专利名称：柔性显示器改进的共接触布局的制作方法
柔性显示器改进的共接触布局
这项公开涉及电子器件，并且更加具体地涉及柔性显示器改进的 共接触布局。
在柔性显示器的共接触中，必须在前层压面板和(有源矩阵)背 面板之间建立电连接。问题在前面板的层压过程中顶部衬底的挠曲过 程中发生。在显示器中从共接触区域出发控制这种挠曲是可取的，如 将要说明的。对于包括需要建立电连接的两个部分的显示器，目前使
用各向异性的导电粘结剂在所述前面板导电层(例如，ito)与背面 板上的共接触之间建立电连接。这种方法有数个缺点。
特别地，目前用于建立共接触所使用的技术方案存在三个问题
1) 各向异性粘结剂包括大的形状不规则的金属微粒，其在层压 过程中可能损伤ito层。共接触粘结剂包括在共接触区域上面的形状 不规则的金属微粒。这可导致电接触不稳定以及这些微粒可能损伤相 邻的层。
2) 接触粘结剂应该在共接触位置上面精确地或差不多精确地相 适配，因为高度差和未粘结区域可在导电带的边缘引起翘曲。在
图1a 和1b中清楚地观察到共接触、粘结剂和周围区域之间的高度差。在 图1a和1b中，可以看见共接触区域(椭圆形)与共接触粘结剂(在 共接触区域上面的长方形)之间大小不匹配的两个典型例子。还注意 到在图1a和1b中明显的形状不规则的金属微粒。
3) 目前施加粘结剂的工艺是手工工艺并且因此是昂贵的。 根据本实施例，柔性显示器件包括第一面板、第二面板，以及在
第一和第二面板中的一个上的共接触区域。配置电连接以完成第一和 第二面板之间的电连接，其中电连接包括施加在共接触区域以完成第 一和第二面板之间导电通道的液态导体的固体形态。电子器件包括第一面板和第二面板，其中面板中之一在机械压力 下可能会变形。共接触区域在第 一和第二面板中的至少 一个上形成腔 体。配置电连接以完成第一和第二面板之间的电连接，其中电连接包 括分配在腔体内以完成第一和第二面板之间导电通道的液态导体的 固化形态。在特别有用的实施例中，提出使用各向同性的导体。在另一个实 施例中，从可制造性的角度，优选施加以膏体或高粘性液体的形式的 导电粘合剂。然而，在层压过程中挠曲可能导致粘合剂从共接触区域 移出。通过添加间隔件阻止变形可能使前层压面板上的层(例如，铟锡氧化物(ITO)层)开裂。然而，如果使用得当，可使用间隔件。从下列说明性实施例的详细说明可以清楚地了解本公开的这些 以及其他目标、特征与优势，这些详细说明应该与附图联系起来看。这项公开将参考下列图表详细介绍优选实施例的下列说明，其中图1A和1B是示出根据现有技术在接触粘结剂和共接触之间覆盖 不足与高度差的放大图像；图2是示出根据本理论在共接触区域由电连接连接的第一和第二 面板的横截面图；图3A是示出根据一个实施例的各向同性导电粘结剂的放大图像；图3B是示出根据实施例进一步放大的图3A中各向同性导电粘结 剂的金属线的放大图像；图4是示出在共接触区域形成的液态导体的放大图像，其中液体 由于层压的压力初d齐出；图5A和5B是示出层压压力的施加和导电液体的反应的横截面图；图6是示出根据一个实施例在共接触区域形成的间隔件的横截面图；图7是示出根据一个实施例用于模拟顶部衬底反应的梁负载条件的图；图8是在不同压力下挠度与跨度距离L的双对数图以用于协助选 择用于将柔性显示器的两部分层压的加工条件；图9是示出当为了在背面板与前面板之间建立电连接使用液态导 电材料时为了能够获得有利的结果的一个或一个以上共接触导体的 一个耳又向的图；图10是示出当为了在背面板与前面板之间建立电连接使用液态 导电材料时为了能够获得有利的结果的一个或一个以上共接触导线 的另一个耳又向的图；以及图11是示出根据说明性实施例用于制造柔性显示器的步骤的流 程图。这里说明的实施例主要针对电子显示器技术，并且特别地针对带 有用于将显示设备的前面板与背面板电连接的共接触部位或区域的 柔性显示器。在一个有用的实施例中，提出一种带有在共接触区域连 接前层压面板与(有源矩阵)背面板的各向同性导体的柔性显示器。 也说明了一种制造这种显示器的方法。