CN103682176B - 刚性衬底基板及柔性显示器件的制作方法、刚性衬底基板 - Google Patents

刚性衬底基板及柔性显示器件的制作方法、刚性衬底基板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种刚性衬底基板及柔性显示器件的制作方法、刚性衬底基板，其中用于柔性显示器件制作的刚性衬底基板的制作方法，包括以下步骤：在刚性基板表面形成一渗透层；在所述渗透层表面形成通道结构。本发明的有益效果是：缩短牺牲层的刻蚀时间，提高柔性基板的剥离效果。

Description

刚性衬底基板及柔性显示器件的制作方法、刚性衬底基板
技术领域
本发明涉及柔性显示器制作领域，尤其涉及一种刚性衬底基板及柔性显示器件的制作方法、刚性衬底基板。
背景技术
柔性有机发光二极管（flexibleorganiclight-emittingdiode，FOLED）显示器相比其它柔性显示器具有更多的优点，例如自发光显示、相应速度快、亮度高、视角宽、成本低等。而且，FOLED显示器是基于柔性有机材料的显示器，其可以被卷曲、折叠、甚至作为可穿戴计算机的一部分，因此在显示效果好的便携产品和军事等特殊领域有非常广泛的应用。
传统的柔性显示器主要采用厚度小于100微米的柔性基材，例如：超薄玻璃、不锈钢薄膜以及塑料基材等。由于柔性基板存在易碎、易起褶皱和变形等问题，在实际生产过程中柔性基板一般与刚性基材贴附在一起来完成薄膜晶体管阵列制作、OLED制作及封装等工序，最后，再通过合适的剥离方法将刚性基板剥离，以完成柔性显示器的制作。因此，如何把柔性基材和刚性基板进行适当地粘附并剥离成为柔性显示器制作的关键技术之一。
常见的剥离刚性基板的方法包括采用激光辐射法与水浴湿法。激光辐射法是利用激光辐射对位于柔性基板和刚性基板之间的非晶硅薄膜进行加热，使其变成多晶硅，从而实现剥离；水浴湿法是利用水浴的方式使位于柔性基板和刚性基板之间的锗氧化物薄膜反应，从而实现剥离。虽然这两种剥离方法通过不断的改进工艺条件从一定程度上改善了柔性基板与刚性基板的剥离效果，但是非晶硅薄膜以及锗氧化物薄膜剥离不干净、与柔性基板损伤的问题仍然存在，且剥离的工艺条件也较难控制，不利于制作高质量的柔性显示器。
近来，通过引入牺牲层实现刚性基板和柔性基板的剥离得到较多的关注，在薄膜太阳能电池制备领域得到广泛的研究。这种工作的思路是：先在刚性基板和柔性基板间引入牺牲层，待器件制作完成后通过合适的方法把牺牲层去除，从而实现刚性基板和柔性基板的分离。这种通过引入牺牲层的方法相较传统的直接刻蚀刚性基板的方法更易实现分离。
去除牺牲层一般采用气体刻蚀的方法或湿法刻蚀，例如，申请号为：201210232494.7，公开号为：CN102769109A、并于2012.11.07公开的专利，在刚性基板表面引入硅牺牲层，之后用含氟腐蚀性气体刻蚀硅牺牲层，实现分离。申请号为：201210097293.0，公开号为：CN102610700A、并于2012.07.25公开的专利，在卷对卷工艺制备太阳能电池中通过喷淋的方法溶解牺牲层，以达到分离的目的。但是由于气体刻蚀的方法会对整个器件的性能造成伤害，通常选择性较差；湿法刻蚀虽然选择性得到提高，但是由于刚性基板和柔性基板之间是平面型结合，溶剂只能从四周一步步向中心进行刻蚀，导致刻蚀时间较长，同时也易造成刻蚀残留。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种刚性衬底基板及柔性显示器件的制作方法、刚性衬底基板，有效避免牺牲层剥离不干净和对整个器件的损伤问题。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种刚性衬底基板的制作方法，用于柔性显示器件的制作，包括以下步骤：
