TWI601801B

TWI601801B - A method for combining two substrates

Info

Publication number: TWI601801B
Application number: TW102141718A
Authority: TW
Inventors: Jurgen Eichner
Original assignee: Via Optronics Gmbh
Priority date: 2012-11-16
Filing date: 2013-11-15
Publication date: 2017-10-11
Also published as: KR20140063470A; TW201432008A; CN108893066A; KR20160110334A; CN103820041A; DE102013223164A1

Description

用於使兩個底基相結合的方法

技術領域

本發明涉及一種用於使兩個底基/襯底相結合的方法。本發明還涉及一種在製造顯示裝置時的中間產品和顯示裝置。

背景技術

由現有技術已知的是，為了連接兩個光學的底基採用UV-硬化的黏接劑。在此，將兩個要相互連接的底基與黏接劑壓緊。在此，可能形成壓力位置。此外，在將黏接劑施加到第一底基上之後，相對第二底基的黏接性能經常變差。這一點將同樣通過所述方法得以防止。

發明概要

本發明的目的是，改進用於使兩個底基相結合的方法。

該目的通過請求項1的特徵得以實現。

本發明的核心在於，在被設置用於連接兩個底基的結合劑完全硬化之前將兩個底基併合在一起。換句話說，在結合劑還是流態(flüssig)的時候，將兩個底基併合在一起。在將兩個底基併合在一起時，結合劑特別是至少部分地、特別是至少局部地是流態的。因此可以補償可能存在的不平度。結合劑尤其形成一非常均勻的層。

術語“結合劑”在此尤其理解為連接劑，特別是黏合劑。術語“結合”在此尤其理解為連接，特別是黏接。

按照本發明，將結合劑施加到第一底基上。第一底基尤其是不敏感的底基。不敏感的底基尤其是一蓋件。該蓋件例如可以由玻璃或塑膠製成。蓋件可以是無源或有源的。蓋件尤其可以由觸敏的屏(觸摸感測器或觸摸模組)形成。尤其將敏感的底基用作第二底基。其可以理解為顯示裝置(顯示器)，尤其是液晶顯示裝置(液晶顯示器，LCD)或其它顯示器。

原則上也可以是：第一底基是敏感的底基，而第二底基是不敏感的、也就是不靈敏的底基。也可以兩個底基都是敏感的或不敏感的底基。

按照本發明的一個有利的方面，結合劑在施加到底基上之後的一預定時刻形成一具有均勻表面的層。結合劑尤其形成一扁平的層，尤其是連續的層。

“均勻表面”理解為可通過一個平面來描繪的表面。所述層尤其形成一與一平面偏差最多100μm、尤其是最多10μm、尤其是最多1μm的表面。層片厚度、也就是所述層的厚度尤其在0.01mm至1mm的範圍內。所述層尤其具有小於層片厚度的+/-20%、尤其是小於層片厚度的+/-10%的表面粗糙度。

結合劑層的表面與一平面尤其是偏差層厚度的最多 20%，尤其是最多10%。該層優選具有均勻的厚度。層的厚度在其側向伸展上變化了尤其是最大100μm，尤其是最大10μm。

按照本發明的一個有利的方面，結合劑在施加到底基上時是流態的。由此可以補償底基的不平度。該結合劑尤其具有最高10⁴mPas的黏度，尤其是最高3000mPas、尤其是最高2000mPas、尤其是最高1200mPas、尤其是最高800mPas、尤其是最高400mPas、尤其是最高200mPas的黏度。

按照第一種備選方案，在結合劑被施加到底基上之前就開始結合劑的硬化過程。這尤其可以由下述方式實現，即，在結合劑被施加到底基上之前，使結合劑的兩種組分相互混合。在此結合劑是所謂的雙組分-結合劑。

