TWI610598B - 可撓性基板 - Google Patents

Abstract

一種可撓性基板，應用於顯示裝置中，其包含一第一無色透明聚醯亞胺基板以及一第一導電圖案層。第一無色透明聚醯亞胺基板包含一第一表面、一第二表面、複數個通孔以及複數個導電插件，其中第一表面具有一第一區域以及一第二區域；第二表面具有一第三區域以及一第四區域；通孔連通第二區域以及第四區域；以及導電插件配置於通孔中。第一導電圖案層配置於第二區域上。

Description

可撓性基板

本發明是有關一種可撓性基板，特別是有關一種可應用於顯示器裝置之可撓性基板。

近年來，隨著平面顯示裝置的設計朝向多功能化、薄型化的趨勢，使得多功能化、薄型化的平面顯示裝置中搭載各種零組件之基板已從剛性基板轉變為可撓性基板，並且為了在相同尺寸的可撓性基板上進一步增加顯示介面的面積，就必須減少配置於顯示介面周邊的電子零組件占用基板的面積，即所謂的「狹額緣技術」。目前，可運用於顯示裝置之可撓性基板大致包含減薄玻璃基板以及透明塑料基板。狹額緣技術主要仍使用減薄玻璃基板上直接製造驅動電路(system on glass，簡稱SOG)或配置驅動晶片(chip on glass，簡稱COG)。然而，經過減薄的玻璃基板，於顯示裝置之生產過程中非常容易損壞，導致生產成本居高不下。透明塑料基板雖較減薄玻璃基板具有更輕、更薄、耐衝擊、不易破碎、可曲面顯示、及可捲繞性等優點，特別是具有優異透明度、加工性之聚醯亞胺基板。但是，目前仍有許多製程條件限制仍需克服才可使得聚醯亞胺基板全面性導入平面顯示器的製程而取代減薄玻璃基板。因此，如何解決上述種種問題，提供可應用於製造多功能化、薄型化、狹額緣化顯示裝置之可撓性基板，即是發展本發明之目的。

本發明的目的就是在提供一種可撓性基板，應用於顯示裝置中，其包含一第一無色透明聚醯亞胺基板以及一第一導電圖案層。第一無色透明聚醯亞胺基板包含一第一表面、一第二表面、複數個通孔以及複數個導電插件，其中第一表面具有一第一區域以及一第二區域；第二表面具有一第三區域以及一第四區域；通孔連通第二區域以及第四區域；以及導電插件配置於通孔中。第一導電圖案層配置於第二區域。

本發明之可撓性基板包含複數個通孔以及複數個導電插件，用以電連接顯示模組、觸控模組以及周邊電路，可減少周邊的電子零組件或可撓性印刷電路板(FPC)占用基板的面積，且可避免功能電路間配線或銲點脫落之瑕疵，故本發明之可撓性基板可應用於製造各種多功能化、薄型化、狹額緣化的顯示裝置。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

