CN106024810A - 一种柔性显示基板及其制备方法和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性显示基板及其制备方法和显示装置，属于柔性显示技术领域，其可解决现有技术中石墨烯与显影液易发生络合反应，导致石墨烯方阻升高，降低石墨烯的电学性能的问题。本发明的柔性显示基板中，柔性衬底上方的石墨烯上设有缓冲保护层，这样在石墨烯图案化过程中，该缓冲保护层可以保护石墨烯，防止石墨烯与显影液接触，避免石墨烯与显影液发生络合反应，从而防止石墨烯方阻升高，保持石墨烯原本的电学性能。此外，当柔性衬底为聚酰亚胺材料时，石墨烯与柔性衬底之间还设有连接层，增加石墨烯与柔性衬底的粘附性，防止显影过程中石墨烯脱落。本发明的柔性显示基板适用于各种显示装置，尤其适用于曲面显示装置。
Description
技术领域
本发明属于柔性显示技术领域，具体涉及一种柔性显示基板及其制备方法和显示装置。
背景技术
石墨烯(Graphene)是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体。它几乎是完全透明的，只吸收2.3％的光。常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，是世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此可用来制备更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。
如图1所示，显示行业中目前采用湿法转移的方式在玻璃基板1(或称衬底)上制备石墨烯2，通过化学气相沉积在铜3表面形成石墨烯2，然后在石墨烯2上形成聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)4，再将其整体放置刻蚀液5中，将铜3除去，将PMMA4带有石墨烯2的面覆盖至玻璃基板1上，即可将PMMA4上的石墨烯2转移至玻璃基板1。
柔性显示的衬底基板一般由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)等构成，以PI为例，在PI上形成石墨烯后，将石墨烯曝光显影图案化的过程中，发明人发现至少存在如下两个问题：一是石墨烯与PI之间的粘着性不好，石墨烯容易从PI上脱落；二是石墨烯与显影液发生络合反应，导致石墨烯方阻升高，降低石墨烯的电学性能，制约了石墨烯在柔性显示中的应用。
发明内容
本发明针对现有技术中石墨烯与显影液易发生络合反应，导致石墨烯方阻升高，降低石墨烯的电学性能的问题，提供一种柔性显示基板及其制备方法和显示装置。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是：
一种柔性显示基板，包括柔性衬底，以及设于所述柔性衬底上方的石墨烯，所述石墨烯上设有缓冲保护层。
优选的是，所述缓冲保护层由中SiNx、SiON、SiO2中的任意一种或几种构成。
优选的是，所述柔性衬底由聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。
优选的是，所述石墨烯与所述柔性衬底之间设有连接层。
优选的是，所述石墨烯中掺杂有含羟基的烷烃，所述连接层由含有环氧基团的树脂构成。
其中，石墨烯中含有羟基的烷烃与连接层的环氧基团形成氢键，石墨烯与连接层依靠范德华力结合，防止显影过程中石墨烯脱落。
本发明还提供一种柔性显示基板的制备方法，包括以下步骤：
在载体上形成石墨烯，
在所述石墨烯上形成柔性衬底后除去所述载体，
在所述石墨烯除去所述载体的一面上形成缓冲保护层，
将所述缓冲保护层图案化后将所述石墨烯图案化。
优选的是，所述在载体上形成石墨烯是以铜为载体，采用化学气相沉积在铜表面形成石墨烯。
优选的是，所述除去所述载体是采用刻蚀液除去所述铜。
优选的是，所述缓冲保护层图案化与所述石墨烯图案化采用同一掩膜进行图案化。
本发明还提供一种显示装置，上述的包括柔性显示基板。
