制造柔性显示器件的方法和柔性显示器件的制作方法

专利名称：制造柔性显示器件的方法和柔性显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及柔性显示器件的制造方法和柔性显示器件，更尤其涉及增强工 艺稳定性并增加产量的制造柔性显示器件的方法。
背景技术：
在显示器件市场中，平板显示器(以下将其称为"FPD")已经非常快速 地取代CRT(阴极射线管)显示器。有多种FDP器件，例如，液晶显示器(LCD)、 等离子体显示面板(PDP)和有机电致发光显示器(OELD)。与CRT相比， FPD具有较轻的重量和较薄的厚度。因此，FPD特别适用于大尺寸显示系统 或者可携带显示系统。因为FPD的主要元件通过高温工艺形成，所以大多数 FPD使用玻璃基板以承受在制造工艺中所需的高温。然而，因为玻璃基板在常 温下是刚性的，所以玻璃基板不能自由地应用到柔性显示器件。近来，柔性材 料已经用于FPD以发展柔性显示器件，使得显示器可以巻起或者折叠以在任 何条件下被自由处理。即，使用诸如塑料膜或者金属薄片的柔性材料，即使在 巻起或者弯曲时，柔性显示器将具有相同的显示性能，因此对显示产业很重要。
当前使用的柔性基板材料，诸如塑料基板或者金属薄片，具有低于玻璃基 板的抗热性。因此，在制造显示元件的处理步骤期间，通过所应用的高温，这 些柔性基板可能很容易变形。变形的基板不能确保形成在其上的显示元件的质 量。即，不可能直接在柔性基板上形成显示元件。
近来，为了克服以上问题，已经提出基板转印(transcription)方法。在诸 如玻璃基板的刚性基板上形成显示元件之后，将柔性基板附接到显示元件上， 然后，去除玻璃(刚性)基板。
图1A至图1D示出了根据现有技术的基板转印方法制造柔性显示器件的
方法。基板转印方法包括在玻璃基板1上形成绝缘保护层3、形成显示元件层
5、粘结柔性基板7和去除玻璃基板1及绝缘保护层3。
在形成绝缘保护层3的步骤中，如图1A所示，绝缘保护层3沉积在玻璃 基板1上，该绝缘保护层3具有一厚度以充分抵抗制造工艺中的热量。绝缘保 护层3由硅氧化物(SiOx)或硅氮化物(SiNx)制成。
在形成显示元件层5的步骤中，如图1B所示，在绝缘保护层3上形成配 置显示元件的各种元件(线、电极、薄膜晶体管等)。形成显示元件层5的步 骤包括多种光刻工艺和蚀刻工艺。
在粘结柔性基板7的步骤中，如图1C所示，将柔性基板7，诸如薄塑料 基板或者金属薄片，通过粘结剂粘结到显示元件层5上。柔性基板7将是显示 器件的有效基板以支撑显示元件层5并且同时允许显示器件的柔韧性。
最后在去除玻璃基板1和绝缘保护层3的步骤中，如图1D所示，使用诸 如氟化氢(HF)的蚀刻剂去除玻璃基板1和绝缘保护层3。另夕卜，在蚀刻玻璃 基板1之后采用使用诸如氧化铝的研磨剂(grinder)的抛光方法，用于增强所 蚀刻的表面。当玻璃基板l的尺寸(对角线长度)大于lm时，不能应用去除 玻璃基板1的抛光方法。当去除具有大于lm对角线长度的玻璃基板1时，仅 使用蚀刻工艺。因为在显示元件层5上只保持柔性基板7，所以显示器件具有 柔韧性。
如上所述，当蚀刻工艺应用到基板转印方法时，蚀刻剂在去除绝缘保护层 3的同时会侵入并化学侵蚀显示元件层5。结果，柔性显示器的生产工艺稳定 性和产量会退化。

发明内容
因此，本发明提出了一种制造柔性显示器件的方法和柔性显示器件，其基 本避免了由于现有技术的局限和缺点造成的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供用于保证生产稳定性的柔性显示器将的制造方法。
