CN102136551B - 聚合物基板及形成方法和含该基板的显示设备及制造方法 - Google Patents
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Abstract
公开了一种聚合物基板及形成方法和含该基板的显示设备及制造方法，所述聚合物基板在范围从大约420℃到大约600℃的温度下具有基于初始重量的小于大约1％的重量损失。所述用于形成聚合物基板的方法包括制备聚合物层并且在大于大约350℃的温度下对所述聚合物层执行退火工艺。
Description
技术领域
本公开涉及聚合物基板及形成方法和含该基板的显示设备及制造方法。
背景技术
诸如有机发光二极管(OLED)显示设备之类的平板显示设备包括诸如薄膜晶体管和有机发光元件之类的电子器件。电子器件形成在基板上。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种用于显示设备的聚合物基板，该聚合物基板具有低的热膨胀率并且能够减少在高温下的放气。
根据本发明的另一方面，提供一种用于形成该聚合物基板的方法。
根据本发明的另一方面，提供一种包括该聚合物基板的显示设备。
根据本发明的另一方面，提供一种用于制造该显示设备的方法。
根据本发明的一方面，提供一种聚合物基板，其在范围从大约420℃到大约600℃的温度下具有基于初始重量的小于大约1％的重量损失。所述重量损失的范围可以为基于初始重量的从大约0.000001％到大约0.95％。所述聚合物基板可以具有范围从大约1ppm/℃到大约50ppm/℃的热膨胀系数。
根据本发明的另一方面，提供一种用于产生聚合物基板的方法，包括制备聚合物层并在高于大约350℃的温度下对所述聚合物层进行退火。对所述聚合物层进行退火可以在范围从大约350℃到大约500℃的温度下执行。退火后的聚合物层可以具有范围从大约1ppm/℃到大约50ppm/℃的热膨胀系数。退火后的聚合物层可以在范围从大约420℃到大约600℃的温度下具有基于初始重量的小于大约1％的重量损失。所述方法可以进一步包括在对所述聚合物层进行退火之后在所述聚合物层上形成基板保护层。
根据本发明的另一方面，提供一种显示设备，其包括在范围从大约420℃到大约600℃的温度下具有基于初始重量的小于大约1％的重量损失的聚合物基板以及布置在所述聚合物基板上的电子器件。所述重量损失的范围可以为基于初始重量的从大约0.000001％到大约0.95％。所述聚合物基板可以具有大约1ppm/℃到大约50ppm/℃的热膨胀系数。所述电子器件可以包括薄膜晶体管和有机发光元件中的至少一个。所述薄膜晶体管可以包括控制电极、与所述控制电极重叠的半导体、布置在所述控制电极和所述半导体之间的栅极绝缘层以及电连接至所述半导体的输入电极和输出电极，其中所述栅极绝缘层包括正硅酸乙脂(TEOS)。
根据本发明的另一方面，提供一种用于制造显示设备的方法，其包括制备聚合物基板、在大于大约350℃的温度下对所述聚合物基板进行退火并且在退火后的聚合物基板上形成电子器件。对所述聚合物基板进行退火可以在范围从大约350℃到大约500℃的温度下执行。所述电子器件可以在大于大约350℃的温度下产生。形成所述电子器件可以包括形成栅极绝缘层，所述栅极绝缘层包括在大于大约350℃的温度下的正硅酸乙脂(TEOS)。所述方法还可以包括在对所述聚合物基板进行退火之后在所述聚合物基板上形成基板保护层。
附图说明
通过参照以下结合附图进行考虑时的详细的描述，本发明的更完整理解及其许多附加的优点将容易显而易见，同时变得更好理解，附图中，相同的附图标记表示相同或类似的组件，其中：
图1至图3是图示说明用于形成聚合物基板的方法的截面图；
图4是示出基于根据实施例的聚合物基板的温度的重量损失的曲线图；
图5是示出基于根据比较例的聚合物基板的温度的重量损失的曲线图；以及
图6是图示说明根据一个实施例的有机发光二极管(OLED)显示设备的截面图。
具体实施方式
下文中将参照附图对本公开进行更充分地描述，附图中示出本公开的示例性实施例。如本领域技术人员将会认识到的那样，所描述的实施例可以以各种不同的方式进行修改，只要均不背离本公开的精神或范围。
