应用于柔性电子元件的基板结构及其制造方法

摘要

本发明提供一种应用于柔性电子元件的基板结构，包括：支撑载体；柔性基板，与该支撑载体相对设置；脱模层，形成于该柔性基板相对于该支撑载体的一面上；以及粘合剂层，形成于该支撑载体、该脱模层与该柔性基板之间，其中该粘合剂层的面积大于该脱模层的面积，且该粘合剂层对该柔性基板的密合度大于该脱模层对该柔性基板的密合度。本发明另提供一种制造上述基板结构的方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种基板结构，特别涉及一种应用于柔性电子元件的基板结构及其制造方法。

背景技术

柔性显示器已成为新一代新型显示器的发展趋势，而发展主动式柔性显示器更是主流趋势，世界各大研发公司均由现行厚重且易破碎的玻璃基板跨入非玻璃类且重量更轻的柔性塑料基板材料发展，并朝向主动式全彩的TFT显示面板迈进。目前，针对开发主动式柔性显示器的技术有a-Si TFT、LPTS TFT及OTFT三种选择，在显示介质的部分包含EPD、ECD、LCD及EL。

在制造方式的选择上可以分成batch type(间歇式)及roll to roll(卷对卷式)方式，若选择batch type方式进行TFT元件制造，可利用现有TFT设备进行制作，具有相当优势，但必须发展所谓基板转移或离膜技术，将柔性显示器从玻璃上转移到其它塑料基板上或取下。而roll to roll方式则必须利用全新设备来进行，并必须克服转动及接触所引发的相关问题。

以batch type方式制造TFT结构主要有三种方式，一是SEC利用PES作为基板转附于硅芯片上，利用低温a-Si TFT技术开发7”VGA(640×480)塑料LCD，而此法需要一种耐高温、低热膨胀系数、低光延迟性且耐化学腐蚀性优异的高透明基板材料，并配合适当的粘合剂层及良好的脱模技术。二是Seiko Epson利用LPTS transfer(转移)技术进行TFT背板开发，在玻璃基板上进行LPTS TFT背板制作，完成后，Seiko Epson再利用激光退火(laserannealing)。所谓transfer技术主要优点为TFT元件制程温度不受塑料基板的限制，因此，有较好的特性，故一般具高透光性塑料基板便可以被用来使用，但其transfer机制及转附技术显得更加重要。另外，第三种为Philips通过将聚酰亚胺(PI)涂布于玻璃上，进行a-Si TFT-EPD显示器的开发，并利用transfer技术将PI基板从玻璃上取下。此技术虽然利用传统PI塑料基板，但因其具有耐高温的特性，直接涂布于玻璃上，不但制程温度可以超过300℃，又可以省去转附的步骤，但仍必须利用激光去除玻璃基板。

发明内容

本发明的实施方式之一，提供一种应用于柔性电子元件的基板结构，包括：支撑载体；柔性基板，与该支撑载体相对设置；脱模层，形成于该柔性基板相对于该支撑载体的一面上；以及粘合剂层，形成于该支撑载体、该脱模层与该柔性基板之间，其中该粘合剂层的面积大于该脱模层的面积，且该粘合剂层对该柔性基板的密合度大于该脱模层对该柔性基板的密合度。

本发明的实施方式之一，提供一种应用于柔性电子元件的基板结构的制造方法，包括：提供支撑载体；提供柔性基板，与该支撑载体相对；在该柔性基板相对于该支撑载体的一面上形成脱模层；以及利用粘合剂层将该柔性基板与该脱模层固定在该支撑载体上，其中，该粘合剂层的面积大于该脱模层的面积，且该粘合剂层对该柔性基板的密合度大于该脱模层对该柔性基板的密合度。

上述将该柔性基板与该脱模层固定在该支撑载体上的步骤包括在该支撑载体上涂布该粘合剂层，以及利用该粘合剂层粘结该支撑载体、该脱模层与该柔性基板；或是在该脱模层与该柔性基板相对于该支撑载体的一面上涂布该粘合剂层，以及利用该粘合剂层粘结该柔性基板、该脱模层与该支撑载体。

