CN105336870B - 柔性基板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性基板及其制造方法。该柔性基板包括：玻璃基板；第一聚酰亚胺层，设置于所述玻璃基板之上；第一铁纳米层，设置于所述第一聚酰亚胺层之上；第一无机层，设置于所述第一铁纳米层之上；第二铁纳米层，设置于所述第一无机层之上；第二无机层，设置于所述第二铁纳米层之上；第三铁纳米层，设置于所述第二无机层之上；以及第二聚酰亚胺层，设置于所述第三铁纳米层之上。本发明的柔性基板具有优异的阻隔水汽和氧气通过能力，从而减缓显示器件寿命和稳定性的衰减，同时能够有效降低内应力并减小基板翘曲量，平整性好，特别适用于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种柔性基板及其制造方法以及柔性OLED。
背景技术
有机发光二极管(OLED)因其能耗低、分辨率高、亮度高、发光效率高、响应速度快、视角宽、不需背光源、成本低、驱动电压低等诸多优点,在平板显示和光源等领域具有广泛的研究、应用前景。
让显示器可以自由弯曲已经成为未来各种智能应用的屏幕的发展趋势。特别地，OLED具有全固态特性，无真空腔，无液态成分，机械性能好，抗震动性强，使用塑料、聚酯薄膜或胶片作为基板，OLED屏可以做到更薄，甚至可以折叠或卷起来，可实现柔性软屏显示和柔性光源，其中聚酰亚胺(PI)材料具有较多优异性能而作为柔性基板开发的首选。
目前柔性聚酰亚胺基板对水、氧的阻隔主要通过在柔性基板表面沉积多层堆叠结构的无机薄膜，亦或者采用聚酰亚胺/无机膜交替堆叠的结构。图1示出了一种传统柔性基板的结构，其自下而上包括玻璃基板、聚酰亚胺层、氧化硅层、氮化硅层、氧化硅层以及氮化硅层，采用了氧化硅层/氮化硅层多层堆叠的结构；图2示出了另一种传统柔性基板的结构，其自下而上包括玻璃基板、聚酰亚胺层、氧化硅层、聚酰亚胺层以及氧化硅层，采用了聚酰亚胺/无机膜交替堆叠的结构。
但以上两种方法均存在一些问题，前者聚酰亚胺薄膜的内应力较大，会导致玻璃基板弯曲，且不同无机膜层界面处容易引起应力集中，导致在弯曲或折叠过程中发生破裂或失去阻隔水汽和氧气的能力；后者是在同一块玻璃基板上制备两次聚酰亚胺薄膜，由于涂布聚酰亚胺薄膜之后即需对其进行烘烤处理(OVEN POST-Baking)，单次烘烤处理时间大于6小时，聚酰亚胺/无机膜交替堆叠结构的制备方法用时太久，不适于工业化生产，同时图2所示的结构中下层聚酰亚胺薄膜需经过多次烘烤，会导致其内应力增加，进而导致玻璃基板翘曲。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺点，提出一种平整性好、水氧透过率低、粘附性能强的柔性基板。
一方面，本发明提供一种柔性基板，包括：
玻璃基板；
第一聚酰亚胺层，设置于所述玻璃基板之上；
第一铁纳米层，设置于所述第一聚酰亚胺层之上；
第一无机层，设置于所述第一铁纳米层之上；
第二铁纳米层，设置于所述第一无机层之上；
第二无机层，设置于所述第二铁纳米层之上；
第三铁纳米层，设置于所述第二无机层之上；以及
第二聚酰亚胺层，设置于所述第三铁纳米层之上。
在本发明的柔性基板的一个实施方式中，所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层的厚度为10μm～25μm。
在本发明的柔性基板的另一个实施方式中，所述第一铁纳米层和所述第三铁纳米层的厚度为1nm～5nm。
在本发明的柔性基板的另一个实施方式中，所述第二铁纳米层的厚度为1nm～10nm。
在本发明的柔性基板的另一个实施方式中，所述第一无机层和所述第二无机层的材料为氧化硅或氧化铝。
在本发明的柔性基板的另一个实施方式中，所述第一无机层和所述第二无机层的厚度为10nm～20nm。
另一方面，本发明提供一种柔性基板的制造方法，包括：
形成第一部分柔性基板；
形成第二部分柔性基板；
将所述第一部分柔性基板与所述第二部分柔性基板相对压合，
其中，形成所述第一部分柔性基板包括：
在第一玻璃基板上形成第一聚酰亚胺层；
在所述第一聚酰亚胺层上形成第一铁纳米层；
在所述第一铁纳米层上形成第一无机层；以及
在所述第一无机层上形成第二铁纳米层，
形成所述第二部分柔性基板包括：
在第二玻璃基板上形成第二聚酰亚胺层；
在所述第二聚酰亚胺层上形成第三铁纳米层；
在所述第三铁纳米层上形成第二无机层；以及
在所述第二无机层上形成第四铁纳米层。
