TWI434249B - 顯示裝置及其製作方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種顯示裝置及其製作方法，且特別是有關於一種可撓式顯示裝置之封裝結構及其製作方法。
習知的電泳式顯示裝置包括：基板(Substrate)；顯示介質層(Display medium layer)，作為顯示影像之介質；保護層(Protective layer)，用來阻隔環境中的水氣或氧氣以保護顯示介質層；封膠(sealant)，用以封裝電泳式顯示裝置之側表面周圍；驅動元件與軟式印刷電路板(Flexible Printed Circuit,FPC)，用以驅動電泳式顯示裝置。驅動元件與軟式印刷電路板在與基板接合後，大多再塗佈一層保護膠(例如Tuffy膠)，以覆蓋並保護驅動元件與部份之軟式印刷電路板。一般來說，基板為玻璃或塑膠材料，而基板以上的許多有機高分子材料層(例如顯示介質層、保護層等)，高分子材料層之楊氏係數小且厚度薄，雖然具可撓曲性質，但抗應變能力不佳。在高溫製程中，因為基板與基板以上的有機高分子材料層之熱膨脹係數有所差異，高分子材料層很容易產生翹曲現象，而影響後面各項製程，而且造成嚴重的應力殘留，甚至造成玻璃基板破裂，而使可靠度降低甚至影響產品良率與產出。此外，除了利用封膠保護顯示介質層外，需要多一道封裝步驟將設置在基板上的驅動元件與軟式印刷電路板以保護膠作保護，無法達到製程簡化之目的。
鑑於前述，本發明之目的為提供一種顯示裝置及其製作方法，可解決上述問題並簡化封裝製程。
本發明實施例提供一種顯示裝置，包括一基板、一顯示介質層位於該基板之一第二表面、一驅動元件位於該基板上、一軟式印刷電路板位於該基板上，且該軟式印刷電路板電性連接於該驅動元件、一保護層位於該顯示介質層上且覆蓋該顯示介質層、一背板設置於該基板之一第一表面、以及一封膠至少環繞該基板之一側表面與該顯示介質層之一側表面並包覆該驅動元件與部份之該軟式印刷電路板。
本發明實施例另提供一種顯示裝置製作方法，包括下列步驟。提供一基板，該基板包括一第一表面與一第二表面；形成一背板於該基板之第一表面；形成一顯示介質層於該基板之第二表面；接合一驅動元件於該基板；接合一軟式印刷電路板(FPC)於該基板上，使該軟式印刷電路板電性連接於該驅動元件；形成一保護層於該顯示介質層上使該保護層覆蓋該顯示介質層；以及形成一封膠環繞該基板之一側表面與該顯示介質層之一側表面，並包覆該驅動元件與部份之該軟式印刷電路板。
本發明之顯示裝置及其製作方法利用上述實施例之設計，在高溫製程中不會產生翹曲現象，且可同時將基板之側表面周圍、顯示介質層之側表面周圍、驅動元件與軟式印刷電路板以封膠作保護，達到簡化封裝步驟之功效。
為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
請參考第1A~1F圖。第1A~1F圖繪示了本發明之第一實施例之製作顯示裝置之剖面示意圖。如第1A圖所示，首先提供一基板101，基板101為可撓式的軟質基板例如塑膠基板或硬質基板例如玻璃基板或石英基板。基板101包括一第一表面(背面)101A、一第二表面(正面)101B與一側表面1011，且基板101之第二表面101B用於設置主動元件陣列(圖未示)。在本實施例中，主動元件陣列例如是薄膜電晶體(thin film transistor,TFT)陣列，但不以此為限。接著，如第1B圖所示，在基板101之第一表面101A形成一背板103，背板103可利用貼合或是塗佈方式形成於基板101上。此外，背板103之面積係實質大於基板101的面積，但不以此為限。為了解決在高溫製程時，因基板101上方後續形成的可撓性材質之熱膨脹係數與基板101之熱膨脹係數不匹配，而造成基板101產生翹曲或破裂之問題，本發明之背板103之熱膨脹係數與在之後步驟中於基板101上方所形成之可撓性材料(顯示介質層、保護層等)之總熱膨脹係數實質上相等。當兩種具有不同熱膨脹係數之材質疊合後，其總熱膨脹係數可利用下列式子求得：E1
