CN107206771B - 包括金属线层的层合体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于由层合结构生产嵌入有金属线的柔性基底的方法。层合结构包括载体基底、设置在载体基底的至少一个表面上并且包括聚酰亚胺树脂的剥离层、与剥离层接触设置的金属布线层以及与金属布线层接触设置的柔性基底层。金属布线层与柔性基底层之间的粘合强度大于金属布线层与剥离层之间的粘合强度。根据本发明的方法,即使不需要其它过程,例如激光和光照射,具有金属布线层的柔性基底也可以容易地与载体基底分离。金属线在柔性基底层中的嵌入降低了电极的薄层电阻,并且即使当柔性基底形状变形时也可以保护金属线免于损坏或断开。
Description
技术领域
本发明涉及一种由其生产嵌入有金属线的基底的层合结构。更具体地,本发明涉及一种层合结构,其中作为柔性基底的嵌入有金属线的基底层容易与载体基底分离,使得能够以更简单的方式制造具有柔性基底的装置(例如,柔性显示装置)。
背景技术
柔性电子设备(例如柔性显示器、太阳能电池、区域照明装置、电子纸、柔性二次电池和触摸面板)作为有前途的技术最近已经受到关注。
柔性电子设备已经发展成为便宜、易弯曲且透明的电子装置和系统。实现柔性电子设备基本上需要用于生产包括具有低电阻的透明电极的柔性基底的技术。
已知一些方法例如(1)通过降低线的电阻率(ρ),(2)通过减小电线的长度,或(3)通过增加电线的高度(厚度)来降低金属线的电阻。然而,对于方法(1),电阻率限制了材料的选择。由于铜的足够低的电阻率,铜是目前使用最广泛的材料。其他材料(例如银)只能以高价格获得,限制了其使用。方法(2)在物理上受到与韩国专利公开第10-2014-0008606号中描述的电路设计相关的问题的限制。鉴于方法(1)和(2)的局限性,方法(3)被认为是可接受的。然而,随着线的高度增加,出现许多问题,例如线的排列混乱、电短路、线之间的短路以及对线的损坏。
因此,需要将金属线插入至基底中。在这方面,常规技术包括用于通过沉积和蚀刻形成期望的金属线图案的蚀刻技术和用于将线镶嵌至通过将CMP施加至难以进行用于图案化的干式蚀刻的膜(例如铜(Cu)薄膜)而在绝缘膜中形成的沟槽中的镶嵌技术(damascenetechniques)。
然而,这种常规技术通过重复沉积/蚀刻需要消耗大量的材料,涉及复杂的加工步骤,并且对在塑料基底中形成的金属层进行热处理时引起对塑料基底的热损伤。
为了解决上述问题,提出了一种技术,其中在硬基底上形成金属线,在其上涂覆并固化可固化聚合物,并将硬基底机械剥离。然而,根据该技术,当将硬基底从嵌入有金属线的聚合物基底强制剥离时,引起对金属线和聚合物基底的损坏,导致最终产品的缺陷。部分硬基底保持未从聚合物基底中移除并充当杂质。
在这种情况下,已经提出了一种方法,其中在载体基底上形成水溶性的或有机溶剂可溶性的或可光降解的牺牲层,在牺牲层上形成嵌入有金属线的柔性基底层,移除牺牲层以从载体基底分离并回收柔性基底(韩国专利公开第10-2014-0028243号)。然而,根据该方法,通过溶解在水中或有机溶剂中或光分解(photodecomposition)来移除牺牲层增加了使用后与水或有机溶剂的处理相关的成本。
发明内容
技术问题
本发明的一个目的是提供一种可以由其容易地在没有沉积和蚀刻下制造嵌入有金属线的柔性基底的层合结构,以及由层合结构制成的柔性基底。
本发明的另一个目的是提供一种包括嵌入有金属线的柔性基底的电子装置。
技术方案
本发明的一个方面提供了一种层合结构,其包括
载体基底;
设置在载体基底的至少一个表面上并且包括聚酰亚胺树脂的剥离层(debondinglayer);
与剥离层接触设置的金属布线层;以及
与金属布线层接触设置的柔性基底层,
其中金属布线层与柔性基底层之间的粘合强度大于金属布线层与剥离层之间的粘合强度。
根据一个实施方案,金属布线层包括多个金属线,并且柔性基底层围绕金属线并与剥离层接触以将金属线嵌入其中。
根据一个实施方案,可以施加物理刺激以改变剥离层与具有金属布线层的柔性基底之间的粘合强度,使得金属布线层与柔性基底层的截面暴露而不引起剥离层中的化学变化,
并且当在施加物理刺激之前和之后的剥离层对金属布线层的粘合强度分别被定义为A1和A2时,
比例A2/A1可以为0.001至0.5。
在施加物理刺激之后,剥离层的剥离强度可以为不大于0.3N/cm。
在施加物理刺激之前,剥离层对金属布线层的粘合强度可以为至少1N/cm。
剥离层的厚度可以为0.05μm至5μm。
金属线可以通过喷墨印刷、凹版印刷、凹版胶板印刷、气溶胶印刷、丝网印刷、电镀、真空沉积或光刻法形成。
金属线可以以0.05mm至50mm的间隔布置。
金属线可以由银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)、钼(Mo)或其合金构成。
聚酰亚胺树脂可以通过使式1的芳族四羧酸二酐与具有直链结构的芳族二胺化合物反应提供聚酰胺酸,并在200℃或更高的温度下使聚酰胺酸固化来制备:
[式1]
在式1中,A为式2a或2b的四价芳族有机基团:
[式2a]
[式2b]
在式2a和式2b中,
R11至R14各自独立地为C1-C4烷基或C1-C4卤代烷基,
a为0至3的整数,b为0至2的整数,c和e各自独立地为0至3的整数,d为0至4的整数,并且f为0至3的整数。
芳族二胺化合物可以由式4a或4b表示:
[式4a]
[式4b]
在上式中,
R21至R23各自独立地为C1-C10烷基或C1-C10卤代烷基,
X选自-O-、-CR24R25-、-C(=O)-、-C(=O)O-、-C(=O)NH-、-S-、-SO-、-SO2-、-O[CH2CH2O]q-、C6-C18单环的和多环的环亚烷基、C6-C18单环的和多环的亚芳基、及其组合,R24和R25各自独立地选自氢原子、C1-C10烷基和C1-C10卤代烷基,q为1或2的整数,
l、m和n各自独立地为0至4的整数,以及
p为0或1的整数。
柔性基底层可以由选自以下的至少一种可固化聚合物树脂形成:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯砜(PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺酰亚胺、聚酯、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚醚酰胺酰亚胺、聚酯酰胺酰亚胺、聚芳酯(PAR)、无定形聚对苯二甲酸乙二醇酯(APET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯甘油(PETG)、聚对苯二甲酸环亚己基二亚甲基酯(PCTG)、改性三乙酰纤维素(TAC)、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)、二环戊二烯(DCPD)聚合物、环戊二烯(CPD)聚合物、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅酮树脂、氟化物树脂和改性环氧树脂。