在本发明的制造方法的一个实施方式中，通过狭缝式涂布或旋转涂布的方式形成所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层的厚度为10μm～25μm。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，在形成所述第一铁纳米层之前还包括对所述第一聚酰亚胺层进行表面活化处理，在形成所述第三铁纳米层之前还包括对所述第二聚酰亚胺层进行表面活化处理。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，在形成所述第二铁纳米层之前还包括对所述第一无机层进行表面活化处理，在形成所述第四铁纳米层之前还包括对所述第二无机层进行表面活化处理。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，通过溅射沉积的方式形成所述第一铁纳米层、所述第二铁纳米层、所述第三铁纳米层和所述第四铁纳米层。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，所述第一铁纳米层、所述第二铁纳米层、所述第三铁纳米层和所述第四铁纳米层的厚度为1nm～5nm。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，所述第一无机层和所述第二无机层的材料为氧化硅或氧化铝。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，通过等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法来形成所述第一无机层和所述第二无机层。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，所述第一无机层和所述第二无机层的厚度为10nm～20nm。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，所述相对压合包括：在真空度小于10- 4Pa的环境下，将所述第一部分柔性基板的所述第二铁纳米层与所述第二部分柔性基板的所述第四铁纳米层贴合，之后利用压力进行压合，使所述第一部分柔性基板与所述第二部分柔性基板紧密贴合成为一整体。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，所述压力大于5.5x 106Pa。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，所述压合的时间为30～90秒。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，还包括在所述相对压合后剥离所述第二玻璃基板。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，采用激光剥离的方式剥离所述第二玻璃基板。
在本发明的制造方法的另一个实施方式中，形成所述第一部分柔性基板和形成所述第二部分柔性基板同时进行。
再一方面，本发明提供一种柔性OLED，其包括上述柔性基板和设置在上述柔性基板上的有机发光器件。
本发明的柔性基板具有优异的阻隔水汽和氧气通过能力，从而减缓显示器件寿命和稳定性的衰减，同时能够有效降低内应力并减小基板翘曲量，平整性好，特别适用于工业化生产。
附图说明
图1为一种传统柔性基板的结构示意图；
图2为另一种传统柔性基板的结构示意图；
图3为本发明一个实施方式的柔性基板的结构示意图；
图4至图10为本发明一个实施方式的柔性基板制造工艺流程图。
其中，附图标记说明如下：
101 玻璃基板
102 聚酰亚胺层
103 氧化硅层
104 氮化硅层
201 玻璃基板
202 聚酰亚胺层
203 氧化硅层
301 第一玻璃基板
302 第一聚酰亚胺层
303 第一铁纳米层
304 第一无机层
305 第二铁纳米层
401 第二玻璃基板
402 第二聚酰亚胺层
403 第三铁纳米层
404 第二无机层
405 第四铁纳米层
具体实施方式
下面根据具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。本发明的保护范围不限于以下实施例，列举这些实例仅出于示例性目的而不以任何方式限制本发明。
本发明提供一种柔性基板，如图3所示，柔性基板包括：
第一玻璃基板301；
第一聚酰亚胺层302，设置于玻璃基板302之上；
第一铁纳米层303，设置于第一聚酰亚胺层302之上；
第一无机层304，设置于第一铁纳米层303之上；
第二铁纳米层305，设置于第一无机层304之上；
第二无机层404，设置于第二铁纳米层305之上；
第三铁纳米层403，设置于第二无机层404之上；以及
