CN106410063B - 一种柔性基板的制造方法和柔性电子器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性基板的制造方法，包括以下步骤：在聚酰亚胺溶液中加入正硅酸乙酯，配制得PI‑Si(OC2H5)4混合溶液；在刚性基板上涂敷所述PI‑Si(OC2H5)4混合溶液，固化获得硅联聚酰亚胺薄膜，即柔性基板。本发明还提供了一种柔性电子器件的制造方法。本方法与现有柔性基板制造方法相比，本方法更简单，可以减少甚至免除额外做防水膜的次数，降低制作工艺难度同时减少制作过程中的颗粒杂质引起的防水膜渗水失效的问题，所制得的柔性基板兼具PI膜的可挠性和无机膜的防水性，且大大简化了生产制程，减小了显示器件受损风险和降低成本，提高良品率和产品的稳定性。

Description

一种柔性基板的制造方法和柔性电子器件的制造方法
技术领域
本发明涉及显示领域，特别是涉及了一种柔性基板的制造方法和柔性电子器件的制造方法。
背景技术
在现有柔性电子器件中，一般使用的柔性基板材料为塑料基板或金属薄片，但是高温制程中容易使柔性基板变形，则很难确保形成在其上的显示元件的质量，因此，都是采用基板转印方法，即在刚性基板上形成显示元件后，再将柔性基板附接到显示元件上，然后去除刚性基板；或者，在刚性基板上依次形成柔性基板和显示元件，最后去除刚性基板。
众多柔性电子器件中，以柔性OLED显示器件为例。柔性OLED选用何种柔性材质基板是一个关键技术点，现有采用的PI（聚酰亚胺）膜基板具有耐高温，透过率佳，耐弯曲特性好，CTE（热膨胀系数）低等特点，但其防水能力较差。柔性OLED选用其作为柔性基板时，为了提升其防水能力，通常需要在PI膜柔性基板上制备防水膜，以提高PI膜柔性基板的防水能力，但防水膜的制作很复杂，往往需要有机膜层和无机膜层交互成膜（至少两个循环），如图1所示，而且防水膜的形成需要采用CVD或ALD等价格高昂的设备，同时在制作防水膜的各膜层时要求较高，若掺入颗粒等杂质则容易引起防水膜的失效问题；现有制备PI膜柔性基板的方法不仅复杂较难控制及产量退化，且获得的PI膜柔性基板稳定性较差，成本高。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种柔性基板的制造方法，与现有柔性基板制造方法相比，本方法更简单，可以减少甚至免除额外做防水膜的次数，降低制作工艺难度同时减少制作过程中的颗粒杂质引起的防水膜渗水失效的问题，所制得的柔性基板兼具PI膜的可挠性和无机膜的防水性，且大大简化了生产制程，减小了显示器件受损风险和降低成本，提高良品率和产品的稳定性。
本发明还提供了一种柔性电子器件的制造方法。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种柔性基板的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、提供一刚性基板；
步骤2、在聚酰亚胺溶液中加入正硅酸乙酯，配制得PI-Si(OC2H5)4混合溶液；
步骤3、在所述刚性基板上涂敷所述PI-Si(OC2H5)4混合溶液，固化获得硅联聚酰亚胺薄膜，即柔性基板。
作为本发明提供的柔性基板的制造方法的一种改进，所述步骤2具体包括：将聚酰亚胺分散在NMP（N-甲基吡咯烷酮）中，得固含量为5~20%的聚酰亚胺溶液；加入正硅酸乙酯，充分搅拌，得PI-Si(OC2H5)4混合溶液，其中，所述正硅酸乙酯与所述聚酰亚胺溶液的质量比为5~10%。
在溶剂的选择上，本发明人验证发现：采用其他有机溶剂时，成膜效果不好以及防水和可挠性不是很好，需要添加溶剂提高成膜效果以及防水和可挠性，但变成为混合溶剂，体系复杂，则相应工艺也变得复杂，不利于生产和降低成本；而采用NMP，可很好的兼容对聚酰亚胺和正硅酸乙酯的溶解性，无需增加其他溶剂，单一溶剂，体系简单，简化工艺，进一步提高生产效率和降低成本，还具有较好的防水性和可扰性；而且可以减少甚至免除额外做防水膜的次数，降低制作工艺难度同时减少制作过程中的颗粒杂质引起的防水膜渗水失效的问题。
作为本发明提供的柔性基板的制造方法的一种改进，所述固化具体包括先进行100~150℃的预固化1~3h，再进行200~400℃的主固化1~3h。
作为本发明提供的柔性基板的制造方法的一种改进，所述硅联聚酰亚胺薄膜的厚度为5~30μm。
作为本发明提供的柔性基板的制造方法的一种改进，在步骤3之后还包括在所述硅联聚酰亚胺薄膜上形成无机薄膜层的步骤。
作为本发明提供的柔性基板的制造方法的一种改进，所述无机薄膜层的厚度为0.2~1μm。
