CN108962915A - 复合基板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种复合基板及其制备方法。该复合基板包括载体基板、柔性基板以及阻隔层；其中，所述载体基板设有第一凹槽；所述第一凹槽包括底面以及围绕所述底面设置的侧壁，所述第一凹槽的开口面积小于所述第一凹槽的底面面积；所述柔性基板设置于所述第一凹槽内；所述阻隔层覆盖所述柔性基板的整个上表面。该复合基板中，柔性基板与载体基板之间结合的牢固性，能够保证制作得到的柔性显示器件性能稳定，品质高。
Description
技术领域
本发明涉及显示器件，特别是涉及一种复合基板及其制备方法。
背景技术
近年来，柔性显示(Flexible Display)技术发展十分迅速，是国内外各高校和研究机构的研究热点，也是各大厂商争相布局的重点。各种先进制作工艺和技术不断进步，使得柔性显示器不仅屏幕尺寸不断增大，而且显示质量也不断提高。三星、LG等大厂纷纷推出柔性AMOLED显示器产品，国内华星光电、京东方、维信诺、和辉光电、天马等显示企业也积极跟进，分别进行各种尺寸的柔性产线布局，对柔性显示投入重金进行技术研发和产线建设，推进柔性显示在国内的发展，抢占国内的柔性显示市场。
柔性显示器是用柔性衬底材料作为器件承载基板，并要求电极层、TFT矩阵、显示器件以及封装层均有一定的弯曲半径才能实现柔性化，包括电子纸、柔性液晶显示器和柔性有机电致发光显示器件。与普通显示器相比，柔性显示器具有诸多优点：重量轻、体积小、薄型化，携带方便；耐高低温、耐冲击、抗震能力更强，能适应的工作环境更广；可卷曲，外形更具有艺术设计的美感；采用印刷工艺的卷带式生产工艺，成本更加低廉；功耗低，更节能；有机材料更加绿色环保。
目前，柔性显示器的制备方法主要分为两类：
第一类是采用R2R(roll to roll)生产工艺，通过印刷的方式直接在柔性基板上制备显示器件，但是由于受到印刷技术和显示墨水材料的限制，达不到高精度显示的要求，且良品率低、可靠性差；
第二类是采用S2S(sheet to sheet)生产工艺，结合柔性基板贴附后剥离的方法，先将柔性基板贴附在硬质载体基板上制备显示器件，制备完显示器件之后再剥离硬质基板，取出柔性显示器件。这种方法不影响显示器件的制作精度，且制作设备和工艺与制作传统的TFT-LCD相仿，不必做太大的调整，因此短期内更接近于量产应用。但是在TFT工艺过程中，柔性基板要经历各种溶剂的浸泡和风刀吹扫，因此柔性基板既要能够与载体基板粘接牢固，耐受各种工艺过程中溶剂的侵蚀，经历工艺过程不会脱落，又要求在器件制作完成后，能够简单的将载体基板和柔性器件分离，不能对柔性器件本身性能造成影响，这是目前采用S2S生产工艺进行柔性器件制作中亟待解决的问题。
发明内容
基于此，有必要提供一种复合基板，该复合基板中柔性基板与载体基板粘结牢固，耐受工艺侵蚀，能够保证制作得到的柔性显示器件性能稳定，品质高。
一种复合基板，该复合基板包括载体基板、柔性基板以及阻隔层；其中，
所述载体基板设有第一凹槽；所述第一凹槽包括底面以及围绕所述底面设置的侧壁，所述第一凹槽的开口面积小于所述第一凹槽的底面面积；
所述柔性基板设置于所述第一凹槽内；
所述阻隔层覆盖所述柔性基板的整个上表面。
在其中一个实施例中，还包括离型层，所述离型层层叠设置于所述第一凹槽的底面与所述柔性基板之间。
所述离型层的材料可以选用与柔性基板粘接力差的材料，比如具有疏水表面的有机硅材料，或者是与柔性基板采用的材料相比粘接力较弱的同类材料。
在其中一个实施例中，所述离型层的厚度为2～5μm。