按照另一種備選方案，結合劑首先被施加到底基上，然後開始硬化過程。例如可以通過電磁輻射--尤其是紫外線輻射--的照射、通過加熱或通過其它啟動劑來開始硬化過程。

為了施加結合劑，可以將底基設置在承載件(Carrier(載體))上。承載件尤其是可升溫，特別是可被加熱。按照本發明的另一方面，將加熱板用作為用於底基的承載件。

按照本發明的另一方面，時間空間地控制結合劑的硬化。為此，尤其設置產生預定的溫度場、尤其是溫度梯度。該溫度梯度尤其指向其上施加有結合劑的底基的面法線的方向。優選可在時間上控制溫度場。溫度場、尤其是溫度梯度尤其在硬化過程中變化。例如加熱板的功率可以在預定的時刻改變，尤其是接通和/或斷開。時間上的控制與層片厚度有關。所述層越薄，硬化所需的時間就越短。此外，硬化的控制還與製造時希望的生產量有關。高生產量要求較高的溫度，並因此要求承載件上的較短的時間。硬化的總持續時間尤其在1秒至20分鐘的範圍內，尤其在3秒至15分鐘的範圍內。

按照本發明的另一方面，結合劑從第一底基起升溫。尤其通過升溫，結合劑從第一底基起朝向垂直於底基表面的方向固化，尤其是硬化。

結合劑的升溫可以通過其上設置有底基的承載件來控制。結合劑尤其定向地硬化。定向的硬化也稱為不均勻的硬化。在此，不均勻性尤其涉及結合劑在垂直於底基表面的方向上的硬化。平行於底基的表面，結合劑的硬化特別均勻，也就是有規律。結合劑尤其這樣硬化，即，結合劑在每個平行於底基表面的平面內分別具有一均勻的固化狀態、尤其是均勻的黏度。

尤其設計為，結合劑從下方起、也就是從底基起固化，其中，隨著與底基的間距的增加，也保持更大程度的流態。在此，尤其可以在表面上保持流態。也可能的是，結合劑在其自由表面的區域中硬化，使得其形成一外皮/膜，在該外皮下保留一流態結合劑層。

結合劑的硬化過程可以通過針對性的溫度控制、尤其是通過溫度場的時間控制的變化來影響。原則上可以通過熱量來加速硬化過程。

按照本發明的另一個方面，在結合劑還沒有完全硬化時，也就是說在結合劑還至少局部是流態的、尤其是具有小於10⁴mPas、尤其是小於3000mPas、尤其是小於2000mPas、尤其是小於1000mPas的黏度時，將第二底基施加到結合劑上。優選地，在第二底基施加到結合劑上時，結合劑在其自由表面的區域中的黏度比結合劑的原始黏度、也就是結合劑施加到第一底基上時的黏度高最多50%、尤其是最多30%、尤其是最多10%。由此可以補償第二底基下側上的不平度。尤其可以設計為，在結合劑尤其朝向表面完全硬化之前，將第二底基施加到結合劑上。在施加第二底基時，結合劑尤其在表面是流態的。結合劑也可以具有表面外皮，該外皮覆蓋還是流態的層。結合劑的流態表面的另一優點是，結合劑在這種狀態下具有最高的黏合力。

在施加第二底基時，結合劑在第二底基的下側上施加一致的壓力。這避免了可能導致第二底基損壞的不希望的壓力峰值。在底基的不同區域中所述壓力與平均壓力的差尤其最大為5%，尤其是最大1%，尤其是最大0.1%，尤其是最大0.01%。

按照本發明的另一個方面，最晚在將第二底基施加到結合劑上之後結束第一底基的升溫。也可以在此之前就已經結束對第一底基的加熱。當底基以及用於形成層片的結合劑一起必須進入另一設備時，尤其可以這樣設置。不再對底基和施加在其上的結合劑另外進行加熱。結合劑從上方冷卻，也就是說從第二底基起冷卻。

在一種有利的實施形式中，可以通過對第一底基和第二底基之間的溫度場的針對性的控制來控制冷卻。

兩個底基連同設置在它們之間的結合劑形成三明治結構/夾層結構。

在結合劑冷卻之後，使三明治結構經歷後續處理。尤其可以通過採用壓力室或壓熱器來連接還沒有完全連接的表面部分。

本發明的另一目的在於，改進在製造顯示裝置時的中間產品。該目的通過請求項12的特徵來實現。本發明的核心在於，用於連接第一底基和第二底基的結合劑層在該中間產品中還沒有完全硬化。該結合劑層尤其具有還是流態的區域。還沒有硬化的、流態的區域優選在結合劑層的側向伸展的至少90%上、尤其是在整個結合劑層上延伸。側向伸展在此理解為沿垂直於底基面法線的方向的伸展。