本发明的另一方面
提供了一种用于生产具有金属布线层的柔性基底的方法,包括
制备载体基底;
在载体基底上形成包含聚酰亚胺树脂的剥离层;
在剥离层上形成金属布线层;
在形成于剥离层上的金属布线层上涂覆可固化聚合物以形成柔性基底层,以及
通过施加物理刺激使得金属布线层和柔性基底的截面暴露而不引起剥离层中的化学变化以使具有金属布线层的柔性基底从载体基底分离。
根据一个实施方案,物理刺激选自切割、激光切割和金刚石划线。
物理刺激可以大于0N但不大于0.1N。
本发明的另一方面提供了一种包括具有金属布线层的柔性基底的电子装置。
根据一个实施方案,电子装置可以选自太阳能电池、有机发光二极管照明装置、半导体装置和显示装置。
显示装置可以为柔性有机电致发光装置。
根据本发明的各个方面的其它实施方案的细节包括在以下描述中。
有益效果
具有金属布线层的柔性基底可以通过施加相对小的物理刺激(例如切割)而容易地与载体基底分离,而省去激光或光照射或溶解的需要。因此,使用层合结构使得能够以更容易的方式制造包括柔性基底的装置(例如柔性显示装置)。
因此,不需要额外加工(例如激光或光照射或溶解),有助于简化装置制造过程和降低制造成本。此外,可以防止装置由激光或光照射引起的可靠性劣化和缺陷的发生。金属线在基底中的嵌入减小了透明电极的薄层电阻,并且即使当柔性基底形状变形时也可以保护金属线免于损坏或断开,从而使柔性基底适用于柔性装置。
附图说明
图1a是示出根据本发明的一个实施方案的层合结构的结构的示意性截面图,图1b是示出根据本发明的另一实施方案的层合结构的结构的示意性截面图;
图2示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的用于生产柔性基底的方法;
图3示意性地示出了用于生产柔性基底的比较方法。
图4a示出了实施例1中生产的柔性基底膜,
图4b示出柔性基底膜的表面,
图4c示出了移除柔性基底之后的载体基底的表面;
图5a示出了在比较例1中生产的柔性基底膜,
图5b示出了柔性基底膜的表面,
图5c示出了移除柔性基底之后的载体基底的表面;以及
图6a至6c是示出在带测试之前和之后实施例2和比较例2中生产的柔性基底的可分离性的照片。
最佳实施方式
由于本发明允许各种改变和许多实施方案,将在附图中示出并在书面描述中详细描述特定的实施方案。然而,这不旨在将本发明限于特定的实施模式,并且应当理解不脱离本发明的精神和技术范围的所有改变、等效方案和替代方案都包含在本发明中。在本发明的描述中,当认为现有技术的详细说明可能不必要地使本发明的本质模糊时,省略对现有技术的详细说明。
应当理解,当元件例如层、膜(membrane)、膜(film)或基底被称为在另一元件“上(above)”或“上(on)”时,其可以直接在另一元件上,或者也可以存在一个或更多个中间元件。还应理解,当元件例如层、膜(membrane)、膜(film)或基底被称为在另一元件“下”时,其可以直接在另一元件下,或者也可以存在一个或更多个中间元件。
除非另有说明,否则本文所用的术语“物理刺激”旨在包括不引起化学变化的机械刺激,例如剥离、切割、摩擦、拉伸和压缩,并且是指无论使用什么手段或模式,通过其可以使层合结构的截面暴露的刺激。在某些情况下,物理刺激的强度可以大于0N每单位面积但不大于0.1N每单位面积。即施加物理刺激意指层合结构的截面暴露,而不管使用什么手段。优选地,以使得形成柔性基底的端部的层合结构的两个或更多个截面以预定间隔暴露的方式施加物理刺激。
如本文所使用的,术语“粘合强度”是指在施加物理刺激之前剥离层对柔性基底的粘合强度,以及术语“剥离强度”是指施加物理刺激之后剥离层对柔性基底的粘合强度。
本发明提供了一种层合结构,其包括
载体基底;
设置在载体基底的至少一个表面上并且包括聚酰亚胺树脂的剥离层;
与剥离层接触设置的金属布线层;以及
与金属布线层接触设置的柔性基底层,
其中金属布线层与柔性基底层之间的粘合强度大于金属布线层与剥离层之间的粘合强度。
根据一个实施方案,金属布线层包括多个金属线,并且柔性基底层围绕金属线并与剥离层接触以将金属线嵌入其中。
根据一个实施方案,可以施加物理刺激以改变剥离层与具有金属布线层的柔性基底之间的粘合强度,使得金属布线层与柔性基底层的截面暴露而不引起剥离层中的化学变化,
并且当在施加物理刺激之前和之后剥离层对金属布线层的粘合强度分别被定义为A1和A2时,
比例A2/A1可以为0.001至0.5。
在施加物理刺激之后剥离层从柔性基底的剥离强度可以不大于0.3N/cm和/或对柔性基底的粘合强度可以为至少1N/cm。
本发明还提供了由层合结构生产的装置基底。
本发明还提供了包括装置基底的装置。
现在将根据本发明的实施方案给出关于层合结构、用于生产层合结构的方法、由层合结构生产的装置基底、用于生产装置基底的方法、包括装置基底的装置及用于制造装置的方法的更详细描述。
具体地,形成在剥离层上并包括金属布线层的柔性基底层可以通过物理刺激容易地从层合结构剥离。因此,即使不需要用于移除在载体基底和基底层之间形成的牺牲层的其它过程例如激光和光照射,也可以将柔性基底从剥离层分离。这使得能够以更容易的方式生产嵌入有线的柔性基底。
剥离层与金属布线层接触设置。在将金属布线层图案化并且将金属线嵌入柔性基底的情况下,剥离层可以部分地与柔性基底接触。即剥离层可以与金属布线层和任选地柔性基底层接触。
具体地,施加物理刺激以暴露金属布线层和柔性基底的截面降低了剥离层对金属布线层和/或柔性基底的粘合强度。更具体地,剥离层在施加物理刺激之前对金属布线层和/或柔性基底的粘合强度为至少1N/cm,但是在施加物理刺激之后从金属布线层和/或柔性基底的剥离强度为不大于0.3N/cm。施加物理刺激使得金属布线层和柔性基底的截面暴露而不引起剥离层中的化学变化,并且可以具有大于0N但不大于0.1N的强度。
用于施加物理刺激以暴露金属布线层和/或柔性基底的截面的方法的具体实例但不限于切割、激光切割和金刚石划线。
物理刺激没有限制,只要使金属布线层和柔性基底的截面暴露即可。例如,可以施加物理刺激以暴露柔性基底和剥离层的截面或柔性基底、剥离层、其它功能层和任选地载体基底的截面(除金属布线层和柔性基底的截面外)。
本发明人已经发现,当在载体基底上设置包含具有特定特征的聚酰亚胺树脂的剥离层、在剥离层上形成金属布线层、并随后涂覆聚合物层以形成柔性基底时,金属线和聚合物层可以简单地通过施加物理刺激而容易地从剥离层分离,不需要激光或光照射,使得能够生产具有金属布线层的柔性基底并且有利于制造使用柔性基底的显示装置。这些功能和作用被认为归因于聚酰亚胺树脂的以下特征。
嵌入有金属线的柔性基底可以起到降低透明电极的薄层电阻的功能,获得电子装置的改善的效率。特别地,柔性基底可用于制造具有改善的功率转换效率的太阳能电池。使用柔性基底可以防止大面积太阳能电池损失其功率转换效率。即使当包括金属线的装置形状变形时,也可以保护嵌入基底中的金属线免于损坏或断开。这使得基底适合用于柔性显示器。
