专利名称：薄膜晶体管基板及应用其的显示器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种薄膜晶体管基板及应用其的显示器及其制造方法，且特别是涉及一种具有复合板的薄膜晶体管基板及应用其的显示器及其制造方法。
背景技术：
随着显示器的应用越来越普遍 ，显示器中的各种元件的开发与研究俨然成为各家厂商关心的要项之一。就基板来说，原先的显示器大多采用玻璃基板，因其具有良好的透明度、表面平坦度、阻水氧性及尺寸稳定性(热膨胀系数低)等特性。然而，玻璃基板通常强度不佳，有易破碎及弯折性差的缺点，不适合作为例如软性显示器的开发使用，也不适合应用于需耐冲击的显示器。因此，各家厂商莫不开始寻求可取代玻璃基板的其他形式的基板。目前部分的显示器是采用塑胶基板来取代以往的一般显示器采用的玻璃基板，以达到韧性佳、强度佳、比重轻、可挠曲等特性。然而，塑胶基板的基本物性并无法达到与玻璃基板相同的程度，例如是耐高温、耐化、阻水氧及尺寸安定性等。尤其，塑胶基板的耐温性、耐化性及尺寸安定性较玻璃基板差是其应用上的致命伤，必须开发相对应的低温或特殊制作工艺，难以使用目前一般的制作工艺进行量产。另外，阻水氧能力不佳也造成产品特性难以维持良好，因为水或氧对于电子元件的使用稳定性与寿命息息相关。此外，由于塑胶基板刚性较差，即使在与玻璃基板相近的厚度下，其板弯程度也无法符合现行面板厂的机台操作规格，因此塑胶基板并无法直接单独作为基板使用，需要搭配刚性载板方可适用目前的生产制作工艺条件。如此一来，一旦完成例如是薄膜晶体管的制作后，刚性载板与塑胶基板尚需进一步执行离型的步骤，而额外地增加了材料与制作工艺的成本支出。部分的厂商试图以金属箔板(Metal Foil)来取代玻璃基板，同时达到刚性佳、强度佳、韧性佳、可挠曲、耐高温、耐化性佳、阻水氧能力佳及尺寸安定性佳等特性。然而，金属板因比重大，使得完成的显示器难以达到轻量化的需求。为了轻量化金属板，待其上表面完成薄膜晶体管的制作后，薄膜晶体管上需覆盖一层保护层，接着对其下表面进行蚀刻完成减薄而得到金属箔板。如此一来，采用金属箔板的显示器不但制造成本高，且薄膜晶体管也可能在蚀刻减薄的过程中损坏。因此，如何提供一种可取代玻璃基板的材料及结构，为相关业者努力的课题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管基板及应用其的显示器及其制造方法，以解决上述问题。本发明是有关于一种薄膜晶体管基板及应用其的显示器及其制造方法。该显示器以复合板来作为承载薄膜晶体管的基板，在不变更现有的制作工艺机台及规格的前提下取代玻璃基板，同时兼具塑胶基板及金属箔板的优点。该显示器可以是反射型显示器、自发光型显示器或其他非穿透型显示器。
根据本发明的第一方面，提出一种薄膜晶体管基板。薄膜晶体管基板包括一复合板及数个薄膜晶体管。复合板包括一芯材结构及两绝缘结构。芯材结构包括一金属层。此两绝缘结构分别配置于芯材结构的两侧，以夹置芯材结构在其二者之间。此些薄膜晶体管配置于复合板上。根据本发明的第二方面，提出一种显示器。显示器包括一薄膜晶体管基板、一上基板及一显示介质层。薄膜晶体管基板包括一复合板及数个薄膜晶体管。复合板包括一芯材结构及两绝缘结构。芯材结构包括一金属层。此两绝缘结构分别配置于芯材结构的两侧， 以夹置芯材结构在其二者之间。此些薄膜晶体管配置于复合板上。显示介质层配置于薄膜晶体管基板与上基板之间。根据本发明的第三方面，提出一种显示器的制造方法，包括以下的步骤。提供一复合板。复合板包括一芯材结构及两绝缘结构，芯材结构包括一金属层，此两绝缘结构分别配置于芯材结构的两侧，以夹置芯材结构在其二者之间。形成数个薄膜晶体管于复合板上，以形成一薄膜晶体管基板。提供一上基板。形成一显示介质层于薄膜晶体管基板及上基板之间。为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下