在刚性基板表面形成一渗透层；
在所述渗透层表面形成通道结构。
进一步的，所述通道结构为设置在所述渗透层表面的多个微纳米凹槽结构交错形成的网格状互通结构，且至少部分所述微纳米凹槽结构延伸至所述渗透层的边缘形成开口。
进一步的，所述渗透层采用光敏性薄膜或非光敏性薄膜制成。
进一步的，所述渗透层采用光敏性薄膜制成时，在所述渗透层表面形成通道结构具体包括：
采用曝光、显影处理，在所述渗透层表面刻蚀形成所述通道结构。
进一步的，所述渗透层采用非光敏性薄膜制成时，在所述渗透层表面形成通道结构具体包括：
在所述渗透层表面涂覆光阻材料形成光阻层；
通过曝光、显影处理，形成所述通道结构；
去除所述光阻层。
进一步的，所述渗透层的形成采用气象沉积、热蒸发、电子束蒸发、溅射或旋涂方法。
本发明还提供一种柔性显示器件的制作方法，包括以下步骤：
采用上述的刚性衬底基板的制作方法制作刚性衬底基板；
在形成有通道结构的渗透层的表面形成牺牲层；
将柔性基板通过粘结层贴附于所述渗透层具有通道结构的表面；
在柔性基板上制作显示元件层；
去除所述牺牲层，使得柔性基板与刚性衬底基板分离。
进一步的，所述步骤“去除所述牺牲层，使得柔性基板与刚性衬底基板分离”具体包括：
将制作显示元件层后的刚性衬底基板置于牺牲层去除液体中，牺牲层去除液体从渗透层边缘的开口渗入渗透层，去除牺牲层，使得柔性基板与刚性衬底基板分离。
进一步的，所述牺牲层去除液体为可溶解牺牲层的溶剂或可刻蚀牺牲层的刻蚀液。
本发明还提供一种刚性衬底基板，用于柔性显示器件的制作，包括：
用于支撑柔性基板的刚性基板；
形成于所述刚性基板表面的渗透层，所述渗透层上设有通道结构。
进一步的，所述通道结构为设置在所述渗透层表面的多个微纳米凹槽结构交错形成的网格状互通结构，且至少部分所述微纳米凹槽结构延伸至所述渗透层的边缘形成开口。
进一步的，每一所述微纳米凹槽结构的开口的宽度小于200微米。
进一步的，每一所述微纳米凹槽结构的深度和宽度的比值大于1。
进一步的，所述渗透层采用光敏性薄膜或非光敏性薄膜制成。
进一步的，所述渗透层的材质包括金属、单质、氧化物或聚合物。
进一步的，所述刚性基板的材质包括玻璃、石英、硅片或金属。
本发明的有益效果是：缩短牺牲层的刻蚀时间，提高柔性基板的剥离效果。
附图说明
图1表示刚性衬底基板制作流程图；
图2表示柔性显示器件制作流程图；
图3表示刚性衬底基板结构示意图；
图4表示刚性衬底基板使用状态图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的结构和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。
如图1所示，一种刚性衬底基板的制作方法，用于柔性显示器件的制作，包括以下步骤：
在刚性基板表面形成一渗透层；
在所述渗透层表面形成通道结构。
具有通道结构的渗透层的设置，使得去除牺牲层的液体快速进入渗透层内部，与牺牲层接触以去除牺牲层，增大了牺牲层与用于去除牺牲层的液体的接触的面积，缩短牺牲层的刻蚀时间，且不会有剥离残留，同时刚性衬底基板可以重复利用，降低制造成本。