×t1
×(α1
－α)=E2
×t2
×(α－α2
)，其中E1
、t1
、α1
、E2
、t2
、α2
分別代表了兩種材質之楊氏係數、厚度、熱膨脹係數，α則為總熱膨脹係數。如此一來，在進行高溫製程時，可使背板103與基板101上方可撓性材料的應力趨近平衡，以降低翹曲的現象。背板103的材質可選用聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)或聚亞醯胺(Polyimide,PI)，但不以此為限。
接著，如第1C圖所示，在基板101之第二表面101B形成一顯示介質層105，其中顯示介質層105具有一側表面1051，且顯示介質層105可經由基板101上之主動元件陣列的控制來顯示畫面。在本實施例中係以電泳式顯示介質層(例如Electro Phoretic Display Film，EPD film)為例，顯示介質層105也可以是膽固醇液晶層(Cholesterol liquid crystal layer)、有機發光層(Organic light emitting layer)或電致變色顯示介質層(Electro-chromic display layer)等，但不侷限於此。接著，如第1D圖所示，將驅動元件107與軟式印刷電路板109接合並固定在基板101之第二表面101B，並鄰近於顯示介質層105之一側，其中驅動元件107用以驅動基板101上的主動元件陣列且電性連接於軟式印刷電路板109，且驅動元件107可利用COG(Chip on glass)技術形成於基板101上。
如第1E圖所示，為了避免環境中水氣及氧氣等影響顯示介質層之性能，在顯示介質層105上方形成一保護層111，保護層111可在垂直投影方向上重疊於驅動元件107與部份之軟式印刷電路板109，因此，保護層111之面積可實質稍大於基板101的面積，但不以此為限。保護層111需具有良好的阻水阻氣能力，本實施例中以電泳式顯示介質層為例，其所需之阻水能力若以水氣穿透率(Water vapor transmission rate,WVTR)來表示，則至少須小於10-2
g/m2
day。保護層111材質可選用有機材料、無機材料、或有機與無機混成材料。其中無機材料可為金屬的氧化物或氮化物，例如SiOX
、SiNX
、TiOX
、Al2
O3
或其混合物AlOX
NY
、SiOX
NY
等。而有機與無機混成材料可以是在有機高分子內添加無機粉體，或是有機材料與無機材料以多層相互堆疊而成之混成材料。保護層111亦可使用玻璃或觸控面板，其中使用觸控面板可令顯示裝置同時兼具觸控功能。
如第1F圖所示，在顯示介質層105之側表面1051與基板101之側表面1011形成一封膠113。封膠113環繞並密封顯示介質層105之側表面1051與基板101之側表面1011，且設置於保護層111與背板103之間，更同時包覆基板101上的驅動元件107與部份之軟式印刷電路板109。形成封膠113的方法例如是從保護層111上方滴下液態的黏膠材料，此黏膠材料可藉由毛細現象往基板101之側表面1011與顯示介質層105之側表面1051延伸並環繞密封基板101之側表面1011與顯示介質層105之側表面1051，之後再將此黏膠材料固化而使其成為封膠113，其中此黏膠材質可為熱固化膠，光固化膠或光感型熱固膠，並利用加熱或照光方式加以固化。
由於除了顯示介質層105的上方，顯示介質層105之側表面1051亦為水氣及氧氣等滲入的路徑，因此本實施例利用封膠113環繞顯示介質層105之側表面1051將其完全密封。利用封膠113在密封顯示介質層105與基板101時，同時包覆驅動元件107與部份之軟式印刷電路板109，除了使其具良好的防潮、絕緣、熱安定性與機械特性之外，更可以簡化封裝製程。此外，在本實施例中若以玻璃基板為例，當使用大面積基板或是在切割面板的過程中，玻璃基板之側表面1011容易受外力而產生破裂的現象，因此利用封膠113同時將玻璃基板之側表面1011環繞並密封的作法，可提供保護玻璃側表面之功效。