图I为本发明第一实施例的一种薄膜晶体管基板的剖视图；图2为本发明第一实施例的复合板的实际样品置放于传送箱的第一储存格的不意图；图3为本发明第一实施例的一种薄膜晶体管基板的制造方法的流程图；图4为本发明第一实施例的一种显示器的剖视图；图5为本发明第一实施例的另一种薄膜晶体管基板的剖视图；图6为本发明第一实施例的另一种薄膜晶体管基板的制造方法的流程图；图7为本发明第一实施例的另一种显示器的剖视图；图8为本发明第二实施例的一种薄膜晶体管基板的剖视图；图9为本发明第二实施例的复合板的第一实际样品置放于传送箱的第一储存格的不意图；图10为本发明第二实施例的复合板的第二实际样品置放于传送箱的第一储存格的不意图；图11为本发明第二实施例的一种显示器的剖视图；图12为本发明第二实施例的另一种薄膜晶体管基板的剖视图；图13为本发明第二实施例的另一种显示器的剖视图。主要元件符号说明10、10’、20、20’ 显示器100a、100a’、200a、200a’ 薄膜晶体管基板100b、100b’、200b、200b’ 上基板100c、100c’、200c、200c’ 显示介质层
110、110，、210、210，复合板111,211 :芯材结构111ml、lllm2 :金属层
Ills:绝缘层112sl、112s2、212sl、212s2 :绝缘结构120、120’、220、220’ 薄膜晶体管130’、230’ 平坦层150，、250，保护层600、700、800:传送箱600b,700b,800b :底部610,710,810 :第一储存格611、711、811 :支撑部Nll N15、N21 N25、N31 N35 :位置S101、S103、S101’ S103’ 流程步骤Tml、Tm2、Ts、Tsl、Ts2 :厚度
具体实施例方式第一实施例请参照图1，其绘示根据本发明第一实施例的一种薄膜晶体管基板的剖视图。薄膜晶体管基板IOOa包括复合板110及数个薄膜晶体管120。此些薄膜晶体管120配置于复合板110上。在本实施例中，复合板110包括芯材结构111及两个绝缘结构112sl及112s2。此两个绝缘结构112sl及112s2分别配置于芯材结构111的两侧，以夹置芯材结构111在其二者之间。芯材结构111包括绝缘层Ills及两层金属层Illml及lllm2。金属层Illml及lllm2分别配置于绝缘层Ills的两侧，以夹置绝缘层Ills在其二者之间。一般来说，复合板110的芯材结构111是具备高强度及高劲度，以承受负载及弯矩。另外，绝缘结构112sl及112s2是用以绝缘并增加结构的缓冲能力。由于本实施例的复合板110是承载薄膜晶体管120,因此,位于外侧的绝缘结构112sl及112s2尚需具备耐化的特性，以避免在制造薄膜晶体管120的过程中接触到例如是洗剂、蚀刻液或显影液的药剂而损坏。兹将本实施例的复合板110进一步说明如下。首先，就复合板110的各层的材料来说，绝缘结构112sl及112s2的材料与绝缘层Ills的材料例如皆为玻璃纤维布，且金属层Illml及lllm2例如皆为铜箔，以具有良好的结合性。此处的玻璃纤维布中树脂的玻璃转换温度(glass transition temperature, Tg)大于170°C,可适用于低温成长的薄膜晶体管120制作工艺。在3. 