第二聚酰亚胺层402，设置于第三铁纳米层403之上。
第一聚酰亚胺层302和第二聚酰亚胺层402均为聚酰亚胺(PI)薄膜，其厚度为10μm～25μm。聚酰亚胺薄膜具有优良的热性能、机械性能、电性能以及尺寸稳定性，有良好成膜性、高光学透明性和低的吸湿率，具有良好的平坦化性能和粘附性能。双层聚酰亚胺薄膜与单层较厚的聚酰亚胺薄膜相比具有较小的内应力，不会导致玻璃基板翘曲而影响到整个显示器件的工艺精度。
第一铁纳米层、第二铁纳米层和第三铁纳米层可增强无机层与聚酰亚胺层之间的薄膜粘附力，第二铁纳米层还为两块基板分别制作再真空贴合提供了必要条件。第一铁纳米层和第三铁纳米层厚度为1nm～5nm，而第二铁纳米层由于通常由两层铁纳米层贴合而成，其厚度为1nm～10nm。
第一无机层304和第二无机层404具有优异的水汽、氧气阻挡性能，可减缓显示器件寿命和稳定性的衰减。将第一无机层304、第二无机层404放在第一聚酰亚胺层302和第二聚酰亚胺层402中间可避免弯折导致无机层断裂，同时增加基板的机械强度。第一无机层304和第二无机层404的材料可以是氧化硅(SiOx)、氮氧化硅(SiOxNy)、氧化铝(Al2O3)和氮化铝中的至少一种，例如为氧化硅或氧化铝，其厚度可为10nm～20nm。
第二聚酰亚胺层402之上可形成缓冲层等OLED显示器件的各个功能层，本发明对此不以限制。
本发明的柔性OLED包括上述柔性基板和设置在上述柔性基板上的有机发光器件。其中的有机发光器件可为无源驱动有机发光器件和有源驱动有机发光器件，本发明对其具体结构不予限制。
本发明还提供一种柔性基板的制造方法，图4至图10为本发明一个实施方式的柔性基板制造工艺流程图。
如图4所示，在第一玻璃基板301上形成第一聚酰亚胺层302，可通过狭缝式涂布或旋转涂布的方式形成第一聚酰亚胺层302，其厚度为10μm～25μm。在第一聚酰亚胺层302涂布完成后还需对其进行烘烤处理(OVEN POST-Baking)。
之后如图5所示，在第一聚酰亚胺层302上第一铁纳米层303，可通过溅射沉积的方式形成第一铁纳米层303，其厚度为1nm～5nm。
在形成第一铁纳米层303之前，可对第一聚酰亚胺层302进行表面活化处理，以获得更好的薄膜粘附力，表面活化处理可为离子表面活化处理，例如采用氩离子对第一聚酰亚胺层302进行轰击。
接下来如图6所示，在第一铁纳米层303上形成第一无机层304，第一无机层304的材料例如为氧化硅或氧化铝，其厚度为10nm～20nm。对于氧化硅，可通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)形成，对于氧化铝，可通过等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)或原子层沉积法(ALD)形成。
之后如图7所示，在第一无机层304上形成第二铁纳米层305，从而得到第一部分柔性基板，第二铁纳米层305可通过溅射沉积的方式形成，其厚度为1nm～5nm。
在形成第二铁纳米层305之前也可对第一无机层304进行表面活化处理，以获得更好的薄膜粘附力，表面活化处理可为离子表面活化处理，例如采用氩离子对第一无机层304进行轰击。
可采用与第一部分柔性基板相同的制造方法和工艺参数形成第二部分柔性基板，即：
在第二玻璃基板401上形成第二聚酰亚胺层402；
在第二聚酰亚胺层402上形成第三铁纳米层403；
在第三铁纳米层403上形成第二无机层404；以及
在第二无机层404上形成第四铁纳米层405。
在第一部分柔性基板和第二部分柔性基板均制造完成后，如图8所示，将第一部分柔性基板与第二部分柔性基板相对压合。
相对压合可包括：在真空度小于10-4Pa的环境下，将第一部分柔性基板的第二铁纳米层305与第二部分柔性基板的第四铁纳米层405贴合，之后利用压力进行压合，使第一部分柔性基板与第二部分柔性基板紧密贴合成为一整体，得到如图9所示的结构。
第二铁纳米层305与第四铁纳米层405的厚度均为1nm～5nm，因此压合后的铁纳米层的厚度可为1nm～10nm。
相对压合的压力大于5.5x 106Pa，压合的时间为30～90秒。
最后如图10所示，在相对压合后剥离第二玻璃基板401，得到本发明的柔性基板，之后可进行OLED的后续工艺。剥离的方式可采用激光剥离(Laser De-bonding)，但不限于此。
本发明的制造方法中，第一部分柔性基板和第二部分柔性基板可同时进行制造，也可分时进行制造，但考虑到量产的需要，同时制造第一部分柔性基板和第二部分柔性基板可节约一次POST-Baking需要的接近6小时的时间，则柔性基板的产出时间可节约6小时以上，大大提高生产效率。
