TWI763463B - 顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種顯示裝置，包括：第一可撓層、第二可撓層、圖案化支撐層、輔助支撐材料、通孔導電結構、顯示元件層以及晶片接合層。第二可撓層位於第一可撓層上。圖案化支撐層位於第一可撓層與第二可撓層之間，且具有多個開口。輔助支撐材料設置於多個開口中。通孔導電結構貫穿第一可撓層、第二可撓層以及圖案化支撐層。顯示元件層位於第二可撓層上。第一可撓層位於第二可撓層與晶片接合層之間，且晶片接合層通過通孔導電結構與顯示元件層電性連接。

Description

顯示裝置

本發明是有關於一種顯示裝置，且特別是有關於一種具有良好的基板穩定性的顯示裝置。

近年來，為了提供更具美感的產品外觀，顯示裝置逐漸從平板朝向可撓柔板的方向發展。一般而言，可撓的柔性顯示裝置的製作方法包括柔性元件陣列基板製程，其中涉及在玻璃載板上形成柔性基板後製作主動元件層、以及在主動元件層上形成各種保護層，以有助於實施諸如玻璃載板剝離及電鍍製程等程序。

然而，由於上述程序涉及多道剝離程序以及升、降溫處理，導致柔性基板在經歷多次的拉伸及熱脹冷縮之後剛性(Stiffness)劣化且穩定性變差，嚴重者甚至會影響後續製程的精度及生產良率。

本發明提供一種顯示裝置，具有良好的基板穩定性。

本發明的一個實施例提出一種顯示裝置，包括：第一可 撓層；第二可撓層，位於第一可撓層上；第一圖案化支撐層，位於第一可撓層與第二可撓層之間，且具有多個開口；輔助支撐材料，設置於多個開口中；通孔導電結構，貫穿第一可撓層、第二可撓層、以及第一圖案化支撐層；顯示元件層，位於第二可撓層上；以及晶片接合層，其中第一可撓層位於第二可撓層與晶片接合層之間，且晶片接合層通過通孔導電結構與顯示元件層電性連接。

在本發明的一實施例中，上述的第一可撓層以及第二可撓層的材質包括聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚酯、環烯共聚物、或金屬鉻合物基材一環烯共聚物。

在本發明的一實施例中，上述的第一圖案化支撐層具有網狀或條狀圖案。

在本發明的一實施例中，上述的第一圖案化支撐層包括金屬。

在本發明的一實施例中，上述的輔助支撐材料包括氧化矽、氮化矽、壓克力、矽氧烷、聚醯亞胺、或環氧樹脂。

在本發明的一實施例中，上述的顯示元件層包括開關元件陣列，且開關元件陣列與晶片接合層電性連接。

在本發明的一實施例中，上述的第一圖案化支撐層具有斷開縫隙，且斷開縫隙鄰近通孔導電結構。

在本發明的一實施例中，上述的斷開縫隙環繞通孔導電結構。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置還包括第一阻障層，位於第一可撓層與第一圖案化支撐層之間。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置還包括第二阻障層，位於第二可撓層與第一圖案化支撐層之間。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置還包括第三可撓層，位於第一可撓層與晶片接合層之間。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置還包括第二圖案化支撐層，位於第三可撓層與第一可撓層之間。

在本發明的一實施例中，上述的第二圖案化支撐層包括金屬。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置還包括印刷電路板，位於第一可撓層與晶片接合層之間。