本发明的另一目的是提供能够增强产量的柔性显示器f^的制造方法。 本发明附加的特性和优点将在说明书中阐明，其根据说明书并且部分可显 而易见的理解，或者通过实施本发明来了解。本发明的目的和其它优点将通过在书面的说明书及其权利要求书以及附图中具体指出的结构来实现和获得。
为了实现这些和其它优点并且根据本发明的目的，如具体实施和广泛描述 地，本发明提供了一种柔性显示器件，包括柔性基板；在柔性基板上形成的
显示元件层；覆盖显示元件层的绝缘保护层；以及具有比绝缘保护层至少高 20倍的蚀刻选择性的刚性基板。
在另一方案中， 一种柔性显示器件的制造方法包括以下步骤在基板上形 成绝缘保护层；在绝缘保护层上形成显示元件层；在显示元件层上粘结柔性基 板；以及使用对绝缘保护层与第一基板的选择蚀刻比率至少为1/20的蚀刻剂 对第 一基板进行蚀刻以去除第一基板。
应该理解，前述概略的描述和以下详细的描述为示例性及阐释性的，并且 意谷次提供所要求保护的本发明的进一步解释。


包括用于提供本发明进一步理解并结合和构成本说明书一部分的附图示 出了本发明的实施方式并且与本说明书一起用于解释本发明的原理。在附图 中
图1A至图1D示出了根据现有技术使用基板转印方法逐步制造柔性显示 器〈牛的方法；
图2示出了根据本发明第一示例性实施方式的柔性显示器件的结构；
图3A至图3D示出了用于逐步制造根据本发明第一示例性实施方式的柔
性显示器件的方法；
图4A和图4B示出了根据本发明示例性实施方式蚀刻玻璃基板的方法； 图5A和图5B示出了根据本发明示例性实施方式形成并去除在图4A和
图4B中所示的树脂阻挡层的方法；
图6示出了根据本发明第二示例性实施方式的柔性显示器件；
图7详细示出了根据本发明的具有TFT的柔性显示器件；以及
图8A至图8E示出了逐步制造根据本发明第二实施方式的柔性显示器件
的方法。
具体实施例方式
现将详细参照本发明的实施方式，其具体实施例在附图中示出。以下将参
照图2到图8详细描述本发明的优选实施方式。
在根据本发明制造柔性显示器件的方法和柔性显示器件的结构中，绝缘保 护层存在于柔性显示器件的最后结构中。为了在蚀刻刚性基板的工艺中保护显 示器件隔离蚀刻剂，从而从最终的柔性显示器件去除刚性基板，在制造工艺期 间不去除绝缘保护层。因此，绝缘保护层保留在最终产品中。
如图2所示，根据本发明第一示例性实施方式的柔性显示器件包括柔性基 板27、在柔性基板27上的显示元件层25和在显示元件层25上形成的绝缘保 护层23。另外，绝缘保护层23可包含多层结构。
如图3A至图3D所示，制造根据本发明第一示例性实施方式的柔性显示 器f^的方法包括如下步骤在玻璃基板21上形成绝缘保护层23、形成显示元 件层25、粘结柔性基板27以及去除玻璃基板21。如图3A所示，在用于制造 根据第一示例性实施方式的柔性显示器件的方法的第一步骤中，在作为刚性基 板的玻璃基板21的一侧上沉积绝缘保护层23。绝缘保护层23包括硅层或者 金属氧化物层，诸如铬氧化物(Ci^Oy)、钽氧化物(TaxOy)或者铝氧化物(AlxOy)。 当硅层用于绝缘保护层23时，使用PECVD方法沉积在玻璃基板21上。当金 属氧化物层用作绝缘保护层23时，通过溅射方法沉积金属层，然后使用02 等离子体或者阳极氧化方法氧化该金属层。
如图3B所示，在根据第一示例性实施方式的方法的第二步骤中，在绝缘 保护层23上形成显示元件层25。显示元件层25包括用于操作显示器件的各 种元件。例如，如果柔性显示器件用于TFTLCD器件，则显示元件层25可包 括TFT阵列、栅线和数据线。如果柔性显示器用于OELD器件，则显示元件 层25可包括有机二极管阵列。