10‧‧‧第一無色透明聚醯亞胺基板

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

13‧‧‧通孔

14‧‧‧導電插件

15‧‧‧第一導電圖層

20、41‧‧‧第二無色透明聚醯亞胺基板

21‧‧‧第三表面

22‧‧‧第四表面

23‧‧‧透明電極層

24‧‧‧第二導電圖案層

25‧‧‧彩色濾光層

26‧‧‧第三無色透明聚醯亞胺基板

30‧‧‧顯示模組

31‧‧‧主動元件陣列

32‧‧‧絕緣層

33‧‧‧無色透明聚醯亞胺配向膜

34‧‧‧液晶層

35‧‧‧第一驅動電路

36‧‧‧隔離層

40‧‧‧觸控模組

42‧‧‧控制電路

100、200、300‧‧‧可撓性基板

111‧‧‧第一區域

112‧‧‧第二區域

121‧‧‧第三區域

122‧‧‧第四區域

211‧‧‧第五區域

212‧‧‧第六區域

221‧‧‧第七區域

222‧‧‧第八區域

圖1繪示為本發明之可撓性基板之剖面示意圖。

圖2A~2B繪示為本發明之可撓性基板具體應用於顯示裝置之第一實施例之示意圖。

圖3繪示為本發明之可撓性基板具體應用於顯示裝置之第二實施例之剖面示意圖。

圖1繪示為本發明之可撓性基板之剖面示意圖。請參見圖1，可撓性基板100包含第一無色透明聚醯亞胺基板11以及第一導電圖案 層15。第一無色透明聚醯亞胺基板包含第一表面11、第二表面12、複數個通孔13以及複數個導電插件14，其中第一表面11具有第一區域111以及第二區域112，第二表面12具有第三區域121以及第四區域122，複數個通孔13連通第二區域112以及第四區域122，以及複數個導電插件14配置於複數個通孔13中。第一導電圖案層15配置於第二區域112。

進一步來說，可撓性基板100可以如下述方式來完成。首先，提供一剛性基板(圖未示)，該剛性基板上貼附有一離型層(release layer，圖未示)，其中該剛性基板可以是不銹鋼板或玻璃基板，該離型層與該剛性基板間的黏著力高於其與聚醯亞胺基板間之黏著力，該離型層可以是聚矽氧烷樹脂、順丁烯二酸酐共聚物或其他一般商用品，本發明對此不做限制。接著，於該離型層上形成一第一無色透明聚醯亞胺基板10，其中第一無色透明聚醯亞胺樹脂基板10之第二表面12(即下表面)貼附於該離型層上。接著，於第一無色透明聚醯亞胺基板10之一區域中(定義為第二區域112)形成複數個通孔13，其中複數個通孔13連通第一無色透明聚醯亞胺基板10之第一表面11(即上表面)與第二表面12。複數個通孔13的內壁表面可選擇性地以絕緣材料，例如是矽氧化物，形成一層阻障層(barrier layer)，用以避免導電材料擴散至第一無色透明聚醯亞胺基板中。接著，於第一表面11上形成一層導電材料，其中導電材料可選自銅、鋁、金、銀、鈀、鎳、鉻、鉬、鎢、鋅；再以顯影-蝕刻製程去除部分之導電材料，而於第一表面11之第二區域112形成第一導電圖案層15。於形成第一導電圖案層15時，可同時於複數個通孔13中形成複數個導電插件(conductive plugs)；或，可濺鍍上述一種或多種金屬導電材料，例如是由鎢、銅所組合之多層金屬導電材料層，於複數個通孔13形成複數個導電插件14後，再以精密塗佈、濺鍍、噴墨(injet)或壓合導電材料等方式於第二區域112形成第一導電圖案層15，即完成本發明之可撓性基板100。

在本發明中，第一無色透明聚醯亞胺基板10具有極佳的透 光度、良好的撓曲度以及優異的加工性。詳細來說，第一無色透明聚醯亞胺基板10在波長400奈米至700奈米之間的總透光度大於80%且其標準色樣測量(CIELab)之綠紅色值(a)為0±15及黃藍色值(b)為0±15，可供顯示裝置形成高品質之影像。此外，第一無色透明聚醯亞胺基板10之線性熱膨脹係數值為10ppm/℃~60ppm/℃之(100℃~200℃)，玻璃轉移溫度(Tg)為180℃~380℃。以習知低溫多晶矽薄膜電晶體陣列之製程來說，第一無色透明聚醯亞胺基板10可承受上述製程中各種方法之加工條件，例如：沉積製程之溫度、蝕刻製程或研磨製程之酸/鹼性蝕刻液或研磨應力等。從而，如上述方法於該剛性基板上完成可撓性基板100後，可選擇直接於第一無色透明聚醯亞胺基板10之第一表面11形成顯示裝置的主動元件陣列，或可選擇將可撓性基板100自該離型層上脫附以供應用於顯示裝置之製程。