刚性基板可以选择玻璃，石英，硅片或金属，其中综合考虑到热性能，平整性和成本等因素，本实施例优选的是玻璃基板。
通道结构的结构形式可以有多种，实现用于去除牺牲层的液体快速进入渗透层内部，以缩短牺牲层去除的时间即可，本实施例中优选为以下结构形式：
所述通道结构为设置在所述渗透层表面的多个微纳米凹槽结构交错形成的网格状互通结构，且至少部分所述微纳米凹槽结构延伸至所述渗透层的边缘形成开口。
微纳米凹槽的开口宽度小于200微米，并且具有较大的深度与宽度比值（深宽比），优选的深宽比大于1，更为优选的是大于3，这样才能保证在后续的牺牲层沉积制备时，不至于把凹槽底部完全填充。进而有利于在分离时，去除牺牲层的液体沿着凹槽的渗入。
由于位于牺牲层下方的渗透层带有微纳米化凹槽结构交错形成的网格化互通结构，并在边缘留有开口，使得在利用溶剂溶解或刻蚀液刻蚀过程中，溶剂或刻蚀液会基于毛细现象沿着网络化互通结构快速渗入，进而到达刚性衬底基板的正中央与牺牲层接触，加快了牺牲层的去除过程，也大大减小了去除后牺牲层的残留现象。
同时，由于刚性衬底基板在切割之前与柔性基板分离，所以可以重复利用刚性衬底基板，因此可以降低制造费用。
本实施例中，在刚性基板表面形成一渗透层具体包括：
在刚性基板上采取气相沉积、热蒸发、电子束蒸发、溅射、旋涂等方法沉积一层衬底薄膜；
将衬底薄膜采取刻蚀的方法进行图案化，得到表层带有通道结构的渗透层。
衬底薄膜的材质可以是金属，单质，氧化物，聚合物等，诸如硅、二氧化硅、PI、SU-8、PMMA、PDMS等，以上示例仅是为了更好的说明，但并不意味着可选择范围局限于此。
所述渗透层采用光敏性薄膜或非光敏性薄膜制成。
所述渗透层采用光敏性薄膜制成时，在所述渗透层表面形成通道结构具体包括：
采用曝光、显影处理，在所述渗透层表面刻蚀形成所述通道结构。
所述渗透层采用非光敏性薄膜制成时，在所述渗透层表面形成通道结构具体包括：
在所述渗透层表面涂覆光阻材料形成光阻层；
通过曝光、显影处理，形成所述通道结构；
去除所述光阻层。
如图2所示，本实施例中还提供一种柔性显示器件的制作方法，包括以下步骤：
采用上述的刚性衬底基板的制作方法制作刚性衬底基板；
在形成有通道结构的渗透层的表面形成牺牲层；
将柔性基板通过粘结层贴附于所述渗透层具有通道结构的表面；
在柔性基板上制作显示元件层；
去除所述牺牲层，使得柔性基板与刚性衬底基板分离。
本实施例中，所述步骤“去除所述牺牲层，使得柔性基板与刚性衬底基板分离”具体包括：
将制作显示元件层后的刚性衬底基板置于牺牲层去除液体中，牺牲层去除液体从渗透层边缘的开口渗入渗透层，去除牺牲层，使得柔性基板与刚性衬底基板分离。
所述牺牲层去除液体为可溶解牺牲层的溶剂或可刻蚀牺牲层的刻蚀液。
牺牲层去除过程，也就是刚性基板与柔性基板分离的过程，采取湿法溶剂溶解或刻蚀液刻蚀工艺。要求所用的刻蚀液或溶剂对牺牲层材料有很好的选择性，即仅对牺牲层有很好的刻蚀或溶剂效果，而对柔性显示器件的其他各层有最低的破坏性作用。
以下具体介绍几种柔性显示器件的制作方法的具体流程。
在一实施例中，首先在玻璃基板（刚性基板）上旋涂一层聚酰亚胺（PI）的树脂溶液，以1-100℃/min的升温速率加热2-8小时至40-400℃，以使酰亚胺化，形成聚酰亚胺薄膜；
针对光敏性的聚酰亚胺薄膜，可以采用先曝光后显影的方式，刻蚀出凹槽结构以形成渗透层，最终得到表面含有网格化互通结构的刚性衬底基板；
