪廓(如圖5中虛線所圈選的區域)構成近似於菱形的圖案。不過，本發明不以此為限。在其他的實施例中，單元圖案126A的整體輪廓可以構成近似於圓形、橢圓形、三角形、矩形、六角形、八角形、不規則形等其他形狀的圖案。各空白區B1與B2的整體面積與各單元圖案126A的實體部分P的整體面積比可以為1/10~9/10。
當然，上述形狀與面積比例僅是舉例說明。在其他的實 施例中，單元圖案126A的輪廓與尺寸大小可以依據所需要的阻抗大小與電熱結構120A的材質而有所調整。舉例而言，為了實現相同的阻抗大小，電熱結構120A的材質電阻率越高，則單元圖案126A的線寬設計可以越大。單元圖案126A的線寬設計越大時，空白區B1與B2的整體面積與各單元圖案126A的實體部分P的整體面積比將會減小。反之，電熱結構120A的材質電阻率越低，則單元圖案126A的線寬設計越小，以實現所設定的阻抗值。此時，空白區B1與B2的整體面積與各單元圖案126A的實體部分P的整體面積比將會增加。在本實施例中，各單元圖案126A的實體部分P為蜿蜒的線性軌跡，所以空白區B1或B2具有蜿蜒的線性輪廓，其中線性輪廓的線寬TB與線性軌跡的線寬TP的比例可以依照所需要的阻抗大小做不同調整。
圖6為本發明另一實施例的電熱結構的局部示意圖。請 參照圖6，電熱結構120B包括有兩端部122B、124B以及多個單元圖案126B，其中單元圖案126B連接成串且兩端部122B、124B為電熱結構120B的末端部分。在本實施例中，單元圖案126B各自為區塊狀的圖案並具有多個開口以定義出多個空白區B3。如此一來，單元圖案126B的實體部分P實質上圍繞著這些空白區B3，換句話說，空白區B3即為實體部分P所包圍的開口。具體而言，本實施例的各個單元圖案126B例如為具有多個開口的橢圓形圖案，不過本發明不以此為限。在其他的實施例中，單元圖案126B 的外輪廓可以為圓形、三角形、矩形、菱形、六角形、八角形、不規則形等其他形狀。另外，本實施例的單元圖案126B的設計可以依據電熱結構120B所需的阻抗大小而有所調整，例如，各單元圖案126B的空白區B3的整體面積與各單元圖案126B的實體部分的整體面積比可以為1/10~9/10。
圖7為本發明又一實施例的電熱結構的局部示意圖。請參照圖7，電熱結構120C包括有兩端部122C、124C以及多個單元圖案126C，其中單元圖案126C連接成串且兩端部122C、124C為電熱結構120C的末端部分。在本實施例中，單元圖案126C各自為網格狀的圖案並具有多個開口以定義出多個空白區B4，換句話說，空白區B4即為開口所在區域。如此一來，單元圖案126C的實體部分P實質上圍繞著這些空白區B4。具體而言，本實施例的各個單元圖案126C例如為具有多個開口的菱形圖案，不過本發明不以此為限。在其他的實施例中，單元圖案126C的輪廓可以為圓形、三角形、矩形、橢圓形、六角形、八角形、不規則形等其他形狀。另外，本實施例的單元圖案126C的設計可以依據電熱結構120C所需的阻抗大小而有所調整，例如，空白區B4的整體面積與各單元圖案126C的實體部分的整體面積比可以為1/10~9/10。
圖8為本發明第二實施例的加熱器的剖面示意圖而圖9為利用圖8的加熱器執行加熱方法以取下可撓性基板的示意圖。請同時參照圖8與圖9，本實施例的加熱器200大致相同於前述第 一實施例的加熱器100而具有承載板110與多個電熱結構120。因此，加熱器200的電熱結構120可以具有如圖1所示的分布。不過，本實施例的加熱器200更包括有一犧牲層210，犧牲層210與電熱結構120接觸，其中電熱結構120位於犧牲層210與承載板110之間。
在本實施例中，可撓性基板20是形成於或是貼附於犧牲 層210上。欲自加熱器200上取下可撓性基板20時，可以驅動電熱結構120使其升溫而且讓電熱結構120的升溫溫度大於犧牲層210的裂解溫度。透過犧牲層210的裂解可以讓可撓性基板20由加熱器200上分離。在本實施例中，犧牲層210的材質包括非晶矽、無機材料、低熔點金屬或上述之組合，其中無機材料包括氮化矽、氮氧化矽或其組合，而低熔點金屬包括鋁、鉛、銅、銀、錫或其組合。另外，犧牲層210可以選擇性地完整佈滿在承載板110表面或是僅是局部地分布於承載板110表面。
