CN104576524B - 软性电子装置以及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种软性电子装置，包括：一可挠性基板；一电子组件，设置于该可挠性基板上；以及一保护层，覆盖该电子组件以及该可挠性基板，其中，该保护层是由一经改质的聚甲基丙烯酸甲酯所构成；其中，该经改质的聚甲基丙烯酸甲酯包括复数个烷基支链、复数个改质官能基团以及一金属离子，其中，该改质官能基团是至少一选自由羟基、胺基、硫基、酰胺基、羧酸基或磺酸基所组成的群组；该金属离子是至少一选自由钡、锶、钙、钛铝所组成的群组；且该金属离子是与该改质官能基团偶合。本发明的软性电子装置具有高度抗水氧的特性，且其制备简单的优点。

Description

软性电子装置以及其制备方法

技术领域

本发明是关于一种软性电子装置以及其制备方法，尤其指一种具有高度抗水氧特性的保护层的软性电子装置以及其制备方法。

背景技术

随着显示器技术的进步，液晶显示器、等离子体显示器、电致发光显示器、以及真空荧光显示器等皆朝更轻、更薄的方向发展，甚至发展具可挠性的显示器，此外，如智能型手机、以及平板计算机等电子装置中，整合触控面板的显示器更为目前的市场主流。其需求除了更轻薄以外，为了携带方便，可挠式显示器或触控面板逐渐成为下一代的电子产品。

然而目前于显示器以及触控面板中所使用的基板以及最外层的保护层大多为玻璃所组成，玻璃不仅质重，且容易脆裂，更难以应用于可挠性电子装置上。为了减轻其重量，多数解决方式为使用塑料有机板材，然而过厚的板材常因挠曲性不足而容易破裂。此外，一般作为保护层的塑料板材具有吸湿性，于制备工艺中常容易因吸收水分而产生气泡，导致其阻水氧能力与穿透率的降低，且由于塑料板材通常系使用光学胶固定于显示器或触控面板的表面上，而通常塑料板材大多都会经过特殊表面处理(如抗指纹表面处理等)，使得该板材与光学胶之间的附着力下降，也容易造成阻水氧率的降低。再者，于显示器以及或触控面板的制备过程的脱胶程序中，常因压迫其载板而造成保护层破片，降低其良率。故使用塑料板材作为显示器或触控面板等电子装置的保护层，除了具有阻水氧率差以及良率不佳的问题。

据此，目前亟需一种可应用于可挠性电子产品软性保护层，且具有减轻产品重量、厚度、简化制备工艺、提升阻水氧能力、以及降低成本等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软性电子装置。

本发明的又一目的在于提供软性电子装置的制备方法

为实现上述目的，本发明提供的软性电子装置，包括：一可挠性基板；一电子组件，设置于该可挠性基板上；以及一保护层，覆盖该电子组件以及该可挠性基板，其中，该保护层是由一经改质的聚甲基丙烯酸甲酯所构成，该经改质的聚甲基丙烯酸甲酯包括复数个烷基支链、复数个改质官能基团、以及一金属离子；其中，该改质官能基团是至少一选自由羟基、胺基、硫基、酰胺基、羧酸基、或磺酸基所组成的群组；该金属离子是至少一选自由钡、锶、钙、钛、铝所组成的群组；且该金属离子是与该改质官能基团偶合。

于本发明所提供的软性电子装置中，形成该保护层的经改质的聚甲基丙烯酸甲酯中，是以聚甲基丙烯酸甲酯为主体，并包括复数个烷基支链、复数个改质官能基，以及金属离子。其中，该烷基支链可为C_4-16烷基，且该烷基支链可为未经取代或经至少一氟原子取代以作为一疏水性基团；该改质官能基团是作为亲水性基团，而该金属离子可与该改质官能基团以偶合(Coupling)的方式结合。

本发明所提供的保护层是利用该经改质聚甲基丙烯酸甲酯上支亲水性基团中电负性较强的氧原子与外界的水分子形成氢键而固定水分子，该些水分子再与周围的金属离子配位形成水合物以阻止该水分子渗入保护层内。此外，该疏水性基团由于其疏水特性，于保护层的网状结构中，较容易趋向于网格内侧，并形成局部不溶性的微粒结构，倘若通入水分子进入保护层中并接触该疏水性基团，该水分子会因极性作用而被冻结于该疏水性基团所形成的微粒结构中并形成伪冰(Falseice)结构，而失去活动性。如此一来，水分子可完全被隔绝或固定于保护层中，而达到极佳的阻水效果。

