TWM259183U - Low modulus substrate for flexible flat panel display - Google Patents

Description

M259183 捌、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係關於-種可撓性平面顯示器，譬如液晶顯示器 (LCD)、有機發光二極體顯示器、場致發光顯示器以及薄 膜或厚膜電-鉻或電-光顯示器。特別地，本創作係關於一 種可料成-定曲率半徑之可撓性平面顯示器。此外，本 創作還關於-種用於平面顯示器之可撓性基板。 【先前技術】 可撓性平面顯示ϋ目前雖處於發展階段，但其市場有望 擴展到各種使用環境。特別是可撓性平面顯示器在承受久 齡伸、I缩及切變應力之同時，尚需保持其平面顯示功 此。在平面顯示器之製造過程中，特意將其加上壓力負載， 譬如將許多層黏結在-起等，但其可撓性可確保大多數平 面顯不器仍能正常工作。 可撓性平面顯示器已在較早期之專利申請案中曾描述 過二譬如在英國專射請㈣GB 2 337 131 Α號中即描述 了一種LCD以及相應之製造方法。其中該lcd包括兩層由 :形塾片隔開之基板，該LCD被特別設計成滿足以下條 即.qL4/Eh3a5v/48;其中V係所加之壓力，譬如製 造過程中之黏結壓力等；”L"為壁形墊片之距離；”E"為基 板之彈性模數；，，h，，為基板之 墊片間所定義之顯示單元之厚;容差板與壁形 Q ,, 心;予度谷差。滿足上述條件之之 示，係LCD依照該英國專利申請案來製造lcd元件，其 基板表面上加正常壓力時仍能保持均勻之單元厚度(間

O:\S8\883 3 5.DOC M259183 隔），並提供優良之顯示效果。儘管如此，在製造或使用lcd 之過私中，LCD除承受壓力外，亦有可能承受彎曲。 另外國除專利申請案第WO 02/43032號中描述了一種 可％〇 _ tf U |包括—可撓性基板以及與該基板相連 ，夕仃及列電極’且於該行及列電極之間具有一顯示材 ;斗彡基板材料可為無機玻璃或聚合物薄膜。但該國際專 J申明木中所柄述之可撓性顯示裝置，係採用於該顯示器 之正常使用條件下處於玻璃狀態下之非晶或半晶聚合物二 料。 另外，先前技術並不能滿意地提供一基板，既適用於具 有低曲率半徑之可撓性平面顯示器、又使關示器維持滿 意的顯示效果。 【新型内容】 ^創作之㈣目的係爲了解決上述先前技術中之使暴露 於壓力和/或彎曲應力下之平面顯示元件具有可撓性之問 /夕迟目的，以及藉由隨後之詳細説明將變得更加明瞭之 夕’、他目的、優勢及特性，將依照本創作之第-方面、 並透過-可撓性平面顯示器而予以説明，該顯示器包括一 淨性模數小於或等於UGpa(千帕）之第一基板。 α、^ “、、本創作之第一方面之第一基板，其另外還具有小於 3 μ ; 1.3 GPa、1·ι GPa、1 GPa、0.9 GPa、0.8 GPa、0.7 GPa、 0-5 GPa - 0.4 GPa ^ 0.3 GPa - 0.2 GPaAO.l GPa 彈丨生模數。透過使用具有低彈性模數之材料，可獲