图1a和1b是示出根据本发明的实施方案的层合结构的结构的示意性截面图。这些附图仅仅是说明性的,并且本发明不限于此。
参照图1a和1b,层合结构10或20可以包括载体基底11或21、设置在载体基底的一个表面上并包含聚酰亚胺树脂的剥离层12或22、设置在剥离层12或22上并包含其中嵌入有金属线13或23的聚合物层15b或25c的柔性基底层15或25、以及设置在薄膜玻璃层15a或25a上的透明电极层。施加物理刺激以改变剥离层12或22与柔性基底层15或25或金属布线层13或23之间的粘合强度,使得柔性基底15或25或金属布线层13或23的截面暴露而不引起剥离层12或22中的化学变化。
以下是实施方案的更详细的讨论。
载体基底11可以是用于支撑柔性基底15以使得在层合结构10上可以容易地制造装置的任一者。合适的载体基底的具体实例包括玻璃基底、金属基底(例如不锈钢基底)及其多层结构。特别优选的是最容易适用于装置制造的玻璃基底。
载体基底11可以通过蚀刻进行预处理,例如在臭氧气氛下的电晕处理、火焰处理、溅射、UV照射或电子束照射。这种预处理增加了载体基底对剥离层的粘附性。
载体基底11的厚度和尺寸可以根据待应用层合体的装置的种类来适当地选择。考虑到基底的透明度,载体基底11的厚度优选地在0.1mm至50mm的范围内。在该范围内,载体基底11的机械强度足够高以支撑柔性基底。
包含聚酰亚胺树脂的剥离层12设置在载体基底11的至少一个表面上。
包含在剥离层12中的聚酰亚胺树脂的酰亚胺化度被控制在适当的范围内(将在下面描述)。剥离层表现出高于预定水平的粘合强度,以便在随后的用于制造装置的过程(包括在柔性基底15上形成装置结构)中适当地固定和支撑柔性基底15。然而,在装置制造过程完成之后,可以通过简单的物理刺激(例如在没有激光或光照射或溶解的情况下进行切割)来降低剥离层对柔性基底15的粘合强度,并因此可以容易地将剥离层12与柔性基底15分离。
具体地,当在施加物理刺激之前和之后剥离层12对金属布线层13或柔性基底15的粘合强度分别被定义为A1和A2时,比例A2/A1为0.001至0.5,优选地为0.001至0.1。通过简单的物理刺激(例如没有激光或光照射的切割),可以将剥离层12容易地从具有金属布线层的柔性基底15分离。
更具体地,在施加物理刺激之前剥离层12表现出至少约1N/cm、至少约2N/cm、或约3N/cm至约5N/cm的对金属布线层13或柔性基底15的粘合强度,但是在施加物理刺激之后,剥离层12可以表现出约0.3N/cm或更小(例如约0.2N/cm或更小,约0.1N/cm或更小,或约0.001N/cm至0.05N/cm)的从金属布线层13或柔性基底15的剥离强度。
剥离层12的剥离强度可以在表1所示的条件下进行测量。
[表1]
具体地,剥离强度可以通过以下步骤来确定。首先,在玻璃基底上依次形成剥离层、金属布线层和柔性基底以制备层合结构作为样品。施加物理刺激以将样品切割成宽度为10mm的矩形。使用测试仪在表1所示的条件下测量在保持柔性基底的一端时使柔性基底以90°的角度从剥离层分离所需的力。定义该力为剥离层的剥离强度。
粘合强度可以通过以下步骤来确定。首先,在玻璃基底上依次形成剥离层和柔性基底以制备100mm宽的层合结构作为样品。将10mm宽的带附着至柔性基底的一端。测量在保持带的一端时使带以90°的角度从剥离层分离所需的力。定义该力为剥离层的粘合强度。用于测量力的测试仪和条件可以与表1所示的用于剥离强度测量的那些相同。
剥离层12的期望粘合强度和剥离强度可以通过包含在剥离层中的聚酰亚胺树脂的酰亚胺化度来实现。酰亚胺化度可以通过多种因素来控制,例如用于聚酰亚胺树脂的单体的种类和含量以及酰亚胺化条件(例如热处理温度和时间)。
作为实例,包含在剥离层12中的聚酰亚胺树脂的酰亚胺化度可以为约60%至约99%、约70%至98%或约75%至96%。在该范围内,剥离层12能够满足粘合强度和剥离强度方面的要求,因此即使当施加物理刺激而不需要激光或光照射时,也可以容易地将具有金属布线层的柔性基底15从剥离层12分离。聚酰亚胺树脂的酰亚胺化度可以定义为在应用包含聚酰亚胺前体(例如聚酰胺酸树脂)的组合物并在约200℃或更高的温度下酰亚胺化之后,在IR光谱中在1350cm-1至1400cm-1处观察到的CN带的积分强度相对于将组合物在约500℃或更高的温度下酰亚胺化之后,在相同波长范围内观察到的CN带的积分强度(100%)的百分比。
聚酰亚胺树脂的酰亚胺化度范围可以通过控制用于固化聚酰胺酸树脂的温度条件来实现。
作为本发明人进行的实验的结果,确认了用于制备聚酰亚胺树脂的固化温度条件、聚酰亚胺树脂的酰亚胺化度、以及聚酰亚胺树脂层的剥离强度可以满足表2中所示的关系。
[表2]
固化温度(℃) | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 500 |
酰亚胺化度(%) | 10.36 | 49.21 | 79.34 | 92.69 | 95.69 | 100 |
剥离强度(N/cm) | 2.8 | 2.8 | 0.03 | 0.016 | 0.03 | 0.35 |
如表2所示,当通过将包含聚酰胺酸树脂作为聚酰亚胺树脂的前体的组合物施加至载体基底并使组合物在约200℃或更高或250℃至500℃的温度下固化来形成剥离层时,剥离层的剥离强度不大于约0.3N/cm,并且包含在剥离层中的聚酰亚胺树脂的酰亚胺化度为约60%至约99%、约70%至约98%、或约75%至约96%。使用根据该实施方案的层合结构显著地简化了上文已经描述的包括柔性基底的装置(例如,柔性显示装置)的制造过程。
在控制固化温度下制备的聚酰亚胺树脂的玻璃化转变温度可以为至少约200℃、至少约300℃或约350℃至约500℃,并且分解温度(Td)为至少400℃或400℃至600℃。由于聚酰亚胺树脂良好的耐热性,所以在用于制造装置的过程中,剥离层高度耐高温,并且可以防止在于层合结构上制造装置的过程中发生翘曲。此外,剥离层可以防止装置的可靠性劣化。因此,使用剥离层使得能够制造具有改善的特性和高可靠性的装置。具体地,根据本实施方案的层合结构的剥离层在100℃至200℃的温度下的热膨胀系数(CTE)可以为不高于约30ppm/℃、不高于约25ppm/℃、不高于约20ppm/℃或约1ppm/℃至约17ppm/℃,并且1%热分解温度(Td1%)为至少450℃或至少470℃。
在结构和物理特性方面满足需求的剥离层12从柔性基底15完全剥离,并因此对装置基底的透明度和光学特性没有影响。
作为聚酰亚胺树脂的前体的聚酰胺酸树脂可以通过使作为单体的四羧酸二酐化合物和二胺化合物聚合来制备。聚酰亚胺树脂可以通过聚酰胺酸树脂的酰亚胺化来制备。