在其中一个实施例中，所述离型层的面积小于所述第一凹槽的底面面积；所述柔性基板的底面至少有部分与所述第一凹槽的底面相接触。
在其中一个实施例中，所述第一凹槽中与所述柔性基板相接触的底面和/或所述第一凹槽的侧壁粗糙。
在其中一个实施例中，所述阻隔层的表面包括与所述第一凹槽的开口相对应的器件封装区域，用于进行器件的封装；所述器件封装区域的面积不大于所述第一凹槽的开口面积；所述离型层与所述器件封装区域相对应，且不小于所述器件封装区域的面积。
在其中一个实施例中，所述柔性基板的材料为聚酰亚胺，所述聚酰亚胺的分子量大于6000。选用透明的聚酰亚胺(PI)材料作为柔性基板材料，其耐高温、热膨胀系数小，能够与载体基板以及柔性显示器件的制作工艺相匹配，获得较佳的成膜效果和膜的稳定性。
在其中一个实施例中，所述柔性基板由聚酰亚胺溶液成膜制成，所述聚酰亚胺溶液的粘度为4500-8000cp。所述聚酰亚胺溶液的溶剂可为常用的有机溶剂。
在其中一个实施例中，所述阻隔层包括交替设置的SiNx层和SiO2层，或交替设置的聚对二甲苯(parylene)层和SiNx层。水汽和氧气对柔性显示器件的性能稳定性及使用寿命有严重影响，采用该阻隔层能够对水汽和氧气进行隔绝，起到保护器件的作用。
在其中一个实施例中，所述载体基板的材料任选自石英、玻璃。采用易加工的玻璃或石英作为载体基板，可利用玻璃蚀刻工艺或石英加工工艺，对载体基板进行处理，工艺简单。
本发明还提供所述的复合基板的制备方法，包括如下步骤：
载体基板制备：获取基板，并在所述基板的表面蚀刻形成第一凹槽，得载体基板；所述第一凹槽包括底面以及围绕所述底面设置的侧壁，所述第一凹槽的开口面积小于所述第一凹槽的底面面积；
柔性基板制备：于所述第一凹槽中沉积柔性基板材料，形成柔性基板；
阻隔层制备：于所述柔性基板的表面沉积阻隔层材料，形成阻隔层；所述阻隔层覆盖所述柔性基板的整个上表面；得所述复合基板。
在其中一个实施例中，所述载体基板制备工序中，蚀刻形成所述第一凹槽后，还包括离型层制备：
在所述第一凹槽的底面沉积离型层；
所述柔性基板制备工序中，于所述离型层的表面沉积柔性基板材料，形成柔性基板。
在其中一个实施例中，所述离型层的面积小于所述第一凹槽的底面面积；所述柔性基板的底面至少有部分与所述第一凹槽相接触。
在其中一个实施例中，所述载体基板制备工序中，还包括对所述第一凹槽中与所述柔性基板相接触的底面和/或所述第一凹槽的侧壁进行喷砂处理。
在其中一个实施例中，所述喷砂处理的工艺为：采用压缩空气为动力，以高速喷射束将石英砂喷射到载体基板的表面，由于石英砂对玻璃表面的冲击和切削作用，使得载体基板的粗糙度加大，增强了载体基板与柔性基板材料之间的附着力。
在其中一个实施例中，于所述底面制作形成第二凹槽；于所述第二凹槽内沉积离型材料，形成所述离型层。
在其中一个实施例中，所述柔性基板制备工序包括：将所述柔性基板材料配制为柔性基板材料溶液，涂覆于所述第一凹槽内，先于真空度-0.09MPa～-0.05MPa条件下静置25～35min，再升温至340～360℃固化；然后降温，即形成所述柔性基板。采用湿法工艺狭缝涂覆(slit coating)，结合一定的处理工艺，能够优化成膜效果。