O:\88\88335.DOC M259183 得特殊之可撓性平面顯示器。 該第-基板可由在典型平面顯示器之正常工作條件下處 於橡膠狀態之任何聚合物薄膜製成，該材料即一種其玻璃 過渡溫度低於典型平面顯示器正常工作溫度（譬如心、6〇 C、40。(：、30。。、0 t：、-20。(：、_4〇。。等)之材料。 此外，該第-基板亦可由任何橡膠或類似橡膠之聚合物 製成，譬如基於石夕、聚㈣、氯丁橡膠、丁基橡膠、乙婦_ 丙烯橡膠、丙稀酸_、丁二烯橡膠、膽橡朦、腈橡膠、 1:1丙稀《、粉末轉了：烯及自㈣膠等， 或其任意組合。 平面顯示器可包括各種電·光媒介，譬如液晶、或電 2電泳元件、發光S件、有機或無機發光元件、聚合鄉 先兀件或其任意組合。無需改變材料之性質，即可將㈣ 類型之電_光媒介用於平面顯示器中。如此，即能保證使用 任何類型的電-光媒介之平面顯示器具有可撓性；事實上， 甚至可將電漿用作電-光媒介。 、 依照本創作之第—方& 之可撓性平面顯示器，其進一 + 可包括一個或多個膏暂卜从二rt 乂夕10貝貝上共面且緊貼第-基板之上、和/ 二下表面之層面。此等層面可擁有一較高之彈性模 :擁有大於〜叫彈性模數；另外，其亦可擁有 :低之彈性模數，亦即擁有—小於或等於⑽匕之彈^ ^此等層面可為第—基板提供一塗層，且其厚度可佔第 一基板與其上所附加之層面總厚度之80%。 另外’平面顯示器可包括一與第一基板共面之顯示基

O:\88\88335.DOC M259183 板’其中該顯示基板可擁有小於或等於15 Gpa之彈性模 數。該平面顯示器事實上包括一個或多個實質上共面、並 緊貼該顯示基板之上、和/或下表面之層面。 斤1 D第基板之上、下表面”在本創作説明中可解釋爲 咏 第一表面，思扣第一基板或顯示基板之較大表面。 依照本創作之第-方面之顯示基板，其進—步可擁有小 於或等於：UGPa、UGPa、1GPa、〇9Gpa 〇8Gpa、 〇·7 GPa ^ 0.6 GPa ^ 0.5 GPa > 〇.4 GPa ^ 0.3 〇Pa ^ 0.2 GPa 及o.l GPa之一之彈性模數值。 依照本創作之第一方面之可撓性平面顯示器，另外還可 包括位於第_基板及顯示基板之間之第_墊片及第二塾 片以及被定義於第一基板、顯示基板、第一墊片及第 二墊片之間之用於容納電_光媒介之顯示單元結構。該顯示 單兀、、、“冓可疋義在第一基板及顯示基板之間的顯示單元間 隙0 依照本創作之第-方面之可撓性平面顯示器，可進一步 包括-實質上共面且貼近第一基板之第一層面；該第一層 面具有彈性模數凡，且具有佔第一基板及第一層面總厚度 襲之厚纟；該第一基板可具有彈性模數&，其中&大於五” 此外，依照本創作之第一方面之可撓性平面顯示器，其 另外還可包括Λ貝上共面且貼近顯示基板之第二層面; 該第二層面具有彈性模㈣’且擁有佔該顯示基板及第二 層面總厚度80%之厚度’該顯示基板可具有彈性模數仏， 其Μ大於心。藉由形成此等層面舆基板之組合，可實現

O:\88\88335.DOC M259183 +面㉝不态之特殊優勢，因复 /、此楗鬲依照已知步驟所製成 之+面顯不器之彎曲撓性。 透過（#如）將一橡膠薄層塗敷 :二’的第一及/或第二層面之外表面，可極大地 減夕頦不單兀之間隔變化對 層（，可顯著地改良平面顯…感程度。增加該附加 士 顯不斋之彎曲（不）靈敏度，且口 皆/、；曲撓性有輕微之影響。 比率五//五#和/或比系尸 飞比羊，可大於2、2.5、3、5、S、 10、15或20中之一數值。第一 迸，而笛一 ϋ 及弟一層面可離電-光媒介最 曲之可誇：顯示基板則離電-光媒介最遠。由於被彎 曲之可抗性平面顯示器上之 表面，故可撓性+ ^§… 交，係位於其最外 性模數為、 …不為之設計應確保該最外表面之彈 !生杈數為取低。可撓性 之岸力，妯目士 颂不益之撓度，尤其是接縫處 減;、有較低彈性模數之第一基板以及顯示基板所 曲：照ΙΓ:之第—方面之可繞性平面顯示器，其於被彎 =-曲率時’仍能保證單元間隔之相對 於5%。可撓性平面顯示器滿足以下等式·· 幻