适合作为单体的四羧酸二酐化合物的具体实例包括苯均四酸二酐(PMDA)、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)、内消旋丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)、2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐(ODPA)、3,3',4,4'-二苯基砜四甲酸二酐(DSDA)、4,4'-(六氟异亚丙基)二邻苯二甲酸酐、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(S-BPDA)、1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、1,2-二甲基-1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-环丁烷四甲酸二酐、1,2,3,4-环戊烷四甲酸二酐、1,2,4,5-环己烷四甲酸二酐、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氢-1-萘琥珀酸二酐、5-(2,5-二氧代四氢呋喃基)-3-甲基-3-环己烯-1,2-二甲酸二酐、2,3,5-三羧基-2-环戊烷乙酸二酐、双环[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四甲酸二酐、2,3,4,5-四氢呋喃四甲酸二酐、3,5,6-三羧基-2-降冰片烷乙酸二酐、及其衍生物。应当理解,也可以使用其它各种四羧酸二酐。
适合作为单体的二胺化合物的具体实例包括:芳族二胺,例如对苯二胺(PDA)、间苯二胺(m-PDA)、2,4,6-三甲基-1,3-苯二胺、2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺、4,4'-二氨基二苯醚、3,4'-二氨基二苯醚、3,3'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯基硫醚、4,4'-二氨基二苯基甲烷、3,4'-二氨基二苯基甲烷、3,3'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-亚甲基-双(2-甲基苯胺)、4,4'-亚甲基-双(2,6-二甲基苯胺)、4,4'-亚甲基-双(2,6-二乙基苯胺)、4,4'-亚甲基-双(2-异丙基-6-甲基苯胺)、4,4'-亚甲基-双(2,6-二异丙基苯胺)、4,4'-二氨基二苯基砜、3,3'-二氨基二苯基砜、联苯胺、邻甲苯胺、间甲苯胺、3,3',5,5'-四甲基联苯胺、2,2'-双(三氟甲基)联苯胺、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(4-氨基苯氧基)苯、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯、双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(6HMDA)、2,2'-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)、3,3'-双(三氟甲基)-4,4'-二氨基联苯(3,3'-TFDB)、4,4'-双(3-氨基苯氧基)二苯基砜(DBSDA)、双(3-氨基苯基)砜(3DDS)、双(4-氨基苯基)砜(4DDS)、1,3-双(3-氨基苯氧基)苯(APB-133)、1,4-双(4-氨基苯氧基)苯(APB-134)、2,2'-双[3(3-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(3-BDAF)、2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(4-BDAF)、2,2'-双(3-氨基苯基)六氟丙烷(3,3'-6F)、2,2'-双(4-氨基苯基)六氟丙烷(4,4'-6F)和4,4'-氧联二苯胺(ODA);以及脂族二胺,例如1,6-己二胺、1,4-环己烷二胺、1,3-环己二胺、1,4-双(氨基甲基)环己烷、1,3-双(氨基甲基)环己烷、4,4'-二氨基二环己基甲烷、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二环己基甲烷、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二环己基甲烷、1,2-双-(2-氨基乙氧基)乙烷,双(3-氨基丙基)醚、1,4-双(3-氨基丙基)哌嗪、3,9-双(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]-十一烷和1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷。
对四羧酸二酐和二胺化合物的种类没有特别限制,但是为了更适当地满足剥离层在物理特性方面(例如,上述低CTE范围和剥离强度)的需求,酸二酐在芳族环之间不具有连接体结构是重要的。四羧酸二酐优选地为式1的芳族四羧酸二酐:
[式1]
其中A是来源于酸二酐的四价芳族有机基团,特别地是式2a或2b的四价芳族有机基团:
[式2a]
[式2b]
在式2a和式2b中,
R11至R14为C1-C4烷基(例如甲基、乙基或丙基)或C1-C4卤代烷基(例如氟甲基、溴甲基、氯甲基或三氟甲基)基团,
a为0至3的整数,b为0至2的整数,c和e各自独立地为0至3的整数,d为0至4的整数,并且f为0至3的整数,b、c、d和e优选地为0。
特别地,四羧酸二酐更优选地为式3a的苯均四酸二酐(PMDA)或式3b的3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA):
[式3a]
[式3b]
随着剥离层12的堆积密度增加,分子间空间减小,并因此分子难以互穿,导致低的结合强度。因此,剥离层12对上覆柔性基底15的粘合强度降低并且柔性基底从层合结构的剥离强度也降低。堆积密度可由CTE表示。堆积密度越高,CTE值越低,反之亦然。因此,优选二胺化合物为具有直链结构的芳族二胺化合物,具体地,为式4a或4b的芳族二胺化合物:
[式4a]
[式4b]
在上式中,
R21至R23各自独立地为C1-C10烷基(例如甲基、乙基或丙基)或C1-C10卤代烷基(例如氟甲基、溴甲基、氯甲基或三氟甲基)基团,
X选自-O-、-CR24R25-、-C(=O)-、-C(=O)O-、-C(=O)NH-、-S-、-SO-、-SO2-、-O[CH2CH2O]q-、C6-C18单环的和多环的环亚烷基(例如环亚己基和降冰片烯)基团、C6-C18单环的和多环的亚芳基(例如亚苯基和亚萘基)、及其组合,R24和R25各自独立地选自氢原子、C1-C10烷基(例如甲基、乙基或丙基)和C1-C10卤代烷基(例如氟甲基、溴甲基、氯甲基或三氟甲基)基团,q为1或2的整数,