5代线，基板尺寸为620mmX750mm的情况下,就复合板110的各层的厚度比例来说，金属层Illml及lllm2的总厚度，对比绝缘结构112sl及112s2与绝缘层Ills的总厚度的比例为I : 10。另外，绝缘层Ills的厚度，对比绝缘结构112sl与112s2的总厚度的比例为4. 7 5. 3 I。也就是说，若绝缘结构112sl、金属层111ml、绝缘层Ills、金属层lllm2及绝缘结构112s2的厚度分别以Tsl、Tml、Ts、Tm2及Ts2表示，则(Tml+Tm2) (Tsl+Ts2+Ts) = I 10，且 Ts (Tsl+Ts2) = 4. 7 5. 3 I。如此一来，根据此些厚度比例条件，利用斯托尼等式(Stoney’ s equation)推算复合板110的板弯量以及玻璃基板的板弯量，以比较复合板110的刚性及玻璃基板的刚性。经过估算，总厚度约为0. 73mm的复合板110的板弯量近似厚度约为0. 5mm的玻璃基板的板弯量，且复合板110的重量约为900克。因此，可推得总厚度约为0. 73mm的复合板110的刚性会近似于总厚度约为0. 5mm的玻璃基板的刚性。此处还根据上述的条件制作出复合板110的实际样品并置放于传送箱(Cassette)来做说明。请参照图2及表1，图2绘示第一实施例的复合板110的实际样品置放于传送箱600的第一储存格610的不意图，且表I表列出复合板110的实际样品置放于传送箱600的第一储存格610中时的位置 Nll N15分别相对于传送箱600的底部600b的距离。表I
__位置Nll 位置N12 位置N13 位置N14 位置N15
相对于传送箱600的底
45.034.528.533.545.0
部 600b 的互巨离 (mm )复合板110的实际样品的相对两侧摆置在传送箱600的第一储存格610的支撑部611上，使得复合板110的实际样品的位置Nll及位置N15分别表示位于支撑部611上的位置，且位置N13表示复合板110的实际样品的中心弯曲处的位置。以往的薄膜晶体管基板是采用玻璃基板来承载薄膜晶体管，且玻璃基板在制作工艺中通常置放在传送箱中来运送。当玻璃基板置放在传送箱中时，传送箱的支撑部一般仅支撑玻璃基板的相对两侧。换言之，玻璃基板的中间部分并没有被传送箱的支撑部所支撑，因此，玻璃基板的中间部分会因重力的影响朝向传送箱的底部弯曲。为了避免玻璃基板在机械手臂取片时因过度弯曲遭到撞击而破裂或损坏，玻璃基板的最大板弯量有一定的规范。当厚度为0.5mm的玻璃基板位于第一储存格，其中心弯曲处(也就是弯曲程度最大的位置)相对于传送箱的底部的距离为24 37mm，为制作工艺机台预设的规范。目前使用的0. 5mm玻璃基板相对传送箱的底部的距离约为29mm。如表I所列，由于本实施例的复合板110的实际样品位于传送箱600的第一储存格610的中心弯曲处(位置N13)到传送箱600的底部600b的距离(28. 5mm)接近于0. 5mm的玻璃基板；另外，制作工艺上对基板厚度的限制为0. Imm 1.0mm,复合板110的厚度合乎其规范。因此，本实施例的复合板110可在不变更现有的机台及规格的前提下，取代例如是0. 5mm的玻璃基板来作为承载薄膜晶体管120之用。另外,复合板110的弯曲模量(Flexural Modulus) 一般约为20 25GPa,相比较一般玻璃基板而言不易破损且可较玻璃基板承受较大的弯折力，以减少制作工艺中因运送过程的碰撞或施压所可能损坏的机率，同时可提升显示器产品可挠曲及耐冲击的特性。