Md<^L ⑴ kGe〇R2h 其中^為單元間隔 塾片與第二塾片之間 顯示器在彎曲時之曲 A為第一或第二基板之厚度，z為第一 之距離，‘為-幾何常數，及為平面 率半徑。

O:\88\88335.DOC -10- M259183 灸：常數々“可等於丨至64範圍内之某一值，譬面 顯示态擁有對摇夕筮 田平 …工 及第二基板時，‘等於”。立值 取決於平面顯示器之幾何形狀。 ” 當d遠小於㈣，則上述等式可簡化為： Δ<— (2) k〇eoR2 h 其中Δ為實際單元間隔變化。 、本㈣之另_目的係確保對單元厚度（間隔）之控制，以 減少由顯示H之非均質性、和/或彎曲成每_單元間距 a1:):小Μ以内時所引起之單元間隔(gaP)變化。此處之 術扣”早70間P係指墊片之間之距離，或㈣之間之跨度。 依A本創作之第-方面之相對單元間隔變化，可等於或 J於下列相對單元間隔變化之一 ：5%、4%、、a」％、 i/o 〇·5/〇、〇·25〇/〇及〇·ι%。單元間隔變化愈小， 液晶顯示器之整辦〇所 丄、4 « 堂體α口貝、尤其是所顯示資訊之整體品質愈 佳0 依妝本創作之第一方面之第一基板和/或顯示基板，可包 括透月或非透明之可撓性聚合物。最好應避免聚合物失 效’因此具有較低彈性模數之第—基板和/或顯示基板可提 仏用於问失效應變（failure strain)，而具有較高彈性模數 之基板，則提供用於一低失效應變。 依照本創作之第一方面之基板，可被彎曲成小於：300、

O:\88\88335.DOC -11 - M259183 200、100、50、40、30、20、15、c 10、5、3及l毫米之一之 曲率半徑。選擇具有低彈性模數之第_基板和/或顯示基 板，可提供用於-能被彎曲成較小曲率半徑之可撓性平面 顯示器。因此，倘若將具有較大曲率半徑作爲顯示哭之， 計標準，則應選擇具有較高彈性模數之材料來製造第―基 板和/或顯示基板。而選擇具有較低彈性模數之材料則可ς 供具有如下性能之可撓性平面顯示器，即：其顯示單元接 縫處之切變負載被減少，同時單元發生故障之風險亦 低。 選擇可彎曲基板，可確保（嬖如）诗 V Q戈撓性平面顯示器能補 折疊進各種物體之中，進而提高平面顯示器之適用性。事 實上’可彎曲基板可用來攜載任何_種手持式及移動袭置 中之電子電路’從而為提高此等裝置之空間利料提供獨 特之可能性。 依照本創作之第-方面之可撓性平面顯示器，其另外還 可包括位於第一基板與顯示基板之間之多個第一及第二墊 片，該第一基板與該顯示基板之間定義有多個單元結構。 以上㈣，連同許多將於以下詳細描述中所闡明之其他 目的、優勢及特性，將透過依照本創作之第二方面之一具 有小於或等於1·5 GPa之彈性模數之可撓性基板而獲得。 依照本創作之第：方面之可撓性基板，可具有在本創作 之第一方面中所描述之任何特性。 以上目的、連同許多將於以下詳細描述中所闡明之其他 目的、優勢及特性，將透過依照本創作之第三方面之平面