本發明之顯示裝置之封裝結構並不以上述實施例為限。下文將繼續揭示本發明之其它實施例或變化型式，然為了簡化說明並突顯各實施例或變化型式之間的差異，下文中使用相同標號標注相同元件，並不再對重覆部分作贅述。
請參考第2圖。第2圖繪示了本發明之第一實施例之一變化型之顯示裝置之封裝結構之剖面示意圖。如第2圖所示，在本實施例中，若使用阻水阻氣能力不佳的基板101，例如塑膠基板(其材料可為例如聚亞醯胺)，則除了利用封膠113將基板101之側表面1011環繞並密封，可於基板101與背板103之間再佈上一層阻水層115，以防止水氣經由基板101之第一表面101A進入顯示介質層105。阻水層115可以是有機材料、無機材料、有機與無機混成材料或金屬層，以全面阻隔水氣或氧氣滲入。
請參考第3圖。第3圖繪示了本發明之第一實施例之另一變化型之顯示裝置之封裝結構之剖面示意圖。如前面所述之第一較佳實施例中，基板101若使用玻璃材質，基板101之側表面1011可利用封膠113提供保護。但基板101之第一表面101A亦有可能受到外力撞擊而產生破裂，一但發生此現象，基板101上之主動元件陣列將因此而故障，無法正常驅動其上方之顯示介質層105。因此，如第3圖所示，本實施例之基板101可採用多層結構之複合式基板，其包括一玻璃基材116，以及一緩衝層117設置在玻璃基材116上，而主動陣列元件則係設置於緩衝層117之上方。緩衝層117材質可為有機材料例如聚萘二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚亞醯胺，或聚苯乙烯(Polystyrene,PS)等，但不以此為限。由於緩衝層117可用以緩衝與吸收撞擊能量，如此一來，即使玻璃基材116發生破裂，緩衝層117不會受損，其上方之主動元件陣列仍可正常操作以維持顯示狀態。
請參考第4A圖與第4B圖。第4A圖與第4B圖繪示了本發明之第一實施例之另兩變化型之顯示裝置之封裝結構之剖面示意圖。如第4A圖所示，第4A圖所示之顯示裝置之封裝結構與第1F圖所示之顯示裝置之封裝結構類似，而為了使顯示裝置同時兼具觸控功能，除了使用觸控面板作為保護層111之外，可在顯示介質層105與保護層111之間設置一觸控層119。同樣地，如第4B圖所示，第4B圖所示之顯示裝置之封裝結構與第3圖所示之顯示裝置之封裝結構類似，而為了使顯示裝置同時兼具觸控功能，同樣地可在顯示介質層105與保護層111之間設置觸控層119。
請參考第5圖。第5圖為本發明之第一實施例之另一變化型之顯示裝置之封裝結構之剖面示意圖。與第一實施例的差異在於，本實施例將封膠113進一步環繞保護層111之側表面，並包覆保護層111之上表面周圍。
請參考第6圖。第6圖為本發明之第二實施例之顯示裝置之封裝結構之示意圖。由於基板101的材質與顯示介質層105的材質相異，所需之阻水阻氣條件亦相異，其中在顯示介質層105之側表面1051與基板101之側表面1011形成封膠之步驟可分為多個步驟來達成，如此一來，可依基板101與顯示介質層105選用具有不同水氣透過率(Water vapor transmission rate,WVTR)或不同氧氣透過率(Oxygen transmission rate,OTR)之封膠材料。如第6圖所示，在基板101與保護層111之間形成一第一封膠113a，使其環繞顯示介質層105之側表面1051，接著在背板103上形成第二封膠113b，環繞第一封膠113a、保護層111與基板101之側表面1011，並包覆驅動元件107與部份之軟式印刷電路板109。
請參考第7圖。第7圖為本發明第三實施例之顯示裝置之封裝結構之示意圖。與第1F圖之差異在於，在封膠步驟中，首先在基板101與保護層111之間形成第一封膠113a，使第一封膠113a環繞顯示介質層105之側表面1051，並包覆驅動元件107與部份之軟式印刷電路板109。之後在背板103上形成第二封膠113b，使第二封膠113b環繞基板101之側表面1011。值得說明的是，在第6圖與第7圖之實施例中，第一封膠113a亦可採用如第5圖所示之作法，將第一封膠113a環繞保護層111之側表面，並包覆保護層111之上表面周圍。此外，由於第一封膠113a係環繞並保護顯示介質層105之側表面1051，因此第一封膠113a須具有阻水阻氧能力，其所需之阻水能力例如至少須小於10 g/m2
