CN1763988A - 用于有机电子设备的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种制造方法其利用非常薄的基底使得有机电子设备容易地制造。该制造方法包括用于打磨基底第一表面的第一步骤，在第一表面上施加保护性聚合物层的第二步骤，通过蚀刻基底第一表面背面的第二表面使得基底变薄的第三步骤，在蚀刻的第二表面上施加含有聚合物材料的聚合物层的第四步骤，去除保护性聚合物层的第五步骤，和在去除保护性聚合物层的第一表面上形成有机电子设备的第六步骤。
Description
发明背景
1、发明领域
本发明涉及一种用于采用柔韧性基底的有机电子设备，例如有机电致发光(EL)设备或有机半导体设备的制造方法。
2、相关技术描述
最近随着普遍化环境强化的趋势，这就不断期望提供采用柔韧性基底的有机电子设备给普遍存在的电子器材，以支持普遍化环境。尤其是，比较无机EL设备其允许在较低电压下发光的有机EL设备。此外，有机EL设备是自发光、显示高清晰度且期望其用作显示器或用于采用柔韧性基底的普遍存在的电子设备的发光源。
然而，经常用于柔韧性基底的大部分的高聚合物材料具有轻微的透湿性，因为它们的组成是有机物。在一些情况下，极少量的湿气导致有机EL设备和其它有机电子设备恶化随之损害其性能。因此，阻止湿气通过基底以获得基底使用高聚合物的有机电子设备的商业应用成为一个重要的挑战。
作为解决上述问题的有效方法，在日本未决专利申请公开No.11-329715(专利文献1)中公开了一种方法，该方法采用将非常薄的玻璃基底和高聚合物膜组合起来的基底。玻璃基底自身不具有透湿性，然而其缺乏柔韧性且如果遭受甚至轻微的弯曲压力就会破裂。然而已经普遍接受的是玻璃的破损不是玻璃材料自身强度的原因，而是即使由于施加很小的力产生的无数刮痕在其表面导致破裂。玻璃对于弯曲压力的抗力能够通过在玻璃的一个表面上覆盖高聚合物材料来显著增加，正如技术文献1中公开的。然而，当其成为用于这样一种复合基底的专门制造方法时，专利文献1简单的描述了“从DESAG AG(德国)获得的大约30μm玻璃等等，非常的难于操作和非常易碎，就需要极度小心的操作”(4页31-34行)。该文献描述了在结合材料之后能够获得足够的强度，但是其既没有提到在其制造过程中如何安全的制造复合材料也没有公开如何操作薄、脆的玻璃。
因此，如果从开始制造含有高聚合物的复合材料使用非常薄的玻璃基底，即使对玻璃极度小心的操作对玻璃基底的损害也是不可避免的。这意味着非常低的产量。
此外，增加基底的尺寸以制造大屏幕显示器的或者从单一基底获得最大化数量的片的尝试以提高生产力将面对成功制造具有大面积非常薄玻璃的困难。即使能够制造这样大、极端薄的玻璃，在制造过程中操作玻璃将是非常困难的。
上述的问题使得在市场中以合理的价格提供明显极好性能的产品也变得非常困难。
发明概述
因此，为了容易的制造将玻璃和高聚合物结合的柔韧性基底，根据本发明用于有机电子设备的制造方法包括打磨基底第一表面的第一步骤，在第一表面上提供保护性聚合物层的第二步骤，通过蚀刻去除第一表面背面的第二表面以使得基底更薄的第三步骤，在蚀刻的第二表面上施加含有聚合物材料的聚合物层的第四步骤，去除保护性聚合物层的第五步骤，和在去除了保护性聚合物层的第一表面上形成有机电子设备的第六步骤。
聚合物层使用膜，其主要成分是脂族或脂环族聚酰亚胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、热固性乙烯基酯树脂、热固性双酚A树脂和阳基环(cardo)树脂中的任一种。膜通过涂覆形成在基底的第二表面上。可选择地，聚合物层使用聚合物膜，因此其主要成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯(polyarylate)、聚醚砜、聚砜、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、环烯烃聚合物或其共聚物、热固性乙烯基酯树脂和热固性双酚A树脂中的任一种。该聚合物膜通过粘合剂结合到基底的第二表面上。