O:\88\88335.DOC -12- M259183 顯示态之製造方法而獲得，並 ^ 、r°豕方法包括向一堅硬平面 顯不器增加一具有低彈性模數之 聊墙旺# ” 汉乐一層面，譬如橡 膝缚層寺。另外，該方法可包括 栝如供具有共面關係之第一 弟二層面’並於該第-及第二層面之間增加塾片，以在 -者之間定義一容納有電-光媒介之單元結構;另外還在靠 近第-及第二層之最外層上增加—些實質上共面、且且有 小於該第一及第二層面之彈性模數之額外層面（addltl〇nal layer)。 依照本創作之第三方面之可挽性平面顯示器製造方法 可具有在本創作之第_及第二方面中所描述之任何特性 【實施方式】 圖1係一第一基板12之截面示意圖1〇，其上有兩個塾片14 及15。該圖未按比例繪製。參數z、^及^如圖所示，其中丄 為墊片跨距長度，亦即墊片中心點間之距離；福最初之單 元間隔；/2為基板厚度。 圖2顯示一帶有參數相同之基板之雙層顯示單元之高度 與間距函數之臨界值，其中Α=〇·丨μηι。實線針對彎曲單元 。十^、並被固定為及；而虛線則針對加有一怪定壓力0之平 面單元計算、並被固定為五；在壓力及彎曲情形下仍能正 常工作之工作區位於該圖之左上角處。 圖3係依照本創作之一可撓性LCD 110之一部分之截面示 意圖’其未按比例繪製。該可撓性LCD 110包括一第一基板 122及第一層面124、一顯示基板128及一第二層面126;該 第一層面124及第二層面126由若干墊片142、144及146隔 O:\88\88335.DOC -13- M259183 開；第一層面124之彈性模數大於第一基板122之彈性模 數，第二層面126之彈性模數大於該顯示基板128之彈性模 數。 具體實施例 例1 上述可撓性LCD顯示器基體（matHx)中之墊片間距，最好 依A?、_示裔像素間距來選取。彎曲時之單元間隔變化取決 於基板之高度及墊片間距（等式丨）。在本例中，該工作之顯 示器，假設其所允許之單元間隔變化Δ=0·1 mm。對於15〇 mm厚之基板及Ζ=500 μηι之墊片間距，則能獲得及=ii 之最小彎曲半徑。在此彎曲半徑上，基板之最大應變為 1.3% 〇 用一咼模數基板（E=200G Mpa(兆帕））與一低模數基板 (E=l〇〇 Mpa)進行比較。 在臨界延伸處，無論係由於開始塑性變形，或是由於機 械故障，該基板均不再具有彈性。臨界延伸量對於高模數 材料一般約為1 %，而對於低模數材料則超過丨〇%。 具有高模數基板之LCD顯示器之臨界變形極限（1%)，在 $=15以111時達到；而具有低模數基板之臨界變形極限（1〇%) 則在及=1.5 mm時達到。 對於相同之曲率半徑，擁有低模數基板之顯示器上之應 力明顯較低（在本例中，基板模數之比為係數2〇)，這能減 少、周邊接縫（譬如）發生故障之風險。 採用低模數基板可獲得顯著減小之·彎曲㈣，並能極大