day。在本發明之第二實施例與第三實施例中若使用玻璃基板，因玻璃本身具阻水阻氧的特性，在封膠材料選用上，第二封膠113b不須特別使用具有阻水阻氧能力的封膠。
綜上所述，本發明在顯示裝置之基板的背面增加一背板，利用背板之熱膨脹係數與基板上方之可撓性材質之熱膨脹係數實質上相等之特性，來降低顯示裝置在後續高溫製程中因熱膨脹係數不匹配所造成的顯示裝置翹曲之問題。此外，提供一封膠將顯示介質層側表面周圍及基板側表面周圍環繞密封，並同時包覆驅動元件與部分的軟式印刷電路板以提供保護，除了可隔絕外界水氣與氧氣對顯示裝置性能造成之不良影響之外，還可以省略另外對驅動元件與軟式印刷電路板上保護膠之步驟，達到簡化封裝步驟之功效。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
101‧‧‧基板
103‧‧‧背板
105‧‧‧顯示介質層
107‧‧‧驅動元件
109‧‧‧軟式印刷電路板
111‧‧‧保護層
113‧‧‧封膠
115‧‧‧阻水層
113a‧‧‧第一封膠
113b‧‧‧第二封膠
1011‧‧‧側表面
1051‧‧‧側表面
101A‧‧‧第一表面
101B‧‧‧第二表面
116‧‧‧玻璃基材
117‧‧‧緩衝層
119‧‧‧觸控層
第1A-1F圖繪示了本發明第一實施例之製作顯示裝置之剖面示意圖。
第2圖繪示了本發明第一實施例之一變化型之顯示裝置之封裝結構之示意圖。
第3圖繪示了本發明第一實施例之另一變化型之顯示裝置之封裝結構之示意圖。
第4A圖與第4B圖繪示了本發明第一實施例之另兩變化型之顯示裝置之封裝結構之示意圖。
第5圖繪示了本發明第一實施例之另一變化型之顯示裝置之封裝結構之示意圖。
第6圖繪示了本發明第二實施例之顯示裝置之封裝結構之示意圖。
第7圖繪示了本發明第三實施例之顯示裝置之封裝結構之示意圖。
101‧‧‧基板
103‧‧‧背板
105‧‧‧顯示介質層
107‧‧‧驅動元件
109‧‧‧軟式印刷電路板
111‧‧‧保護層
113‧‧‧封膠
1011‧‧‧側表面
1051‧‧‧側表面
101A‧‧‧第一表面
101B‧‧‧第二表面
Claims (24)
- 一種顯示裝置，包括：一基板，具有一第一表面與一第二表面；一顯示介質層，設置於該基板之該第二表面；一驅動元件，位於該基板上；一軟式印刷電路板(Flexible Printed Circuit,FPC)，位於該基板上，且該軟式印刷電路板電性連接於該驅動元件；一保護層，位於該顯示介質層上且覆蓋該顯示介質層；一背板，設置於該基板之該第一表面，其中該背板之一熱膨脹係數與該顯示介質層與該保護層疊合後之一總熱膨脹係數實質上相等；以及一封膠，位於該背板與該保護層之間，至少環繞該基板之一側表面與該顯示介質層之一側表面，並包覆該驅動元件與部份之該軟式印刷電路板。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該背板之材質包括聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)，或聚亞醯胺(Polyimide,PI)。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該封膠包括：一第一封膠，環繞該基板之該側表面；以及 一第二封膠，環繞該顯示介質層之該側表面並包覆該驅動元件與部份之該軟式印刷電路板。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該封膠包括：一第一封膠，環繞該顯示介質層之該側表面；以及一第二封膠，環繞該基板之該側表面、該第一封膠與該保護層之一側表面，並包覆該驅動元件與部份之該軟式印刷電路板。