如图3C所示，在根据第一示例性实施方式的方法的第三步骤中，使用包 括氯仿的丙烯酸胶粘剂将柔性基板27粘结在显示元件层25上。柔性基板27 在允许显示器件的柔韧性的同时将是该显示器件的有效基板，以支撑显示元件 层25。
如图3D所示，在根据第一示例性实施方式的方法的第四步骤中，通过诸 如、湿法蚀刻或者干法蚀刻的蚀刻工艺去除玻璃基板21。对于湿法蚀刻，蚀刻 剂包括氢氟酸(HF+NH4F: BHF)。对于干法蚀刻，蚀刻剂包括CF4+02或者 SF6+02。
在蚀刻玻璃基板21的工艺中，处理时间包括蚀刻时间、需要完全去除玻 璃基板21的理论时间以及除了蚀刻时间之外的过蚀刻时间。考虑到在蚀刻时 间之后会保留有未蚀刻部分而确定过蚀刻时间，从而确保蚀刻表面的均匀性。 绝缘保护层23在蚀刻工艺期间保护显示元件层25。 g卩，在示例性情形下，在 去除玻璃基板21的步骤中不应该蚀刻绝缘保护层23。结果，在根据本发明制 造柔性显示器件的示例性方法中，玻璃基板21与绝缘保护层23的蚀刻比率是
20: l或者更高(例如30: l或者40: 1)。因此，以1的单位量蚀刻绝缘保护
层23的同时以20个单位量蚀刻玻璃基板。S卩，当玻璃基板21在过蚀刻时间 内被蚀刻掉时，不会蚀刻绝缘保护层23。根据玻璃基板21的厚度可以改变蚀 刻比率。通过考虑目前所用的玻璃基板21的厚度在200nm-70(Him的范围内而 确定20: 1的比率。在第一示例性实施方式中，硅层与玻璃的蚀刻选择性是 1/20或者更低。艮卩，玻璃与硅层的蚀刻比率是20: l或者更高。因此，在蚀刻 工艺的过蚀刻时间期间，不蚀刻硅层。
当绝缘保护层23沉积较厚时，在过蚀刻时间期间它可能没有被去除。然 而，它可能被限制到确定的厚度以下。限制绝缘保护层23厚度的原因在于玻 璃基板21具有来自所沉积的绝缘保护层23的应力。特别地，玻璃基板21由 于具有高的热膨胀系数而几乎不会由于热而变形。然而，具有低热膨胀系数的 绝缘保护层23在沉积到玻璃基板21上之后很容易收縮。因此，当绝缘保护层 23在玻璃基板上沉积较厚(in thick)时，玻璃基板21会受来自绝缘保护层23 收縮的应力的影响。来自绝缘保护层23的应力与其厚度成比例。因此，玻璃 基板21可能会破裂或者破碎。从而，玻璃基板21上的显示元件层25可能被 破坏。所以，优选为设置绝缘保护层23的厚度小于lnm。
在去除玻璃基板21后，翻转最后的产品，然后就可以完成在图2中所示 的柔性显示器件。
图4A和图4B解释了蚀刻玻璃基板的方法。在显示元件层25上粘结柔性 基板27之后，该显示结构可能被浸入到充满蚀刻剂的浴器中。通过将整个显 示器件浸入在蚀刻剂中，蚀刻剂经过侧面可能会破坏显示元件层25。为了克 服该问题，在本发明的示例性方法中，如图4A所示，在粘结柔性基板27之 后翻转显示器件，在玻璃基板21的另一侧的边缘上形成树脂阻挡层41。在树
脂阻挡层41内，在计算用于去除玻璃基板21所需的蚀刻剂量之后，通过VALC 方法填充蚀刻剂43。在使用蚀刻剂去除玻璃基板21之后，通过沿着切割线切 割显示器件而去除树脂阻挡层。切割线45设置在树脂阻挡层41和显示器件的 有效区域(Al)之间。有效区域(Al)是其中形成有显示器件的元件的区域。 在蚀刻玻璃基板21的步骤中，蚀刻剂可能会化学侵蚀在树脂阻挡层41 下面的玻璃基板21，从而会形成如图4B所示的底切。当树脂阻挡层41的宽 度(w)等于或小于玻璃基板21的厚度(t)时，会由于该底切现象而切除树 脂阻挡层41。在该情形下，蚀刻剂可能会化学侵蚀在该部分的显示元件层25。 因此，为了稳定地完成该蚀刻工艺，树脂阻挡层41的宽度应该比玻璃基板21 的厚度厚。