附图中，为了清楚起见，放大了层、膜、面板、区域等等的厚度。在整个申请文件中，相同的附图标记始终标明相同的元件。应当理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被提及在另一元件“上”时，它可以直接在另一元件上或者中间元件也可以存在。相比之下，当元件被提及“直接”在另一元件“上”时，没有中间元件存在。
诸如有机发光二极管(OLED)显示设备之类的平板显示设备包括诸如薄膜晶体管和有机发光元件之类的电子器件。电子器件形成在基板上。
至于基板，通常使用玻璃基板。因为玻璃基板较重且易碎，因此它在实现大屏幕显示器和可携带性方面具有限制。同样，由于玻璃基板可能被外部冲击损坏，因此它不太可能用于柔性显示设备。
最近，研究者正在研究开发一种使用不仅重量轻且耐冲击而且柔性非常好的聚合物基板的平板显示设备。由于聚合物基板由柔性塑料材料形成，因此与玻璃基板相比，它具有诸如可携带、安全以及重量轻之类的许多优点。同样，由于聚合物基板可以通过沉积或印刷工艺来形成，因此可以削减生产成本。同样，与基于薄板的工艺不同，显示设备可以通过卷对卷(roll-to-roll)工艺来制造。因此，可以以低成本大规模生产显示设备。
然而，由于塑料材料的内在特性，聚合物基板在高温下具有高的放气(outgassing)。放气可能对聚合物基板上形成的薄膜产生影响，从而使器件的特性劣化。放气的残留物可能残留在腔体中并且在工艺期间污染该腔体。相应地，当在聚合物基板上形成器件时，对温度有限制，并且当在不够高的温度下制造器件时，器件的特性可能会被劣化。
首先，将描述根据一个实施例的显示设备的聚合物基板。根据一个实施例的用于显示设备的聚合物基板在范围从大约420℃到大约600℃的温度下具有基于初始重量的小于大约1％的重量损失。优选地，重量损失的范围可以为基于初始重量的从大约0.000001％到大约0.95％。在这里，重量损失是退火之前的聚合物基板与退火之后的聚合物基板之间的重量差基于退火之前的聚合物基板的初始重量的百分比。
重量损失小于大约1％表示因放气而损失的量小于初始重量的1％。简而言之，它意味着放气量较小。
聚合物基板可以经历在高于大约350℃的温度下的预先退火，以便减少从聚合物基板的放气量。退火可以在范围从大约350℃到大约500℃的温度下执行。
通过预先对聚合物基板进行退火，可以在随后的用于在高温下在聚合物基板上形成薄膜的工艺中减少从聚合物基板的放气量。
下文中，将参照附图描述用于形成显示设备的聚合物基板的方法。
图1至图3是图示说明用于形成聚合物基板的方法的截面图。首先，在玻璃板50上形成聚合物层110a。聚合物层110a可以由聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚乙烯醚邻苯二甲酸酯(polyethyleneetherphthalate)、聚邻苯二甲酸酯(polyethylenenaphthalate)、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、三醋酸纤维素、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物或其结合制成。聚合物层110a可以通过使用聚合物树脂溶液涂覆玻璃板50来产生。
参见图2，通过在高于大约350℃的温度下对聚合物层110a进行退火来形成聚合物基板110。根据一个实施例，通过在大约350℃到大约500℃的温度下对聚合物层110a进行退火来形成聚合物基板110。在这里，可以在上述温度范围内的统一温度下执行退火，或者可以在随时间改变上述温度范围内的温度的同时执行退火。例如，可以在大约380℃的温度下执行退火大约1分钟到5小时，或者可以通过改变在大约350℃、大约380℃、大约400℃和大约420℃之间的温度来执行退火大约1分钟到大约5小时。
参见图3，将玻璃板50从聚合物基板110中去除。然而，当在聚合物基板110上形成包括薄膜的器件时，玻璃板50可以用作支撑以防止聚合物基板在工艺期间被损坏。在这种情况下，可以在器件制造工艺完成之后将玻璃板50从聚合物基板中去除。
退火后的聚合物基板110具有大约1ppm/℃到大约50ppm/℃的相对较低的热膨胀系数。因此，由于退火后的聚合物基板110在随后的工艺中具有较小的基于热量的变形，因此即使随后的工艺使聚合物基板110经受高温，聚合物基板110也不会因为热量而变形太多。
