CN102223760A

CN102223760A - 一种柔性基板、柔性amoled以及柔性pmoled

Info

Publication number: CN102223760A
Application number: CN 201110149199
Authority: CN
Inventors: 刘萍
Original assignee: Shenzhen Danbang Investment Group Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Danbang Investment Group Co Ltd
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2011-10-19

Abstract

本发明公开了一种柔性基板，包括聚酰亚胺基底，在所述聚酰亚胺基底上设有无机层，在所述无机层上设有至少一层聚酰亚胺层，在每一层所述聚酰亚胺层上还设有无机层。无机层和PI层形成交替结构，PI层透明性好，且起平整的作用，无机层具有优异的水、氧阻挡性能等，使得该柔性基板具有平整性好、水氧透过率低、粘附性能强等优点。

Description

一种柔性基板、柔性AMOLED以及柔性PMOLED

技术领域

本发明涉及一种柔性基板，特别是涉及一种用于柔性有机发光装置的柔性基板及基于该柔性基板的柔性有机发光装置。

背景技术

有机发光器件（Organic Light Emitting Diode ，缩略词为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。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。

现有的柔性基板如PET，其温度稳定性差，不能承受后续的加工工艺；平整性差，必须经过复杂的平整处理才能应用于OLED；水、氧的渗透率高，严重影响OLED的寿命；基板与OLED透明电极ITO间的结合力弱，易导致透明电极开裂、脱落，使OLED失效。

现有的柔性基板如杜邦的Kapton，其聚合物薄膜具有深的颜色(黄色或棕色)、光学透明性差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种用于柔性有机发光装置的柔性基板及基于该柔性基板的柔性有机发光装置，能解决以上现有技术中存在问题，并且还保证了基板高的透明性。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决：

所述柔性基板，包括聚酰亚胺基底，在所述聚酰亚胺基底上设有无机层，在所述无机层上设有至少一层聚酰亚胺层，在每一层所述聚酰亚胺层上还设有无机层。

由于柔性基板采用透明的聚酰亚胺（Polyimide ，缩略词为PI）材料，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；在透明PI基底上还设有无机层和PI层的交替复合膜，无机层具有优异的水、氧阻挡性能，并且与PI的折射率匹配，且在可见光范围是透明的，在将OLED制作在最上面一层无机层上，PI起平整层的作用。

优选的，每一层所述无机层的厚度为100nm-1μm，每一层所述聚酰亚胺层的厚度为100nm-5μm。

优选的，每一层所述无机层的厚度相同，每一层所述聚酰亚胺层的厚度相同。

优选的，所述聚酰亚胺基底的底部还设有无机保护层，所述无机保护层厚度为100nm-1μm。无机保护层有稳定基板几何尺寸的作用，也起到防止划伤的作用，也进一步防止水、氧的渗透。

优选的，所述无机层的材料是二氧化硅、氮氧化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种，所述无机保护层的材料是二氧化硅、氮氧化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种。无机层和无机保护层均具有压应力，与PI层的应力匹配，无机层和无机保护层的材料与PI可以形成各种组合。

优选的，每一层所述无机层的材料相同。采用同一种无机薄膜与透明PI形成交替结构，其工艺相对简单，薄膜特性参数容易一致。

优选的，所述无机保护层的材料与所述无机层的材料相同，所述无机保护层的厚度与每一层所述无机层的厚度相同。其工艺相对简单，薄膜特性参数容易一致。

优选的，所述聚酰亚胺基底的厚度为10-100μm。

本发明还提出了一种基于该柔性基板的柔性有机发光装置，可以是柔性的有源驱动OLED（AMOLED），也可以是柔性的无源驱动OLED（PMOLED）。

所述柔性有源驱动有机发光装置，包括柔性基板和设置在所述柔性基板上的有源驱动有机发光器件，所述柔性基板是权利要求1所述的柔性基板。

所述柔性无源驱动有机发光装置，包括柔性基板和设置在所述柔性基板上的无源驱动有机发光器件，其特征在于：所述柔性基板是权利要求1所述的柔性基板。

本发明与现有技术对比的有益效果是：由于采用无机层和PI层形成交替结构， PI层透明性好，且起平整的作用，无机层具有优异的水、氧阻挡性能等，使得该柔性基板具有平整性好、水氧透过率低、粘附性能强等优点。