具体地，柔性基板材料溶液的涂覆方式可以采用slit、inkjet printing、spincoating等工艺来控制薄膜厚度、均匀性、表面粗糙度等特性参数。溶液涂覆过程中，利用液体的流动性渗透进入载体基板的第一凹槽内，覆盖住载体基板边缘(包括喷砂形成的粗糙微结构)；涂覆完成后，真空静置可除去溶液中残留的起泡，避免成膜后影响薄膜表面平坦度，同时低压条件下溶剂沸点降低，可以起到干燥的作用；对柔性基板层溶液进行加热，升温至340～360℃，然后缓慢降至室温，这样有利于有机物交联固化，柔性基板的薄膜内应力释放，另外，聚酰亚胺材料本身具有较高的玻璃化转变温度(Tg)、较高的材料分解温度(Td)，配合TFT高温工程能制作性能优异的TFT阵列，实现高分辨率柔性AMOLED显示。
在其中一个实施例中，所述升温的方法为红外辐射加热。
在其中一个实施例中，在所述载体基板制备工序中，在所述基板的表面蚀刻形成所述第一凹槽之前，还包括基板清洗：采用惰性气体对所述基板的表面进行等离子处理。可提高基板的表面能。
本发明还提供一种柔性显示器件的制作方法，该制作方法包括如下步骤：
提供复合基板：获取所述的复合基板；
器件层制备和封装：于所述复合基板的所述阻隔层的表面进行器件层的制备并封装，得预制件；
剥离：对所述预制件进行切割，剥离即得所述柔性显示器件。
在其中一个实施例中，所述器件层制备和封装工序中，于所述复合基板的所述器件封装区域内进行器件层的制备并封装，得预制件；
所述剥离工序中，根据所述器件封装区域对所述预制件进行切割，剥离即得所述柔性显示器件。
在其中一个实施例中，所述器件层制备和封装工序中，采用PI封装薄膜进行封装。选择合适透光度的PI封装薄膜，不仅可以制作顶部出光和底部出光的柔性AMOLED显示器件；采用CPI柔性基板(Colorless PI)和CPI封装薄膜材料还可以制备透明柔性AMOLED显示。
本发明还提供所述的制作方法制得的柔性显示器件。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的复合基板，以设置有所述第一凹槽的基板作为载体基板，该第一凹槽采用开口面积小于底面面积设置，在所述第一凹槽之内设置柔性基板，能够避免柔性显示器件工艺过程中溶剂或风刀气流的侧面渗透，配合覆盖所述柔性基板的整个上表面的阻隔层，可阻挡溶剂或风刀气流的正面渗透，由此保护柔性基板在柔性显示器件制作的TFT工艺和OLED工艺过程中不被各种溶液渗透和侵蚀。
采用该复合基板进行柔性显示器件的制作，能够避免柔性基板在制作过程中与载体基板脱落、溶液渗透后形成气泡、或溶液直接腐蚀柔性基板的风险。同时以嵌入载体基板的方式设置柔性基板，也保证了柔性基板与载体基板之间结合的牢固性，由此能够保证制作得到的柔性显示器件性能稳定，品质高。
进一步地，所述第一凹槽的底面和/或侧壁粗糙，能够增加所述第一凹槽的比表面积，增强柔性基板与载体基板的粘接性，使柔性基板与载体基板之间粘结牢固，保证工艺过程中柔性基板不会脱落。另外，设置所述离型层，能够在后续剥离工序时，便于器件的剥离，防止器件在剥离时造成损坏，保证器件的性能。
附图说明
图1为本发明一实施所述的复合基板的结构示意图；
图2为图1所述的复合基板中载体基板的结构示意图；
图3为另一实施例中的复合基板中载体基板的结构示意图；
图4为本发明一实施例中柔性显示器件的制作方法的工艺流程图；
图5为图4所述制作方法中载体基板制备的示意图；
图6为图4所述制作方法中柔性基板制备的示意图；
图7为图4所述制作方法中阻隔层制备的示意图；
图8为图4所述制作方法中器件的制备和封装工序的示意图；
图9为图4所述制作方法中剥离工序的示意图；
图10为对比例中采用的现有的用于柔性显示器件的制作的基板的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的复合基板及其制备方法作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例为一种复合基板，如图1和2所示，该复合基板包括载体基板100、柔性基板200以及阻隔层300。