再者，由于本实施例的复合板110为一种对称性的结构，因此，即使复合板110内包括不同种类的材料而具有不同的热膨胀系数，复合板110仍可在进行例如是烘烤或加热的制作工艺时有效地避免翘曲的现象产生。此外，由于本实施例的复合板110包括金属层Illml及lllm2，相比较于塑胶基板而言阻水氧的特性较佳，且耐高温及热稳定性也具有良好的表现。请参照图3，其绘示根据本发明第一实施例的一种薄膜晶体管基板的制造方法的流程图。在步骤SlOl中，提供如图I所示的复合板110。复合板110的各层的配置及材料已说明于前述中，此处即不再赘述。接着，在步骤S103中，形成数个薄膜晶体管120于复合板110上。如此一来，即可完成本实施例的薄膜晶体管基板IOOa的制作，而具有前述的优点。请参照图4，其绘示根据本发明第一实施例的一种显示器的剖视图。显示器10包括上基板100b、显示介质层IOOc及如图I所示的薄膜晶体管基板100a。薄膜晶体管基板IOOa的各结构的配置及材料已说明于前述中，此处即不再赘述。由于显示器10包括薄膜晶体管基板100a，因此，显示器10可具有部分可挠曲及耐冲击的特性。上基板IOOb具光穿透性，其功能可为承载、导电、彩色化、水氧阻障、耐冲击、抗污或触控(Touch)等。上基板IOOb包括一主要结构，此主要结构可为硬质板、软质板或涂布层；上基板IOOb可选择附加次要结构，此次要结构可为彩色滤光片、图案化导电层、触控感应模块、表面硬化层或水氧阻障层等，或其多个的组合。显示介质层IOOc可为液晶层、电泳(EP, Electro-Phoretic)层、电湿润(EW, Electro Wetting)层或高速响应液态粉末(QR-LP, Quick Response LiquidPowder)层等。显示介质层IOOc配置于薄膜晶体管基板IOOa与上基板IOOb之间。就显示器10的制造方法来说，显示器10的制造方法包括了图3的流程步骤，且在图3的流程步骤后还包括提供上基板IOOb的步骤，以及形成显示介质层IOOc于薄膜晶体管基板IOOa及上基板IOOb之间的步骤。如此一来，即可制成显示器10。请参照图5，其绘示根据本发明第一实施例的另一种薄膜晶体管基板的剖视图。相较于图I中的薄膜晶体管基板100a，图5中的薄膜晶体管基板100a’还包括平坦层130’及保护层150’。平坦层130’介于复合板110’及薄膜晶体管120’及其他薄膜结构之间。平坦层130’的材料可为一般光致抗蚀剂(Photo Resister)或其他有机高分子材料，且平坦层130’厚度约为I 2iim。平坦层130’的作用在填平复合板110’表面，使表面平整度达到小于IOnm等级，符合薄膜晶体管120’制作工艺规范。另外，可增加复合板110’表面的耐化性，以及增加复合板110’表面对镀膜的附着力，使得各镀膜更容易附着于板体表面上，避免膜层剥裂(peeling)现象。保护层150’至少配置于复合板110’的侧边。进一步来说，本实施例的保护层150’配置于复合板110’的侧边以及平坦层130’的侧边。保护层150’的材料可为光致抗蚀剂或有机高分子材料。在本实施例中，在完成平坦层130’的制作后，保护层150’可通过现有的洗边机(Edge Read Rinse, EBR)来形成。更详细地说,欲用以作为保护层150’的材料填充于洗边机的储存槽内。洗边机沿着复合板110’及其上的平 坦层130’的周围移动，或者复合板110’及其上的平坦层130’相对于洗边机旋转，使得洗边机的储存槽内的材料可涂布在复合板110’的侧边以及平坦层130’的侧边，以形成保护层150’。由于保护层150’可利用现行的制作工艺设备来制成，因此，在设备成本低的前提下，复合板110’的侧边也可具有耐化学侵蚀的能力，增加复合板110’结构在制作工艺中的保护请参照图6，其绘示根据本发明第一实施例的另一种薄膜晶体管基板的制造方法的流程图。