附图说明

图1是本发明实施例中柔性基板结构示意图；

图2是本发明实施例中柔性有源驱动有机发光装置结构示意图；

图3是本发明实施例中柔性无源驱动有机发光装置结构示意图。

具体实施方式

下面对照附图和结合优选具体实施方式对本发明进行详细的阐述。

实施例一

一种柔性基板，包括聚酰亚胺基底，在所述聚酰亚胺基底上设有无机层，在所述无机层上设有至少一层聚酰亚胺层，在每一层所述聚酰亚胺层上还设有无机层。

如图1所示，在优选的实施例中，聚酰亚胺基底的底部还设有无机保护层，无机层的材料是二氧化硅、氮氧化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种，无机保护层的材料是二氧化硅、氮氧化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种，本实施例中每一层无机层的材料相同，无机保护层的材料与所述无机层的材料也相同（实践中，也可以是每一层无机层采用不同的材料，无机保护层的材料也可以和无机层的材料不同），均为氮氧化硅( SiON)，SiON兼有SiO₂ 优良介电性能和Si₃N₄ 较低渗透率的特点，并在折射率、带隙宽度、应力连续可调。每一层所述无机层的厚度为100nm-1μm，每一层所述聚酰亚胺层的厚度为100nm-5μm，无机保护层厚度为100nm-1μm，进一步优选每一层无机层的厚度相等，与无机保护层的厚度也相等，每一层PI层的厚度相等。

本实施例的柔性基板结构依次是保护层1/透明PI基底2/无机层3/透明PI层4/无机层5。

该柔性基板采用耐高温、透过率较高的透明PI基底2，厚度为10-100μm，可见光透过率80-90%，在本实施例中，优选70μm的透明PI基底2。

首先在10^-3Pa真空中，250℃烘烤除气1-5小时。然后采用紫外或等离子处理进行表面粗化，在PI基底2的上下两侧分别形成无机层3和无机保护层1，这两层均采用SiON薄膜，在PI基底2用等离子体增强化学气相沉积法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ，缩略词为PECVD）生长SiON薄膜，该薄膜具有压应力。其制作工艺参数为：

沉积的SiON薄膜厚度为100nm-1μm，优选无机保护层和每一层无机层的膜厚都为200nm；PI基底2采用电阻式加热，加热温度为100-400 ℃；射频功率为10-250W，优选150W；等离子射频源频率为13. 56MHz；反应气压为1Pa-100Pa，优选5Pa；反应气体流量比SiH₄/NH₃为m(SiH₄ )∶m(NH₃ ) = 30∶20 ml/ min；使用气体：SiH₄ (由N₂稀释，含SiH₄10-20%，优选含12% SiH₄ ) 和纯NH₃，N₂为载气体，流量为100-500sccm，优选300sccm。

聚酰亚胺能形成透明柔韧的膜，在有机溶剂中有很高的溶解度，可以采用旋涂、刷涂、浸涂等方法。旋涂透明聚酰亚胺，旋涂转速为2000-9000转/秒不等，厚度为100nm-5μm，典型工艺为：转速8000转/秒，时间10秒。也可以多次重叠涂胶制得PI层4，本实施例中，PI层4的厚度为500nm。

继续在PI层4上用PECVD法生长SiON薄膜形成无机层5，固化后即形成了本实施例中的柔性基板。

实施例二

与实施例一的区别在于：采用SiO₂作为无机保护层和每一层无机层的材料，在PI基底2上用磁控溅射、电子束蒸发、PECVD法生长SiO₂薄膜，该层薄膜具有压应力。采用PECVD 技术时的工艺参数：PI基底温度为25℃-300℃ , 射频功率为20-200W, 本底真空为5×10^-3Pa，射频电源频率13.56MHz，工作气体分别为10%的硅烷SiH₄和99.999%的N₂O，N₂O：SiH₄的流量比为1:1-2:1。

实施例三

如图2所示，一种柔性无源驱动有机发光装置，包括柔性基板和设置在所述柔性基板上的无源有机发光器件，其中柔性基板是实施例一或实施例二中的柔性基板。

无源驱动有机发光器件依次包括阳极透明导电层6、在阳极透明导电层6上的有机功能层7，以及在有机功能层7上的OLED阴极8。

在柔性基板中无机层5上形成OLED的阳极透明导电层6，其可以采用ITO(In₂O₃:Sn)、SnO₂:F、SnO₂:Sb、IZO(ZnO:In)、AZO（ZnO:Al）等，优选采用非晶透明导电层，如ZnO:Ga。

射频磁控溅射仪在室温条件下进行, 其溅射频率为13.56MNHz, 本底真空度为6×10^-5Pa，溅射气压为0.1-2.0Pa，溅射气氛为99.999%的Ar，溅射功率为0-200W连续可调，靶材由纯度均为99.99%的ZnO（95%wt）与Ga₂O₃（5%wt）粉体复合经真空热压烧结成型，靶材与基板间距连续可调。在优选的基板温度25℃，靶基距60 mm，溅射气压0.3Pa，在100W的溅射功率下溅射10 min，衬底负偏压为40V等工艺参数条件下进行磁控溅射制备得到膜厚为200nm的阳极透明导电层6。