在本發明的一實施例中，上述的顯示裝置還包括黏著層，位於第一可撓層與印刷電路板之間。

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、30:顯示裝置

110、120、810:可撓層

130、230、330、430、530、630、730、830:圖案化支撐層

140:顯示元件層

150:晶片接合層

A-A’、B-B’、C-C’:剖面線

AD:黏著層

AO:抗氧化層

B1、B2:阻障層

CB:印刷電路板

CT:色轉換層

CV:通孔導電結構

DC:驅動元件

E1、E2:電極

G2、G4、G5、G6:斷開縫隙

LD:發光元件

O1、O2、O3、O4、O5、O6、O7:開口

P1、P2、P4:區段

PB:主體區段

RM:輔助支撐材料

SL:種晶層

SS1、SS2、SS3、SS4、SS5、SS6、SS7:基板結構

TA:開關元件陣列

VA:通孔

W1、W2:導線

圖1A是依照本發明一實施例的顯示裝置10的剖面示意圖。

圖1B是圖1A的顯示裝置10中的基板結構SS1的俯視示意圖。

圖1C是沿圖1B的剖面線A-A’所作的剖面示意圖。

圖2A是依照本發明一實施例的基板結構SS2的俯視示意圖。

圖2B是沿圖2A的剖面線B-B’所作的剖面示意圖。

圖3是依照本發明一實施例的基板結構SS3的俯視示意圖。

圖4是依照本發明一實施例的基板結構SS4的俯視示意圖。

圖5A是依照本發明一實施例的基板結構SS5的俯視示意圖。

圖5B是沿圖5A的剖面線C-C’所作的剖面示意圖。

圖6是依照本發明一實施例的基板結構SS6的俯視示意圖。

圖7是依照本發明一實施例的基板結構SS7的剖面示意圖。

圖8是依照本發明一實施例的顯示裝置20的剖面示意圖。

圖9是依照本發明一實施例的顯示裝置30的剖面示意圖。

圖1A是依照本發明一實施例的顯示裝置10的剖面示意圖。圖1B是圖1A的顯示裝置10中的基板結構SS1的俯視示意圖。圖1C是沿圖1B的剖面線A-A’所作的剖面示意圖。為了使圖式的表達較為簡潔，圖1A將圖案化支撐層130的結構簡化，圖案化支撐層130的細部結構請參照圖1B及圖1C。

請同時參照圖1A至圖1C，顯示裝置10包括：可撓層110；可撓層120，位於可撓層110上；圖案化支撐層130，位於可撓層110與可撓層120之間，且具有多個開口O1；輔助支撐材料RM，設置於開口O1中；通孔導電結構CV，貫穿可撓層110、 可撓層120、以及圖案化支撐層130；顯示元件層140，位於可撓層120上；以及晶片接合層150，其中可撓層110位於可撓層120與晶片接合層150之間，且晶片接合層150通過通孔導電結構CV與顯示元件層140電性連接。

在本發明的一實施例的顯示裝置10中，藉由在可撓層110、120之間夾置內嵌輔助支撐材料RM的圖案化支撐層130，可改善可撓層110、120的抗拉伸能力，從而提高可撓層110、120以及圖案化支撐層130的整體挺性，而能夠使顯示裝置10的基板結構SS1具有良好的穩定性。

以下，配合圖式，繼續說明顯示裝置10的各個元件的實施方式。

請參照圖1A，在本實施例中，可撓層110、120以及圖案化支撐層130可構成顯示裝置10的基板結構SS1，顯示元件層140可位於基板結構SS1的上側，晶片接合層150可位於基板結構SS1的下側，而通孔導電結構CV貫穿基板結構SS1，以電性連接顯示元件層140與晶片接合層150。

顯示裝置10還可以包括驅動元件DC，驅動元件DC可設置於晶片接合層150上，且驅動元件DC可以通過晶片接合層150以及通孔導電結構CV，將驅動訊號傳遞至顯示元件層140。驅動元件DC可以包括晶片，且晶片可以藉由晶粒-軟片接合技術與晶片接合層150接合。