退火后的聚合物基板110的重量损失在范围从大约420℃到大约600℃的温度下可以小于大约1％。因此，可以减轻在随后的工艺期间聚合物基板110的放气效果。
下文中，将参照图4和图5描述本发明。图4是示出基于根据实施例的聚合物基板的温度的重量损失的曲线图，而图5是示出基于根据比较例的聚合物基板的温度的重量损失的曲线图。
根据一个实施例，聚合物基板通过使用聚合物溶液涂覆玻璃板并逐渐从室温(大约25℃)到大约620℃进行退火而形成。根据另一实施例，涂覆有聚合物溶液的玻璃板以大约5℃/分钟的速度从室温(大约25℃)加热到大约150℃，并且在大约150℃退火大约30分钟。随后，涂覆有聚合物溶液的玻璃板被加热到大约350℃并且在大约350℃退火大约30分钟，然后被加热到大约380℃并且在大约380℃退火大约30分钟。在将退火后的聚合物基板从室温(大约25℃)加热到大约620℃的同时测量由放气造成的损失量，其为聚合物基板的重量损失。
参见图4，根据一个实施例进行退火的聚合物基板几乎不显示重量损失直到退火后的聚合物基板被加热到大约550℃，并且显示小于大约1％的重量损失直到大约600℃的温度。
另一方面，参见图5，根据比较例，在对未进行从室温(大约25℃)到大约620℃的退火的聚合物基板进行退火的同时测量由放气造成的损失量，其为聚合物基板的重量损失。
图5中，B1表示基于温度的重量损失，而B2表示基于时间的重量损失变化率。参见图5，根据比较例，测量出未退火的聚合物基板在大约350℃、400℃和500℃分别具有大约4.822％、5.931％和6.709％的重量损失。
如上所述，当聚合物基板经历在高于大约350℃的温度下的退火时，它是热稳定的。因此，从聚合物基板的放气量在随后的在高温下执行的工艺期间被减少。
下文中，将参照附图描述根据另一实施例制造的显示设备。在这里，有机发光二极管(OLED)显示设备被当作示例性显示设备，但是本发明可以应用于能够采用聚合物基板的所有显示设备。
图6是图示说明根据实施例的有机发光二极管(OLED)显示设备的截面图。有机发光二极管(OLED)显示设备包括多条信号线和电连接至多条信号线并以矩阵形式布置的多个像素。
信号线包括用于传送栅极信号(或扫描信号)的多条栅极线、用于传送数据信号的多条数据线以及用于传送驱动电压的多条驱动电压线。
每个像素包括开关晶体管(TR)、驱动晶体管(TRD)以及有机发光元件LD。开关晶体管(TR)包括控制端子、输入端子以及输出端子。控制端子电连接至栅极线并且输入端子连接至数据线，而输出端子连接至驱动晶体管(TRD)。开关晶体管(TR)响应于施加给栅极线的扫描信号向驱动晶体管(TRD)传送施加给数据线的数据信号。
驱动晶体管(TRD)还包括控制端子、输入端子以及输出端子。控制端子连接至开关晶体管(TR)，并且输入端子连接至驱动电压线，而输出端子连接至有机发光元件LD。驱动晶体管(TRD)输出输出电流，该输出电流的强度依据控制端子和输出端子之间的电压而不同。
有机发光元件LD包括连接至驱动晶体管(TRD)的输出端子的阳极和连接至公共电压的阴极。有机发光元件LD通过基于驱动晶体管(TRD)的输出电流发射不同强度的光来显示图像。
参见图6，下文中将描述有机发光二极管(OLED)显示设备的结构。基板保护层111形成在聚合物基板110上。
如上所述，聚合物基板110已经预先经历在高于大约350℃的温度下的退火。退火后的聚合物基板110在高于大约350℃的温度下具有少量的放气。根据一个实施例，在大约350℃到大约500℃下的重量损失可以小于基于初始重量的大约1％。优选地，重量损失的范围可以为基于初始重量的从大约0.000001％到大约0.95％。退火后的聚合物基板110可以具有大约1ppm/℃到大约50ppm℃的热膨胀系数。
基板保护层111可以包括无机材料、有机材料或其结合。根据一个实施例，基板保护层111可以包括氧化硅(SiO2)、氮化硅(SiNx)或其结合。
在基板保护层111之上，形成包括栅极线(未示出)的栅极导体，栅极线包括第一控制电极124a和第二控制电极124b。
栅极绝缘层140形成在栅极导体上。栅极绝缘层140可以由基于硅的绝缘材料制成。
在栅极绝缘层140之上，形成由氢化非晶硅或多晶硅制成的第一半导体154a以及第二半导体154b。第一半导体154a和第二半导体154b分别位于第一控制电极124a和第二控制电极124b之上。