图5A和图5B解释了图4A和图4B的树脂阻挡层41的图案以及去除树 脂阻挡层41的方法。在显示器件的有效区域(Al)中，显示面板的多个单元 (Bmn: m和n是正整数)以矩阵阵列形式设置。单元显示面板(Bmn)之间 分开特定的距离。
如图5A所示，对于树脂阻挡层41的图案的一个实施例，树脂阻挡层41 形成在玻璃基板21的四个边缘侧边处以围绕所有的单元显示面板(Bmn)。在 该'瞎形下，用于去除树脂阻挡层41的切割线45设置在树脂阻挡层41和所有 单元(Bmn)组之间。对于最终产品，每个单元显示面板应该单独分离。因此， 在切除树脂阻挡层41之后，应该通过将柔性显示器件切割为单元面板(Bmn)
而分离各个单元显示面板。
如图5所示，对于树脂阻挡层41图案的另一实施例，树脂阻挡层41形成 为矩阵形状以围绕各单元显示面板(Bmn)。在该情形下，切割线45设置在各 单元显示面板(Bmn)和树脂阻挡层41之间。通过沿着切割线45切割柔性显 示面板，去除树脂阻挡层41并分离各单元显示面板。
图6示出了本发明的第二示例性实施方式，柔性显示面板包括柔性基板 27、在柔性基板27上形成的显示元件层25和包括第一保护层23a及第二保护 层23b的绝缘保护层23。第一保护层23a包括硅层或者金属氧化物层。第二 保护层23b包括具有比第一保护层23a更好绝缘属性的硅氮化物(SiNx)或者 硅氧化物(SiNx)。在本发明的第二示例性实施方式中，除了绝缘保护层23 包J舌两层外，其它与第一实施方式中的结构相同。
根据本发明第二示例性实施方式制造柔性显示器件的方法与第一示例性
实施方式在形成绝缘保护层23的步骤中不同。除了形成包括第一保护层23a 和第二保护层23b的绝缘保护层23外，其它步骤与本发明第一示例性实施方 式相同。因此，在此不再重述相同的解释。在玻璃基板21上通过PECVD方 法沉积硅氮化物(SiNx)或者硅氧化物(SiNx)以形成第一保护层23a。然后， 在相同的PECVD方法中，将硅材料连续沉积在第一保护层23a上以形成第二 保护层23b。可选地，可将金属材料沉积在第一保护层23a上而通过02等离 子或者阳极氧化方法氧化该金属材料以形成第二保护层23b。之后，如图6所 示，通过在第一示例性实施方式中所解释的相同方法形成显示元件25、粘结 柔'性基板以及去除玻璃(刚性)基板，以完成柔性显示器件。
图7示出了根据本发明用于柔性显示器件的示例性显示元件层25。图7 示出了作为诸如LCD显示器的显示器件的显示元件层25的TFT阵列层。
如图7所示，TFT99包括连接到栅线112的栅极132、连接到数据线122 的源极144、连接到像素电极148的漏极142，以及在源极144和漏极142之 间形成沟道并在栅绝缘层105上覆盖栅极132的半导体层138。半导体层138 包括形成叠在源极144和漏极142之上的沟道的有缘层134以及用于降低有缘 层1374和源极144或者漏极142之间的接触电阻的欧姆接触层136。像素电 极148通过透过钝化层103的像素接触孔151连接到TFT 99的漏极142。响 应通过栅线112提供的扫描信号，TFT 99将通过数据线122提供的视频信号 充入到像素电极148。 TFT99的阵列通过多轮光刻工艺和蚀刻工艺形成。