基於沒有完全硬化的、流態的層，可以補償底基可能存在的不平度。此外，由此避免壓力峰值。

本發明的另一目的在於，改進顯示裝置。該目的通過請求項13的特徵來實現。由前述說明得出優點。按本發明製造的顯示裝置的突出之處在於特別規則的圖像。通過本發明的製造方法，尤其避免了形成壓力位置(所述壓力位置會導致顯示器圖像中的不規則)。顯示裝置尤其是液晶顯示裝置(LCD裝置)。該裝置尤其可以包括LCD或觸控式螢幕(觸摸感測器)。該裝置尤其是用於行動電話、平板電腦或輸入屏的顯示裝置。

1,2‧‧‧底基

3‧‧‧準備步驟

4‧‧‧結合劑

5‧‧‧施加步驟

6‧‧‧層

7‧‧‧表面

8‧‧‧阻擋件

9‧‧‧承載件

10‧‧‧升溫步驟

11‧‧‧溫度梯度

12‧‧‧面法線

13‧‧‧施加步驟

14‧‧‧冷卻步驟

15‧‧‧三明治結構

16‧‧‧溫度室

17‧‧‧顯示裝置

18‧‧‧處理步驟

v_i,v_f‧‧‧黏度

本發明其它的特徵和細節由參照附圖對實施例的描述得出。在附圖中示出：圖1是底基連同設置在其上的結合劑層的示意圖；圖2是按圖1的視圖，其中底基設置在承載件上；圖3是按圖2的視圖，其中底基從承載件起升溫；圖4是按圖3的視圖，其中升溫一直推進到結合劑層；圖5是按圖4的視圖，其中第二底基施加到結合劑層上；圖6是在結合劑冷卻過程中的按圖5的視圖；圖7是在結合劑完全冷卻後的按圖6的視圖；圖8是按本發明的方法的示意流程圖；以及圖9是用於使兩個底基相結合的本發明方法的另一示意圖和此時得到的中間產品。

具體實施方式

下面描述用於使兩個底基1、2相結合的方法。第一底基1尤其是不敏感的底基。由玻璃或塑膠製成的底基被稱為不敏感的底基。不敏感的底基可以是蓋件或者觸控式螢幕(觸摸感測器)。在此不敏感意味著，在過程中提高的壓力或溫度或者不均勻的壓力在過程之後不會改變底基的特性(如物理特性)。因此不敏感的底基是不靈敏的底基。

第一底基1尤其具有一基本上平整/平坦的表面。底基1尤其具有兩個相互對置的、平整的、平行的表面。可將如 ITO或類似的功能層埋入到底基中，或者在表面上存在有如彩印的設計項目。

第二底基2尤其是敏感的底基。尤其是顯示裝置(顯示器)稱為敏感的底基。顯示裝置尤其是液晶顯示裝置(液晶顯示器，LCD)。

在兩個底基1、2互換時同樣可以應用以下描述的方法。也可以使兩個不敏感的底基或兩個敏感的底基相互連接。然而，當第一底基1是不敏感的底基，而第二底基2是敏感的底基時，達到最佳效果。

底基1、2的準備也被稱為準備步驟3。此外，在準備步驟3中準備結合劑4。結合劑4尤其是雙組分結合劑。其尤其是可硬化的結合劑。硬化過程可以通過兩種組分的純混合或通過例如UV光來激發。

結合劑4在初始狀態是流態的。該結合劑尤其具有最高10⁴mPas的黏度，尤其是最高3000mPas、尤其是最高2000mPas、尤其是最高1200mPas、尤其是最高800mPas、尤其是最高400mPas、尤其是最高200mPas的黏度。

在施加步驟5中將結合劑4施加到第一底基1上。結合劑4以流體狀態被施加到第一底基1上。由此補償第一底基1上可能存在的不平度。關於施加步驟5的細節請參考US 2008/0230177 A1和DE 10 2012 217 850.3。結合劑4尤其通過噴嘴或借助於絲網印刷或刮刀施加在第一底基1上。在施加到第一底基1上之後，結合劑4形成具有均勻表面7的層6。

結合劑4在流體狀態下具有最強的黏合力。因此，結合劑4在施加到底基1上時具有最強的黏合力。

為了限制第一底基1上應施加結合劑4的範圍，可以設置限制阻擋件8。關於限制阻擋件8的細節及其在第一底基1上的施加可以參考DE 10 2011 005 379 A1和DE 10 2011 005 380 A1。

