TWM270607U - Thin film patterning arrangement - Google Patents

Description

M270607 八、新型說明： 【新型所屬之技術領域】 本創作係關於一種薄膜圖案化配置，其包含一基板及經 排列以將該基板之一表面分割為子區域的障壁。其亦係關 於製造此薄膜圖案化配置之方法，以及係關於包含此薄膜 圖案化配置之裝置。 【先前技術】 近年來，藉由在同一基板上形成具有不同性質的預定圖 案之薄膜而獲得功能裝置之技術發展不足。此等功能裝置 包括彩色遽光器及薄膜電子設備，例如顯示裝置及導體/半 導體圖案。 形成此等圖案之一有前途之方法使用包含該等薄膜材料 之液體的喷墨印刷。噴墨印刷為一種較佳方法，歸因於其 低材料用量、高精度及相對較低之成本。但是，圖案之喷 墨印刷之一問題為：不同的薄膜材料可能在基板之表面上 此口舉例而a ’虽使用噴墨印刷以形成一薄膜圖案(例 如，LCD裝置之-彩色渡光器）時，排放之液體材料可能流 入相鄰之像素，導致具有混合色彩的像素。 為避免此問題’基板之表面通f具有被稱為障壁之突出 分割構件。障壁將該表面分割為界定薄膜圖案的子區域。 包含薄膜材料之液體沈積於不同子區域。以 =器為例’其基板表面被分割為像素，而每個像素被 刀。*1為不同色彩（通常為紅、綠及藍）的 子像素填充其有色薄膜材料而無任何色彩之混合Π障 94755.doc M270607 壁一，為有機材料光阻，其圖案通常已藉由微影而界定。 對功能裝置之要求為其較薄。此對突出障壁之高 又提=限制’ $而亦對每個分割區域所沈積之液體材料之 體積提出限制。若沈積體積太大之液體，則其將易於橫流 至相鄰刀t彳區域。相反地，若沈積體積太小之液體，則其 將不此塗覆分割區域之整個表面，導致不規則的圖案化及 不良或甚至無功能裝置。 >通常」對具有有機障壁之無機基板（例如玻璃）之狀況而 曰’執仃表面處理以在基板之表面(來自喷墨印刷之液滴著 落於此)與障壁之間建立表面能之差異。此係為了在基板表 面上保持相對高的液_，意即低表面_液體前進接觸 角並在分割障壁之上獲得相對低的液體潤濕，意即高表 面-液體前進接觸角。在表面處理之後，液體將潤濕基板表 面而不潤濕障壁’從而防止液體橫流至相鄰分割區域。 該表面處理詳細描述於EP 0 989 788之中，並且為通常如 下.首先藉由例如氧電聚或紫外臭氧處理來清潔該基板。 接著塗佈諸如CF4、瞻3或呢之氟電漿。豸等氣分子團 (fl謝moieties)黏附於有機障壁材料，如减得障壁排斥該 印刷液體，而使無機基板材料之潤濕基本上不受影響。因 此’在障壁與基板表面之間建立起纟面能之對肖。並且可 將相對較大體積之包含薄膜材料的液體沈積於分割區域之 上而不會溢出障壁。 在EP 0 989 788中，描述了用於圖案化薄膜之無機基板。 然而，存在對基於聚合基板而非無機基板（例如玻璃基板） 94755.doc M270607 之功能裝置（例如電子、光學及光電子裝置）的需求。舉例而 言，在薄、輕及/或可撓性裝置中即為此狀況。可使用具有 良好的再現性及容限之微影來將有機分割障壁（例如光阻） 谷易地排列於塑膠表面上。 然而，由於基板與障壁之間在材料性質上並無明顯的差 異，因此障壁及基板兩者在執行上述表面處理時將會以相 同方式而受到影響，並且，將不會建立障壁與基板之間在 液體親和力上的差異。歸因於該氟電漿，有機表面上之接 觸角在前述兩步驟表面處理之後亦將為相對較高，其導致 以液體覆蓋分割區域之問題。