如图7所示，具有TFT阵列的显示器件表面由于各种重叠图案而不具有 平整的表面。在粘结柔性基板的随后工艺中，如果将柔性基板粘结到具有TFT 阵列的显示元件层的不均匀表面上，用于粘结柔性基板的压力将不均匀地施加 到TTT阵列。因此，粘结力大处的元件将容易破碎。这导致在TFT99的性能 或属性上产生缺陷。为了使显示元件层的表面平滑，在显示元件层上沉积涂覆 层101。过覆层101使具有TFT 99的显示元件层的表面更加平坦并用作缓冲 器以在粘结柔性基板时分散所施加的压力。另外，涂覆层101可保护TFT99。 通过沉积树脂、液态硅氮化物(SiNx)或者硅氧化物(SiNx)的至少一种并 在特定温度下将其固化而形成涂覆层101。另外，将涂覆层101的材料与用于 粘结柔性基板的粘结剂进行混合，从而可以同时执行显示元件层的平坦化和柔
性基板的粘结。
为此，所述的第一和第二示例性实施方式在基板转印方法中使用玻璃基板 作为刚性基板。在本发明的第三示例性实施方式中，显示元件层形成在比玻璃 基板便宜并更容易通过蚀刻方法去除的不锈钢(或者SUS)基板上。在此，粘
结柔性基板，然后通过蚀刻方法去除SUS基板。 一般地，使用二氯化铁(FeCl2) 蚀刻不锈钢基板。二氯化铁可轻易地蚀刻含铁材料，诸如不锈钢，但是几乎不 蚀刻有机材料。因此，在第三示例性实施方式中，不锈钢基板用于刚性基板， 而有机材料用于在图7中示出的栅绝缘层、钝化层和显示元件层的涂覆层。有 机材料还用于绝缘保护层，并且有机材料用于柔性基板。另外，二氯化铁用作 去除刚性基板的蚀刻剂。
图8A示出了根据第三示例性实施方式的制造方法的第一步骤。在不锈钢 基板61上形成绝缘保护层63。绝缘保护层63包括丙烯酸有机材料、BCB (苯 并环丁烯)，PFBC (全氟环丁垸)、特氟纶、全氟环状聚合物和聚酰亚胺的至 少其中之一。然后，如图8B所示，在绝缘保护层63上形成显示元件层65。 此时，当形成如图7所示的TFT元件时，栅绝缘层105、钝化层103和涂覆层 101包括丙烯酸有机材料、BCB， PFBC、特氟纶、全氟环状聚合物和聚酰亚 胺的任意一种。特别地，在沉积涂覆层101时，显示元件层65的侧部应该由 涂覆层101完全覆盖以进行有效保护。接下来，如图8C所示，将柔性基板67 粘结在显示元件层65上。柔性基板包括有机材料，诸如塑料材料。最后，如 图8D所示，将粘结有柔性基板67的整个基板放入充满蚀刻剂73的蚀刻浴器 71中，以去除不锈钢基板61。蚀刻剂73包括二氯化铁(FeCl2)或者其它适 宜的蚀刻剂或者适宜蚀刻剂的组合。此时，显示元件层65的侧部可由有机绝 缘层、有机钝化层和有机涂覆层保护而隔离于蚀刻剂。另外，在通过蚀刻工艺 完全去除不锈钢基板61时，绝缘保护层63保护显示元件层65隔离于蚀刻剂。 在蚀刻工艺之后，从蚀刻浴器71中取出基板并洗掉任意残留的蚀刻剂，完成 柔'性基板，如图8E所示。当柔性基板包含排成矩阵形式的多个单元显示面板 时，单元显示面板通过切割工艺进行分离。
根据本发明的示例性实施方式，与刚性基板相比，绝缘保护层具有1/20 或者更小的蚀刻选择性以在去除刚性基板的蚀刻工艺期间不会去除绝缘保护 层。因此，显示元件可与用于去除刚性基板的蚀刻剂隔离。结果，本发明保证
在柔性显示器件的制造工艺的稳定性。另夕卜，本发明提出了一种具有增加产量 的制造工艺方法。
对本领域的普通技术人员来说显而易见的，在不脱离本发明的构思或范围 的情况下，可以对本发明做出各种改进和变型。因此，本发明意图覆盖所有落 入所附权利要求及其等效物的范围之内的改进和变型。
权利要求
1.一种柔性显示器件，包括柔性基板；形成在所述柔性基板上的显示元件层；覆盖所述显示元件层的绝缘保护层；以及具有比所述绝缘保护层的蚀刻选择性至少高20倍的刚性基板。