本发明所提供的软性电子装置的保护层中，该经改质的聚甲基丙烯酸甲酯类的主链可利用甲基丙烯酸甲酯单体以及具有改质官能基团的甲基丙烯酸酯类单体聚合而成，该改质官能基团为亲水性官能基，或具有至少一可与水形成氢键的官能基即可。其中，该具有改质官能基团的甲基丙烯酸酯类单体较佳可如式(I)所示：

其中，R₁可为C₁-C₁₀烷基，较佳可为C₁-C₅烷基；R₂可为C₁-C₂₀烷基，R₂较佳可为C₁-C₅烷基；而X可选自由-OH、-SO₃H、-CONH₂、-CO₂H、-O-SO₃H所组成的群组，较佳可为-OH、-CONH₂或-CO₂H。此外，该经改质的聚甲基丙烯酸甲酯类的该烷基支链可由4～16个碳构成，且该烷基支链可经至少一氟原子取代或未经取代，较佳的碳数为6～10个且氢原子均被氟原子所取代。

于本说明书中，「经取代或未经取代」的用语是指一官能基经一取代基取代或未经取代。

本发明的软性电子装置中，于该保护层中，以该保护层为100wt%为计，该具有改质官能基团的甲基丙烯酸酯类单体的含量为1至10wt%，较佳为1至5wt%；该经至少一氟原子取代或未经取代的C_4-16烷基支链的含量为1至10wt%，较佳为1至5wt%。

为了增强该保护层的耐冲击性质，本发明的软性电子装置的保护层中，可还添加一成核剂，该成核剂可提供一稳定的晶面，使得保护层聚合物的分子链移动至晶面上并于晶面上排列，以形成整齐堆栈的新晶面，使得晶体逐渐增大而整体保护层的机械强度以及耐冲击性也因此而增加。因此，本发明所提供的软性电子装置中，该保护层中可还包括一成核剂，以该保护层为100wt%为计，该成核剂的含量为0.1～3wt%，较佳为0.1～1wt%。且该成核剂可使用本领域中习知适用于高分子的成核剂，较佳为使用至少一选自由金属酸盐(如己二酸钠、辛二酸钠、苯甲酸钠)、金属碳酸盐、二亚芐基山梨醇、以及亚芐基山梨糖醇所组成的群组。

于本发明所提供的软性电子装置中，可还包括一表面修饰层以增加该电子装置的表面硬度，其中，该表面修饰层包括选自化合物(II)、以及化合物(III)其中之一化合物；

其中，R₃为经至少一卤素取代的C₁-C₂₀烷基，较佳为经至少一氟原子取代的C₁-C₂₀烷基；R₄为C₁-C₁₀烷基、或C₃-C₁₀环烷基，较佳为C₁-C₆烷基、或C₃-C₆环烷基；R₅为经至少一选自由经取代或未经取代的芳香基、经取代或未经取代的杂环基所组成的群组。于该表面修饰层中，于化合物(II)中，由于R₃基团中具有氟原子，由氟的超疏水特性，可增加电子装置表面的平滑程度以及其硬度；此外，于化合物(III)中，其R₅基团为经取代或未经取代的芳香基或杂芳基，其立体结构的大小可造成结构致密性的差异，因而调控电子装置表面的硬度。根据本发明的一实施态样，经由表面修饰层修饰的电子装置，其表面硬度可由2B提升至H至3H。

本发明提供的软性电子装置的制备方法，其步骤包括：

(A)提供一可挠性基板，并将一电子组件设置于该可挠性基板上；

(B)涂布一保护层，覆盖该电子组件以及该可挠性基板，其中，该保护层是由一经改质的聚甲基丙烯酸甲酯所构成；其中，该经改质的聚甲基丙烯酸甲酯包括复数个烷基支链、复数个改质官能基团、以及一金属离子，其中，该改质官能基团是至少一选自由羟基、胺基、硫基、酰胺基、羧酸基、或磺酸基所组成的群组；该金属离子是至少一选自由钡、锶、钙、钛、铝所组成的群组；且该金属离子是与该改质官能基团偶合而成。

于本发明的一实施态样中，可还包括步骤(C)固化该保护层，其是以UV光照射以固化该保护层。

于本发明的一实施态样中，可还包括(D)设置一表面修饰层于该保护层上，该表面修饰层系选自化合物(II)、以及化合物(III)其中之一；

其中，R₃为经至少一卤素取代的C₁-C₂₀烷基；R₄为C₁-C₁₀烷基、C₃-C₁₀环烷基；以及R₅为经至少一选自由经取代或未经取代的芳香基、经取代或未经取代的杂环基所组成的群组。