在另一个实施例中，施加以膏 体或高粘性液体的形式的导电粘合剂以形成接触。选择共接触的形状 使得它在一个或两个方向上的尺寸低于阈值(例如，<lmm)。在一个实施例中，提出了用于减少或消除在前面板的层压过程中 顶部(柔性的)基底挠曲的步骤，从而防止粘合剂被挤出而且仅部分 填充共接触区域。本实施例避免由下列导致的问题(l)各向异性粘 结剂，其包括大的形状不规则的金属微粒其在层压过程中可能损伤 ITO层，(2)接触粘结剂没有在共接触位置精确地适配，其导致高度 差和未粘结区域在导电带的边缘引起翘曲，以及(3)以手工工艺施 加粘结剂的费用。应该认识到本发明将就柔性显示器来说明；然而，本发明的教导 更加广泛并且可应用在在需要共节点连接的任何显示技术类型或任 何其他设备或元件中。特别地，根据本原理的实施例可在所有柔性衬 底与第二衬底电连接的设备中使用。也应该认识到共接触的说明性例子可适合于包括附加电连接。这些连接可在半导体封装应用、印刷线 路板应用、电子元件和计算机组装应用或任何其他可建立机械电连接 的应用中使用。本实施例的例子包括与前面板耦合的电气设备(背面板)的矩阵 阵列，其包括具有连接区域或共电极区域的传感和/或显示元件。特别 地有用的例子是下文说明的柔性有源矩阵显示器。现在参考图表，其中相同的数字代表相同或相似的元件并且先参考图2，图示的显示设备100包括两个主要部件或部分102和103。 尽管显示器100将就使用含有电泳墨水微粒的微嚢的柔性显示器方面 来说明，例如最近可从马萨诸塞州剑桥的E Ink公司获得的电子墨水 技术等，任何显示或电子设备可从本文的教导获益。第一部件103包 括有源矩阵背面板104,其包括例如在背面板衬底材料117上的有机 电子薄膜晶体管(TFT) 105。在本应用中，材料117可包括聚合物、 金属、玻璃等。TFT105和其他电气结构(金属线路、绝缘体)置于背面板104 内衬底117的上面，^W而靠近与电泳涂层106的界面。第二部件102 包括在层106内的电泳(Eink)显示效应，层106在背面板104的上 面层压。这个第二部件102也称为前层压面板(FPL)。共接触区域 包括其中FPL 102必须与背面板103电连接的区域。共接触区域不是 物理器件；而是上部衬底与下部衬底电连接的位置。在前面板102和 背面板103上的接触垫片111和112是共接触区域的部件。导体110 (例如，各向同性粘结剂或粘合剂)也是共接触结构的一部分。使用 导体IIO在顶部衬底120上的例如ITO的连续下层导电层108与背面 板104上的导电材料109之间建立电接触。这个ITO 108是用于转变层106内E Ink的电容器的电极之一，而电容的另一个电极是由在背 面板103的层104上的像素垫片构成。为了能够在ITO电极108上施 加正确的电势，电极108需要与背面板103连接。为了能够做到这一点，电阻性的电泳层106的一部分在局部不存 在以便使得与可包括例如ITO等的透明导电材料的下层导电层108的 接触未被盖住。层107包括例如聚乙烯萘二曱酸乙二醇酯(polyethylene n叩hthalate) (PEN)等的绝缘材料。顶部衬底120可包括例如25微 米的聚对苯二曱酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate) (PET )层等 的绝缘层121。根据说明性的实施例，导电材料或电气连接110置于共电极区域 以解决一个或一个以上上文概述的问题。在一个实施例中，导电材料 110包括各向同性导电粘结剂。如上文说明的，粘结剂可使用来解决 问题1;代替在现有技术的各向异性导电粘结剂中含有的硬金属樣i粒， 各向同性粘结剂123包括如图3A和3B所示的细小金属线128。然而 使用各向同性粘结剂只是部分解决方案，因为如上文说明的问题2和 3可能没有完全解决。具有这些线的粘结剂123是一个说明性的实施 例。也可使用其他类型的各向同性导电粘结剂。在另一个特别有用的实施例中，问题1、 2和3都被解决了，其 中导电材料110包括可固化的液态导体115的应用，在图4中i兌明性 地示出。