顯示元件層140可以包括多個發光元件LD以及開關元件 陣列TA，其中多個發光元件LD可以以矩陣的形式排列而陣列成顯示裝置10的多個子畫素，且每一子畫素中的發光元件LD可由開關元件陣列TA中對應的開關元件個別控制。具體而言，多個發光元件LD可以是於生長基板(例如藍寶石基板)上製造後，透過巨量轉移製程轉置於顯示元件層140。每一發光元件LD可以包括電極E1、E2，電極E1可以電性連接至開關元件陣列TA，而由開關元件陣列TA中對應的開關元件個別控制。開關元件陣列TA可電性連接至晶片接合層150，且開關元件陣列TA中的開關元件可以接收來自驅動元件DC的掃描訊號而開啟或關閉。電極E2可電性連接至晶片接合層150，而獨立地接收由晶片接合層150上的驅動元件DC提供的訊號。在一些實施例中，多個發光元件LD的電極E2可彼此電性相連及/或在操作時被驅動元件DC施加相同的共用電壓。在本實施例中，發光元件LD可以是自發光元件，例如微型發光二極體(Micro LED)或有機電激發光二極體(OLED)等，但本發明不以此為限。

在一些實施例中，顯示元件層140也可以包括非自發光顯示介質以及開關元件陣列TA。舉例而言，顯示元件層140可以包括液晶層、畫素電極圖案以及開關元件陣列，其中開關元件陣列中的開關元件可個別控制對應的畫素電極圖案，以驅動液晶層中的液晶分子進行方向變換。

在一些實施例中，顯示裝置10可以另包括設置於顯示元件層140上的色轉換層CT，其中色轉換層CT可以包括螢光粉或 類似性質的波長轉換材料，以讓發光元件LD所發出的光線轉換成不同色彩的光線而實現全彩化的顯示效果。在其他的實施例中，多個發光元件LD可以包括多個紅色發光二極體、多個綠色發光二極體及多個藍色發光二極體，從而實現全彩化的顯示效果。當多個發光元件LD本身的發光色彩不同時，圖1A中的色轉換層CT可選擇性的被省略或是保留於顯示裝置10中。在另外一些實施例中，多個發光元件LD可以皆是白色發光二極體，而色轉換層CT可以是彩色濾光層以實現全彩化的顯示效果。

在本實施例中，基板結構SS1包括可撓層110、120以及圖案化支撐層130，且基板結構SS1可承載其上方的顯示元件層140及色轉換層CT、以及其下方的晶片接合層150。此外，基板結構SS1具有通孔VA，且通孔VA貫穿可撓層110、120以及圖案化支撐層130。通孔導電結構CV設置在通孔VA中，且通孔導電結構CV可通過可撓層110下方的導線W1電性連接至晶片接合層150。在一些實施例中，通孔VA還貫穿顯示元件層140，且通孔導電結構CV可通過可撓層120上方的導線W2電性連接至發光元件LD。

在本實施例中，通孔導電結構CV以及導線W1可以藉由電鍍製程形成，且通孔導電結構CV包括種晶層SL。在電鍍製程中，種晶層SL利於電鍍溶液中的金屬附著，進而形成通孔導電結構CV及導線W1。種晶層SL的材質可以是鎳鈀(Ni-Pd)，但本發明不限於此。基於導電性的考量，通孔導電結構CV以及導線 W1、W2可以使用導電性良好的金屬，例如：金、銀、銅、鋁、鈦、鉬或其組合等，但本發明不限於此。在某些實施例中，為了避免導線W1的表面氧化，可以藉由離子交換的方式於導線W1的表面上形成抗氧化層AO，抗氧化層AO的材質可以是錫(Sn)，但本發明不以此為限。

請同時參照圖1B及圖1C，可撓層110、120的材質可以是聚醯亞胺(polyimide,PI)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚酯(polyester,PET)、環烯共聚物(cyclic olefin copolymer,COC)、金屬鉻合物基材-環烯共聚物(metallocene-based cyclic olefin copolymer,mCOC)或其他適當材質，本發明不以此為限。