在步骤S101’中，提供例如是如图5所示的复合板110’。接着，在步骤S102a’中，覆盖平坦层130’在复合板110’上。然后，在步骤S102b’中，形成保护层150’于复合板110’的侧边以及平坦层130’的侧边。最后，在步骤S103’中，形成数个薄膜晶体管120’在平坦层130’上。如此一来，即可完成本实施例的薄膜晶体管基板100a’的制作，而具有类似于图3中所制成的薄膜晶体管基板IOOa的优点。此外，由于平坦层130’介于复合板110’及薄膜晶体管120’间，因此，平坦层130’可进一步提供例如是平坦复合板110’的表面、增加镀膜附着力、及增加表面耐化性的优点。再者，保护层150’位于复合板110’的侧边及平坦层130’的侧边，因此，复合板110’的侧边及平坦层130’的侧边的耐化性也可提闻。请参照图7，其绘示根据本发明第一实施例的另一种显示器的剖视图。显示器10’包括上基板100b’、显示介质层100c’及如图5所示的薄膜晶体管基板100a’。薄膜晶体管基板100a’、上基板100b’及显示介质层100c’的配置类似于图4中的薄膜晶体管基板100a、上基板IOOb及显示介质层IOOc的配置，此处即不再赘述。就显示器10’的制造方法来说，显示器10’的制造方法包括了图6的流程步骤，且在图6的流程步骤后还包括提供上基板100b’的步骤，以及形成显示介质层100c’于薄膜晶体管基板100a’及上基板100b’之间的步骤。如此一来，即可制成显示器10’。第二实施例请参照图8，其绘示根据本发明第二实施例的一种薄膜晶体管基板200a的剖视图。相较于第一实施例的薄膜晶体管基板100a，本实施例的薄膜晶体管基板200a中的复合板210的结构与材料相异于第一实施例的薄膜晶体管基板IOOa中的复合板110的结构与材质。在本实施例中，复合板210包括芯材结构211及两个绝缘结构212sl及212s2。绝缘结构212sl及212s2分别配置于芯材结构211的两侧，以夹置芯材结构211在其二者之间。本实施例的芯材结构211即为一层金属层。数个薄膜晶体管220配置于复合板210上。在本实施例中，为金属层的芯材结构211的材料可为金属合金，例如是铝合金、镁合金或钛合金等。以采用铝合金来说，芯材结构211的材料可更例如是铝镁合金、铝镁鈔合金或铝锌合金等，以具有接近于玻璃材质的刚性及耐高温的特性。另外，绝缘结构212sl及212s2可例如是纳米级二氧化钛(TiO2)高分子、聚二氟乙烯(PolyvinylideneFluoride, PVDF)或玻璃纤维布等材料。请参照表2，其表列出不同结构及材质的基板在具有相近刚性下的物理性质。以下先就数个结构，在3. 5代线基板尺寸为620mmX750mm情况下,利用斯托尼等式(Stoney’ sequation)的推算数值来做说明，其中，复合板210的芯材结构211的材料例如是铝镁合金。表 权利要求
1.一种薄膜晶体管基板，包括 复合板，包括 芯材结构，包括金属层；及 两绝缘结构，分别配置于该芯材结构的两侧，以夹置该芯材结构于其二者之间；以及 多个薄膜晶体管，配置于该复合板上。
2.如权利要求I所述的薄膜晶体管基板，其中该芯材结构还包括 绝缘层；及 另一金属层，该金属层及另该金属层分别配置于该绝缘层的两侧，以夹置该绝缘层于 其二者之间。
3.如权利要求2所述的薄膜晶体管基板，其中该金属层与另该金属层的总厚度，对比该两绝缘结构与该绝缘层的总厚度的比例为I : 10。