相反地，在僅經歷第一清潔 處理（例如氧電漿或紫外臭氧）之後，有機塗層以及障壁將具 有相對低的與該印刷液體之接觸角，此將使得噴墨印刷之 液滴難以覆蓋分割區域而不會溢出該等障壁，且將與沈積 於相鄰分割區域之薄膜材料混合。 【新型内容】 本創作之-目的係緩解前述與聚合基板之使用相關聯之 問題，並且提供基於聚合基板之功能薄膜裝置。 可藉由本創作來獲得此等及其他目的。 本創作係關於一種薄膜圖案化配置，其包含一基板及經 排列以將該基板之-表面分割為子區域的障壁。該表面由 聚合材料構成’且至少部分塗佈有至少部分機之塗層。該 塗層可為完全或部分無機，且在一些實施例中可包含多種 塗層材料，意即非同質塗層。 s亥至少部分無機之塗層較佳具有此等性質：在薄膜圖案 94755.doc M270607 化配置經受表面處理之後，建立液體親和力之差異，使得 液體之障壁親和力小於液體之基板親和力。 質之有機薄 藉此，可提供一種沿其表面具有不同潤濕性 膜圖案化配置。 本創作亦係關於一種製造薄膜圖案化配置之方法，其包 含：提供-具有-有機材料表面之基板，以至少部分無: 之塗層來塗佈該基板之該表面之至少—部分，且沈積障壁 以將該塗佈之表面分割為子區域。該方法較佳亦包含—表 面處理，藉以在塗佈之表面與障壁之間建立液體親和力之 差異。 此外，本創作係關於包含具有沈積於該等基板上之薄膜 圖案之薄膜圖案化配置的裝置。其亦係關於製造該等裝置 之方法，其包合於該薄膜圖案化配置上沈積薄膜材料。 本創作之此等及其他態樣將自下文所描述之實施例得以 闡釋並變得顯而易見。 【實施方式】 圖1及圖2展示一薄膜圖案化配置6，其包含一聚合物基板 1，該基板1塗佈有一至少部分無機之塗層2且排列有分割障 壁3。薄膜材料4沈積於經分割之子區域5上。 該聚合基板1，或該基板之至少一表面（1)，可由任何適 合用作基板之聚合材料構成，例如（但不限於）聚碳酸酯 (PC)、聚醚颯（PES)、聚冰片烯（PNB)、聚芳基酯（pAR)、聚 聚對苯二甲酸乙二酯（p〇lyethylentheraftalate)(pET)、聚聚 對萘二甲酸乙二酯（p〇lyethernafthalate)(PEN)、環氧化物、 94755.doc M270607 聚甲基丙婦酸甲醋Δ、 ΜΑ)、來聚胺基甲酸酯（piJR)。不同 的材料可適合不同的用#，n & % ^ 〕用通，且為熟習此項技術者所已知。 4基板可由有機化合物或配置有_有機表面之至少部分血 機之化合物構成。 该至广部分無機之塗層2可包含任何無機材料，包含如氮 #夕氮化銘、一氧化石夕、氮氧化石夕、氣氧化石夕、氧化欽、 氧鍅I化給、氧化！呂或其混合物之適合以賤鐘或蒸汽 沈積來沈積之非導電材料。該至少部分無機之塗層2亦可包 含諸如⑽(摻雜有氧化錫之氧化銦）之導⑽料。該等無機 材料可以（毫微）粒子而併入部分有機之塗層樹脂中，或可為 k層材料本身之化學結構之部分（例如。亦可使 用適合濕式化學沈積（例如旋塗）之無機材料，例如TEOS(四 乙基氧矽烷）。 °亥至；部分無機之塗層2較佳包含至少5%(w/w)、更佳為 至夕25 /〇、甚至更佳為至少45%之無機材料。其甚至可包含 100%之無機材料。舉例而言，可使用一包含鄕之碳原子、 38/。之氧原子及42%之矽原子之塗層。使用部分無機之塗層 之一優勢為，此等塗層通常比1〇〇%之無機塗層更適合於濕 式塗佈方法，例如噴墨印刷與旋塗。1〇〇%之無機塗層通常 需要使用諸如真空沈積之方法而沈積於基板上。