在如上的刚性衬底基板上沉积一层牺牲层，所述牺牲层的材质为聚丙烯酸；
随后通过粘结层将柔性基板与包含有牺牲层和网格化互通结构的刚性基板贴合到一起；
在柔性基板上制备显示元件层：在柔性基板上制作有机发光二极管显示层，所述有机发光二极管显示层包括薄膜晶体管控制电路、导电电极、有机材料功能层以及金属电极；封装该有机发光二级管显示层，封装有机发光二极管显示层的方法包括金属封装法、玻璃封装法、塑料封装法或薄膜封装法，柔性显示器件的制备为本领域人员熟知技术，在此不再赘述；
将制作显示元件层后的刚性衬底基板置于刻蚀液/溶剂-水中，将制作完成的包含有刚性衬底基板的柔性显示器件的下表面接触去除牺牲层的刻蚀液/溶剂-水，刻蚀液/溶剂-水会快速地通过渗透层边缘的凹槽开口渗入到刚性衬底基板中心，加快了对牺牲层的溶解过程，从而导致刚性衬底基板与柔性器件的分离。
在另一实施例中，在起支撑作用的刚性基板，诸如玻璃上沉积一层二氧化硅薄膜，然后涂覆一层光阻材料形成光阻层，采取先曝光后显影再刻蚀的工艺，在二氧化硅薄膜表面刻蚀出具有网格化互通结构，去除光阻层，得到具有渗透层的刚性衬底基板；
然后利用溅射的工艺在渗透层表面制备出一层铝，形成牺牲层；
通过粘结层将柔性基板贴合在上述的牺牲层表面，在柔性基板上制备显示元件层，并封装；
将制作显示元件层后的刚性衬底基板置于酸性刻蚀液中，将制备完成的带有刚性衬底基板的柔性器件的下表面接触到酸性刻蚀液中，从而完成对牺牲层的刻蚀，实现刚性衬底基板与柔性基板的分离。
在柔性基板上制备显示元件层具体包括：
在柔性基板上制作有机发光二极管显示层，所述有机发光二极管显示层包括薄膜晶体管控制电路、导电电极、有机材料功能层以及金属电极；
封装该有机发光二极管显示层，封装有机发光二极管显示层的方法包括金属封装法、玻璃封装法、塑料封装法或薄膜封装法，柔性显示器件的制备为本领域人员熟知技术，在此不再赘述。
如图3所示，本发明还提供一种刚性衬底基板，用于柔性显示器件的制作，包括：
用于支撑柔性基板105的刚性基板101；
形成于所述刚性基板101表面的渗透层102，所述渗透层102上设有通道结构1021。
所述通道结构1021为设置在所述渗透层102表面的多个微纳米凹槽结构交错形成的网格状互通结构，且至少部分所述微纳米凹槽结构延伸至所述渗透层的边缘形成开口。
本实施例中，微纳米凹槽的开口宽度小于200微米，并且具有较大的深度与宽度比值（深宽比），优选的深宽比大于1，更为优选的是大于3，这样才能保证在后续的牺牲层沉积制备时，不至于把凹槽底部完全填充。进而有利于在分离时，溶剂沿着凹槽的渗入。此外，所述凹槽在水平方向的分布形状不受限制，优选的是网络化互通结构，并在边缘区域留有开口。
所述渗透层102采用光敏性薄膜或非光敏性薄膜制成。
所述刚性基板101为玻璃基板。
如图4所示，刚性基板101在使用时，在渗透层102表面设有牺牲层103，柔性基板105通过粘结层104贴附在牺牲层103的表面。
在柔性基板105上制备柔性显示器件后，通过刻蚀液或溶剂去除牺牲层，使得柔性基板105与刚性衬底基板分离。
柔性基板105可以是玻璃薄膜基板、不锈钢薄膜基板、塑料基板或树脂基板，但不以此为限。
以上所述为本发明较佳实施例，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围。

Claims (13)

1.一种刚性衬底基板的制作方法，用于柔性显示器件的制作，其特征在于，包括以下步骤：