于本发明的一实施态样中，于步骤(A)中，该电子组件可包括本领域中所有的电子组件种类，如薄膜晶体管组件、彩色滤光片、及/或触控组件等皆可应用。于步骤(B)中，涂布保护层的方法可使用本领域中公知的全平面涂布法，例如可使用棒式涂布法(bar coatingmethod)，或点胶法(dispensing method)等。且于涂布保护层时可任意调整该保护层的厚度，以达到薄型化轻量化的功能，并同时兼具高穿透率的特性，且由于本发明中的保护层具有良好地表面硬度与阻水性，因此不需如公知制备工艺中，贴覆一层覆盖玻璃(coverglass)做为保护层，而进行额外的制备工艺或造成贴合时良率的损失。

附图说明

图1至图4是本发明实施例1的软性电子装置制备示意图。

附图中符号说明：

基板1，分离膜2，缓冲层3，电子组件4，保护层5。

具体实施方式

以下是由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术从员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明亦可由其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可针对不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

实施例1

于本实施例中，组成保护层的经改质的甲基丙烯酸甲酯的主链可利用甲基丙烯酸甲酯单体与具有羧酸基改质的甲基丙烯酸甲酯单体聚合而成，而其烷基支链系由经氟取代的辛烷基构成。

此外，于本实施例中，该保护层亦包括一金属离子，该金属离子为钡及铝所组成，且还包括一亚芐基山梨糖醇作为成核剂。该金属离子以及该核剂可于上述该些单体行聚合反应前或行聚合反应后添加，以引入该保护层中，且该金属离子是与聚合物主链上的改质官能基基团偶合。而于其他实施态样中，该金属离子较佳是至少一选自由钡、锶、钙、钛、铝、或其合金所组成的群组；该成核剂较佳是选自由金属酸盐、金属碳酸盐、以及二亚芐基山梨醇所组成的群组。

本实施例中，以保护层为100wt%为计，该保护层包括80wt%的甲基丙烯酸甲酯；5wt%的具有羧酸基改质的甲基丙烯酸甲酯；5wt%的经氟取代辛烷基的支链；0.3wt%的钡或铝金属离子；0.3wt%的亚芐基山梨糖醇；以及余量溶剂，如二甲基甲酰胺(DMF)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)。

于其他实施态样中，该溶剂可为本领域中公知的任一有机溶剂。

接着请参考图1，首先，提供一如图1所示的电子装置基板，其中包括基板1、分离膜2、缓冲层3、以及电子组件4。其中基板1为玻璃基板，然而其他实施态样中，该基板可为本领域中任一公知作为基板的材料，如硅、金属、陶瓷材料、塑料材料等；分离膜2以及缓冲层3可为本领域中任一公知的材料，较佳为软性电子装置中公知的材料，而图中所示的电子组件4为一触控传感器，于其他实施态样中，该电子组件4可为薄膜晶体管组件、彩色滤光片、以及显示组件等。

接者，如图2所示，将上述所制备的保护层组成物以点胶法的全平面涂胶技术覆盖于该电子组件4以及该缓冲层3上，接着于365nm波长下进行1500Mj曝光固化，以形成厚度为0.1至2mm的保护层5固定于该电子组件4以及该缓冲层3上。

再者，涂布一表面修饰层(图未示)于该保护层的表面上，本实施例中所涂布的表面修饰层是由含氟聚醚化合物，即化合物(II)所构成。而于其他实施态样中，该表面修饰层是较佳由化合物(II)、以及化合物(III)组成：

其中，R₃为经至少一氟原子取代的C₁-C₂₀烷基；R₄为C₁-C₆烷基、或C₃-C₆环烷基；以及R₅为经至少一选自由经取代或未经取代的芳香基、经取代或未经取代的杂环基所组成的群组。

接者，如图3所示，进行一脱胶程序，分离缓冲层3以及分离膜2，最终制得一如图4所示的触控装置，且该处控装置包括缓冲层3、电子组件4、以及保护层5。

由本实施例所制备的软性电子装置，其中，保护层的透光率为90%，阻水氧性是经由85℃/85%相对湿度的环境下进行钙测试验(Calcium test)，所测得的水氧入侵时间为80小时。而目前以光学胶(OCA)将保护玻璃贴附于电子组件上作为保护层的电子装置，于85℃/85%相对湿度的环境下所进行的钙测试验，所测得的水氧入侵时间约为25小时。由此可证，本发明中的保护层具有极佳的阻水氧特性。