l、m和n各自独立地为0至4的整数,优选为0,并且
p为0或1的整数,优选为0。
使用芳族二胺化合物更适当地满足脱离层在物理特性方面的需求。优选的芳族二胺化合物的实例包括对苯二胺(PDA)、联苯胺(BZD)、间甲苯胺和2,2'-双(三氟甲基)联苯胺(TFMB)。
这些单体在极性有机溶剂中聚合以制备期望的聚酰胺酸树脂。在酰亚胺化催化剂(例如胺催化剂)存在或不存在下,将聚酰胺酸树脂在上述固化温度下进行酰亚胺化以制备聚酰亚胺树脂。包含聚酰亚胺树脂的剥离层可以满足物理特性方面的需求。可以通过本领域技术人员熟知的合适方法来控制用于制备聚酰胺酸树脂或聚酰亚胺树脂的除固化温度以外的条件,并因此省略其进一步的说明。
剥离层12的厚度可以为0.05μm至5μm、0.05μm至4μm、0.05μm至3μm、0.05μm至2μm或0.05μm至1μm。随着剥离层的厚度减小,其对载体基底的粘合强度增加。然而,剥离层的厚度过小导致剥离层对柔性基底的粘合强度增加,导致剥离层从柔性基底的可分离性差。在上述限定的厚度范围内,确保了剥离层对载体基底的高粘合强度及剥离层从柔性基底的良好可分离性。
在层合结构中,嵌入至形成柔性基底的聚合物层15b中的金属布线层13设置在剥离层12上。
金属线13可以通过由合适的技术(例如喷墨印刷、凹版印刷、凹版胶板印刷、气溶胶印刷、电镀、真空沉积、热沉积、溅射或电子束沉积)在剥离层12上涂覆或沉积合适的金属或合金(例如银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钛(Ti)、钼(Mo)或其合金)或选自氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锌锡(IZTO)、氧化铝锌(AZO)、氧化铟锡-银-氧化铟锡(ITO-Ag-ITO)、氧化铟锌-银-氧化铟锌(IZO-Ag-IZO)、氧化铟锌锡-银-氧化铟锌锡(IZTO-Ag-IZTO)和氧化铝锌-银-氧化铝锌(AZO-Ag-AZO)中的至少一种导电性金属氧化物来形成。可以没有限制地使用导电性足够降低电极的薄层电阻的任何合适的材料。
在柔性基底15的聚合物层15b中,金属布线层13平行布置,优选地以0.05mm至50mm的间隔平行布置。
如果金属线13以小于0.05mm的间隔紧密地布置,则加工成本的上升可能是不可避免的。同时,如果金属线以超过50mm的间隔布置,则金属线作为辅助电极的作用可以忽略不计,不能有效地降低与金属线接触的电极的薄层电阻。
金属线13的宽度优选为0.5μm至1000μm。如果金属线的宽度小于0.5μm,则微图案化需要复杂的过程,并且金属线的电阻增加。同时,如果金属线的宽度超过1000μm,则柔性基底的透射率降低。
金属线13可以用作包括柔性基底的电子装置中的辅助电极。在太阳能电池、有机发光二极管照明装置、半导体装置和显示装置中,金属线13的暴露部分与设置在基底上的透明电极直接接触,以降低透明电极的薄层电阻。然而,金属线13和透明电极之间的接触模式没有限制。此外,在金属线完全嵌入柔性基底中的情况下,可以使用辅助手段将作为辅助电极的金属线连接至透明电极。
柔性基底15可以包括选自薄膜玻璃层15a、聚合物层15b及其多层层合体的结构。
用于一般显示装置的任何玻璃材料可以用作柔性基底15的薄膜玻璃层15a的材料。适用于薄膜玻璃层的材料的具体实例包括钠钙玻璃、中性硼硅酸盐玻璃和非碱玻璃。用于薄膜玻璃层的材料根据应用其的装置适当地选择。优选将非碱玻璃应用于需要低的热收缩系数的装置,以及优选将具有高可见光透射率的钠钙玻璃应用于需要高透明度的装置。
更优选地,将上述材料以适当的量混合,使得薄膜玻璃层在25℃至200℃的平均热膨胀系数(以下简称为“平均热膨胀系数”)为0至200×10-7/℃,优选为0至50×10-7/℃,以及可见光透射率为至少90%。当薄膜玻璃层15a的平均热膨胀系数在上述限定的范围内时,可以防止在装置的经加热的基底上形成的装置元件在冷却时发生错位。
薄膜玻璃层15a可以根据本领域已知的任何合适的方法形成。具体地,薄膜玻璃层15a可以通过将玻璃原料混合、使混合物熔融、将熔融混合物成型为板以及将板切割成合适的尺寸来形成。成型可以通过浮法(float process)、狭缝下拉法(slot down-drawprocess)、溢流下拉法overflow down-draw process)、融合法(fusion process)、再拉延法(redraw process)或碾平法(roll-out process)来进行。
薄膜玻璃层15a的大小(例如,厚度和尺寸)可以根据待向其应用层合结构的装置的种类来适当选择。考虑到装置基底的透明度,优选薄膜玻璃层15a的厚度在10μm至200μm的范围内。在该范围内,薄膜玻璃层15a可以表现出高柔性与适当的机械强度。
聚合物层15b可以在薄膜玻璃层15a上或下方形成。或者,聚合物层15b可以在薄膜玻璃层15a的两个表面上形成。薄膜玻璃层15a可以通过蚀刻进行预处理,例如在臭氧气氛下的电晕处理、火焰处理、溅射、UV照射或电子束照射。这种预处理增加了薄膜玻璃层15a对聚合物层15b的粘附性。
用于柔性基底15的聚合物层15b的材料没有特别限制,并且可以是已知可用于柔性装置的一般基底的任何聚合物。具体地,聚合物层15b可包括选自以下的至少一种聚合物树脂:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯砜(PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰亚胺(PI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚酰胺酰亚胺、聚酯、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、聚醚酰胺酰亚胺、聚酯酰胺酰亚胺、聚芳酯(PAR)、无定形聚对苯二甲酸乙二醇酯(APET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PPT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯甘油(PETG)、聚对苯二甲酸环亚己基二亚甲基酯(PCTG)、改性三乙酰纤维素(TAC)、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)、二环戊二烯(DCPD)聚合物、环戊二烯(CPD)聚合物、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅酮树脂、氟化物树脂和改性环氧树脂。