O:\88\88335.DOC -14- M259183 地減少顯示器或顯示元件，譬如基板或接縫等，發生故障 之風險。 例2 一 LCD由高模數（E=2000 Mpa)的薄（/^5〇 μιη)基板製 成，單元中之墊片間距為ζ = 5〇〇 μηι。為取得適當之單元間 隔控制，要求△<〇」μιη，而極限彎曲半徑則 為獲得更佳之彎曲性能，於顯示器之兩面再附加一第二 層面（150 c]m，低模數，E=1〇〇 Mpa)。以此附加層即可獲 得顯著改良之彎曲性能。其於彎曲半徑及=9111111時，可得到 適¥之单元間隔控制（Δ<0.1 μιη)。 在本單元之幾何佈局中，可將類似像偏振器、阻尼器 (retarder)等光學層面整合於高模數基板中。 在基板上增加一個或多個軟層面，可改良單元之彎曲性 能0 對此等薄層之處理係一單調而乏味之工作。起皺會損壞 薄基板，且在起皺處之局部應力將會超出所允許之應變。 使用一電-光顯示器（0LED)來作爲示例。該顯示器形成 ；南模數之薄水合物基板上（E=3 000 Mpa，/2=30 μηι)， 而實際之顯示器結構於基板之頂部擁有一有限的厚度（<4 μπι);該顯示器包括所有功能性層面及（易碎的）密封塗層。 顯示器結構之頂部加有一低模數層面（£=1〇〇 Mpa，α=2〇〇 ，並於薄基板之上至少增加一個低模數層面，以防止 起敵。

O:\88\88335.DOC -15 - M259183 顯示器中之多個層面，譬如易碎的密封塗層等，將在赶 過臨界應變時損壞。以0.5%之臨界應變為例，3〇 厚之 基板可捲曲成3 mm之曲率半徑。而於（捲曲的顯示器之）外 表面增加低模數層面，則可獲得更低之彎曲半徑。 【圖式簡單說明】 結合附圖，並透過以上對本創作之較佳具體實施例之示 例性及非限定性詳細描述，可對本創作之上述及其他特性 與優勢有更好之理解。其中： 圖1係一基板之截面示意圖； 圖2係一具有相同參數基板之雙層顯示單元之高度與壁 形分隔（間距）之函數關係之臨界值示意圖；以及 圖3係一可撓性LCD之一部分之截面示意圖。 【圖式代表符號說明】 10 基板截面示意圖 12 基板 14 墊片 15 墊片 L 墊片跨度 d 起始單元間隔 h 基板厚度 110 可撓性平面顯示器 122 第一基板 124 第一層面 126 第二層面

O:\88\88335.DOC -16- M259183 128 顯示基板 142 墊片 144 墊片 146 墊片

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Claims (1)