参考图4,在一个实施例中，液态导体115包括高粘性液体，其 可在共接触电区域内小心加入以形成导体110。加入可是手动或自动 的，优选为自动以解决问题3。使用液态导体115也可以解决高度的 问题。在使用液态导体115的本实施例中，应该认识到确保干净的接触 区域是重要的。例如，在E-Ink净化过程中，靠近E-Ink边缘的区域 可能不是完全干净的，如果不管它则会减少"无E-Ink"区域的宽度从 而导致更脏的未接触表面。这通过在共接触区域内的前或背面板102和103上应有的谨慎和适当的清洁很容易解决。为使导体115的材料不流动，材料优选为可固化的。在一个实施例中，使用紫外光(UV)固化导电粘合剂；例如，Norland NCA130 是一种合适的材料。施加NCA13()TM并且随后层压FPL106提供了如 图5A和5B所示的导体110。在特别有用的实施例中，导电粘合剂或粘胶剂115的沉积方法可 包括使用例如单喷嘴印刷机直接印刷。在一个实施例中，导电胶115 包括无溶剂、 一步系统，可通过热和/或光固化。在另一个实施例中， 导电胶115是多层工艺，包括例如分为两步施加的双层，其中第一导 电层提升粘合力和/或在机械方面改善最终的接触，以及第二导电层可 提高电导率。这种第一导电层的例子可包括导电聚合物复合材料，例 如与碳纳米管混合的聚苯胺(polyaniline),或PEDOT-PSS即聚瘗吩 书亍生4勿/聚苯乙丈希石黄酉吏(polythiophene derivative/polystyrene sulphonic acid)等。第二层可包括NCA130TM。这些层也可使用其他合适的材 料。如图4描述的，在某些情况下，区域141的部分没有被导电粘合 剂115覆盖。尽管确实最初施加有超过足够完全覆盖整个区域的材料， 但是这可能会发生。液态导体115的材料移出的一个原因在图5A-5B 中可见。参考图5A-5B,在层压过程中压力p施加(通过层压轧辊)于顶 部衬底120 (图5A)上。这使共接触区域内在导体110上面的顶部基 底挠曲，并且将粘性导电粘合剂115挤出(图5B)。在压力去除后， 顶部衬底120移回它原始位置，并且粘合剂的前端退回；粘合剂仅部 分填充共接触区域的容积。参考图6,在一个实施例中，通过减少由层压工艺导致的挠曲防 止可固化导电液体115移出。 一种减少这种挠曲的方法是紧靠导体 110或在导体110上使用一个相邻^L置的球体、块体、纤维或其他结构。在层压工艺的过程中，存在损伤下层导电(ITO)层108的风险， 其会与间隔件125接触。可以通过避免使用尖锐、坚硬的金属微粒最 小化这个风险。应用球状微粒、肋状或柱状间隔件降低这个损伤的风 险 你l如，卖欽聚A杨J炎比"踏"玻^劣.全屋谈抖任何对下层导电层108的损伤可引起关于共接触110电气性能的 可靠性问题。并且，损伤下层导电层108意味水汽传输速率会局部地 变大。由于相对湿度更高这还引起显示器100的可靠性问题。另 一个用于限制由于层压工艺造成的挠曲的技术方案包括使用 如同高粘性液体的导电材料115，以及使导体110的形状适合在层106 内形成的腔体145。降4氐共接触区域内腔体145在一个方向(例如， 相对于长度的宽度)的尺寸而利于其另一个方向，这是有利的。再次参考图5B，为了防止顶部村底120在导体IIO的位置挠曲， 几何和/或工艺参数中的一些可被调节/优化。如图7描述的，衬底(120) 在共接触区域位置的挠曲可包括在均匀施加的压力(q)下的简单的 边缘固定梁。长度为L的梁的最大挠度5在图8中给出为5 = CvqL4/D( 1 ),其中D是平板的抗挠刚度并且D-Eh3/(12(l-v2》….(2) , E是 弹性模量，h是平板的厚度以及v是泊松比。常数Cv是1/384。在这个例子中，对于具有厚度25pm说明性"平板"(例如，作 为顶部衬底120的PET薄片)在施加0.1atm〈q〈10atm压力下的最大 挠度S(等式1 )在图8中描述为L的函数。在这个例子中EInk层(图 2中的106)的层厚是50)am。