本发明的柔性显示基板中，柔性衬底上方的石墨烯上设有缓冲保护层，这样在石墨烯图案化过程中，该缓冲保护层可以保护石墨烯，防止石墨烯与显影液接触，避免石墨烯与显影液发生络合反应，从而防止石墨烯方阻升高，保持石墨烯原本的电学性能。此外，当柔性衬底为聚酰亚胺材料时，石墨烯与柔性衬底之间还设有连接层，增加石墨烯与柔性衬底的粘附性，防止显影过程中石墨烯脱落。本发明的柔性显示基板适用于各种显示装置，尤其适用于曲面显示装置。
附图说明
图1为现有的在玻璃基板上制备石墨烯的示意图；
图2为本发明的实施例1、实施例2的柔性显示基板的结构示意图；
图3为本发明的实施例2的柔性显示基板的结构示意图；
图4为本发明的实施例2的石墨烯掺杂含有羟基的烷烃的过程示意图；
图5为本发明的实施例2的石墨烯中含有羟基的烷烃与连接层的环氧基团反应示意图；
图6为本发明的实施例3的柔性显示基板的制备方法流程示意图；
其中，附图标记为：1、玻璃基板；2、石墨烯；3、铜；4、PMMA；5、刻蚀液；6、柔性衬底；7、缓冲保护层；8、连接层。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种柔性显示基板，如图2所示，包括柔性衬底6，以及设于所述柔性衬底6上方的石墨烯2，所述石墨烯2上设有缓冲保护层7。
本实施例的柔性显示基板中，石墨烯2上设有缓冲保护层7，这样在石墨烯2图案化过程中，该缓冲保护层7可以保护石墨烯2，防止石墨烯2与显影液接触，避免石墨烯2与显影液发生络合反应，从而防止石墨烯2方阻升高，保持石墨烯2原本的电学性能。其中，图2中柔性显示基板的示意图中柔性衬底6为平面，可以理解的是，该柔性显示基板还可以是具有一定弧度的曲面柔性显示基板。
实施例2：
本实施例提供一种柔性显示基板，如图2所示，包括柔性衬底6，以及设于所述柔性衬底6上方的石墨烯2，所述石墨烯2上设有由SiNx、SiON、SiO2中的任意一种或几种构成的缓冲保护层7。
也就是说，在石墨烯2上沉积一层用于保护石墨烯2的无机层SiNx、SiON或SiO2，防止石墨烯2与显影液接触，避免石墨烯2与显影液发生络合反应，从而防止石墨烯2方阻升高，保持石墨烯2原本的电学性能。
优选的是，所述柔性衬底6由聚酰亚胺构成，所述石墨烯2与所述柔性衬底6之间设有连接层8。
其中，所述聚酰亚胺包括均苯型聚酰亚胺，可溶性聚酰亚胺，聚酰胺-酰亚胺(PAI)和聚醚亚胺(PEI)。具体的，如图3所示，当柔性衬底6采用PI材料时，在石墨烯2与所述柔性衬底6之间设置一层连接层8，连接层8的作用是将石墨烯2与柔性衬底6连接固定，防止图案化显影过程中石墨烯2脱落。
优选的是，所述石墨烯2中掺杂有含羟基的烷烃，所述连接层8由含有环氧基团的树脂构成。
也就是说，在此给出一种能使石墨烯2与柔性衬底6固定连接的具体方式：石墨烯2采用掺杂有含羟基的烷烃的石墨烯2，连接层8采用含有环氧基团的树脂材料。
具体的，含羟基的烷烃结构式如下：
其中，R1、R2、R3为饱和或不饱和的碳链。更具体的，石墨烯2与含有羟基的烷烃在高氯金的硝酸溶液中形成带羟基的结构，掺杂过程示意图见图4。掺杂含有羟基的烷烃的石墨烯2与含有环氧基团的树脂的反应示意图见图5。其中，含有环氧基团的树脂可以是环氧树脂，图5中R1’代表碳链。从图5中可以看出：石墨烯2中含有羟基的烷烃与连接层8的环氧基团形成氢键，石墨烯2与连接层8依靠范德华力结合，防止显影过程中石墨烯2脱落。
实施例3：
本实施例提供一种柔性显示基板的制备方法，如图6所示，包括以下步骤：
S01、在载体上形成石墨烯；具体的，以铜作为载体，采用化学气相沉积在铜表面形成石墨烯。
S02、在所述石墨烯上形成由PET构成的柔性衬底，再将其整体放置刻蚀液中，将铜除去，即载体铜上的石墨烯转移至柔性衬底上。
S03、在所述石墨烯除去所述载体铜的一面上沉积一层用于保护石墨烯的无机层SiNx、SiON或SiO2作为缓冲保护层。
S04、采用同一掩膜对所述缓冲保护层、石墨烯进行曝光显影，将缓冲保护层、石墨烯图案化。具体的，显影过程先采用市售显影液冲洗60s，之后采用去离子水冲洗60s，然后CDA吹干。
对比例1、对比例2
对比例1和对比例2提供一种柔性显示基板的制备方法，包括以下步骤：S01、在载体上形成石墨烯；具体的，以铜作为载体，采用化学气相沉积在铜表面形成石墨烯。S02、在所述石墨烯上形成由PET构成的柔性衬底，然后采用刻蚀液除去载体铜。S03、对所述石墨烯进行曝光显影(显影过程与实施例3类似)，将石墨烯图案化。