此外，保护性聚合物层含有作为其主要成分的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯(polyarylate)、聚醚砜、聚砜、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、环烯烃聚合物或其共聚物、热固性乙烯基酯树脂和热固性双酚A树脂、丙烯酸树脂和苯酚酚醛清漆树脂中的任一种。
对于基底，玻璃基底采用具有0.3mm或更大的厚度且该厚度在第三步骤中减小为0.2mm或更小。
通过上述简单方法在基底光滑表面容易制备的柔韧性有机电子设备展现出高性能，其能防止通过基底的湿气渗透导致的恶化。而且，基底的柔韧性使设备具有高强度而不被弯曲。
附图简介
图1A到1E示出根据本发明用于有机电子设备基底制造方法的示意图；和
图2是示出根据本发明有机电子设备的示意图。
优选实施方案的详细描述
根据本发明用于有机电子设备的制造方法包括打磨基底第一表面的第一步骤，在第一表面上施加保护性聚合物层的第二步骤，蚀刻第一表面背面的第二表面以使得基底更薄的第三步骤，在蚀刻的第二表面上施加含有聚合物材料的聚合物层的第四步骤，去除保护性聚合物层的第五步骤，和在去除了保护性聚合物层的第一表面上形成有机电子设备的第六步骤。
在其上形成有机电子设备的基底表面必须是平坦和光滑的，所以在第一步骤中的执行打磨是很重要的。在打磨步骤中引入的实际基底厚度的限制是0.3mm。作为基底，选择具有0.3mm或更大厚度的基底以具有大面积和在制造过程中不被操作损害。作为基底的材料，根据具体应用可以选择苏打玻璃、硼硅酸玻璃或非碱性玻璃。
进一步地，为了在随后的步骤中保护平坦表面和在变薄过程中保留玻璃，也就是，加强玻璃的强度，以使得随后的步骤稳定地执行，在第二步骤中在打磨表面上施加保护性聚合物层。作为用于保护性聚合物层的材料，可以使用聚合物材料和聚合物材料与无机化合物的复合材料等等。通过在基底上涂覆该材料或者将由这种材料组成的膜结合到基底以形成保护性聚合物层。保护膜形成在玻璃基底上，其还很厚，所以能够避免上述的玻璃基底可能的损害。
接下来，随着保护平坦的表面，蚀刻基底的相对面以减小基底的厚度。当玻璃基底的厚度减小为0.1mm或更小时，根据玻璃的类型，虽然其变化但是玻璃基底显示出显著的柔韧性。考虑到所有类型的玻璃，认为当其厚度是0.2mm或更小时显示出柔韧性。在玻璃与聚合物材料结合的条件下，根据本发明获得使用具有柔韧性和高强度基底的有机电子设备。然而，在这种条件下，在其上形成有机电子设备的玻璃表面是蚀刻表面，其固有地缺乏平整性，因此导致有机电子设备的缺陷。也可以在聚合物表面上形成有机电子设备。然而，与玻璃比较，聚合物材料导致相当多的热膨胀和收缩，具有无规律的性质所以不能够保证微小有机电子设备的精确性。由于这个原因，根据本发明，聚合物层沉积在蚀刻的基底表面上，接下来去除保护性聚合物层以暴露玻璃打磨表面以在表面上形成有机电子设备。这使得打磨玻璃表面给在其上形成有机电子设备提供表面。
聚合物层主要由聚合物组成，并且必要时可以添加无机颗粒等例如填充剂。该层可以通过涂覆或结合膜来形成。这时，形成在打磨表面上的保护性聚合物层作为支撑非常薄玻璃的膜来保护基底免受该过程的损害。在下面的第五步骤中，用于保护基底打磨表面的保护涂覆或保护膜瞬间剥落且去除以暴露基底的打磨表面。从这个步骤开始，形成在蚀刻表面上的聚合物膜作为支撑非常薄基底的膜的功能。