一种柔性电子器件的制造方法，其包括以下步骤：按上述的制造方法制得柔性基板；于所述柔性基板上形成电子器件层；剥离刚性基板，得柔性电子器件。
所述电子器件层是选自由以下组成的一组中的一个或多个：有机发光显示器、液晶显示器、电泳显示器、等离子显示面板、触摸屏、薄膜晶体管、微处理和随机存取存储器。
所述柔性电子器件还包括覆盖于所述电子器件层上的封装保护层。
本发明具有如下有益效果：
传统的柔性基板需制作防水膜解决防水性能，但需要利用到CVD或ALD等设备，这种设备价格高昂，且制作工艺复杂（需要循环制作多层），而本专利提供的方案，工艺简单，设备投资也较小；
由于本发明无机防水膜制作工艺次数少甚至可以免除，因此可以减少制作过程中的颗粒杂质引起的防水膜渗水失效的问题，保证产品的稳定性；
所制得的柔性基板兼具PI膜的可挠性和无机膜的防水性，且大大简化了生产制程，减小了显示器件受损风险和降低成本，提高良品率和产品的稳定性；
本柔性基板应用广泛，可适用于多种电器器件产品中。
附图说明
图1为现有技术柔性基板的结构示意图；
图2为本发明柔性基板的制造流程示意图；
图3为本发明柔性基板的结构示意图；
图4为本发明柔性基板的制造过程中固化工艺的交联反应原理图；
图5为本发明柔性电子器件的制造流程示意图；
图6为本发明柔性OLED器件的结构示意图。
具体实施方式
现有采用的PI（聚酰亚胺）膜基板具有耐高温，透过率佳，耐弯曲特性好，CTE（热膨胀系数）低等特点，但其防水能力较差。为了提升其防水能力，通常需要在PI膜柔性基板上制备防水膜，但防水膜的制作很复杂，往往需要有机膜层和无机膜层交互成膜（至少两个循环），而且防水膜的形成需要采用CVD或ALD等价格高昂的设备，同时在制作防水膜的各膜层时要求较高，若掺入颗粒等杂质则容易引起防水膜的失效问题；现有制备PI膜柔性基板的方法不仅复杂较难控制及产量退化，且获得的PI膜柔性基板稳定性较差，成本高。
针对上述的不足，本发明提供了一种柔性基板的制造方法，如图2、3所示，通过在聚酰亚胺溶液中加入正硅酸乙酯，配置成PI-Si(OC2H5)4混合溶液，然后通过在刚性基板上成膜，通过预固化使正硅酸乙酯与聚酰亚胺发生初步交联、再通过主固化进一步发生交联反应，反应原理如图4所示，形成-NH-和-Si-O-键接的硅联聚酰亚胺薄膜，即得柔性基板，其兼具聚合物（PI膜）的可挠性和无机化合物（-Si-O-）的防水性。
与现有柔性基板制造方法相比，本方法更简单，可以减少甚至免除额外做防水膜的次数，降低制作工艺难度同时减少制作过程中的颗粒杂质引起的防水膜渗水失效的问题，所制得的柔性基板兼具PI膜的可挠性和无机膜的防水性，且大大简化了生产制程，减小了显示器件受损风险和降低成本，提高良品率和产品的稳定性。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。
实施例1
一种柔性基板的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、提供一玻璃基板；
步骤2、将聚酰亚胺分散在NMP中，得固含量为5%的聚酰亚胺溶液；加入正硅酸乙酯，充分搅拌，得PI-Si(OC2H5)4混合溶液，其中，所述正硅酸乙酯与所述聚酰亚胺溶液的质量比为10%；
步骤3、在所述玻璃基板上涂敷所述PI-Si(OC2H5)4混合溶液，先进行100℃的预固化3h使正硅酸乙酯与聚酰亚胺发生初步交联，再通过300℃的主固化1h进一步发生交联反应，获得约5μm厚的硅联聚酰亚胺薄膜，即柔性基板。
实施例2
一种柔性基板的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、提供一玻璃基板；
步骤2、将聚酰亚胺分散在NMP中，得固含量为10%的聚酰亚胺溶液；加入正硅酸乙酯，充分搅拌，得PI-Si(OC2H5)4混合溶液，其中，所述正硅酸乙酯与所述聚酰亚胺溶液的质量比为8%；
步骤3、在所述玻璃基板上涂敷所述PI-Si(OC2H5)4混合溶液，先进行150℃的预固化1h使正硅酸乙酯与聚酰亚胺发生初步交联，再通过200℃的主固化3h进一步发生交联反应，获得约15μm厚的硅联聚酰亚胺薄膜，即柔性基板。
实施例3
一种柔性基板的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、提供一玻璃基板；
步骤2、将聚酰亚胺分散在NMP中，得固含量为20%的聚酰亚胺溶液；加入正硅酸乙酯，充分搅拌，得PI-Si(OC2H5)4混合溶液，其中，所述正硅酸乙酯与所述聚酰亚胺溶液的质量比为5%；