在本實施例中，圖案化支撐層130可以具有多個橫向長條形的開口O1，且開口O1可貫穿圖案化支撐層130，使得圖案化支撐層130包括多個橫向直條並具有條狀圖案。圖案化支撐層130可以具有比可撓層110、120更大的楊氏模量(Young’s Modulus)。舉例而言，當可撓層110、120的材質是聚醯亞胺時，圖案化支撐層130的材質可以是楊氏模量比聚醯亞胺更大的金屬或合金，例如：金、銀、銅、鋁、鈦、鉬或其組合等，但本發明不限於此。

在本實施例中，輔助支撐材料RM設置於開口O1中。由於開口O1貫穿圖案化支撐層130，因此，輔助支撐材料RM可延伸至圖案化支撐層130周緣。同時，通孔導電結構CV可貫穿圖案化支撐層130周緣的輔助支撐材料RM，以避免與圖案化支撐層 130產生不必要的電性連接。輔助支撐材料RM可以包括絕緣材料，例如氧化矽(SiOx)、氮化矽(SiNx)、或超高開口技術(Ultra High Aperture，UHA)的有機絕緣材料。舉例來說，有機絕緣材料可以包括壓克力(acrylic)材料、矽氧烷(siloxane)材料、聚醯亞胺(polyimide)材料、環氧樹脂(epoxy)材料等，但本發明不以此為限。

圖2A是依照本發明一實施例的基板結構SS2的俯視示意圖。圖2B是沿圖2A的剖面線B-B’所作的剖面示意圖。與圖1B至圖1C所示的基板結構SS1相比，如圖2A至圖2B所示的基板結構SS2中的結構的不同之處在於：基板結構SS2包括可撓層110、120以及圖案化支撐層230，且圖案化支撐層230具有多個縱向長條形的開口O2，使得圖案化支撐層230具有縱向條狀圖案。

另外，輔助支撐材料RM可設置於開口O2中，且延伸至圖案化支撐層230周緣。由於通孔導電結構CV貫穿圖案化支撐層230，因此，可於圖案化支撐層230中鄰近通孔導電結構CV處形成斷開縫隙G2，而將圖案化支撐層230分隔為兩個區段P1、P2，其中區段P1圍繞通孔導電結構CV，且區段P2與區段P1分離。如此一來，可避免通孔導電結構CV與圖案化支撐層230的區段P2產生不必要的電性連接。

圖3是依照本發明一實施例的基板結構SS3的俯視示意圖。與圖1B所示的基板結構SS1相比，如圖3所示的基板結構SS3中的結構的不同之處在於：基板結構SS3包括可撓層110、120 以及圖案化支撐層330，圖案化支撐層330具有網狀圖案，且網狀圖案中具有多個開口O3。

另外，輔助支撐材料RM設置於開口O3中，且延伸至圖案化支撐層330周緣，同時，通孔導電結構CV可貫穿圖案化支撐層330周緣的輔助支撐材料RM，以避免與圖案化支撐層330產生不必要的電性連接。

圖4是依照本發明一實施例的基板結構SS4的俯視示意圖。與圖1B所示的基板結構SS1相比，如圖4所示的基板結構SS4中的結構的不同之處在於：基板結構SS4包括可撓層110、120以及圖案化支撐層430，圖案化支撐層430具有由橫向條狀圖案以及縱向條狀圖案組合而成的網狀圖案，且網狀圖案中具有多個開口O4。

另外，輔助支撐材料RM可設置於開口O4中，且延伸至圖案化支撐層430周緣。由於某些通孔導電結構CV貫穿圖案化支撐層430，且某些通孔導電結構CV貫穿輔助支撐材料RM，因此，可於圖案化支撐層430中鄰近通孔導電結構CV處形成斷開縫隙G4，而將圖案化支撐層430分隔為主體區段PB以及多個圍繞通孔導電結構CV的區段P4，且多個區段P4與主體區段PB分離。如此一來，可避免通孔導電結構CV與圖案化支撐層430的主體區段PB產生不必要的電性連接。