由於本實施例是利用電熱結構120的升溫使得犧牲層 210裂解而分離可撓性基板20與電熱結構120，可撓性基板20本身可以避免因為加熱器200的加熱而受損。另外，在本實施例中，電熱結構120的圖案設計、間隔距離以及尺寸大小可以參照前述任何一種電熱結構120A~120C的設計。因此，加熱器200可以提供理想的加熱效果。此外，電熱結構120可以獨立被驅動的設計也可以讓設計者隨不同設計需求而調整加熱條件，這使得加熱器200可應用的加熱方法更富有彈性。並且，本實施例與前述實施例 簡單地利用在承載板110上設置電熱圖案120就可以構成加熱器100與200的設計不需花費昂貴的設備成本。
值得一提的是，上述實施例將加熱器100與200應用於 可撓性基板10與20的剝離僅是舉例說明之用，並非用以限定本發明。在其他的實施例中，加熱器100與200可以應用於需要均勻加熱的任何加熱製程或是需要局部區域在不同時間被加熱的其他加熱製程中。
綜上所述，本發明實施例的加熱器使用簡單的結構設 計，其將獨立的多個電熱結構設置於承載板上。承載板上的電熱結構可以獨立被加熱而有助於執行多種加熱方法，使加熱方法更有彈性。另外，簡單的結構設計就可以構成本發明實施例的加熱器，不須昂貴的設備成本。
10‧‧‧可撓性基板
100‧‧‧加熱器
110‧‧‧承載板
112‧‧‧表面
120‧‧‧電熱結構
122、124‧‧‧端部
130‧‧‧驅動器
D‧‧‧方向

Claims (12)

  1. 一種加熱器，包括：一承載板；多個電熱結構，配置於該承載板的表面，各該電熱結構係被獨立驅動而升溫，其中各該電熱結構包括連接成串的多個單元圖案，其中各該單元圖案的實體部分圍繞著至少一空白區；以及一驅動器，其中該些電熱結構獨立的被該驅動器依序地或是同時地驅動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的加熱器，其中各該電熱結構之兩相對端部係分別位於該承載板之相對兩側，其中各該電熱結構之兩相對端部之連線係與該些電熱結構之排列方向垂直，其中該些電熱結構的寬度與間隙的比例為1：1~10：1。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的加熱器，其中各該電熱結構升溫後的溫度大於一預加熱物的裂解溫度或是熔點，其中該預加熱物包括聚醯亞胺、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚對萘二甲酸乙二脂或其組合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的加熱器，更包括一犧牲層，該些電熱結構位於該犧牲層與該承載板之間。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的加熱器，其中該犧牲層的材質包括非晶矽、無機材料、低熔點金屬或上述之組合，且該無機材料包括氮化矽、氮氧化矽或其組合，而該低熔點金屬包括鋁、鉛、銅、銀、錫或其組合。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的加熱器，其中各該電熱結構升溫後的溫度大於該犧牲層的裂解溫度。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的加熱器，其中該些電熱結構的材質包括鉑、金、銀、銅、鋁、鈦、導電氧化物、鎳、鈷、鐵、錫或其組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的加熱器，其中該至少一空白區的整體面積與各該單元圖案的該實體部分的整體面積比為1/10~9/10。
  9. 一種加熱方法，包括：提供一如申請專利範圍第1項所述的加熱器；以及驅動該些電熱結構使該些電熱結構升溫。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的加熱方法，其中該些電熱結構不同時被驅動。
  11. 如申請專利範圍第9項所述的加熱方法，其中驅動該些電熱結構之前，更在該承載板上形成一預加熱物，且該些電熱結構位在該預加熱物與該承載板之間。
  12. 一種加熱器，包括：一承載板；多個電熱結構，配置於該承載板的表面，各該電熱結構係被獨立驅動而升溫，其中各該電熱結構包括連接成串的多個單元圖案，其中各該單元圖案的實體部分圍繞著至少一空白區；以及一犧牲層，該些電熱結構位於該犧牲層與該承載板之間，其 中該犧牲層的材質包括非晶矽、無機材料、低熔點金屬或上述之組合。
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