本发明的其他实施态样中，保护层可用于填平电子组件的高度段差区，以减少脱胶时组件损伤的风险，并同时提高阻水氧特性以延长软性电子装置的使用寿命。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请的权利要求范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

本发明所提供的软性电子装置中，以高防水性胶材作为保护层，除了可提升水氧阻隔效率，同时利用表面修饰层，也可达到抗刮以及抗污的功能。此外，本发明所提供的软性电子装置的制备方法，其制备工艺步骤简单，仅需使用本领域中公知的全平面涂胶技术即可达成，且可改善以往制备保护层时，于贴合步骤时产生气泡而导致良率降低的缺点，此外，本发明的保护层厚度可任意调整，可使得软性电子装置更加轻薄化，同时又具有高穿透率的特性。

Claims (14)

1.一种软性电子装置，包括：

一可挠性基板；

一电子组件，设置于该可挠性基板上；以及

一保护层，覆盖该电子组件以及该可挠性基板，其中，该保护层是由一经改质的聚甲基丙烯酸甲酯所构成；

其中，该经改质的聚甲基丙烯酸甲酯包括复数个烷基支链、复数个改质官能基团以及一金属离子，其中，该改质官能基团是至少一选自由羟基、胺基、硫基、酰胺基、羧酸基或磺酸基所组成的群组；该金属离子是至少一选自由钡、锶、钙、钛、铝所组成的群组；且该金属离子是与该改质官能基团偶合。

2.如权利要求1所述的电子装置，其中，该烷基支链是C_4-16烷基。

3.如权利要求1所述的电子装置，其中，该烷基支链是经至少一氟原子取代。

4.如权利要求1所述的电子装置，其中，该保护层是由该金属离子与至少一水分子形成水合物。

5.如权利要求1所述的电子装置，其中，该保护层中包括一成核剂，以该保护层为100wt％为计，该成核剂的含量为0.1～3wt％。

6.如权利要求5所述的电子装置，其中，该成核剂是至少一选自由金属酸盐、金属碳酸盐、二亚苄基山梨醇以及亚苄基山梨醇所组成的群组。

7.如权利要求1所述的电子装置，其中，包括一表面修饰层，形成于该保护层上，且该表面修饰层是包括选自化合物(II)以及化合物(III)其中之一化合物；

其中，R₃为经至少一卤素取代的C₁-C₂₀烷基；

R₄为C₁-C₁₀烷基、C₃-C₁₀环烷基；以及

R₅为经至少一选自由经取代或未经取代的芳香基、经取代或未经取代的杂环基所组成的群组。

8.一种软性电子装置的制备方法，包括：

(A)提供一可挠性基板，并将一电子组件设置于该可挠性基板上；

(B)涂布一保护层，覆盖该电子组件以及该可挠性基板，其中，该保护层是由一经改质的聚甲基丙烯酸甲酯所构成；

其中，该经改质的聚甲基丙烯酸甲酯包括复数个烷基支链、复数个改质官能基团以及一金属离子，其中，该改质官能基团是至少一选自由羟基、胺基、硫基、酰胺基、羧酸基或磺酸基所组成的群组；该金属离子是至少一选自由钡、锶、钙、钛、铝所组成的群组；且该金属离子是与该改质官能基团偶合。

9.如权利要求8所述的方法，其中，该烷基支链是C_4-16烷基。

10.如权利要求8所述的方法，其中，该烷基支链是经至少一氟原子取代。

11.如权利要求8所述的方法，其中，包含步骤(C)固化该保护层，是以UV光照射以固化该保护层。

12.如权利要求8所述的方法，其中，该保护层中包括一成核剂，以该保护层为100wt％为计，该成核剂的含量为0.1～3wt％。

13.如权利要求12所述的方法，其中，该成核剂是至少一选自酸金属盐、碳酸金属盐类、二亚苄基山梨醇以及亚苄基山梨糖醇所组成的群组。

14.如权利要求8所述的方法，其中，包括(D)设置一表面修饰层于该保护层上，该表面修饰层是选自化合物(II)以及化合物(III)其中之一；

其中，R₃为经至少一卤素取代的C₁-C₂₀烷基；

R₄为C₁-C₁₀烷基、C₃-C₁₀环烷基；以及

R₅为经至少一选自由经取代或未经取代的芳香基、经取代或未经取代的杂环基所组成的群组。