圖5A是依照本發明一實施例的基板結構SS5的俯視示意圖。圖5B是沿圖5A的剖面線C-C’所作的剖面示意圖。與圖4所 示的基板結構SS4相比，如圖5A至圖5B所示的基板結構SS5中的結構的不同之處在於：基板結構SS5包括可撓層110、120以及圖案化支撐層530，且圖案化支撐層530具有多個規則排列的開口O5所形成的網格狀圖案。

另外，輔助支撐材料RM設置於開口O5中，且輔助支撐材料RM並未延伸至圖案化支撐層530的周緣。由於通孔導電結構CV貫穿圖案化支撐層530，因此，可於圖案化支撐層530中鄰近通孔導電結構CV處形成斷開縫隙G5，且斷開縫隙G5環繞通孔導電結構CV。如此一來，可避免通孔導電結構CV與圖案化支撐層530產生不必要的電性連接。

圖6是依照本發明一實施例的基板結構SS6的俯視示意圖。與圖5A所示的基板結構SS5相比，如圖6所示的基板結構SS6中的結構的不同之處在於：基板結構SS6包括可撓層110、120以及圖案化支撐層630，且圖案化支撐層630具有多個橫向及斜向的長條形開口O6，這些橫向及斜向的長條形開口O6相互交叉而形成網狀開口。

另外，輔助支撐材料RM設置於開口O6中，且輔助支撐材料RM並未延伸至圖案化支撐層630的周緣。由於通孔導電結構CV貫穿圖案化支撐層630，因此，可於圖案化支撐層630中鄰近通孔導電結構CV處形成斷開縫隙G6，且斷開縫隙G6環繞通孔導電結構CV。如此一來，可避免通孔導電結構CV與圖案化支撐層630產生不必要的電性連接。

圖7是依照本發明一實施例的基板結構SS7的剖面示意圖。與圖1B至圖6所示的基板結構SS1~SS6相比，如圖7所示的基板結構SS7中的結構的不同之處在於：基板結構SS7包括可撓層110、120、圖案化支撐層730以及阻障層B1、B2，其中圖案化支撐層730可以具有與上述實施例所述的圖案化支撐層130、230、330、430、530、630中的任一者相同或相似的結構，且輔助支撐材料RM可設置於圖案化支撐層730的開口O7中。

在本實施例中，阻障層B1位於可撓層110與圖案化支撐層730之間，且阻障層B2位於可撓層120與圖案化支撐層730之間，阻障層B1、B2可以在可撓層110、120與圖案化支撐層730之間提供拉伸及脹縮的緩衝空間，進而在可撓層110、120產生形變的過程中調整基板結構SS7的應力分布。

圖8是依照本發明一實施例的顯示裝置20的剖面示意圖。與圖1A所示的顯示裝置10相比，如圖8所示的顯示裝置20中的結構的不同之處在於：顯示裝置20還包括可撓層810及圖案化支撐層830，其中可撓層810位於可撓層110與晶片接合層150之間，且圖案化支撐層830位於可撓層810與第一可撓層110之間。

在本實施例中，可撓層810的材質可以是聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚酯、環烯共聚物、金屬鉻合物基材一環烯共聚物或其他適合的材質。圖案化支撐層830可以具有與上述實施例所述的圖案化支撐層130、230、330、430、530、630中的任一者相同或 相似的結構，即圖案化支撐層830具有多個開口，且圖案化支撐層830的多個開口中設置有輔助支撐材料。圖案化支撐層830的材質可以具有比可撓層810更大的楊氏模量，例如：金、銀、銅、鋁、鈦、鉬等金屬，而輔助支撐材料的材質可以包括絕緣材料。藉由可撓層110、120、810與圖案化支撐層130、830交叉堆疊，可進一步提升顯示裝置20的基板穩定性。