聚酰亚胺树脂作为聚合物层的材料是特别优选的。具体地,聚酰亚胺树脂的酰亚胺化度可以为约50%至约99%或约70%至95%,玻璃化转变温度(Tg)为至少约200℃、至少约300℃或约350℃至500℃,并且分解温度(Td)为至少400℃或400℃至600℃。聚酰亚胺树脂的这种良好的耐热性消除了聚合物层15b在用于生产层合结构或装置基底的后续加热期间可能变形的风险,并导致基底和装置的耐热性改善。具体地,聚合物层15b在100℃至200℃下的热膨胀系数(CTE)可以为约60ppm/℃或更低、约50ppm/℃或更低、约40ppm/℃或更低或约1ppm/℃至30ppm/℃,1%热分解温度(Td1%)为450℃或更高或470℃或更高。
包含在聚合物层15b中的聚酰亚胺树脂也可以通过使作为单体的酸二酐和二胺化合物聚合以制备聚酰胺酸树脂并固化聚酰胺酸树脂来制备。聚合物层15b可以通过干燥包含聚酰亚胺树脂的呈溶液形式的组合物来形成。酸二酐及二胺化合物与在用于形成剥离层的聚酰亚胺树脂的制备中描述的那些相同。
为了制备满足物理特性方面的要求的聚酰亚胺树脂,优选适当地控制用于聚酰亚胺树脂的单体的种类和比例以及酰亚胺化条件。作为实例,为了在物理特性方面满足聚合物层15b的要求,优选在聚合过程中适当地控制酸二酐和二胺的比例。具体地,以每摩尔四羧酸二酐0.8摩尔至1.2摩尔或0.9摩尔至1.1摩尔的量使用二胺是期望的。
具有上述物理特性的聚合物层15b的厚度可以为0.5μm至50μm、1μm至50μm、2μm至50μm、3μm至50μm或3μm至30μm。特别地,当聚合物层15b与剥离层接触时,优选聚合物层15b具有最佳厚度。例如,聚合物层15b的厚度可以为剥离层的厚度的10至500倍,20至400倍,30至300倍或50至200倍。
根据一个实施方案,层合结构的柔性基底15可以包括薄膜玻璃层15a和聚合物层15b,其每一者为单层形式。或者,薄膜玻璃层15a和聚合物层15b的每一者可以以复数形成。即柔性基底15可以包括其中层合有两层或更多层薄膜玻璃层15a和两层或更多层聚合物层15b的多层结构。如图1a所示,根据本发明的实施方案的层合结构10包括具有其中聚合物层15b层合在薄膜玻璃层15a之下的双层结构的柔性基底。本发明的另一实施方案提供了图1b所示的层合结构20。层合结构20包括具有其中聚合物层25b、25c形成在薄膜玻璃层25a的两个表面上的三层结构的柔性基底25。然而,本发明的层合结构不限于该多层结构。在具有多层结构的柔性基底中,形成在薄膜玻璃层25a上的聚合物层25b可以用作薄膜玻璃层的保护膜。
参照图2,具有上述结构的层合结构10可以根据包括以下步骤的方法生产:(S1)在载体基底11的至少一个表面上形成包含聚酰亚胺树脂的剥离层12;(S2)在剥离层12上形成金属线;以及(S3)形成包括涂覆在金属线上的聚合物层的柔性基底15。
在下文中,对各个步骤进行详细说明。在S1中,在载体基底11上形成剥离层12。
载体基底11与上述相同。在形成剥离层12之前,可以通过蚀刻来对载体基底11进行预处理,例如在臭氧气氛下的电晕处理、火焰处理、溅射、UV照射或电子束照射。这种预处理增加了载体基底对剥离层的粘附性。
剥离层12可以通过将包含聚酰亚胺树脂或作为聚酰亚胺树脂的前体的聚酰胺酸树脂的组合物施加至载体基底11上并在200℃或更高的温度下使组合物固化而形成。在固化期间,进行聚酰胺酸树脂的酰亚胺化。
用于形成剥离层的组合物中所包含的聚酰亚胺树脂和聚酰胺酸树脂与上述的那些相同。
用于形成剥离层的组合物还可以包括通常用于聚酰亚胺树脂层的选自以下的至少一种添加剂:粘合剂、溶剂、交联剂、引发剂、分散剂、增塑剂、粘度调节剂、UV吸收剂、感光单体和敏化剂。
可以通过本领域已知的任何合适的技术施加组合物。适用于施加组合物的技术的具体实例包括旋涂、浸涂和棒涂。流延、轧制或喷涂可适用于连续过程。
在固化之前,可以进一步进行干燥以除去存在于用于形成剥离层的组合物中的有机溶剂。可以通过本领域已知的任何合适的技术干燥组合物。具体地,可以在140℃或更低的温度下干燥组合物。
可以通过在至少200℃的温度或250℃至500℃的温度下进行热处理来进行固化。该热处理也可以在上述限定的温度范围内的多个温度下以多个阶段进行。
固化时间没有特别限制,并且可以例如在3分钟至30分钟的范围内。
固化后,可任选地进一步进行热处理。
随后的热处理优选在至少300℃的温度下进行1分钟至30分钟。热处理可以仅进行一次。或者,可以以多个阶段进行两次或更多次热处理。例如,热处理可以以三个阶段进行:在200℃至250℃下进行第一次热处理,在300℃至350℃下进行第二次热处理,在400℃至450℃下进行第三次热处理。
在S2中,在剥离层12上形成金属线13和柔性基底15以生产层合结构。
柔性基底15与上述相同。柔性基底15可以是可通过本领域已知的任何合适的方法形成的薄膜玻璃层15a和聚合物层15b的层合体。
例如,柔性基底15可以具有其中包含聚酰亚胺树脂的聚合物层15b形成在薄膜玻璃层15a下的双层结构。在这种情况下,柔性基底15可以通过以下来形成:将包含聚酰胺酸树脂的组合物施加至剥离层12,通过在200℃或更高的温度下加热使组合物固化以形成聚合物层15b,在聚合物层15b上设置薄膜玻璃层15a,以及在200℃至300℃的温度下对所得结构进行热处理以进行层合。或者,可以使用包含聚酰胺树脂的组合物代替包含聚酰胺酸树脂的组合物。在这种情况下,可以通过干燥包含聚酰胺树脂的组合物来形成聚合物层15b。
用于形成聚合物层的组合物还可以包含本领域通常使用的至少一种添加剂。这些添加剂的实例包括粘合剂、溶剂、交联剂、引发剂、分散剂、增塑剂、粘度调节剂、UV吸收剂、感光单体和敏化剂。
固化也可以在上述限定的温度范围内的多个温度下以多个阶段进行。
在如此生产的层合结构中,剥离层对柔性基底表现出适当的粘合强度,并因此可以在用于制造装置的后续过程中适当地固定和支撑柔性基底。因此,使用根据本发明的该实施方案的层合结构有利于生产包括柔性基底的装置(例如,柔性显示装置)的基底。此外,即使不需要用于分离柔性基底的激光或光照射,也可以在层合结构上适当地进行用于制造装置的过程,以制造具有优异特性的装置。因此,可以简化具有柔性基底的装置的制造过程,并且还可以降低制造成本。
本发明的另一实施方案提供了使用层合结构生产的装置基底和用于生产装置基底的方法。
可以通过包括以下步骤的方法生产装置基底:在载体基底的一个表面上形成包含聚酰亚胺树脂的剥离层;在剥离层上形成金属线并在金属线上涂覆可固化树脂以形成柔性基底;以及将物理刺激施加至柔性基底上以使得柔性基底的截面暴露而不引起剥离层中的化学变化,将柔性基底从其上形成有剥离层的载体基底分离。形成剥离层和柔性基底的步骤与上述的那些相同。
图2示意性地示出了根据本发明的一个实施方案的用于生产装置基底的过程。图2仅仅是说明性的,并且本发明不限于此。
参照图2,本发明的装置基底可以通过包括以下步骤的方法生产:(S1)在载体基底的至少一个表面上形成包含聚酰亚胺树脂的剥离层;(S2)在剥离层上形成金属线;(S3)在金属线上涂覆可固化树脂以形成柔性基底;以及(S4和S5)将物理刺激p施加至柔性基底并将柔性基底从其上形成有剥离层的载体基底分离。可以通过本领域中使用的一般方法分离柔性基底。例如,可以使用抽吸法来分离柔性基底,但是本发明不限于此。可以选择需要比常规方法小得多的力的任何方法以使在制造期间对显示装置的损害最小化。