在施加到第一底基1上之後，結合劑1形成具有均勻表面的層6。層6的表面與完全平面的表面的偏差小於預定的最大值。該偏差的最大值尤其可以是最大1μm，尤其是最大500nm，尤其是最大100nm。也可以相對於層6的厚度預先給定該偏差的最大值。其尤其可以是層6厚度的最高10%，尤其是最高1%，尤其是最高0.1%，尤其是0.01%。

可以在施加步驟5中就已經開始結合劑4的硬化過程。換句話說，結合劑4的硬化過程可以在施加步驟5之前開始。同樣也可以，結合劑4的硬化過程在結合劑4施加到第一底基1上之後才開始。硬化過程例如可以通過在將結合劑4施加到第一底基1上之前混合兩種組分而開始。也可以通過用電磁輻射、尤其是用紫外線輻射照射結合劑4或通過其它啟動劑來開始硬化過程。

在將結合劑4施加到第一底基1上之後，可以將該底基設置在承載件9上。也可能的是，在施加結合劑4之前就已將第一底基1佈置在承載件9上了。承載件9尤其設計為平整的。承載件尤其具有平整的表面。承載件至少與第一底基1一樣大。承載件尤其適於從下方均勻地使第一底基1升溫。承載件9也可以具有抽吸裝置。借助該抽吸裝置，底基1可以被吸附在承載件9上。由此可以防止底基1的彎曲(“翹曲變形”)。

承載件9形成一加熱板。該加熱板可以主動/有源或被動/無源地加熱。承載件9尤其可加熱到一位於30℃至300℃的範圍--尤其是40℃至100℃的範圍、尤其是50℃至70℃的範圍--內的溫度上。尤其可以確保，承載件9的溫度不超過預給定的最大溫度。該預給定的最大溫度例如可以是80℃。

在升溫步驟10中，第一底基從承載件9出發被升溫。因此，從與結合劑4相對的一側起使第一底基升溫。

借助於承載件9，在第一底基1和施加在其上的結合劑4的區域中產生了溫度場、尤其是溫度梯度11。該溫度梯度11在圖3和4中用箭頭示出。在此，箭頭分別示出了溫度降低的方向。

由於溫度梯度11，首先第一底基1升溫，然後從該第一底基出發使結合劑4的層6升溫。因此，結合劑4從下方起、也就是從第一底基1起朝向與其表面垂直的方向固化。所述結合劑4尤其從第一底基1起定向固化。所述結合劑4尤其從第一底基1起硬化。結合劑隨著與第一底基1的間距增大而更加呈流態，也就是說隨著與第一底基1的間距增大，結合劑具有更小的黏度。

溫度梯度11尤其平行於第一底基1的面法線12取向。

結合劑4的層6此時在其自由表面7首先保持流態。

在一種備選的實施形式中，也可以是，層6在其自由表面7的區域中硬化。結合劑4的層6尤其可以這樣硬化，使得在其表面7的區域內形成薄的外皮。該外皮尤其覆蓋一層還沒有硬化的、也就是流態的結合劑4。

在升溫步驟10中，結合劑4的層6僅被部分硬化。剩餘有至少一個流態的或至少沒有完全硬化的結合劑4的層。尤其設計為，在時間與空間上控制結合劑4的硬化。這可以通過在時間與空間上控制溫度場、尤其是溫度梯度11來實現。

在另一個施加步驟13(該施加步驟也被稱為連接步驟13)中，第二底基2被施加到僅部分硬化的結合劑4上。因此第二底基2在結合劑完全硬化之前被施加到結合劑4上。施加步驟13可以、但不是必須在真空下進行。

在第二施加步驟13中，也就是將第二底基2放到結合劑4上時，結合劑在其表面7的區域中還是流態的。由此，不僅補償了第二底基2下側的可能存在的不規則性，而且也補償了表面7區域中可能在施加到第一底基1上時產生的自有的不規則性。此外由於表面7還是流態的，還提供了最高的黏合力。