此外，由于第一部分柔性基板和第二部分柔性基板不在同一玻璃基板上进行制造，分别进行OVEN烘烤，则不会出现一层聚酰亚胺经过两次以上烘烤的情况，能够有效减少聚酰亚胺层的内应力，降低柔性基板的翘曲量。
综上所述，本发明的柔性基板具有优异的阻隔水汽和氧气通过能力，从而减缓显示器件寿命和稳定性的衰减，同时能够有效降低内应力并减小基板翘曲量，平整性好，特别适用于工业化生产。
本领域技术人员应当注意的是，本发明所描述的实施方式仅仅是示范性的，可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进。因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。
Claims (20)
1.一种柔性基板，其特征在于，该柔性基板包括：
玻璃基板；
第一聚酰亚胺层，设置于所述玻璃基板之上；
第一铁纳米层，设置于所述第一聚酰亚胺层之上；
第一无机层，设置于所述第一铁纳米层之上；
第二铁纳米层，设置于所述第一无机层之上；
第二无机层，设置于所述第二铁纳米层之上；
第三铁纳米层，设置于所述第二无机层之上；以及
第二聚酰亚胺层，设置于所述第三铁纳米层之上。
2.根据权利要求1的柔性基板，其中所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层的厚度为10μm～25μm。
3.根据权利要求1的柔性基板，其中所述第一铁纳米层和所述第三铁纳米层的厚度为1nm～5nm。
4.根据权利要求1的柔性基板，其中所述第二铁纳米层的厚度为1nm～10nm。
5.根据权利要求1的柔性基板，其中所述第一无机层和所述第二无机层的材料为氧化硅或氧化铝。
6.根据权利要求5的柔性基板，其中所述第一无机层和所述第二无机层的厚度为10nm～20nm。
7.一种柔性基板的制造方法，包括：
形成第一部分柔性基板；
形成第二部分柔性基板；
将所述第一部分柔性基板与所述第二部分柔性基板相对压合，
其中，形成所述第一部分柔性基板包括：
在第一玻璃基板上形成第一聚酰亚胺层；
在所述第一聚酰亚胺层上形成第一铁纳米层；
在所述第一铁纳米层上形成第一无机层；以及
在所述第一无机层上形成第二铁纳米层，
形成所述第二部分柔性基板包括：
在第二玻璃基板上形成第二聚酰亚胺层；
在所述第二聚酰亚胺层上形成第三铁纳米层；
在所述第三铁纳米层上形成第二无机层；以及
在所述第二无机层上形成第四铁纳米层。
8.根据权利要求7的制造方法，其中通过狭缝式涂布或旋转涂布的方式形成所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层。
9.根据权利要求8的制造方法，其中所述第一聚酰亚胺层和所述第二聚酰亚胺层的厚度为10μm～25μm。
10.根据权利要求7的制造方法，其中在形成所述第一铁纳米层之前还包括对所述第一聚酰亚胺层进行表面活化处理，在形成所述第三铁纳米层之前还包括对所述第二聚酰亚胺层进行表面活化处理。
11.根据权利要求7的制造方法，其中在形成所述第二铁纳米层之前还包括对所述第一无机层进行表面活化处理，在形成所述第四铁纳米层之前还包括对所述第二无机层进行表面活化处理。
12.根据权利要求7的制造方法，其中通过溅射沉积的方式形成所述第一铁纳米层、所述第二铁纳米层、所述第三铁纳米层和所述第四铁纳米层。
13.根据权利要求12的制造方法，其中所述第一铁纳米层、所述第二铁纳米层、所述第三铁纳米层和所述第四铁纳米层的厚度为1nm～5nm。
14.根据权利要求7的制造方法，其中所述第一无机层和所述第二无机层的材料为氧化硅或氧化铝。
15.根据权利要求14的制造方法，其中通过等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积法来形成所述第一无机层和所述第二无机层。
16.根据权利要求15的制造方法，其中所述第一无机层和所述第二无机层的厚度为10nm～20nm。
17.根据权利要求7的制造方法，其中所述相对压合包括：在真空度小于10-4Pa的环境下，将所述第一部分柔性基板的所述第二铁纳米层与所述第二部分柔性基板的所述第四铁纳米层贴合，之后利用压力进行压合，使所述第一部分柔性基板与所述第二部分柔性基板紧密贴合成为一整体。
18.根据权利要求17的制造方法，其中所述压力大于5.5x106Pa。
19.根据权利要求17的制造方法，其中所述压合的时间为30～90秒。
20.根据权利要求7的制造方法，其中还包括在所述相对压合后剥离所述第二玻璃基板。
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