可使用包 含韻、蒸汽沈積、旋塗、絲網印刷、真空沈積及噴射塗 佈之任何適合之方法將至少部分無機之塗層2沈積於基板丄 上。最適合此等塗層之沈積方法及條件隨所選擇之塗層及 基板之材料而變化，並且此已為熟習技術者所熟知。對於 94755.doc -10- M270607 -些應用，例如顯示裝置及彩色濾光器，該至少部分 之塗層2較佳為透明’而對其他應用’此非為必要。該至少 部分無機之塗層2之厚度可為自小於⑽微米至大㈣峨 米。該至少部分無機之塗層2可為非同質 層材料。此等非同質塗層之非限制性之實例應用於 置，其中將不同之塗層用於不同之子區域，兩塗層沈積於 彼此之上，等等。 障壁3可為任何習知之有機光阻，例如Az52i8_e(Az Hoechst)、標準Su_8光阻（Micr〇Chem c〇rp)或光可圖案化有 機聚聚醯亞胺。可藉由不㈣適#方法（包含光微影技術、 凹版膠板印刷、噴墨印刷、絲網印刷、微接觸印刷、毛細 官微澆鑄（MIMIC)或無水膠板印刷）將障壁3塗覆於經塗佈 之基板上。最適合此等障壁之應用方法及條件隨所選擇之 障壁材料而變化，且為熟習技術者所熟知。 在本創作中，吾人希望分割子區域中之至少部分無機之 塗層2的表面及障壁3的表面經受表面處理，使得對意欲待 沈積於薄膜圖案化配置上的包含薄膜材料4的液體而言，障 壁3與意欲待沈積薄膜材料4的子區域相比表現更高程度的 非親和力。藉由執行該處理，使得對障壁之液體接觸角為 足夠大（例如〉40。）（低潤濕）並且對子區域之液體接觸角為 足夠小（例如<25。）（向潤濕），即使液體體積係相對大，其亦 不會超過並溢出障壁，且薄膜將因此僅沈積於預定子區 域。應較佳選擇障壁及塗層之材料組合，使得能建立液體 親和力之此差異。 94755.doc M270607 :使用以包含a錢基化合物作為誘導氣體之電聚處理 來執行該表面處理。此等氟基氣體之實例較佳包含⑺、 咖3或其組合。此表面處理之結果為：該等氟化合物 將黏附於有機障壁，但其程度不如其黏附於該基板塗芦之 程度大，由此在障壁與基板塗層之間建立所要之液體親和 =的差異。已發現該至少部分無機之塗層並不需要保持完 i以良好地起作用。可能在該配置之沈積後處理中出現的 (例如)小裂痕或空穴等並不會任何實質性程度地不利影塑 其潤濕性質。亦可使用可在障壁與塗層之間產生類似之液 體親和力差異的其他表面處理方法。 、、亡創作亦係關於一種包含其上沈積有一圖案化薄膜之前 述薄膜圖案化配置的裝置。該沈積之薄膜材料可為（尤其） 色彩材料、非導電材料、導電材料、半導電材料或其組合， 口亥虞置因而可（尤其）為用於包含諸如Lcd之顯示裳置之 各種應用的彩色濾光器、不同類型之薄膜電子裝置（例如用 於顯示裝置之主動式矩陣陣列、智慧標識及智慧卡）。 可使用不同的方法，包含液滴按需式壓電噴墨印刷 (dr〇Piet-on-demand piezoelectric ink_jet printing)、氣泡喷 射印刷（bubble jet printing)、連續喷墨印刷（c〇ntinu〇us ink jet printing)、橡皮凸版印刷（fiex〇graphic printing)、絲 網印刷等，將薄膜材料沈積於該薄膜圖案化表面上。該沈 積步驟通常後接一蒸發步驟，其中將沈積液體中的溶劑蒸 發掉，使固體薄膜材料保留在塗層表面上。 本創作不應被認為僅限於上述實施例及下列試驗。其包 94755.doc 12- M270607 括由附加之專利申請範圍所界定之範嘴所涵蓋之所有可能 之變化。 b · 試驗 - 部分無機之塗層