圖2A~2B繪示為本發明之可撓性基板具體應用於顯示裝置之第一實施例之示意圖。在本實施例中，可撓性基板200除包含如圖1所示可撓性基板100之結構，其更包含顯示模組30以及至少一第一驅動電路35，其中顯示模組30可為液晶顯示模組、電泳顯示模組或有機電致發光模組(OLED)。。請參見圖2A所示上視圖，顯示模組30配置於第一區域111，電性連接第一導電圖案層15。第一驅動電路35配置於第二區域112，分別電性連接第一導電圖案層15以及複數個導電插件14。於第二區域112配置第一驅動電路35之方式，可整合於顯示模組30之製程中，即所謂薄膜上系統(SOF)技術；或於第一區域111形成顯示模組30後，再將第一驅動電路35配置於第二區域112，即所謂薄膜上覆晶(COF)技術，本發明對此不做限制。

請參見圖2B，圖2B為圖2A中AA’段之剖面示意圖，在本實施例中，顯示模組30為液晶顯示模組，其包含主動元件陣列31、絕緣層32、無色透明聚醯亞胺配向膜33以及液晶層34。主動元件陣列31配置於第一區域111，電性連接第一導電圖案層15以及第一驅動電路35。主動元 件陣列31包含一薄膜電晶體陣列、一畫素電極陣列、複數條資料線以及複數條掃描線(圖未示)，其中形成薄膜電晶體之半導體材料可為低溫多晶矽、含氧化合物半導體等。主動元件陣列31中還可包含有彩色濾光層(color filter on array)或觸控元件(in cell touch)，有關主動元件陣列31之製程或型式，本發明對此不做限制。絕緣層32配置於主動元件陣列31上，絕緣層32為透光性之絕緣材料，例如是矽氧化物等。無色透明聚醯亞胺配向膜33配置於絕緣層32上，用以控制液晶層中液晶分子之排列方向。液晶層34配置於無色透明聚醯亞胺配向膜33上。

在本實施例中，顯示模組30上還配置有第二無色透明聚醯亞胺基板20、透明電極層23、第二導電圖案層24、彩色濾光層25以及第三無色透明聚醯亞胺基板26。第二無色透明聚醯亞胺基板20包含第三表面21、第四表面22，其中第三表面21具有第五區域211以及第六區域212；第四表面22具有第七區域221以及第八區域222。透明電極層23配置於第五區域211。第二導電圖案層24配置於第六區域212，電性連接透明電極層23。彩色濾光層25配置於透明電極層23上。第三無色透明聚醯亞胺基板26配置於彩色濾光層25上。

第二無色透明聚醯亞胺基板20可以如下述方式來完成。於一剛性基板上(圖未示)，例如是：不銹鋼板，塗布第一無色透明之聚醯胺酸溶液或聚醯亞胺溶液，經熟化該無色透明之聚醯胺酸溶液或聚醯亞胺溶液而形成一第二無色透明聚醯亞胺基板20，其中第二無色透明聚醯亞胺基板20之第三表面21接著於該剛性基板上。形成第二無色透明聚醯亞胺基板20具有如第一無色透明聚醯亞胺基板之光學性質以及可加工性，若考慮到顯示裝置之體積，形成第二無色透明聚醯亞胺基板20之厚度可小於第一無色透明聚醯亞胺基板10之厚度。接著，於部份之第二無色透明聚醯亞胺基板第四表面22上，再塗布可用以形成配向膜之第二無色透明之聚醯亞胺溶液，熟化第二無色透明之聚醯亞胺溶液形成一無色透明之聚醯亞胺薄膜以 及定向處理(rubbing)該無色透明之聚醯亞胺薄膜，而於第二無色透明聚醯亞胺基板20之第七區域221形成一配向表面。將具有該配向表面之第二無色透明聚醯亞胺基板20自該剛性基板上脫附後，可利用卷對板(Roll to Plate)或卷對卷(Roll to Roll)的方式將第二無色透明聚醯亞胺基板20之第四表面22貼合於顯示模組30上，其中第七區域221之配向表面對位配置於液晶層上，用以配合無色透明聚醯亞胺配向膜33來控制液晶層中液晶分子之排列方向。