其中，载体基板100设有第一凹槽101；第一凹槽101包括底面以及围绕所述底面设置的侧壁，第一凹槽101的开口面积小于第一凹槽101的底面面积；柔性基板200设置于第一凹槽101内；阻隔层300覆盖柔性基板200的整个上表面。具体地，阻隔层300的表面包括与第一凹槽101的开口相对应的器件封装区域，用于进行器件的封装，该器件封装区域的面积不大于第一凹槽101的开口面积。
该复合基板以设置有第一凹槽101的基板作为载体基板100，第一凹槽101采用开口面积小于底面面积设置，在第一凹槽101之内设置柔性基板200，能够避免柔性显示器件工艺过程中溶剂或风刀气流的侧面渗透，配合覆盖柔性基板200的整个上表面的阻隔层300，可阻挡溶剂或风刀气流的正面渗透，由此保护柔性基板在TFT工艺和OLED工艺过程中不被各种溶液渗透和侵蚀，避免柔性基板在制作过程中与载体基板脱落、溶液渗透后形成气泡、或溶液直接腐蚀柔性基板的风险。同时以嵌入载体基板100的方式设置柔性基板200，也保证了柔性基板200与载体基板100之间结合的牢固性，由此能够保证制作得到的柔性显示器件性能稳定，品质高。
在本实施例中，第一凹槽101的截面呈梯形。可理解，在其它实施例中，第一凹槽101的截面也可呈其它形状，如沉台腔形(如图3所示)，与梯形相比较，截面呈沉台腔形的第一凹槽101具有更佳的柔性基板200稳定效果。
在本实施例中，如图1所示，该复合基板还包括离型层400，离型层400层叠于第一凹槽101的底面与柔性基板200之间。具体地，离型层200的面积小于第一凹槽101的底面面积，且不小于前述器件封装区域的面积，柔性基板400的底面至少部分设置于第一凹槽101的底面之上。在本实施例中，第一凹槽101的底面还设有第二凹槽，离型层400设置于该第二凹槽内。
在本实施例中，第一凹槽101中与柔性基板200相接触的底面粗糙。由此可增加第一凹槽的比表面积，增强柔性基板与载体基板的粘接性，使柔性基板与载体基板之间粘结牢固，保证工艺过程中柔性基板不会脱落。可理解，在其它实施例中，第一凹槽101的侧面，或侧面和上述底面均粗糙。
实施例2
本实施例一种柔性显示器件的制作方法，采用实施例1的复合基板进行制作，其工艺流程图如图4所示，步骤如下：
(1)复合基板制备：
1.1载体基板100制备(如图5所示)
载体基板100可选石英、玻璃等刚性载板，本实施例中采用玻璃基板。对玻璃基板以电子级的清洗工艺进行洁净处理，可以选择氮气、氩气等惰性气体对玻璃基板的表面进行等离子处理，提高表面能；利用黄光工艺对玻璃基板进行加工，选择横向侵蚀效果较明显的蚀刻液(如60mL 49％HF+30mL HNO3[69％]+30m L/Li2CrO4+2gCu[NO3]2+60mL CH3COOH+H2O 60mL)，将玻璃基板蚀刻出第一凹槽101。然后利用喷砂工艺对第一凹槽101的四周边缘进行加工，形成类似喷砂效果的微结构，即使第一凹槽101的底面粗糙。
1.2柔性基板200制备(如图6和7所示)
离型层400制备：利用黄光工艺在第一凹槽101的底面上挖槽形成第二凹槽，采用slit coating将聚酰亚胺溶液(该聚酰亚胺溶液的粘度为2000-3000cp，在该粘度范围内，聚酰亚胺分子结构松散；该聚酰亚胺溶液的溶剂可为常用的有机溶剂)均匀的涂覆在第二凹槽内，然后高温固化成膜，形成2～5μm厚的有机薄膜作为离型层400。离型层200的面积小于第一凹槽101的底面面积，且不小于预设的器件封装区域的面积。可理解，在其它实施例中，为了简化工艺，也可不进行第二凹槽的制作，直接在第一凹槽101的底面制作离型层400。