以包含20%之碳原子、38%之氧原子及42%之石夕原子的塗 層來塗覆聚碳酸酯薄片。將習知HpR光阻障壁塗覆於經塗 佈之塑膠薄片上’以形成一用作根據本創作之彩色渡光器 的薄膜圖案化配置。排列障壁（5〇微米寬）以形成_ χ綱 微米之像素，每個像素被分為三個尺寸（内部尺寸）為_ X φ 217微米的子像素。該基板經受以氧電漿進行之清潔且隨後 以CF4電漿進行之表面處理。在處理之後，使用喷嘴直徑為 50微米之Micr〇DropGmbH單喷嘴喷墨頭，將黏度為12厘泊 (cP)之紅、綠及藍彩色油墨沈積於該等子像素内。油墨之一 滴（直徑〜55 μιη)印刷每65 μηι以使彩色油墨填充子像素。測 量油墨之前進接觸角，並發現其在該部分無機之塗層上為 10-20° ’而在有機障壁上為>5〇。。 I 因此’吾人發現在障壁與塗佈有部分無機之塗層的聚合 基板之間建立所要之液體親和力之差異係可能的。 無機塗層 使用真空沈積技術將ΙΤΟ(氧化銦-錫）塗層沈積於聚碳酸 西旨薄片上。如前述試驗，在該基板上排列相同類型之障壁 且印刷油墨滴。其結果亦與前述試驗之結果幾乎完全相同。 \ 因此’吾人發現在障壁與塗佈有無機塗層的聚合基板之 ^ _ 間建立所要之液體親和力之差異係可能的。 94755.doc -13- M270607 本創作揭示了一種薄膜圖案化配置⑹，其包含一基板⑴ 及-排列以將该基板⑴之一表面分割為子區域⑺的障壁 ()忒表面由I合材料構成，且塗佈有至少部分無機之塗 層（2)。薄膜材料（4)較佳沈積於該薄膜圖案化配置上。 【圖式簡單說明】 圖1說明了一薄膜圖案化配置之透視圖。 ® 2說明了圖1之該配置之剖示圖。 【主要元件符號說明】 基板 至少部分無機之塗層 障壁 薄膜材料 子區域 薄膜圖案化配置 94755.doc •14·

Claims (1)

1. M270607 第093211194號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(舛年2月） 九、申請專利範圍： L·— —:?多 1·二種薄膜圖案化配置（6)，其包含一基板⑴及經排列以將 該基板（1)之一表面分割成子區域（5)的障壁（3)，其特徵在 方；至h亥|面係由聚合材料構成，且該表面至少部分塗 佈有一至少部分無機之塗層（2)。 2·如明求項1之配置（6)，其中該至少部分無機之塗層（2)包 含100%之無機材料。 3 · 士明求項1之配置，其中該至少部分無機之塗層（2)包 含至少5%之無機材料。 4·如、睛求項1至3中任一項之配置⑹，其中該至少部分無機 之k層（2)包含至少兩種獨立的塗層材料。 5·如明求項1至3中任一項之配置（6)，其中在一表面處理之 後，在邊至少部分無機之塗層（2)之該表面與該等障壁（3) 之忒等表面之間建立至少為10度的前進接觸角之差異。 6·如睛求項1至3中任一項之配置⑹，其中該至少部分無機 之塗層（2)為超過7〇%透明。 7·種薄膜裝置’其包含如請求項1至3中任-項之薄膜圖 案化配置（6)，且進一步包含沈積於該等子區域（5)之至少 部分上之薄臈材料（4)。 8·=請求項7之薄難置，其中該薄膜材料⑷形成選自由光 學圖案、導體圖案、絕緣體圖案、半導體圖案及其組合 所構成之群的至少一薄膜圖案。 9·如請求項8之薄膜裝置，其中該薄膜圖案為一光學圖案且 M270607 該裝置為一彩色濾光器。 10. —種包含如請求項7之薄膜裝置之顯示裝置。 11. 一種包含如請求項8至9中任一項之薄膜裝置之顯示裝 置。 94755-940222.doc