本发明主要提供一种应用于柔性电子或相关柔性产业上的基板结构。此基板结构包含柔性基板、脱模层、粘合剂层与支撑载体，其利用脱模材料与柔性基板密合度不良，而粘合剂层与柔性基板密合度优异的特性，使转附于支撑载体上的柔性基板在后续制程中不致脱落，并在完成所有制程后，可轻易分离。本发明可使在支撑载体上的制程技术轻易转移至柔性基板上，并在柔性基板上制作高精密度的像素。

为使本发明的上述目的、特征及优点能更明显易懂，以下列举较佳实施例，并配合附图进行详细说明。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式之一--一种应用于柔性电子元件的基板结构的剖面示意图。

图2A～2C是本发明的实施方式之一--一种应用于柔性电子元件的基板结构制造方法的剖面示意图。

图3A～3C是本发明的实施方式之一--一种应用于柔性电子元件的基板结构制造方法的剖面示意图。

符号说明

10基板结构；

12支撑载体；

14柔性基板；

16脱模层；

18粘合剂层；

A1脱模层面积；

A2粘合剂层面积。

发明的具体实施方式

参照图1，根据实施方式对本发明应用于柔性电子元件的基板结构进行说明。基板结构10包括支撑载体12、柔性基板14、脱模层16以及粘合剂层18。柔性基板14与支撑载体12相对设置。脱模层16以第一面积A1形成于柔性基板14相对于支撑载体12的一面上。粘合剂层18以第二面积A2形成于支撑载体12、脱模层16与柔性基板14之间。值得注意的是，第二面积A2大于第一面积A1，且粘合剂层18对柔性基板14的密合度大于脱模层16对柔性基板14的密合度。

支撑载体12可包括玻璃或硅晶圆。

柔性基板14可以是柔性显示器基板，例如主动式柔性显示器基板，其可由例如聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚醚砜(polyethersulfone，PES)、聚丙烯酸酯(polyacrylate，PA)、聚降冰片烯(polynorbornene，PNB)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)或聚醚酰亚胺(polyetherimide，PEI)的聚合物材料或金属所构成。

脱模层16可由例如聚对二甲苯(parylene)或环烯共聚物(cyclic olefincopolymers，COC)的材料所构成，其对柔性基板14的密合度为0B(百格刀密合度测试)。

粘合剂层18可由紫外线固化型树脂、热固化型树脂或紫外线加热固化型树脂所构成，例如压克力树脂、环氧树脂、经压克力树脂改性的环氧树脂、聚氨基甲酸酯树脂、硅氧烷树脂、聚酰胺树脂、酮醛树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、脲醛树脂或上述树脂的混合物，其对柔性基板14的密合度为1～5B(百格刀密合度测试)。

作为本发明的粘合剂层，可根据所使用的柔性基板的不同而选择适当粘合剂层，其重点在于所选择粘合剂层的耐热温度须大于柔性基板的玻璃化转变温度(Glass Transition Temperature，Tg)，以避免粘合剂层在后续高温制程中熔化，导致基板结构形变。举例来说，若使用PET柔性基板，则须选择耐热温度大于120℃的粘合剂层，而若使用PEN柔性基板，则须选择耐热温度大于150℃的粘合剂层。

图2A～2C为本发明的实施方式之一，一种应用于柔性电子元件的基板结构的制造方法。

参见图2A，首先，提供柔性基板14。之后，以例如涂布或蒸镀的方式在柔性基板14的一面上形成脱模层16。脱模层16的面积为A1。

接着，参见图2B，提供支撑载体12，相对于柔性基板14与脱模层16。之后，以例如涂布的方式在支撑载体12上形成粘合剂层18。粘合剂层18的面积为A2。

接着，参见图2C，利用粘合剂层18粘结支撑载体12与形成有脱模层16的柔性基板14，从而在支撑载体12上固定柔性基板14与脱模层16。值得注意的是，面积A2大于面积A1，且粘合剂层18对柔性基板14的密合度大于脱模层16对柔性基板14的密合度。

图3A～3C为本发明的实施方式之一，一种应用于柔性电子元件的基板结构的制造方法。

参见图3A，首先，提供柔性基板14。之后，以例如涂布或蒸镀的方式在柔性基板14的一面上形成脱模层16柔性。脱模层16的面积为A1。

接着，参见图3B，提供支撑载体12，相对于柔性基板14与脱模层16。之后，以例如涂布的方式在脱模层16与柔性基板14相对于支撑载体12的一面上形成粘合剂层18。粘合剂层18的面积为A2。