- 如請求項3至請求項4之其中一項所述之顯示裝置，其中該第一封膠與該第二封膠具有相異之水氣穿透率(Water vapor transmission rate,WVTR)或相異之氧氣穿透率(Oxygen transmission rate,OTR)。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該封膠之材質包括熱固膠、光固化膠或光感後熱固化膠。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該封膠環繞該保護層之一側表面並包覆該保護層之一上表面的周圍。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該保護層包括一玻璃或一觸控面板。
- 如請求項1所述之顯示裝置，另包括一觸控層位於該顯示介質層與該保護層之間。
- 如請求項1所述之顯示裝置，另包括一阻水層位於該背板與該基板之間。
- 如請求項10所述之顯示裝置，其中該阻水層之材質包括有機材料、無機材料、有機材料與無機材料所混成之混成材料或金屬。
- 如請求項1所述之顯示裝置，其中該基板為一包含一玻璃基材與一緩衝層之多層結構複合式基板。
- 如請求項12所述之顯示裝置，其中該緩衝層之材質為一有機材料。
- 如請求項13所述之顯示裝置，其中該有機材料包括聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)、聚苯乙烯(Polystyrene,PS)，或聚亞醯胺(Polyimide,PI)。
- 如請求項12所述之顯示裝置，另包括一觸控層位於該顯示介質層與該保護層之間。
- 一種製作顯示裝置之方法，包括：提供一基板，該基板包括一第一表面與一第二表面；形成一背板於該基板之第一表面；形成一顯示介質層於該基板之第二表面；形成一驅動元件於該基板；接合一軟式印刷電路板(FPC)於該基板上，使該軟式印刷電路板電性連接於該驅動元件；形成一保護層於該顯示介質層上使該保護層覆蓋該顯示介質層，其中該背板之一熱膨脹係數與該顯示介質層與該保護層疊合後之一總熱膨脹係數實質上相等；以及形成一封膠環繞該基板之一側表面與該顯示介質層之一側表面，並包覆該驅動元件與部份之該軟式印刷電路板。
- 如請求項16所述之方法，其中該背板之材質包括聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylene Naphthalate,PEN)、聚對苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate,PET)，或聚亞醯胺(Polyimide,PI)。
- 如請求項16所述之方法，其中上述形成該封膠之步驟包括：形成一第一封膠環繞該顯示介質層之該側表面；以及形成一第二封膠環繞該第一封膠、該基板之該側表面與該保護層之一側表面，並包覆該驅動元件與部份之該軟式印刷電 路板。
- 如請求項16所述之方法，其中上述形成該封膠之步驟包括：形成一第一封膠環繞該顯示介質層之該側表面，並包覆該驅動元件與部份之該軟式印刷電路板；以及形成一第二封膠環繞該基板之該側表面。
- 如請求項18至請求項19之其中一項所述之方法，其中該第一封膠與該第二封膠具有相異之水氣穿透率(Water vapor transmission rate,WVTR)或相異之氧氣穿透率(Oxygen transmission rate,OTR)。
- 如請求項16所述之方法，其中該封膠之材質包括熱固膠、光固化膠或光感後熱固化膠。
- 如請求項16所述之方法，另包括形成一阻水層於該背板與該基板之間。
- 如請求項16所述之方法，其中該基板為一包含一玻璃基材與一緩衝層之多層結構複合式基板。
- 如請求項23所述之方法，其中該緩衝層之材質為一有機材料。
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