然而按照一種備選的實施形式，結合劑4的層6也可以在第二施加步驟13中在其表面7的區域內具有薄的外皮。

在將第二底基2放到結合劑4上之後，兩個底基1、2和設置在它們之間的結合劑4的層6形成三明治結構15。在結合劑4還沒有完全硬化期間，三明治結構15是在製造顯示裝置17時的中間產品。

在將第二底基2施加到結合劑4上之後開始冷卻步驟 14。尤其在不再對第一底基1進一步加熱的情況下進行該冷卻步驟。第一底基1和結合劑4的層6被冷卻。結合劑尤其從上方起冷卻，也就是說從第二底基2起冷卻。

通過對尤其是結合劑4的層6的區域中的溫度場隨時間的變化進行控制，可以針對性地影響、尤其是控制結合劑4的硬化過程。在此可以有利地將由兩個底基1、2和設置在它們之間的結合劑4的層6組成的三明治結構15放置在溫度室16中。溫度室16尤其可以是完全封閉的。溫度室可以設計成氣密的。溫度室尤其可以這樣構造，使得在其內部空間中不僅具有確定的溫度、尤其是確定的溫度場，而且也有確定的氛圍，即尤其是預先確定的氣體成分和/或預先確定的壓力和/或預先確定的濕度。

在結合劑4完全硬化後和/或在冷卻步驟14結束之後，可將三明治結構15從承載件9移除。也可能的是，在此之前就已將三明治結構15從承載件9移除。但是，結合劑4在從承載件取下之前可以不必完全硬化。在室溫、也就是20℃的情況下，正常硬化過程的持續時間是24小時。

然而，三明治結構15也可以在沒過完24小時之前就被取下、檢測並且必要時包裝。然而，在發貨之前其必須經過24小時的安全存放/倉儲。

假如需要的話，三明治結構15可以經過再處理步驟18。在這種再處理步驟18中，可以通過使用壓力室或壓熱器來連接可能還沒有完全連接的表面部分。

再處理可以在溫度室16中進行。完工的顯示裝置17包括兩個底基1、2，這兩個底基借助於結合劑4的層6相互連接。顯示裝置的突出之處在於兩個底基1、2的完全均勻的黏接。這導致改進的光學品質。尤其避免了可能導致顯示裝置17的圖像中的不規則的壓力位置。

下面參照附圖9描述本發明的其它方面和細節。在圖9中示例性地示出了用於借助結合劑4結合底基1和2的方法，該結合劑尤其是形成黏合劑。尤其在圖9的左半部分示出了該方法的中間產物。在圖9的右半部分示意示出了結合劑4的黏度在厚度上的變化。所示出的黏度變化圖是示例性的，應定性地理解。出於該原因，在x軸上沒有標示出具體的值。層6的厚度從自由的表面7出發直至底基1為止在y軸上示出為0到1。

在將結合劑4施加到底基1上之後，結合劑具有均勻的黏度v_i。結合劑4的黏度尤其在施加到底基1上時為最高10⁴mPas、尤其最高3000mPas、尤其最高2000mPa、尤其最高1200mPas、尤其最高800mPas、尤其最高400mPas、尤其最高200mPas。

所述結合劑4然後從第一底基1起定向硬化。定向的硬化也稱為不均勻的硬化。然而，結合劑4在平行於底基1表面的方向上具有均勻的硬化，尤其是均勻的黏度。

結合劑4的黏度尤其從底基1的表面出發在朝向結合劑4的層6的表面7的方向上單調地、尤其是嚴格單調地降低。

結合劑4從底基1出發隨著與底基1間距的增大而具有減小的交聯(度)。

在將第二底基2施加到結合劑4的層6上的時刻，結合劑4在其表面7的區域中尤其還是流態的。結合劑尤其還具有初始的黏度v_i。也可能的是，結合劑4在施加第二底基2的時刻在其表面7的區域中具有黏度v’>v_i。

在此時刻，結合劑4可以在與底基1鄰接的區域中就已經具有最終的的黏度v_f。也可以，在施加第二底基2的時刻，結合劑4在與底基1鄰接的區域中還沒有完全硬化。

在將第二底基2放到結合劑4上之後，繼續硬化過程(“固化過程”)，直至結合劑4在其整個厚度上、也就是在第一底基1與第二底基2之間的整個區域內具有均勻的最終黏度v_f。

結合劑4尤其可以是含矽的。結合劑尤其可以由有機矽組成。

1‧‧‧底基