接着，参见图3C，利用粘合剂层18粘结形成有脱模层16的柔性基板14与支撑载体12，从而在支撑载体12上固定柔性基板14与脱模层16。值得注意的是，面积A2大于面积A1，且粘合剂层18对柔性基板14的密合度大于脱模层16对柔性基板14的密合度。

本发明如果继续以脱模层16两端或其内侧为切除点进行切除，则可轻易分离柔性基板14(无图示)与支撑载体12。

本发明提供一种可藉由现有半导体设备制作应用于柔性电子元件的基板结构。本发明利用脱模层与粘合剂层对柔性基板密合度的差异，先将密合度较差的脱模层以较小面积成型于柔性基板上，再将与柔性基板密合度较好的粘合剂层以较大面积覆盖在脱模层上与柔性基板上，最后，将上述结构介由粘合剂层粘附于支撑载体上，即完成本发明基板结构的制作。以此方式制作的基板结构，可确保柔性基板在TFT制程中不脱落，并在完成制程后，将外边不含密合度较差脱模层的部分切除，即可轻易分离柔性基板与支撑载体。

实施例

[实施例1]

环氧树脂(epoxy)粘合剂的制作

首先，向1公升反应瓶中加入并混合185克的EPON 828(双酚A型环氧树脂，环氧当量185～210，Shell Chemical商品)、79.99克的丙烯酸(Acrylicacid，分子量72.06，TCI商品)、0.34克的热抑制剂(thermalinhibitor)(2，2′-methylenebis(4-methyl-6-tert-butylphenol)(2，2′-亚甲基双(4-甲基-6叔丁基苯酚))，SHOWA商品)及3.93克的催化剂(Triphenyl phosphine(三苯基膦)，Lancaster商品)。之后，将反应瓶放入油浴槽内，搅拌速度为200rpm，反应温度为105℃±5℃，冷凝管温度为9℃，总反应时间为5～6小时，从而制备了低分子聚合物。

接着，混合上述40克的低分子聚合物、60克的环氧树脂ECN-1299(邻甲酚酚醛环氧树脂，环氧当量217～244，Ciba Geigy商品)与142.8克的丙二醇甲醚醋酸酯溶剂置于反应瓶内，并在90℃油浴中以机械搅拌混合均匀。接着，将油浴降温至50℃后，加入1.25phr的自由基引发剂IRGACURE 184(1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone(1-羟基环己基苯基甲酮)，Ciba商品)与1.25phr  的自由基引发剂IRGACURE 819(bis(2，4，6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphineoxide(苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)，Ciba商品)。之后，待温度再降至室温后，加入20phr的滑石粉填充物(粒径3～5μm)及5phr的双氰胺热固化剂(dicyandiamide，粒径3μm)并均匀搅拌。接着，以三滚筒研磨机研磨二次，即可完成本发明环氧树脂(epoxy)粘合剂的制作。

[实施例2]

聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/parylene(聚对二甲苯)/环氧树脂/玻璃基板结构的制作及离膜测试

首先，在10cm×10cm的PEN基板上镀上8cm×8cm的parylene(300nm)。之后，在10cm×10cm的玻璃上涂布100μm的环氧树脂粘合剂层。接着，以80℃预烤20min，并以压合机将镀上parylene的PEN基板粘合于涂有环氧树脂粘合剂层的玻璃上。之后，放入烘箱，以150℃硬烘(坚膜)60min，即完成本实施例聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/parylene/环氧树脂/玻璃基板结构之制作。

离膜测试：接着，以刀片于7.5cm×7.5cm的位置切开，此部份可轻易将PEN基板与玻璃分离，而其它部分与玻璃密合良好，不会与玻璃分开，结果如表1所示。

[实施例3]

聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/parylene/环氧树脂/玻璃基板结构的制作及离膜测试

首先，在10cm×10cm的PEN基板上镀上8cm×8cm的parylene(300nm)。之后，在镀有parylene的PEN基板上涂布100μm的环氧树脂粘合剂层。接着，以80℃预烘20min，并以压合机将涂有环氧树脂粘合剂层且镀上parylene的PEN基板粘合于玻璃上。之后，放入烘箱，以150℃硬烘60min，即完成本实施例聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/parylene/环氧树脂/玻璃基板结构的制作。