圖9是依照本發明一實施例的顯示裝置30的剖面示意圖。與圖1A所示的顯示裝置10相比，如圖9所示的顯示裝置30中的結構的不同之處在於：顯示裝置30還包括印刷電路板CB以及黏著層AD，印刷電路板CB位於可撓層110與晶片接合層150之間，且黏著層AD位於可撓層110與印刷電路板CB之間。

在本實施例中，晶片接合層150可與印刷電路板CB電性連接，印刷電路板CB亦與導線W1電性連接，且印刷電路板CB可包括多層結構和多條走線，例如扇出線。如此一來，通孔導電結構CV可通過印刷電路板CB中的走線電性連接至晶片接合層150上的驅動元件DC。由於印刷電路板CB的表面可能不平整，且導線W1凸出於可撓層110的表面上，因此，藉由在可撓層110與印刷電路板CB之間設置黏著層AD，即可使印刷電路板CB平整地貼合於可撓層110。黏著層AD的材料例如可以使用非導電性絕緣膠(Non-Conductive Adhesive，NCA)。

綜上所述，本發明的顯示裝置藉由在雙層可撓層之間夾置圖案化支撐層，且於圖案化支撐層中設置輔助支撐材料，以改 善可撓層的抗拉伸能力，從而提高顯示裝置的基板結構的整體剛性，進而使顯示裝置的基板結構具有良好的穩定性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10:顯示裝置

110:可撓層

120:可撓層

130:圖案化支撐層

140:顯示元件層

150:晶片接合層

AO:抗氧化層

CT:色轉換層

CV:通孔導電結構

DC:驅動元件

E1、E2:電極

LD:發光元件

SL:種晶層

SS1:基板結構

TA:開關元件陣列

VA:通孔

W1、W2:導線

Claims (14)

1. 一種顯示裝置，包括：一第一可撓層；一第二可撓層，位於該第一可撓層上；一第一圖案化支撐層，位於該第一可撓層與該第二可撓層之間，且具有多個開口；一輔助支撐材料，設置於該些開口中；一通孔導電結構，貫穿該第一可撓層、該第二可撓層、以及該第一圖案化支撐層；一顯示元件層，位於該第二可撓層上；以及一晶片接合層，其中該第一可撓層位於該第二可撓層與該晶片接合層之間，且該晶片接合層通過該通孔導電結構與該顯示元件層電性連接，其中該第一圖案化支撐層具有網狀或條狀圖案。
2. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一可撓層以及該第二可撓層的材質包括聚醯亞胺、聚碳酸酯、聚酯、環烯共聚物、或金屬鉻合物基材-環烯共聚物。
3. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一圖案化支撐層包括金屬。
4. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該輔助支撐材料包括氧化矽、氮化矽、壓克力、矽氧烷、聚醯亞胺、或環氧樹脂。
5. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該顯示元件層包括一開關元件陣列，且該開關元件陣列與該晶片接合層電性連接。
6. 如請求項1所述的顯示裝置，其中該第一圖案化支撐層具有一斷開縫隙，且該斷開縫隙鄰近該通孔導電結構。
7. 如請求項6所述的顯示裝置，其中該斷開縫隙環繞該通孔導電結構。
8. 如請求項1所述的顯示裝置，還包括一第一阻障層，位於該第一可撓層與該第一圖案化支撐層之間。
9. 如請求項8所述的顯示裝置，還包括一第二阻障層，位於該第二可撓層與該第一圖案化支撐層之間。
10. 如請求項1所述的顯示裝置，還包括一第三可撓層，位於該第一可撓層與該晶片接合層之間。
11. 如請求項10所述的顯示裝置，還包括一第二圖案化支撐層，位於該第三可撓層與該第一可撓層之間。
12. 如請求項11所述的顯示裝置，其中該第二圖案化支撐層包括金屬。
13. 如請求項1所述的顯示裝置，還包括一印刷電路板，位於該第一可撓層與該晶片接合層之間。
14. 如請求項13所述的顯示裝置，還包括一黏著層，位於該第一可撓層與該印刷電路板之間。

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