下面进一步描述用于本发明有机电子设备的制造方法。
【第一实施方案】
图1示意性示出根据本实施方案用于有机电子设备的制造方法。图1A是基底11的截面图。在该实施方案中，采用0.5mm厚度的非碱性玻璃。玻璃的至少一个表面采用重叠膜或研磨使其平坦来打磨，因此其表面均匀度为0.1μm或更小。
图1B是示出提供在平坦表面上的保护性聚合物层12的截面图，也就是，基底11的打磨表面。可以通过层压等、利用聚合物膜和粘结剂来形成保护性聚合物层。聚合物膜由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚醚酰亚胺等组成。对于粘结层，可以采用丙烯酸树脂、硅树脂等等。优选的，为此目的而采用的粘结层在遭受光、热或溶剂等时丧失其粘性使得在剥落步骤中容易除去的类型，其将在下文中论述。
参考图1C，具有形成在其上的保护性聚合物层12的基底11浸没在由氢氟酸等组成的蚀刻剂中，且执行玻璃蚀刻使得减小厚度到0.15mm。在这种条件下，玻璃自身是易碎的，所以尝试剥落保护性聚合物层容易损坏玻璃。
在图1D中，具有脂族或脂环族聚酰亚胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、热固性乙烯基酯树脂、热固性双酚A树脂和阳基环(cardo)树脂中的一种作为其主要成分的膜形成在基底11的已经蚀刻过的蚀刻表面上。
作为脂族或脂环族聚酰亚胺树脂的实例，采用通过溶解在γ-丁内酯中缩聚脂族四羧酸和芳香族二胺而获得的聚合物制备的溶液。为了提高玻璃的粘结性，必要时在溶液中混合粘结剂例如偶合粘结剂。聚酰胺酰亚胺树脂的实例包括Toyobo制造VYLOMAXR。热固性乙烯基酯树脂的实例包括ShowaHighpolymer制造的超级聚酯SSP系列。热固性双酚A树脂的实例包括ShowaHighpolymer制造的RigolightR500。阳基环树脂的实例包括Nippon Steel ChemicalGroup制造的V-259。
这些材料在加工过程中通过辊涂机、棒涂机、带涂机等来执行，必要时通过热处理或紫外线处理等，由此形成聚合物层13。聚合物层13的膜厚度设置为50μm。
参考图1E，通过暴露在光或热或沉浸在溶剂中，或者通过机械去除装置的帮助，去除保护性聚合物层12来暴露基底1的打磨表面。在这个步骤中，玻璃基底通过50μm聚合物层来保护以使得在剥离步骤中保护玻璃基底免受损害。
因此，制造了用于有机电子设备的柔韧性基底。该基底质量轻且对弯曲具有抗力，打磨玻璃表面保持平坦表面。
图2示出采用根据本发明的基底制造的有机EL设备，其是有机电子设备的实例。参考图2，利用上述图1中所述的方法来制造基底21。由ITO、IZO等组成的透明导电膜形成的阳极22通过加工工艺沉积在基底21上，例如溅射、汽相淀积或CVD。阳极沉积的表面是玻璃表面，所以除了清洁之外不需要任何特殊处理就能够沉积阳极。通过真空沉积在阳极22上的是由酞菁铜染料或芳族胺组成的空穴注入层23和由α-NPD、TPD衍生物等组成的空穴传输层24，空穴传输层24也可以是芳族胺。进一步地，具有由8-羟基喹啉衍生物的金属络合物等例如Alq3、BAlq3或Bebq2组成并且含有荧光颜料例如苝、喹吖啶酮、香豆素、红荧烯或DCJTB的主体材料作为掺杂剂通过共沉积沉积在空穴传输层24上作为发光层25。另外，由Alq3、Bebq2等组成的电子传输层26和具有沉积在LiF薄膜上的Al的阴极27通过真空沉积形成。
结合玻璃和聚合物材料的柔韧性基底28通过密封剂29来结合和密封，其中有机EL层形成在柔韧性基底28上，因此制成有机EL设备。
上述制备的有机EL设备显示出稳定的发光特性，其避免了由湿气渗透导致的恶化，且具有高柔韧性和轻便的特性，然而，其能够通过简单、实用的方法来制造。