在第一半导体154a之上，形成一对第一欧姆接触163a和165a，而在第二半导体154b之上形成一对第二欧姆接触163b和165b。
在欧姆接触(163a、163b、165a、165b)和栅极绝缘层140之上，形成包括多个第一输入电极173a和第二输入电极173b以及第一输出电极175a和第二输出电极175b的数据导体。第一输入电极173a连接至数据线，并且第二输入电极173b连接至驱动电压线。
保护层180形成在数据导体上。保护层180包括多个接触孔183、184和185。
在保护层180之上，形成像素电极191和连接构件85。像素电极191通过接触孔185电连接至第二输出电极175b，并且连接构件85通过接触孔183和184将第二控制电极124b和第一输出电极175b电连接。
障肋361形成在保护层180、像素电极191和连接构件85上方，并且障肋361通过围绕像素电极191的边缘周边限定开口365。
有机发射层370形成在开口365上。至少一个辅助层(未示出)可以形成在有机发射层370的上部和/或下部。
公共电极270可以形成在有机发射层370上。像素电极191和公共电极270中的一个可以是阳极，而另一个可以是阴极。
下文中，将参照图1至图3以及图6描述用于制造上述有机发光二极管(OLED)显示设备的方法。
在玻璃板50上形成聚合物层110a。聚合物层110a可以由聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚乙烯醚邻苯二甲酸酯、聚邻苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、三醋酸纤维素、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物或其结合制成。聚合物层110a可以通过使用聚合物树脂溶液涂覆玻璃板50来产生。
随后，从室温开始逐渐对聚合物层110a进行退火，并且在超过大约350℃的温度下执行退火。例如，可以在范围从大约350℃到大约500℃的温度下执行退火，从而形成聚合物基板110。在这里，可以在统一的温度下执行退火，或者通过随时间改变上述温度范围中的温度来执行退火。例如，可以在大约380℃下执行退火1分钟到5小时，或者可以在改变大约350℃、大约380℃、大约400℃和大约420℃之间的温度的同时执行退火大约1分钟到大约5小时。
随后，在退火后的聚合物基板110上形成基板保护层111。基板保护层111可以经由化学气相沉积(CVD)或溅射来涂敷，或者它们可以经由诸如旋涂(spin coating)之类的溶液工艺来涂敷。
在基板保护层111上沉积导体并对该导体进行图案化，从而形成第一控制电极124a和第二控制电极124b。
随后，在第一控制电极124a和第二控制电极124b以及基板保护层111上形成栅极绝缘层140。栅极绝缘层140可以由基于硅的绝缘材料制成，并且正硅酸乙脂(TEOS)可以用作基于硅的绝缘材料的前体(precursor)。与硅烷用作前体时相比，基于硅的绝缘材料的正硅酸乙脂前体可以提高薄膜晶体管的特性并且提高稳定性。
可以在高于大约350℃的相对较高的温度下沉积正硅酸乙脂。根据一个实施例，可以在范围从大约350到大约550℃的温度下沉积正硅酸乙脂。上述退火后的聚合物基板110在高于大约350℃的高温下具有少量的放气和低的热膨胀系数。因此，需要高温工艺的正硅酸乙脂可以作为栅极绝缘层的源气体被包括。因此，可以在通过使用栅极绝缘层提高器件特性的同时防止聚合物基板变形。同样，器件的稳定性可以通过减少放气量而得到保障。
随后，通过在栅极绝缘层140上沉积非晶硅或多晶硅来形成第一半导体154a和第二半导体154b以及第一欧姆接触163a和165a和第二欧姆接触163b和165b。接下来，堆叠并图案化保护层180，从而形成多个接触孔183、184和185。然后，在保护层180上形成像素电极191，并且在像素电极191上堆叠障肋361。随后，在由障肋361限定的开口365中形成有机发射层370，并且在障肋361上和有机发射层370上形成公共电极270。
虽然已结合当前被认为是实际示例性实施例的对本公开进行了描述，但应当理解，本发明并不限于所公开的实施例，而是相反，本发明意在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。