此外，許多精密的電子元件對隔水、隔氧之要求非常嚴格，如沒有確實地將顯示模組或驅動電路中之電子元件與外界隔絕，則會影響其電性及可靠性。在本實施例中，以薄膜上覆晶(COF)技術來完成第一驅動電路35後，還可於第一驅動電路35上選擇以二氧化錫(SnO2)、二氧化矽(SiO2)或矽膠來形成隔離層36，用以隔絕水氣或氧氣，避免影響該等精密電子元件的品質和效能。之後，再於隔離層36以及顯示模組30上形成第二無色透明聚醯亞胺基板20。

接著，於第二無色透明聚醯亞胺基板20之第三表面21上分別形成透明電極層23以及第二導電層24，其中透明電極層配置於第三表面21之第五區域211，第二導電層配置24於第三表面21之第六區域212。透明電極層23可做為顯示模組30之共同電極，形成透明電極層23之材料可以是：氧化銦錫(Indium Tin Oxide，簡稱ITO)、氧化銦鋅(Indium Zinc Oxide，簡稱：IZO)、氧化鋅(Zinc Oxide，簡稱：ZnO)、氧化鋅摻雜鋁(Al-doped ZnO，簡稱：AZO)、氧化鋅摻雜鎵(Ga-doped ZnO，簡稱：GZO)、奈米碳管(Carbon Nano Tube，簡稱：CNT)、或上述材料之組合。而透明電極層23之總透光度達90%以上(波長400至700nm)，其片電阻值可達400Ω/□以下。

接著，形成第二導電圖案層24之材料可選自銅、鋁、金、銀、鈀、鎳、鉻、鉬、鎢、鋅等，用以電性連接作為共同電極之透明電極 層23。之後，於透明電極層23上依序形成彩色濾光層25以及第三無色透明聚醯亞胺基板26。

為進一步說明本發明之可撓性基板應用於顯示器裝置之優點，請再參見圖2B。完成可撓性基板200後，可於第二無色透明聚醯亞胺基板20之第六區域212配置透明電極層23之共同電極驅動電路(圖未示)；或可選擇配置有共同電極驅動電路及周邊電路之軟性印刷電路板，其可經由第二導電圖案層24電連接透明電極層23。接著，於第一無色透明聚醯亞胺基板10之第三區域121上配置背光模組(圖未示)。之後，可於第一無色透明聚醯亞胺基板10之第四區域122配置搭載有影像接收/處理/傳輸等功能晶片模組之軟式印刷電路板FPC(圖未示)，其除可直接於第二表面上電連接上述背光模組，更可經由導電插件以及第一導電圖案層而分別電連接第一驅動電路35以及顯示模組30。而為了防止驅動電路及/或FPC與第一/二導電圖案層，及/或導電插件間之電性接點脫落，上述電性接點間可使用銲錫或含導電粒子之異方性導電膠膜(anisotropic conductive film，簡稱：ACF)等接合材料來加以封裝。由上述說明可知，本發明之可撓性基板除具有極佳的透光度、良好的撓曲度以及優異的加工性，更可大幅減少周邊的電子零組件占用基板的面積、減少功能電路間配線以及避免銲點脫落之瑕疵。

圖3繪示為本發明之可撓性基板具體應用於顯示裝置之第二實施例之剖面示意圖。請參見圖3，在本實施例中，可撓性基板300除包含如圖1所示可撓性基板100之結構，其更包含觸控模組40、第二無色透明聚醯亞胺基板41以及至少一控制電路42。觸控模組40配置於第一區域111，電性連接第一導電圖案層15，其中觸控模組可為電容式或電阻式觸控模組，本發明不做限制。第二無色透明聚醯亞胺基板41配置於觸控模組40上，第二無色透明聚醯亞胺基板41具有如第一無色透明聚醯亞胺基板之光學性質，並可保護觸控模組40。控制電路42配置於第二區域112，分別電性連接第一導電圖案層15以及複數個導電插件14。完成可撓性基板300 後，可於第一無色透明聚醯亞胺基板10之第四區域122配置搭載有觸控資料處理模組之軟性印刷電路板(圖未示)，而形成一觸控面板，進而可將觸控面板整合於顯示模組來製造具有觸控功能之薄型化顯示裝置。