步骤3、在所述玻璃基板上涂敷所述PI-Si(OC2H5)4混合溶液，先进行120℃的预固化2h使正硅酸乙酯与聚酰亚胺发生初步交联，再通过400℃的主固化2h进一步发生交联反应，获得约30μm厚的硅联聚酰亚胺薄膜，即柔性基板。
实施例4
一种柔性基板的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、提供一玻璃基板；
步骤2、将聚酰亚胺分散在NMP中，得固含量为10%的聚酰亚胺溶液；加入正硅酸乙酯，充分搅拌，得PI-Si(OC2H5)4混合溶液，其中，所述正硅酸乙酯与所述聚酰亚胺溶液的质量比为8%；
步骤3、在所述玻璃基板上涂敷所述PI-Si(OC2H5)4混合溶液，先进行150℃的预固化1h使正硅酸乙酯与聚酰亚胺发生初步交联，再通过200℃的主固化3h进一步发生交联反应，获得约15μm厚的硅联聚酰亚胺薄膜；
步骤4、在硅联聚酰亚胺薄膜上沉积形成SiOx和/或SiNx和/或Al2O3等无机薄膜层，厚度约600nm，得柔性基板。
需要说明的是，刚性基板并不局限于所述玻璃基板；从刚性基板上剥离获得柔性基板于本领域技术人员来说属于现有公知技术，在此不再详述；一般情况下，是在制作完电子器件层之后再从刚性基板上剥离获得柔性电子器件。所述涂敷成膜方式包括不限于旋涂、喷涂、slit coating、丝印等；所述无机薄膜层的成膜工艺可以是磁控溅射、CVD、原子沉积等方式。
本发明还提供了一种柔性电子器件的制造方法，如图5所示，其包括以下步骤：提供一上述的柔性基板；于所述柔性基板上形成电子器件层；于所述电子器件层上覆盖形成封装保护层；最后剥离刚性基板，获得柔性电子器件。
所述电子器件层是选自由以下组成的一组中的一个或多个：有机发光显示器、液晶显示器、电泳显示器、等离子显示面板、触摸屏、薄膜晶体管、微处理和随机存取存储器。例如，于柔性OLED器件，则电子器件层由所述柔性基板往上依次包括阳极层、有机发光层、透明阴极层；请参考图6，其显示了一种柔性OLED器件，其包括柔性基板，位于柔性基板上的阳极层、有机发光层、透明阴极层，和封装保护层；其中，所述阳极层为透明或部分透明或不透明电极层，其材料优选为Au、ITO、IZO或Ag/MoOx，但不局限于此；所述透明阴极层材料为Al/Ag、Mg/Ag或Ca/ITO，但不局限于此。于柔性LCD器件，则显示元件可包括TFT阵列、栅线和数据线。所述电子器件层可采用现有技术实现，本发明对其没有特别的限制，在此不再详述。
在本发明中，所述封装保护层优选是一种有机、无机交替组成的多层膜，被称为barrier film，其阻水阻气能力可达到10-6g/m2·day级别。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种柔性基板的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、提供一刚性基板；
步骤2、在聚酰亚胺溶液中加入正硅酸乙酯，配制得PI-Si(OC2H5)4混合溶液；
步骤3、在所述刚性基板上涂敷所述PI-Si(OC2H5)4混合溶液，固化获得硅联聚酰亚胺薄膜，即柔性基板；
所述步骤2具体包括：将聚酰亚胺分散在NMP中，得固含量为5~20%的聚酰亚胺溶液；加入正硅酸乙酯，充分搅拌，得PI-Si(OC2H5)4混合溶液，其中，所述正硅酸乙酯与所述聚酰亚胺溶液的质量比为5~10%。
2.根据权利要求1所述的柔性基板的制造方法，其特征在于，所述固化具体包括先进行100~150℃的预固化，再进行200~400℃的主固化。
3.根据权利要求1所述的柔性基板的制造方法，其特征在于，所述硅联聚酰亚胺薄膜的厚度为5~30μm。
4.根据权利要求1所述的柔性基板的制造方法，其特征在于，在步骤3之后还包括在所述硅联聚酰亚胺薄膜上形成无机薄膜层的步骤。
5.根据权利要求4所述的柔性基板的制造方法，其特征在于，所述无机薄膜层的厚度为0.2~1μm。
6.一种柔性电子器件的制造方法，其包括以下步骤：按如权利要求1至5任一所述的制造方法制得柔性基板；于所述柔性基板上形成电子器件层；剥离刚性基板，得柔性电子器件。
7.根据权利要求6所述的柔性电子器件的制造方法，其特征在于，所述电子器件层是选自由以下组成的一组中的一个或多个：有机发光显示器、液晶显示器、电泳显示器、等离子显示面板、触摸屏、薄膜晶体管、微处理和随机存取存储器。
8.根据权利要求6或7所述的柔性电子器件的制造方法，其特征在于，所述柔性电子器件还包括覆盖于所述电子器件层上的封装保护层。
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