在10^－5Pa的真空下依次沉积有机功能层7和OLED阴极8，其中有机功能层7包括50nm空穴传输层NPB、50nm发光层Alq3(含1wt%C545T)、 15nm电子传输层Alq3，阴极8包括0.5nm电子注入层LiF、1nm金属Al、15nm金属Ag。该无源驱动有机发光器件结构可以表示为：

SiON(200nm)/PI(70μm)/SiON(200nm)/PI(500nm)/SiON(200nm)/ZnO:Ga/NPB(100nm)/Alq3:1%C545T(50nm)/Alq3(15nm)/LiF(0.5nm)/Al(1nm)/Ag(15nm)，或者

SiO₂(200nm)/PI(70μm)/SiO₂(200nm)/PI(500nm)/SiO₂(200nm)/ZnO:Ga/NPB(100nm)/Alq3:1%C545T(50nm)/ Alq3(15nm)/LiF(0.5nm)/Al(1nm)/Ag(15nm)。

实施例四

如图3所示，一种柔性有源驱动有机发光装置，包括柔性基板和设置在柔性基板上的有源驱动有机发光器件，所述柔性基板是实施例一或实施例二中的柔性基板。

其中有源驱动有机发光器件结构包括：无机层5上的栅极15、栅极绝缘层16、非晶硅（a-Si）有源层17、n+非晶硅层18，源极19、漏极20，漏极上的保护钝化层21，保护钝化层21上的ITO透明阳极22，ITO透明电极22上的有机功能层23，有机功能层23上的反射阴极24。其中，漏极20与OLED的ITO透明阳极22相连。

制作方法如下：

1）在准备好的柔性基板上溅射栅极15，栅极15通常由两层金属膜组成，为铬/铝铷合金（Cr/AlNd），铬厚度为10nm，铝铷合金厚度为200nm，金属膜通过光刻形成栅极图形，栅极具有低的应力。

2）PECVD分步形成3层非金属膜：

2-1）柔性基板温度250℃，22mW/cm²功率密度下形成300nm的栅极绝缘层16，栅极绝缘层16的材料为SiNx；

2-2）柔性基板温度250℃，17mW/cm²功率密度下生长200nm的非晶硅有源层17；

2-3）柔性基板温度250℃，17mW/cm²功率密度下生长30nm n+ a-Si层18。

其中，栅极绝缘层16和 a-Si有源层17具有压应力， n+ a-Si层18具有张应力。

3）干法刻蚀形成a-Si 岛。

4）再溅射一层源漏极金属膜，在金属膜上涂上光刻胶，采用湿刻形成源电极19（S）和漏电极20（D）。S和D电极主要由钼/铝/钼三层膜组成，膜厚50/200/50nm。

5）采用PECVD在 130℃下制作保护钝化层21，采用250nm的低应力SiNx，保护钝化层21干法刻蚀制作接触孔，以便S/D信号可靠地引入ITO透明阳极22。

6）在125℃下溅射低应力的像素电极ITO以形成ITO透明阳极22。ITO透明阳极22覆盖漏电极20，膜厚20nm，采用3.4wt%的草酸刻蚀。

7）有机功能层23和反射阴极24形成在ITO透明阳极22上，从基板侧的方向发光。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种柔性基板，其特征在于：包括聚酰亚胺基底，在所述聚酰亚胺基底上设有无机层，在所述无机层上设有至少一层聚酰亚胺层，在每一层所述聚酰亚胺层上还设有无机层。

2.如权利要求1所述的柔性基板，其特征在于：每一层所述无机层的厚度为100nm-1μm，每一层所述聚酰亚胺层的厚度为100nm-5μm。

3.如权利要求2所述的柔性基板，其特征在于：每一层所述无机层的厚度相同，每一层所述聚酰亚胺层的厚度相同。

4.如权利要求1-3任意一项所述的柔性基板，其特征在于：所述聚酰亚胺基底的底部还设有无机保护层，所述无机保护层厚度为100nm-1μm。

5.如权利要求4所述的柔性基板，其特征在于：所述无机层的材料是二氧化硅、氮氧化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种，所述无机保护层的材料是二氧化硅、氮氧化硅、氧化铝和氮化铝中的至少一种。

6.如权利要求5所述的柔性基板，其特征在于：每一层所述无机层的材料相同。

7.如权利要求6所述的柔性基板，其特征在于：所述无机保护层的材料与所述无机层的材料相同，所述无机保护层的厚度与每一层所述无机层的厚度相同。

8.如权利要求1所述的柔性基板，其特征在于：所述聚酰亚胺基底的厚度为10-100μm。

9.一种柔性有源驱动有机发光装置，包括柔性基板和设置在所述柔性基板上的有源驱动有机发光器件，其特征在于：所述柔性基板是权利要求1所述的柔性基板。

10.一种柔性无源驱动有机发光装置，包括柔性基板和设置在所述柔性基板上的无源驱动有机发光器件，其特征在于：所述柔性基板是权利要求1所述的柔性基板。