綜上所述，因本發明之可撓性基板中之無色透明聚醯亞胺基板具有極佳的透光度、良好的撓曲度以及優異的加工性，更因本發明之可撓性基板包含複數個通孔以及複數個導電插件，用以電連接顯示模組、觸控模組以及周邊電路，可減少周邊的電子零組件或可撓性印刷電路板(FPC)占用基板的面積以及顯示裝置之體積，且可減少功能電路間配線或銲點脫落之瑕疵，所以應用本發明之可撓性基板可製造出各種多功能化、薄型化、狹額緣化的顯示裝置。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視本案所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧第一無色透明聚醯亞胺基板

11‧‧‧第一表面

12‧‧‧第二表面

13‧‧‧通孔

14‧‧‧導電插件

15‧‧‧第一導電圖層

100‧‧‧可撓性基板

111‧‧‧第一區域

112‧‧‧第二區域

121‧‧‧第三區域

122‧‧‧第四區域

Claims (9)

1. 一種可撓性基板，應用於顯示裝置中，其包含：一第一無色透明聚醯亞胺基板，其包含：一第一表面，具有一第一區域以及一第二區域；一第二表面，具有一第三區域以及一第四區域；複數個通孔，連通該第二區域以及該第四區域；以及複數個導電插件，配置於該等通孔中；一第一導電圖案層，配置於該第二區域；一顯示模組，配置於該第一區域，電性連接該第一導電圖案層；以及至少一第一驅動電路，配置於該第二區域，分別電性連接該第一導電圖案層以及該等導電插件。
2. 如申請專利範圍第1項所述可撓性基板，其中該等導電插件以及該第一導電圖案層之材料係選自銅、鋁、金、銀、鈀、鎳、鉻、鉬、鎢、鋅或上述金屬之合金層。
3. 如申請專利範圍第1項所述可撓性基板，其中該第一無色透明聚醯亞胺基板在波長400奈米至700奈米之間的總透光度大於80%，且其標準色樣測量(CIELab)之綠紅色值(a)為0±15及黃藍色值(b)為0±15。
4. 如申請專利範圍第1項所述可撓性基板，其中該第一無色透明聚醯亞胺基板之線性熱膨脹係數值為10ppm/℃~60ppm/℃之(100℃~200℃)，玻璃轉移溫度(Tg)為180℃~380℃。
5. 如申請專利範圍第1項所述可撓性基板，其中該顯示模組包含：一主動元件陣列，配置於該第一區域上，電性連接該第一導電圖案層；一絕緣層，配置於該主動元件陣列上；一第一配向膜，配置於該絕緣層上；以及一液晶層，配置於該第一配向膜上。
6. 如申請專利範圍第5項所述可撓性基板，其更包含：一第二無色透明聚醯亞胺基板，配置於該顯示模組上；一透明電極層以及一第二導電圖案層，分別配置於該第二無色透明聚醯亞胺基板上，其中該第二導電圖案層電性連接該透明電極層；一彩色濾光層，配置於該透明電極層上；以及一第三無色透明聚醯亞胺基板，配置於該彩色濾光層上。
7. 如申請專利範圍第6項所述可撓性基板，其中該第二無色透明聚醯亞胺基板包含：一第三表面，具有一第五區域以及一第六區域，該透明電極層配置於該第五區域，該第二導電圖案層配置於該第六區域；以及一第四表面，具有一第七區域以及一第八區域，該第七區域形成一配向表面配置於該液晶層上。
8. 如申請專利範圍第6項所述可撓性基板，其中該透明電極層之材料為氧化銦錫(ITO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化鋅摻雜鋁(AZO)、氧化鋅摻雜鎵(GZO)、奈米碳管(CNT)、或上述材料之組合，以及該透明電極層之透光度達90%以上(波長400奈米至700奈米)，片電阻值在400Ω/□以下。
9. 如申請專利範圍第1項所述可撓性基板，其更包含：一觸控模組，配置於該第一區域，電性連接該第一導電圖案層；一第二無色透明聚醯亞胺基板，配置於該觸控模組上；以及至少一控制電路，配置於該第二區域，分別電性連接該第一導電圖案層以及該等導電插件。