在离型层400上制备柔性基板200：柔性基板200的材料为聚酰亚胺，该聚酰亚胺的分子量大于6000，且柔性基板400的底面至少部分设置于第一凹槽101的底面之上。聚酰亚胺溶液(该聚酰亚胺溶液的粘度为4500-8000cp，在该粘度范围内，聚酰亚胺分子结构紧密，该聚酰亚胺溶液的溶剂可为常用的有机溶剂)涂覆方式可以采用slit、inkjet printing、spin coating等工艺来控制薄膜厚度、均匀性、表面粗糙度等特性参数。溶液涂覆过程中，利用液体的流动性渗透进入载体基板倒梯形结构内，覆盖住载体基板边缘的微结构；溶液涂覆完成后，迅速转移至真空洁净烘箱，在低真空条件下静置30min，除去溶液中残留的起泡，避免成膜后影响薄膜表面平坦度，同时低压条件下溶剂沸点降低，可以起到干燥的作用；在氮气氛围下，对柔性基板层溶液进行红外辐射加热，阶梯升温至350℃，然后缓慢降至室温，这样有利于有机物交联固化，柔性基板层薄膜内应力释放。
1.3阻隔层300制备(如图7所示)
阻隔层300可以采用有机/无机交替结构(如parylene/SiNx/parylene/SiNx)、无机/无机交替结构(SiNx/SiO2/SiNx)等，都能有效阻隔水汽和氧气，起到保护器件的作用。在本实施例中，采用SiNx/SiO2/SiNx的结构作为阻隔层300，按照常规工艺在柔性基板200的表面沉积形成，且阻隔层300覆盖柔性基板200的整个上表面。阻隔层300的表面包括与第一凹槽101的开口相对应的器件封装区域，用于进行器件的封装，该器件封装区域的面积不大于第一凹槽101的开口面积。
(2)于基板上进行器件的制备和封装(如图8所示)：
在本实施例中，以制备AMOLED显示器为例进行说明。
器件制备：在阻隔层300上的器件封装区域内制作用于驱动柔性显示器件的TFT阵列(如Oxide-TFT)，根据TFT工艺温度的不同，需要选用耐温性能不同的柔性衬底材料(不同Tg的PI材料)，按照常规方法蒸镀各层有机材料和电极材料，制作OLED显示器件。
器件的封装：将柔性封装膜与载体基板上OLED显示器件准确对位后，利用Laminator将柔性封装膜紧密贴附在载体基板上。该柔性封装膜可采用市售PI封装薄膜，也可通过对所述复合基板进行载体基板的剥离后得到。在本实施例中，通过对所述复合基板进行载体基板的剥离后得到，使OLED显示器件上下表面均有水氧阻隔层的保护，隔绝水汽和氧气从柔性器件的侧边缘向内渗透。
(3)剥离(如图9所示)
根据器件封装区域(沿图9虚线处)对所述预制件进行切割，然后将柔性AMOLED显示器件从载体上剥离下来。利用离型层与柔性基板粘接性差的特点，机械方式很容易将器件和载体分离，无须考虑粘接剂残留、柔性基板与载体粘接牢固无法剥离等问题。
采用上述制作方法进行柔性显示器件的制作过程中，避免了柔性基板在制作过程中与载体基板脱落、溶液渗透后形成气泡、或溶液直接腐蚀柔性基板的风险，制作得到的柔性显示器件性能稳定，品质高。
对比例
本对比例一种柔性显示器件的制作方法，其采用的基板为现有的用于柔性显示器件的制作的基板，结构如图10所示，包括载体基板以及层叠于载体基板上的柔性基板。采用该基板按照类似实施例2的步骤(2)和(3)在柔性基板上进行器件的制备和封装，以及剥离。