在用于生产装置基底的方法中分离柔性基底的步骤之前的步骤可以与用于生产层合结构的方法中的那些相同。
可以通过施加适当的物理刺激(例如切割、激光切割或金刚石划线)使得嵌入有金属线的柔性基底的截面暴露而不引起剥离层中的化学变化来分离柔性基底。具体地,可以施加大于0N但不大于0.1N的物理刺激来分离柔性基底。
根据该方法,即使不需要进一步加工(例如激光或光照射或溶解),嵌入有金属线的柔性基底也可以通过施加相对较小的物理刺激(例如切割)与载体基底分离。因此,使用柔性基底可以防止装置由于激光或光照射而导致的物理特性劣化、以及由化学变化引起的可靠性劣化或缺陷的发生。金属线在基底中的嵌入导致电特性的改善,例如与层合或组装在基底上的电极的低接触薄层电阻,并且即使当柔性基底形状变形时也可以保护金属线免于断开、电短路和损坏,使柔性基底适用于柔性装置。
因此,本发明的另一实施例提供了包括所述装置基底的装置。
具体地,所述装置可以是柔性显示装置,例如具有柔性基底的太阳能电池(例如,柔性太阳能电池)、具有柔性基底的有机发光二极管(OLED)照明装置(例如柔性OLED照明装置)、具有柔性基底的半导体装置、具有柔性基底的有机电致发光装置、具有柔性基底的电泳装置或具有柔性基底的LCD装置。特别优选有机电致发光装置。
该装置可以通过包括以下步骤的方法制造:在载体基底的至少一个表面上依次形成包含聚酰亚胺树脂的剥离层、金属布线层和柔性基底,以获得层合结构;在层合结构的柔性基底上形成装置结构(即制造装置的步骤);以及在没有激光或光照射的情况下施加物理刺激,使得柔性基底层的截面暴露而不引起剥离层中的化学变化,以分离其上形成有装置结构的柔性基底。
装置结构可以根据待在柔性基底上制造的装置的种类而变化。装置结构可以是一般的装置结构,例如,包括栅电极的半导体装置结构、包括薄膜晶体管阵列的显示装置结构、具有P/N结的二极管装置结构、包括有机发光层的OLED结构、或太阳能电池结构。作为实例,装置结构可以是有机电致发光装置结构,包括:设置在暴露有金属线的柔性基底的背侧并包含例如氧化铟锡(ITO)的透明电极;设置在透明电极的背侧并包含有机化合物的发光部件;以及设置在发光部件的背侧并包含金属例如铝的金属电极。
如上所述,由于不需要激光或光照射,本发明的装置可以以简单的方式在大幅降低的成本下制造。此外,可以防止本发明的装置由激光或光照射引起的可靠性劣化或缺陷的发生。另外,金属线在基底中的嵌入降低了透明电极的薄层电阻,导致装置效率的提高,并且即使当柔性基底形状变形时也可以保护金属线免于损坏或断开,使得柔性基底适用于柔性装置。
具体实施方式
在下文中,将详细说明本发明的实施方案,使得本发明可以由本领域具有普通知识的人员容易地进行。然而,本发明可以以许多不同的形式实施,并且不应被解释为限于本文所阐述的实施方案。
实施例1:层合结构和柔性基底的生产
将1摩尔BPDA与0.99摩尔PDA聚合以制备聚酰胺酸树脂。将包含3重量%聚酰胺酸树脂和作为溶剂的97重量%DMAc的组合物施加至作为载体基底的非碱玻璃的一个表面上,使得干燥后的厚度为0.1μm。将所得涂层连续地在120℃的温度下干燥并在300℃(30分钟)的温度下固化以形成包含聚酰亚胺树脂(在下文中,称为“第一聚酰亚胺树脂”)的剥离层。
在剥离层上沉积铝至厚度为200nm,并通过印刷使铝微图案化。具体地,在硅酮垫(silicone blanket)的整个表面上涂覆抗蚀剂墨(resist ink),然后将刻有微图案的刻板(cliché)与垫接触以在硅酮垫上形成图案。随后,移除部分涂层以在硅酮垫上形成微图案。将形成在硅酮垫上的抗蚀剂墨微图案转移至形成在玻璃基底上的沉积有铝的剥离层,并在115℃的烘箱中干燥3分钟以移除残留在抗蚀剂图案中的溶剂。在45℃下用蚀刻剂通过喷淋来蚀刻经抗蚀剂图案化的铝基底。用去离子水洗掉蚀刻剂,然后干燥。使用去除剂(stripper)移除残留的抗蚀剂墨,以在剥离层上形成铝线。
将1摩尔BPDA与0.99摩尔TFMB聚合以制备聚酰胺酸树脂。将包含12重量%聚酰胺酸树脂和作为溶剂的88重量%DMAc的组合物施加(流延)至形成在剥离层上的铝线,使得干燥后的厚度为15μm。将所得涂层连续地在100℃的温度下干燥并在350℃的温度下固化60分钟,以形成包含聚酰亚胺树脂(在下文中称为“第二聚酰亚胺树脂”)的聚合物层。所得层合体具有其中依次设置载体基底、包含BPDA-PDA聚酰亚胺树脂的剥离层和作为柔性基底的包含BPDA-TFMB聚酰亚胺树脂的聚合物层的结构。
向层合结构施加物理刺激,使得柔性基底层的截面暴露而不引起剥离层中的化学变化。通过物理刺激,将层合结构切割成10mm(w)×100mm(l)的尺寸以及使得剥离层被切割但载体基底保持未切割的深度。将压敏粘合带(粘合强度为43±6g/mm)附着至层合结构之后,以在保持带端部的同时使带分离的方式将嵌入有金属线的柔性基底层从剥离层分离。
在图2中说明了包括剥离层的层合结构的生产和柔性基底的分离。图4a至4c示出了嵌入有金属线的柔性基底和载体基底的表面图像。
比较例1:层合结构和柔性基底的生产
以与实施例1中所述相同的方式在作为载体基底的非碱玻璃的一个表面上形成金属线,不同之处在于不形成剥离层。将1摩尔BPDA与0.99摩尔TFMB聚合以制备聚酰胺酸树脂。将包含12重量%聚酰胺酸树脂和作为溶剂的88重量%DMAc的组合物施加(流延)至金属线上,使得干燥后的厚度为15μm。将所得涂层连续地在100℃的温度下干燥并在350℃的温度下固化60分钟,以形成作为柔性层的包含聚酰亚胺树脂(在下文中称为“第二聚酰亚胺树脂”)聚合物层。所得层合体具有其中依次设置载体基底、金属线和嵌入有金属线的柔性层的结构。
以与实施例1中所述相同的方式,将层合结构切割成10mm(w)×100mm(l)的尺寸以及使得载体基底保持未切割的深度。将压敏粘合带(粘合强度为43±6g/mm)附着至层合结构之后,以在保持带端部的同时使带分离的方式将嵌入有金属线的柔性基底层从剥离层分离。
图3说明了不具有剥离层的层合结构的生产及柔性基底从载体基底层的分离。图5a至5c示出柔性基底和载体基底的表面图像。
图4a示出了实施例1中生产的柔性基底膜。在剥离层上形成柔性基底膜。如图4a所示,在从载体基底分离的膜上形成金属线。相反地,图5a示出了在比较例1中生产的载体基底上的具有金属线的柔性基底。在柔性基底膜上未形成剥离层。如图5a所示,当柔性基底分离时,金属线未附着至膜并保留在载体基底上。
图4b示出了从剥离层分离的柔性膜的经暴露金属线的表面,以及图4c示出了剥离层的表面。图4b和4c的结果表明包括金属线的柔性基底容易地从剥离层分离。
相反地,图5b和5c表明,由于不存在剥离层,柔性基底不容易通过物理刺激分离,并且在柔性基底分离之后金属线保留在载体基底上。