2. 根据权利要求1所述的柔性显示器件，其特征在于，所述绝缘保护层 的厚度基板为lpm或更小。
3. 根据权利要求1所述的柔性显示器件，其特征在于，所述绝缘保护层 包括以下至少其中之一硅、硅氮化物、硅氧化物、金属氧化物和有机材料。
4. 根据权利要求3所述的柔性显示器件，其特征在于，所述绝缘保护层 包括具有铬氧化物、钽氧化物和铝氧化物至少其中之一的金属氧化物。
5. 根据权利要求3所述的柔性显示器件，其特征在于，所述绝缘保护层 包括具有苯并环丁烯、全氟环丁烷、特氟纶、全氟环状聚合物和聚酰亚胺至少 其中之一的有机材料。
6. 根据权利要求1所述的柔性显示器件，其特征在于，所述绝缘保护层 包括至少两层。
7. 根据权利要求1所述的柔性显示器件，其特征在于，所述刚性基板为 玻璃基板。
8. 根据权利要求1所述的柔性显示器件，其特征在于，所述刚性基板为 不锈钢基板。
9. 一种制造柔性显示器件的方法，包括以下步骤 在第 一基板上形成绝缘保护层； 在所述绝缘保护层上形成显示元件层； 在所述显示元件层上粘结柔性基板；以及使用具有对所述绝缘保护层与对所述第一基板的选择蚀刻比率低于1/20 的蚀刻剂对所述第一基板进行蚀刻以去除所述第 一基板。
10. 根据权利要求9所述的制造柔性显示器件的方法，其特征在于，所述 绝缘保护层具有lpm或更小的厚度。
11. 根据权利要求9所述的制造柔性显示器件的方法，其特征在于，形成所述绝缘保护层的所述步骤包括在所述第一基板上沉积以下任意一种硅层、 硅氮化物层、硅氧化物层、金属氧化物层和有机层。
12. 根据权利要求9所述的制造柔性显示器件的方法，其特征在于，所述金属氧化物层包括以下至少一种铬氧化物、钽氧化物和铝氧化物。
13. 根据权利要求9所述的制造柔性显示器件的方法，其特征在于，所述有机层包括以下至少一种丙烯酸有机材料、苯并环丁烯、全氟环丁烷、特氟 纶、全氟环状聚合物和聚酰亚胺。
14. 根据权利要求9所述的制造柔性显示器件的方法，其特征在于，所述绝缘保护层具有两层或者更多层
15. 根据权利要求9所述的制造柔性显示器件的方法，其特征在于，所述第一基板包括玻璃基板。
16. 根据权利要求15所述的制造柔性显示器件的方法，其特征在于，所 述蚀刻所述第一基板包括以包含氟化氢的蚀刻剂湿蚀刻所述第一基板。
17. 根据权利要求16所述的制造柔性显示器件的方法，其特征在亍，进一步包括以下步骤在蚀刻所述第一基板的步骤之前，在与绝缘保护层相对侧在所述第一基板上形成树脂阻挡层；以及在蚀刻所述第一基板的步骤之后，去除所述树脂阻挡层。
18. 根据权利要求15所述的制造柔性显示器件的方法，其特征在于，所述蚀亥術述第一基板包括以包含CF2+02和SF6+02其中之一的蚀刻剂干法蚀刻所述第一基板。
19. 根据权利要求9所述的制造柔性显示器件的方法，其特征在于，所述 第一基板包括不锈钢基板。
20. 根据权利要求19所述的制造柔性显示器件的方法，其特征在于，蚀 刻所述第一基板的所述步骤包括以包含二氯化铁的蚀刻剂湿法蚀刻所述第一 基板。
全文摘要
本发明公开了一种柔性显示器件及制造该柔性显示器件的方法。该柔性显示器件包括柔性基板、在柔性基板上形成的显示元件层；覆盖显示元件层的绝缘保护层和刚性基板。该刚性基板具有比绝缘保护层至少高20倍的蚀刻选择性。
文档编号G02F1/1362GK101191966SQ20071012348
公开日2008年6月4日 申请日期2007年6月25日 优先权日2006年11月27日
发明者吴义烈 申请人:Lg.菲利浦Lcd株式会社