在图8中可见只有在小的压力(<0.2atm) 和跨度距离L〈lmm下，对于这个应用可以获得25|am PET薄片(顶 部村底120)可接受的挠曲。再次参考图2,为了防止在前面板102的层压过程中共接触区域 中导体IIO上的挠曲，对于腔体145使用〈lmm的尺寸以承受层压是 有利的。这与层压过程中的低压力结合使得能够使用导电粘合剂115而不需要使用间隔件125,如果使用间隔件125可损伤前面板102的 导电层108 (例如ITO层)。应该注意到变形衬底的显著挠曲的是在顶部衬底，其被(严重) 拉伸负载时。显著的拉伸应变(例如，>0.5%)也可在下层导电层108(TTO居)1*1引入^投皿这+刷早中在1 Omm 寇"Tfrfl很.千40,'m的挠度是较佳的。E-Ink被移出以形成腔体145的前层压面板上的区域的设计应该 是使得与层压辊轧方向平行的尺寸L〈lmm，如图9标示。在图9中， 显示了导体110的接触区域202。导体110在腔体145中形成。图IO显示在其中形成导体110的接触区域202的顶视图。大量 区域202可形成与层压辊轧的方向垂直。长度将比宽度的尺寸大。制作共接触的优选方法可是使腔体145在X和Y两个方向都例如 1毫米。这将使在前和背面板之间导电区域易于对准并且提供导电 膏体/液体相对大的容积，其可以被可靠地加入。关于电连接/导体的可靠性，具有大的共接触区域也是优选的。然而，由于上文说明的机 械问题这是困难的。因而优选使接触区域在至少 一个尺寸上大而不需 要在XY平面内的两个尺寸都大。对于给定的村底厚度，对于腔体大小允许的尺寸可大于或小于 lmm。在一个例子中，L可大于lmm而衬底厚度大于大约100微米-200 微米。并且，更加刚硬的设备可具有更大尺寸的L。参考图11,说明性地示出用于制造柔性显示器的方法。在框302 中，形成适当大小的共^J妄触位置以限制由于层压导致的高度减小。在 至少第一面板内提供适当尺寸的腔体以防止由于在层压步骤中施加 的压力引起电连接的损失。优选地开口确保在其宽度和/或长度小于大 约lmm。基于衬底的大小和/或应用可使用其他的尺寸。共接触导体 在腔体内形成或适配于腔体。在框306中，间隔件可在共接触区域的腔体内形成以防止由于在 层压步骤中施加的压力引起电连接的损失。优选地，间隔件在施加粘合材料之前形成。优选为球状间隔件的间隔件可在粘合带或粘性粘合 材料(液体或膏体)内存在。当例如使用平版印刷技术施加液态(或 粘性)粘合剂时，可形成(肋状或柱状)间隔件。在框310中，施加可固化导电液体以在共接触区域的腔体内形成 共接触导体。这可包括在共接触上印刷可固化导电液体。可固化导电 液体的施加可在多步工艺中施加以形成多层导电连接。(并且理-论上可在任何一边例如，在平板102或103)。在框312中，第二平板与第一平板层压通过电连接提供电导连续。 优选地层压包括确保施加低于阔值的压力以防止在层压步骤中电连 接损失。在框314中，可固化导电液体固化以形成电连接。固化处理可包括，例如，使用合适的可固化材料的热或光。 在解释附加的权利要求的过程中，应该理解a) 单词"包括"不排除那些列于给定权利要求中的之外的其他要 素或行为的存在；b) 在要素前的单词"一"或"一个"不排除多个这种要素的存在；c) 权利要求中任何参考标号不限制它们的范围；d) 数个"部件"可由相同的项或硬件或软件实现结构或功能代 表；并且e) 没有要求具体的行为顺序，除非具体地指出。已经说明了柔性显示器的改进的共接触布局的优选实施例(其是 为了说明并且是非限制性的)，注意到本领域内技术人员根据上文的 教导可以做出改动和变化。特别地，发明的概念也可以应用于其他非 显示的设备其中如附加权利要求中所定义的提供电连接。因此需要认 识到可在公开的特定实施例内做出变化，其如附加权利要求概述的在 这里公开的实施例的范围和精神内。已经说明了根据专利法所要求的 细节和特性，被要求保护并且被专利证书如期望地保护的权利在附加 权利要求中阐述。
权利要求