实施例2
将1摩尔BPDA与0.99摩尔PDA聚合以制备聚酰胺酸树脂。将包含3重量%聚酰胺酸树脂和作为溶剂的97重量%DMAc的组合物施加至作为载体基底的非碱玻璃的一个表面上,使得干燥后的厚度为0.1μm。将所得涂层连续地在120℃的温度下干燥并在300℃(30分钟)的温度下固化以形成包含聚酰亚胺树脂(在下文中,称为“第一聚酰亚胺树脂”)的剥离层。
通过溅射在剥离层的整个表面上沉积铝至厚度为200nm。
将1摩尔BPDA与0.99摩尔TFMB聚合以制备聚酰胺酸树脂。将包含12重量%聚酰胺酸树脂和作为溶剂的88重量%DMAc的组合物施加(流延)至沉积有铝的剥离层,使得干燥后的厚度为15μm。将所得涂层连续地在100℃的温度下干燥并在350℃的温度下固化60分钟,以形成包含聚酰亚胺树脂(在下文中称为“第二聚酰亚胺树脂”)的聚合物层。
比较例2
通过溅射在作为载体基底的非碱玻璃基底的整个表面上沉积铝至厚度为200nm。
将1摩尔BPDA与0.99摩尔TFMB聚合以制备聚酰胺酸树脂。将包含12重量%聚酰胺酸树脂和作为溶剂的88重量%DMAc的组合物施加(流延)至沉积有铝的基底,使得干燥后的厚度为15μm。将所得涂层连续地在100℃的温度下干燥并在350℃的温度下固化60分钟,以形成包含聚酰亚胺树脂(在下文中称为“第二聚酰亚胺树脂”)的聚合物层。
粘合强度测试
将实施例2和比较例2中生产的层合结构的柔性基底的每一者图案化,使得形成各自的尺寸为1mm×1mm的10(w)×10(l)(总共100个)正方形格子。将压敏粘合带(宽度1英寸,长度~3英寸,粘合强度43±6g/mm)的中心部分附着至格子图案。通过用橡皮摩擦10次将带牢固地附着至格子图案。
放置60秒后,在保持带端部的同时使带沿180度方向分离2秒。剥离性能根据以下标准评分,较高的分数说明载体基底与具有铝层的柔性基底层之间的粘合强度较高。
5分:没有格子被剥离
4分:5%或更少的格子被剥离
3分:5%至15%的格子被剥离
2分:15%至35%的格子被剥离
1分:35%至65%的格子被剥离
0分:65%或更多的格子被剥离
图6a示出了带测试之前的(a)实施例2和(b)比较例2的基底。作为测试的结果,在实施例2的样品中所有格子被剥离(得分0),以及在比较例2的样品中没有格子被剥离(得分5)。图6b示出了在实施例2的基底上进行带测试之后的玻璃基底(a)和带(b)的表面的照片。图6c示出了在比较例2的基底上进行带测试之后的玻璃基底(a)和带(b)的表面的照片。
从这些实验结果可以得出结论,剥离层的形成有助于具有金属层的柔性基底从载体基底剥离,并且使得能够将金属线嵌入在柔性基底层中,因此有利于实现电子装置的薄化。虽然已经详细描述了本发明的具体实施方案,但是本领域技术人员将理解,这样的详细描述仅仅是优选实施方案,并且本发明的范围不限于此。因此,本发明的真实范围应由所附权利要求及其等效方案来限定。
Claims (21)
1.一种层合结构用于在没有沉积和蚀刻并且没有形成和移除牺牲层的步骤下制造嵌入有金属线的柔性基底的用途,所述层合结构包括载体基底、设置在所述载体基底的至少一个表面上并且包含聚酰亚胺树脂的剥离层、与所述剥离层接触设置的金属布线层、以及与所述金属布线层接触设置的柔性基底层,其中所述金属布线层与所述柔性基底层之间的粘合强度大于所述金属布线层与所述剥离层之间的粘合强度,
其中施加物理刺激以改变所述剥离层与具有所述金属布线层的所述柔性基底之间的粘合强度,使得所述金属布线层与所述柔性基底层的截面暴露而不引起所述剥离层中的化学变化,并且当在施加所述物理刺激之前和之后所述剥离层对所述金属布线层的粘合强度分别被定义为A1和A2时,比例A2/A1为0.001至0.5。
2.根据权利要求1所述的用途,其中所述剥离层的厚度为0.05 μm至5 μm。
3.根据权利要求1所述的用途,其中所述金属布线层包括多个金属线,并且所述柔性基底层围绕所述金属线并与所述剥离层接触以使所述金属线嵌入其中。
4.根据权利要求3所述的用途,其中所述金属线以0.05 mm至50 mm的间隔布置。
5.根据权利要求1所述的用途,其中在施加所述物理刺激之后所述剥离层从所述金属布线层的剥离强度不大于0.3 N/cm。
6.根据权利要求1所述的用途,其中在施加所述物理刺激之前所述剥离层对所述金属布线层的粘合强度为至少1 N/cm。
7.根据权利要求1所述的用途,其中所述金属线由银、铜、铝、金、铂、镍、钛、钼或其合金构成。
10.根据权利要求1所述的用途,其中所述柔性基底层由选自以下的至少一种可固化聚合物树脂形成:聚乙烯砜、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚酯、乙烯乙酸乙烯酯、聚醚酰胺酰亚胺、聚酯酰胺酰亚胺、改性三乙酰纤维素、环烯烃聚合物、环戊二烯聚合物、硅酮树脂、氟化物树脂和改性环氧树脂。
11.根据权利要求1所述的用途,其中所述柔性基底层由选自以下的至少一种可固化聚合物树脂形成:聚芳酯、环烯烃共聚物、二环戊二烯聚合物、和聚二甲基硅氧烷。
12.根据权利要求1所述的用途,其中所述柔性基底层由选自以下的至少一种可固化聚合物树脂形成:聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯甘油、和聚对苯二甲酸环亚己基二亚甲基酯。
13.根据权利要求1所述的用途,其中所述柔性基底层由以下可固化聚合物树脂形成:无定形聚对苯二甲酸乙二醇酯。
14.根据权利要求1所述的用途,其中所述层合结构用于生产具有金属布线层的柔性基底的方法,所述方法包括制备载体基底,在所述载体基底上形成包含聚酰亚胺树脂的剥离层,在所述剥离层上形成金属布线层,在形成于所述剥离层上的所述金属布线层上涂覆可固化聚合物以形成柔性基底层,以及通过施加物理刺激使得所述金属布线层和所述柔性基底的截面暴露而不引起所述剥离层中的化学变化以使具有所述金属布线层的所述柔性基底从所述载体基底和所述剥离层分离,所述方法不包括形成和移除牺牲层的步骤。
15.根据权利要求14所述的用途,其中所述物理刺激选自切割、激光切割和金刚石划线。
16.根据权利要求14所述的用途,其中所述剥离层的厚度为0.05 μm至5 μm。
17.根据权利要求14所述的用途,其中所述金属布线层包括多个金属线,并且所述柔性基底层围绕所述金属线并与所述剥离层接触以使所述金属线嵌入其中。
18.根据权利要求17所述的用途,其中所述金属线以0.05 mm至50 mm的间隔布置。
19.根据权利要求14所述的用途,其中在施加所述物理刺激之后所述剥离层从所述金属布线层的剥离强度为不大于0.3 N/cm。
20.根据权利要求14所述的用途,其中在施加所述物理刺激之前所述剥离层对所述金属布线层的粘合强度为至少1 N/cm。
21.一种电子装置,包括通过根据权利要求14中所述的方法生产的具有金属布线层的柔性基底。
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