4.如权利要求3所述的薄膜晶体管基板，其中该绝缘层的厚度对比该两绝缘结构的总厚度的比例为4. 7 5. 3 I。
5.如权利要求I所述的薄膜晶体管基板，还包括 平坦层，介于该复合板及该些薄膜晶体管间。
6.如权利要求I所述的薄膜晶体管基板，还包括 保护层，至少配置于该复合板的侧边。
7.—种显不器,包括 薄膜晶体管基板，包括 复合板，包括 芯材结构，包括金属层；及 两绝缘结构，分别配置于该芯材结构的两侧，以夹置该芯材结构在其二者之间；以及 多个薄膜晶体管，配置于该复合板上； 上基板；以及 显示介质层，配置于该薄膜晶体管基板与该上基板之间。
8.如权利要求7所述的显示器，其中该芯材结构还包括 绝缘层；及 另一金属层，该金属层及另该金属层分别配置于该绝缘层的两侧，以夹置该绝缘层在其二者之间。
9.如权利要求8所述的显示器，其中该金属层与另该金属层的总厚度，对比该两绝缘结构与该绝缘层的总厚度的比例为I : 10。
10.如权利要求9所述的显示器，其中该绝缘层的厚度对比该两绝缘结构的总厚度的比例为4. 7 5. 3 I。
11.如权利要求7所述的显示器，其中该薄膜晶体管基板还包括 平坦层，介于该复合板及该些薄膜晶体管间。
12.如权利要求7所述的显示器，其中该薄膜晶体管基板还包括 保护层，至少配置于该复合板的侧边。
13.一种显示器的制造方法，包括 提供一复合板，该复合板包括芯材结构及两绝缘结构，该芯材结构包括金属层，该两绝缘结构分别配置于该芯材结构的两侧，以夹置该芯材结构于其二者之间；以及 形成多个薄膜晶体管在该复合板上，以形成一薄膜晶体管基板； 提供一上基板；以及 形成一显示介质层在该薄膜晶体管基板及该上基板之间。
14.如权利要求13所述的显示器的制造方法，其中在提供该复合板的该步骤中，该复合板的该芯材结构还包括绝缘层及另一金属层，该金属层及另该金属层分别配置于该绝缘层的两侧，以夹置该绝缘层在其二者之间。
15.如权利要求14所述的显示器的制造方法，其中在提供该复合板的该步骤中，该金属层与另该金属层的总厚度，对比该两绝缘结构与该绝缘层的总厚度的比例为I : 10。
16.如权利要求15所述的显示器的制造方法，其中在提供该复合板的该步骤中，该绝缘层的厚度对比该两绝缘结构的总厚度的比例为4. 7 5. 3 I。
17.如权利要求13所述的显示器的制造方法，其中提供该复合板的该步骤包括 阳极处理该芯材结构；以及 形成该两绝缘结构于经阳极处理的该芯材结构的两侧，以夹置该芯材结构在其二者之间来形成该复合板。
18.如权利要求13所述的显示器的制造方法，其中在形成该些薄膜晶体管于该复合板上之前，该显示器的制造方法还包括 覆盖一平坦层于该复合板上，使得该平坦层介于该复合板及该些薄膜晶体管间。
19.如权利要求13所述的显示器的制造方法，其中在形成该些薄膜晶体管于该复合板上之前，该显示器的制造方法还包括 形成一保护层于该复合板的侧边。
全文摘要
本发明公开一种薄膜晶体管基板及应用其的显示器及其制造方法。显示器包括一薄膜晶体管基板、一上基板及一显示介质层。薄膜晶体管基板包括一复合板及数个薄膜晶体管。复合板包括一芯材结构及两个绝缘结构。芯材结构包括一金属层。此两个绝缘结构分别配置于芯材结构的两侧，以夹置芯材结构于其二者之间。此些薄膜晶体管配置于复合板上。显示介质层配置于薄膜晶体管基板与上基板之间。
文档编号G09F9/30GK102637697SQ20111002698
公开日2012年8月15日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者吴威谚, 林柏青, 蔡奇哲 申请人:奇美电子股份有限公司, 群康科技(深圳)有限公司