其中对比例1与实施例3采用相同的市售显影液(具有羟乙基哌嗪的碱性显影液)。对比例1与对比例2采用两种不同的市售显影液。对实施例3、对比例1和对比例2制备的柔性显示基板进行方阻测试，结果见表1-3。表1-3中“平均值”是测量10次的平均值。
表1实施例3的柔性显示基板方阻测试结果
| 最大值 | 最小值 | 平均值 | 正负百分比 | |
| 显影前 | 470 | 356 | 398 | 14.3％ |
| 显影后 | 560 | 423 | 502 | 13.6％ |
| 方阻变化率 | -- | -- | 26％ | -- |
表2对比例1的柔性显示基板方阻测试结果
| 最大值 | 最小值 | 平均值 | 正负百分比 | |
| 显影前 | 470 | 356 | 398 | 14.3％ |
| 显影后 | 2800 | 2100 | 2360 | 14.8％ |
| 方阻变化率 | -- | -- | 493％ | -- |
表3对比例2的柔性显示基板方阻测试结果
| 最大值 | 最小值 | 平均值 | 正负百分比 | |
| 显影前 | 505 | 344 | 403 | 19.9％ |
| 显影后 | 1473 | 1056 | 1206 | 17.3％ |
| 方阻变化率 | -- | -- | 199％ | -- |
从以上数据中可以看出，对比例1和对比例2的石墨烯的方阻升高率分别达到493％和199％，石墨烯失去了原本的电学性能。而实施例3的柔性显示基板中，柔性衬底上方的石墨烯上的缓冲保护层在石墨烯图案化过程中保护了石墨烯，阻止了石墨烯与显影液接触，避免了石墨烯与显影液发生络合反应，因此石墨烯的方阻没有大幅的升高，保持了石墨烯原本的电学性能。
需要说明的是，所述柔性衬底还可以由聚酰亚胺构成，在所述石墨烯上形成柔性衬底之前还包括：S02a、在石墨烯上形成连接层的步骤。具体的，连接层可以是胶水，例如环氧树脂胶等只需将胶水涂覆至石墨烯或柔性衬底上将石墨烯与柔性衬底粘接即可，也就是说，采用本实施例的方法可以实现石墨烯图案化工艺的量产。
显然，上述各实施例的具体实施方式还可进行许多变化；例如：石墨烯中掺杂的含羟基的烷烃可以是乙醇或多元醇等，连接层的具体涂覆厚度可以根据需要进行调整。
实施例4：
本实施例提供了一种显示装置，其包括上述任意一种柔性显示基板。所述显示装置可以为：电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种柔性显示基板，其特征在于，包括柔性衬底，以及设于所述柔性衬底上方的石墨烯，所述石墨烯上设有缓冲保护层。
2.根据权利要求1所述的柔性显示基板，其特征在于，所述缓冲保护层由中SiNx、SiON、SiO2中的任意一种或几种构成。
3.根据权利要求1所述的柔性显示基板，其特征在于，所述柔性衬底由聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。
4.根据权利要求1所述的柔性显示基板，其特征在于，所述石墨烯与所述柔性衬底之间设有连接层。
5.根据权利要求4所述的柔性显示基板，其特征在于，所述石墨烯中掺杂有含羟基的烷烃，所述连接层由含有环氧基团的树脂构成。
6.一种柔性显示基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在载体上形成石墨烯，
在所述石墨烯上形成柔性衬底后除去所述载体，
在所述石墨烯除去所述载体的一面上形成缓冲保护层，
将所述缓冲保护层图案化后将所述石墨烯图案化。
7.根据权利要求6所述的柔性显示基板的制备方法，其特征在于，所述在载体上形成石墨烯是以铜为载体，采用化学气相沉积在铜表面形成石墨烯。
8.根据权利要求7所述的柔性显示基板的制备方法，其特征在于，所述除去所述载体是采用刻蚀液除去所述铜。
9.根据权利要求6所述的柔性显示基板的制备方法，其特征在于，所述缓冲保护层图案化与所述石墨烯图案化采用同一掩膜进行图案化。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-5任一项所述的柔性显示基板。
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