1. 一种电子设备(100)，包括第一面板(102)和第二面板(103)，其中所述面板中之一在机械压力下可变形；共接触区域，其形成所述第一和第二面板中的至少一个上的腔体(145)；电连接(110)，配置成以完成所述第一和第二面板之间的电连接，其中所述电连接包括分配在所述腔体内以完成所述第一和第二面板之间导电通道的液态导体的固化形态。
2. 如权利要求l所述的设备，其中所述电连接(110)包括可固 化液体(115)。
3. 如权利要求l所述的设备，其中所述电连接(110)包括多层 粘合剂。
4. 如权利要求l所述的设备，其中所述电连接(110)包括与碳 纳米管混合的聚苯胺以及聚p塞吩衍生物/聚苯乙烯磺酸中之一。
5. 如权利要求1所述的设备，还包括设置于所述腔体中以提供 刚度阻止所述第二面板在显示器装配过程中挠曲的间隔件(125)。
6. 如权利要求1所述的设备，其中所述腔体(145 )在所述第一 面板内形成并且所述腔体包括经选择的尺寸以减少在所述第一面板 与所述第二面板之间的层压过程中导体的损失。
7. 如权利要求1所述的设备，其中所述尺寸包括小于大约lmm 的宽度。
8. 如权利要求l所述的设备，其中所述腔体(145)包括与层压 轧辊的轧制方向平行的长尺寸(L)。
9. 如权利要求6所述的设备，其中所述腔体(145)包括与层压 轧辊的轧制方向垂直的长尺寸(L)。
10. 如权利要求1所述的设备，其中所述第二面板(103)包括前层压面板并且所述第一面板包括有源矩阵背面板。
11. 一种电子设备(100)，包括 第一面板(102);第二面板(103);在所述第一和第二面板中之一上形成的共接触位置(145);电连接(110),配置成以在所述共接触位置内完成所述第一和 第二面板之间的电连接，其中所述电连接包括具有施加给所述共接触 区域中的导电材料的各向同性导电线(128)的粘结剂(123)以完成 所述第一和第二面板之间导电通道。
12. —种用于制造电子设备的方法，包括 在共接触区域中且在第一面板中形成腔体(302); 在所述腔体内施加(310)可固化导电液体；层压(312)第二面板与所述第一面板；以及 固化(314)所述可固化导电液体以形成电连接以通过所述第一 和第二面板之间的所述电连接提供电导连续。
13. 如权利要求12所述的方法，其中在所述腔体内施加(310) 可固化导电液体包括使所述导电液体与所述第 一面板内的下层导电 层接触。
14. 如权利要求12所述的方法，其中施加(310)可固化导电液 体包括在所述腔体内印刷所述可固化导电液体。
15. 如权利要求12所述的方法，其中固化(314)包括使用光和热的至少其中一种进行固化。
16. 如权利要求12所述的方法，其中形成(302)腔体包括形成具有配置成以防止在所述层压步骤中由于施加的压力引起所述电连 接损失的尺寸的腔体。
17. 如权利要求16所述的方法，其中形成(302)所述腔体包括 确保所述尺寸小于大约lmm。
18. 如权利要求16所述的方法，其中形成(310)所述腔体包括确保与层压轧辊的轧制方向平行的长尺寸。
19. 如权利要求16所述的方法，其中形成(310)所述腔体包括确保与层压轧辊的轧制方向垂直的长尺寸。
20. 如权利要求12所述的方法，还包括在所述腔体内形成(306) 间隔件以防止在所述层压步骤中由于施加的压力引起所述电连接的 损失。
21. 如权利要求12所述的方法，其中层压(312)包括确保施加 的压力低于阈值以防止在所述层压步骤中所述电连接的损失。
全文摘要
一种电子设备(100)，包括第一面板(102)和第二面板(103)，其中该面板中之一在机械压力下可变形。共接触区域在第一和第二面板中的至少一个上形成腔体(145)。电连接(110)配置成以完成第一和第二面板之间的电连接，其中电连接包括分配在腔体内以完成第一和第二面板之间导电通道的液态导体的固化形态。
文档编号H01R4/04GK101536255SQ200780031314
公开日2009年9月16日 申请日期2007年6月28日 优先权日2006年6月28日
发明者F·J·托斯莱格, G·格林克, P·C·P·鲍滕 申请人:聚合物视象有限公司