离膜测试：接着，以刀片于7.5cm×7.5cm的位置切开，此部份可轻易将PEN基板与玻璃分离，而其它部分与玻璃密合良好，不会与玻璃分开，结果如表1所示。

[实施例4]

聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/Zeonor(商品名，购自Zeon Corporation)/环氧树脂/玻璃基板结构的制作及离膜测试

首先，将3wt％的Zeonor溶于二甲苯(xylene)。之后，利用50μm刮刀将8cm×8cm的Zeonor涂布在10cm×10cm的PEN基板上，并于50℃与120℃下各烘5min。接着，在10cm×10cm的玻璃上涂布100μm的环氧树脂粘合剂层。之后，以80℃预烘20min，并以压合机将涂有Zeonor的PEN基板粘合于涂有环氧树脂粘合剂层的玻璃上。接着，放入烘箱，以150℃硬烘60min，即完成本实施例聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/Zeonor/环氧树脂/玻璃基板结构的制作。

离膜测试：接着，以刀片于7.5cm×7.5cm的位置切开，此部份可轻易将PEN基板与玻璃分离，而其它部分与玻璃密合良好，不会与玻璃分开，结果如表1所示。

[实施例5]

聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/Zeonor/环氧树脂/玻璃基板结构的制作及离膜测试

首先，将3wt％的Zeonor溶于二甲苯(xylene)。之后，利用100μm刮刀在10cm×10cm的PEN基板上涂布8cm×8cm的Zeonor，并于50℃与120℃下各烘5min。接着，在涂有Zeonor的PEN基板上涂布100μm的环氧树脂粘合剂层。之后，以80℃预烘20min，并以压合机将涂有环氧树脂粘合剂层及Zeonor的PEN基板粘合于玻璃上。接着，放入烘箱，以150℃硬烘60min，即完成本实施例聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/Zeonor/环氧树脂/玻璃基板结构的制作。

离膜测试：接着，以刀片于7.5cm×7.5cm的位置切开，此部份可轻易将PEN基板与玻璃分离，而其它部分与玻璃密合良好，不会与玻璃分开，结果如表1所示。

[实施例6]

聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)/parylene/环氧树脂/玻璃基板结构之制作及离膜测试

首先，在10cm×10cm的PET基板上镀上8cm×8cm的parylene(300nm)。之后，在10cm×10cm的玻璃上涂布100μm的环氧树脂粘合剂层。接着，以压合机将镀有parylene的PET基板粘合于涂有环氧树脂粘合剂层的玻璃上。之后，放入烘箱，以100℃硬烘60min，即完成本实施例聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)/parylene/环氧树脂/玻璃基板结构的制作。

离膜测试：接着，以刀片于7.5cm×7.5cm的位置切开，此部份可轻易将PET基板与玻璃分离，而其它部分与玻璃密合良好，不会与玻璃分开，结果如表1所示。

[实施例7]

聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)/parylene/环氧树脂/玻璃基板结构的制作及离膜测试

首先，在10cm×10cm的PET基板上镀上8cm×8cm的parylene(300nm)。之后，在镀有parylene的PET基板上涂布100μm的环氧树脂粘合剂层。接着，以压合机将涂有环氧树脂粘合剂层且镀有parylene的PET基板粘合于玻璃上。之后，放入烘箱，以100℃硬烘60min，即完成本实施例聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)/parylene/环氧树脂/玻璃基板结构的制作。

离膜测试：接着，以刀片于7.5cm×7.5cm的位置切开，此部份可轻易将PET基板与玻璃分离，而其它部分与玻璃密合良好，不会与玻璃分开，结果如表1所示。

[比较实施例1]

聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/环氧树脂/玻璃基板结构的制作及离膜测试

首先，在10cm×10cm的PEN基板上涂上100μm的环氧树脂粘合剂层。接着，以80℃预烘20min，并以压合机将涂有环氧树脂粘合剂层的PEN基板粘合于玻璃上。之后，放入烘箱，以150℃硬烘60min，即完成聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)/环氧树脂/玻璃基板结构的制作。

离膜测试：接着，以刀片于7.5cm×7.5cm的位置切开，结果发现，PEN基板无法与玻璃分开，结果如表1所示。

表1

虽然本发明已将较好的实施例揭露如上，但这些实施例并非用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作更动与润饰，因此本发明的保护范围应以所附的权利要求书所界定的范围为准。