Claims (16)
1.一种产生聚合物基板的方法，包括：
通过涂覆玻璃板制备聚合物层；
其中所述聚合物层由聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚乙烯醚邻苯二甲酸酯、聚邻苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、三醋酸纤维素、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物或其结合制成；
在范围从大于或等于350℃到小于500℃的温度下对所述聚合物层进行退火；和
将所述玻璃板从所述聚合物层中去除，
其中对所述聚合物层进行退火的步骤通过从大于或等于350℃的温度随时间而改变到小于500℃的温度来执行。
2.根据权利要求1所述的产生聚合物基板的方法，其中退火后的聚合物层具有范围从1ppm/℃到50ppm/℃的热膨胀系数。
3.根据权利要求1所述的产生聚合物基板的方法，其中退火后的聚合物层在范围从420℃到600℃的温度下具有基于初始重量的小于1％的重量损失。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的产生聚合物基板的方法，进一步包括在对所述聚合物层进行退火之后在所述聚合物层上形成基板保护层。
5.一种由权利要求1至4中任一项所述的生产聚合物基板的方法生产的聚合物基板，在范围从420℃到600℃的温度下具有基于初始重量的小于1％的重量损失。
6.根据权利要求5所述的聚合物基板，其中所述重量损失的范围为基于初始重量的从0.000001％到0.95％。
7.根据权利要求5或6所述的聚合物基板，其中所述聚合物基板具有范围从1ppm/℃到50ppm/℃的热膨胀系数。
8.一种用于制造显示设备的方法，包括：
通过涂覆玻璃板制备聚合物基板；
其中所述聚合物基板由聚酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚乙烯醚邻苯二甲酸酯、聚邻苯二甲酸酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚醚砜、三醋酸纤维素、聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物或其结合制成；
在范围从大于或等于350℃到小于500℃的温度下对所述聚合物基板进行退火；
将所述玻璃板从所述聚合物基板中去除；以及
在退火后的聚合物基板上形成电子器件，
其中对所述聚合物基板进行退火的步骤通过从大于或等于350℃随时间而改变到小于500℃的温度来执行。
9.根据权利要求8所述的用于制造显示设备的方法，其中所述电子器件在大于350℃的温度下产生。
10.根据权利要求9所述的用于制造显示设备的方法，其中形成所述电子器件包括形成栅极绝缘层，所述栅极绝缘层包括在大于350℃的温度下的正硅酸乙酯。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的用于制造显示设备的方法，进一步包括在对所述聚合物基板进行退火之后在所述聚合物基板上形成基板保护层。
12.一种根据权利要求8至11中任一项所述的用于制造显示设备的方法制造的显示设备，包括：
聚合物基板，其在范围从420℃到600℃的温度下具有基于初始重量的小于1％的重量损失；以及
布置在所述聚合物基板上的电子器件。
13.根据权利要求12所述的显示设备，其中所述重量损失的范围为基于初始重量的从0.000001％到0.95％。
14.根据权利要求12所述的显示设备，其中所述聚合物基板具有1ppm/℃到50ppm/℃的热膨胀系数。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的显示设备，其中所述电子器件包括薄膜晶体管和有机发光元件中的至少一个。
16.根据权利要求15所述的显示设备，其中所述薄膜晶体管包括：
控制电极；
与所述控制电极重叠的半导体；
布置在所述控制电极和所述半导体之间的栅极绝缘层；以及
电连接至所述半导体的输入电极和输出电极，其中所述栅极绝缘层包括正硅酸乙酯。
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