在刚性基板表面形成一渗透层；
在所述渗透层表面形成通道结构；
所述通道结构为设置在所述渗透层表面的多个微纳米凹槽结构交错形成的网格状互通结构，且至少部分所述微纳米凹槽结构延伸至所述渗透层的边缘形成开口，以使去除牺牲层的液体快速进入渗透层内部，与牺牲层接触以去除牺牲层，每一所述微纳米凹槽结构的深度和宽度的比值大于1，以使在后续的牺牲层沉积制备时，不至于把凹槽底部完全填充，进而有利于在分离时，去除牺牲层的液体沿着凹槽的渗入。
2.根据权利要求1所述的刚性衬底基板的制作方法，其特征在于，所述渗透层采用光敏性薄膜或非光敏性薄膜制成。
3.根据权利要求2所述的刚性衬底基板的制作方法，其特征在于，所述渗透层采用光敏性薄膜制成时，在所述渗透层表面形成通道结构具体包括：
采用曝光、显影处理，在所述渗透层表面刻蚀形成所述通道结构。
4.根据权利要求2所述的刚性衬底基板的制作方法，其特征在于，所述渗透层采用非光敏性薄膜制成时，在所述渗透层表面形成通道结构具体包括：
在所述渗透层表面涂覆光阻材料形成光阻层；
通过曝光、显影处理，形成所述通道结构；
去除所述光阻层。
5.根据权利要求1-4任一项所述的刚性衬底基板的制作方法，其特征在于，所述渗透层的形成采用气象沉积、热蒸发、电子束蒸发、溅射或旋涂方法。
6.一种柔性显示器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用权利要求1-5任一项所述的刚性衬底基板的制作方法制作刚性衬底基板；
在形成有通道结构的渗透层的表面形成牺牲层；
将柔性基板通过粘结层贴附于所述渗透层具有通道结构的表面；
在柔性基板上制作显示元件层；
去除所述牺牲层，使得柔性基板与刚性衬底基板分离。
7.根据权利要求6所述的柔性显示器件的制作方法，其特征在于，所述步骤“去除所述牺牲层，使得柔性基板与刚性衬底基板分离”具体包括：
将制作显示元件层后的刚性衬底基板置于牺牲层去除液体中，牺牲层去除液体从渗透层边缘的开口渗入渗透层，去除牺牲层，使得柔性基板与刚性衬底基板分离。
8.根据权利要求7所述的柔性显示器件的制作方法，其特征在于，所述牺牲层去除液体为可溶解牺牲层的溶剂或可刻蚀牺牲层的刻蚀液。
9.一种刚性衬底基板，用于柔性显示器件的制作，其特征在于，包括：
用于支撑柔性基板的刚性基板；
形成于所述刚性基板表面的渗透层，所述渗透层上设有通道结构；
所述通道结构为设置在所述渗透层表面的多个微纳米凹槽结构交错形成的网格状互通结构，且至少部分所述微纳米凹槽结构延伸至所述渗透层的边缘形成开口，以使去除牺牲层的液体快速进入渗透层内部，与牺牲层接触以去除牺牲层，每一所述微纳米凹槽结构的深度和宽度的比值大于1，以使在后续的牺牲层沉积制备时，不至于把凹槽底部完全填充，进而有利于在分离时，去除牺牲层的液体沿着凹槽的渗入。
10.根据权利要求9所述的刚性衬底基板，其特征在于，每一所述微纳米凹槽结构的开口的宽度小于200微米。
11.根据权利要求9所述的刚性衬底基板，其特征在于，所述渗透层采用光敏性薄膜或非光敏性薄膜制成。
12.根据权利要求9所述的刚性衬底基板，其特征在于，所述渗透层的材质包括金属、单质、氧化物或聚合物。
13.根据权利要求9所述的刚性衬底基板，其特征在于，所述刚性基板的材质包括玻璃、石英、硅片或金属。
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