1. M2级秘羞〇7號專利申請案 ί修. 中文申請專利範圍替換本(93年11月) 玖、申請專利範®: 1. -種可撓性平面顯示器，包含 :具有-小於或等於15 GPa之彈性模數之第一基板; 3貝上共面、且緊貼該第—基板之上和/或下表面之一 個或多個層面；以及 位於與該基板共面的一顯示基板。 2· 如申請專利範圍第！項之可撓性平面顯示器，其中該第一 基板具有一小於或等於選自以下組成之群組之彈性模 0.6 GPa、〇·5 GPa、fw m Λ 3· 0.4GPa>0.3GPa^0.2GPa^0.lGPa〇 如申請專利範圍第1或第2項之可撓性平面顯示器，其中 該平面顯示器包括-電-光媒介，如一液晶、或一電-絡或 電泳疋件、—發光元件、-有機或無機發光元件、聚合 物發光元件或其任意組合。 4. 如：請專利範圍第1項之可撓性平面顯示器，其另外還包 =貫質上共面、且緊貼該第一基板之第一層面，其中該 第-層面具有彈性模數恥且該第一基板具有一彈性模數 心，其中大於Επ 0 5. 如申請專利範圍第4項之可撓性平面顯示器，其中該第一層 Λ電光媒；1最近’且該第—基板離該電·光媒介最遠。 :申請專利範圍第4或第5項之可撓性平面顯示器，其中 大於選自以下群組之數值：2、2.5、3、5、 8、W、15 或 20。 88335-931103.doc M259183 二請專利範圍第4或第5項之可撓性平面顯示器，其中 «亥弟層面具有一佔該第一基板及該第一層面總厚度 80%之厚度。 8· 如申請專利範圍第㈣之可撓性平面顯示器，直中該第一 基板可彎曲成之曲率半㈣小於選自以下組成之群組之 半徑：3〇〇、2〇0、100、5〇、4〇、3〇、2〇、ι5 ι〇 5 3 及1毫米。 9. 如申清專利範圍第1項之可撓性平面顯示器，其另外還包 括…亥第基板共面之顯示基板’該顯示基板具有一 小於或等於1.5 GPa之彈性模數。 陳如申請專利範圍第9項之可撓性平面顯示器，其中該顯示 基板具有一小於或等於選自以下組成之群組之彈性模 ^：1.3GPaM,GP.1GPa.〇>9Gp^〇8Gpa 〇7〇pa； 0.6 GPa 〇·5 GPa、〇·4 GPa、〇·3 GPa、〇 2 ⑽及 〇」Gpa。 u.如申請專利範圍第9項之可撓性平面顯示器，其另外還包 括貫質上共面、且緊貼該顯示基板之上和/或下表面之— 個或多個層面。 A如申料利範圍第9項之可撓性平面顯示器，其另外還包 括灵貝上共面、且緊貼該顯示基板之第二層面，該第 二層面具有-彈性模數心，且該顯示基板具有_彈性模 數五/r，其中該五I大於五斤。 13.如中請專利範圍第12項之可撓性平面顯示器，其中該比 率五"I大於選自以下群組之數值：2、2.5、3、5、8、 10、 15或20。 88335-931103.doc M259183 14. 如申請專利範圍第12或第咖之可撓性平面顯示器，其 中該第二層面呈古 ^ 面一有一佔该顯示基板及該第二層面總厚度 80%之厚度。 15. 士申明專利乾圍第9項之可撓性平面顯示器，其另外還包 括位於該第—基板及該顯示基板之間之—第—墊片及一 第：墊片’以及-被定義於該第-基板、該顯示基板、 二—墊片及該第二墊片之間之用於容納該電-光媒介之 一早讀構，該單元結構定義該第—基板與該顯示基板 之間之一單元間隔。 16. 如申請專利範圍第15項之可撓性平面顯示器，其中該第 二^面離該電_光媒介最近’且該顯示基板離該電-光媒介 最遠。 17·如申請專利範圍第9項之可撓性平面顯示器，其中該可撓 平面…員不器可被曾曲成一曲率，同時確保該單元間隔 之相對變化Δ/J等於或小於5%。 t申明專利靶圍第15、16或第17項之可撓性平面顯示 ""中"亥可撓性平面顯示器滿足以下等式： A/d <^^- ^GeoRlh 其中场該單元間隔4為該第-或第二基板之厚度，χ 為該第-與第二塾片之間之間距，‘。為一幾何常數又，且 及為該平面顯示器彎曲時之曲率半徑。 19.如申請專利範圍第15、16或第17項之可挽性平面顯示 88335-93ll03.doc M259183 器，其中该相對單元 間隔變化係等於或小於選自以下組 之相對單元間隔變化:5%、4%、3%、2 5%、2%、 1-5% > 1〇/〇 >〇.5〇/〇,〇.25%^〇1%〇 . 20. 21. 22. 23. 如申請專利範圍第9項 _ 、之可I性平面顯示器，其另外還包 :位於該第-基板與該第二基板之間之多個第一和第二 片八中該第一基板與該第二基板之間定義有多個單 元結構。 其中該第 如申請專利範圍第1項之可撓性平面顯示器 基板匕括透明或非透明之可撓性聚合物。 其中該顯示 如申請專利範圍第9項之可撓性平面顯示器 基板包括一透明或非透明之可撓性聚合物。 一種可撓性基板，包含 第基板層，其具有一小於或等於1.5 GPa之彈性模 數；以及 ' 一第二基板層，位於實質上共面、且緊貼該第一基板層 之上和/或下表面， 其中，該第一基板層離一電-光媒介最遠，且該第二基板 層離該電-光媒介最近。 88335-931103.doc 4-