采用上述制作方法进行柔性显示器件的制作过程中，柔性基板的下表面与载体基板上表面之间粘接牢固，但是在器件工艺过程中，溶剂和高速气流容易由侧面向内进行渗透，通过粘接的界面处进入柔性基板内部，形成气泡，或经过高温后溶剂挥发形成气泡，导致柔性基板与载体基板脱落。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (13)
1.一种复合基板，其特征在于，该复合基板包括载体基板、柔性基板以及阻隔层；其中，
所述载体基板设有第一凹槽；所述第一凹槽包括底面以及围绕所述底面设置的侧壁，所述第一凹槽的开口面积小于所述第一凹槽的底面面积；
所述柔性基板设置于所述第一凹槽内；
所述阻隔层覆盖所述柔性基板的整个上表面。
2.根据权利要求1所述的复合基板，其特征在于，还包括离型层，所述离型层层叠设置于所述第一凹槽的底面与所述柔性基板之间。
3.根据权利要求2所述的复合基板，其特征在于，所述离型层的面积小于所述第一凹槽的底面面积；所述柔性基板的底面至少有部分与所述第一凹槽的底面相接触。
4.根据权利要求3所述的复合基板，其特征在于，所述第一凹槽中与所述柔性基板相接触的底面和/或所述第一凹槽的侧壁粗糙。
5.根据权利要求1-4任一项所述的复合基板，其特征在于，所述柔性基板的材料为聚酰亚胺。
6.根据权利要求1-4任一项所述的复合基板，其特征在于，所述阻隔层包括交替层叠设置的SiNx层和SiO2层，或交替层叠设置的聚对二甲苯层和SiNx层。
7.权利要求1-6任一项所述的复合基板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
载体基板制备：获取基板，并在所述基板的表面蚀刻形成第一凹槽，得载体基板；所述第一凹槽包括底面以及围绕所述底面设置的侧壁，所述第一凹槽的开口面积小于所述第一凹槽的底面面积；
柔性基板制备：于所述第一凹槽中沉积柔性基板材料，形成柔性基板；
阻隔层制备：于所述柔性基板的表面沉积阻隔层材料，形成阻隔层；所述阻隔层覆盖所述柔性基板的整个上表面；得所述复合基板。
8.根据权利要求7所述的复合基板的制备方法，其特征在于，所述载体基板制备工序中，蚀刻形成所述第一凹槽后，还包括离型层制备：在所述第一凹槽的底面沉积离型层；
所述柔性基板制备工序中，于所述离型层的表面沉积柔性基板材料，形成柔性基板。
9.根据权利要求8所述的复合基板的制备方法，其特征在于，所述离型层的面积小于所述第一凹槽的底面面积；所述柔性基板的底面至少有部分与所述第一凹槽相接触。
10.根据权利要求9所述的复合基板的制备方法，其特征在于，所述载体基板制备工序中，还包括对所述第一凹槽中与所述柔性基板相接触的底面和/或所述第一凹槽的侧壁进行喷砂处理。
11.根据权利要求7-10任一项所述的复合基板的制备方法，其特征在于，所述柔性基板制备工序包括：将所述柔性基板材料配制为柔性基板材料溶液，涂覆于所述第一凹槽内，先于真空度-0.09MPa～-0.05MPa条件下静置25～35min，再升温至340～360℃固化；然后降温，即形成所述柔性基板。
12.一种柔性显示器件的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供复合基板：获取权利要求1-6任一项所述的复合基板；
器件层制备和封装：于所述复合基板的所述阻隔层的表面进行器件层的制备并封装，得预制件；
剥离：对所述预制件进行切割，剥离即得所述柔性显示器件。
13.权利要求12所述的制作方法制得的柔性显示器件。
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