【第二实施方案】
参考图1描述本实施方案。图1A中示出的基底11由具有0.4mm厚的硼硅酸盐玻璃组成。利用重叠膜或使之平坦的研磨剂来打磨玻璃的至少一个表面，其表面不均匀度为0.1μm或更小。
参考图1B，由含有聚酰亚胺、聚酰胺、环烯烃聚合物或其共聚物、热固性乙烯基酯树脂、热固性双酚A树脂、丙烯酸树脂和苯酚酚醛清漆树脂的任一种的聚合物材料作为主要成分的涂覆膜形成在基底11的打磨表面上。这些聚合物材料是以溶液或前驱溶液的形式并通过辊涂机、棒涂机、带涂机等施加到基底上，且随后通过干燥和固化、热处理、紫外线熟化等必要的加工以形成保护性聚合物层12。保护性聚合物层12的膜厚度设置为100μm；然而，膜厚度不局限于此，只要其保证玻璃充分的强化，其还可以制造的更薄。用于此目的的保护性聚合物层优选的类型是只要其暴露在光、热或沉浸在溶液中等能够被容易的溶解或者去除以允许简易的去除，在下文中对其讨论。
参考图1C，在其上具有保护性聚合物层12的基底11沉浸在由氢氟酸等类似组成的蚀刻剂中，且执行对玻璃的蚀刻将厚度减小到0.1mm。在这种条件下，玻璃自身是易碎的，所以剥落保护性聚合物层的尝试将容易损坏基底。
参考图1D，聚合物膜通过粘合剂结合在蚀刻玻璃基底11的蚀刻表面上，因此，形成聚合物层13。聚合物层的主要成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、环烯烃或其共聚物、热固性乙烯基酯树脂和热固性双酚A树脂中的任一种。
聚对苯二甲酸乙二醇酯膜的实例包括Teijin制造的TEFLEXR，和聚萘二甲酸乙二醇酯膜的实例包括Tajin制造的TeonexR，和聚碳酸酯膜的实例包括Teijin制造的PanliteR。聚丙烯酸酯膜的实例包括Kanegafuchi Chemical Industry制造的CrystalateR，聚醚砜膜的实例包括Sumitomo Bakelite制造的SUMILITERFS-1300，和聚砜膜的实例包括Sumitomo Bakelite制造的SUMILITER FS-1200。聚醚酰亚胺膜的实例包括Mitsubishi Jushi制造的SUPERIOR，聚酰亚胺膜的实例包括Kanegafuchi Chemical Industry制造的氟化聚酰亚胺，和聚酰胺膜的实例包括尼龙膜。环烯烃聚合体或其共聚物膜的实例包括JSR制造的ARTONR和Nippon Zeon制造的ZEONOAR。热固性乙烯基酯树脂的实例包括Showa Highpolymer制造的RigolightR，热固性双酚A树脂的实例包括ShowaHighpolymer制造的RigolightR 500。
这些材料通过丙烯酸型或硅酮型粘合剂结合到基底上。优选采用呈现出与玻璃基底具有高度粘性的粘合剂。结合膜提供聚合物层13，聚合物层13的膜厚度是100μm。
参考图1E，通过使其遭受光或热或将其沉浸在溶剂或机械帮助来剥离保护性聚合物层12以暴露基底1的打磨表面。由于100μm的聚合物膜保护玻璃基底，所以在这个步骤中没有发现对玻璃基底的损坏。
因此，制得用于有机电子设备的柔韧性基底。该基底轻且对于弯曲具有抗力，打磨的玻璃表面维持平坦的表面。
其后，正如第一实施方案相同的方法制造有机EL设备，且获得与第一实施方案相同的优点。
在实施方案中示出的有机电子设备的实例有机EL设备可以用于汽车仪表盘的弧线光源。此外，这样的轻量和薄化设计很有可能使得有机EL设备在未来电子器件的手工-机械分界领域扮演最主要的角色，包括普遍存在的编写设备例如地波数字接受器的监视器、便携浏览器和数码相机或数码摄像机。
Claims (6)
1、用于有机电子设备的制造方法，包括：
打磨基底第一表面的第一步骤；
在第一表面上施加保护性聚合物层的第二步骤；
通过蚀刻去除基底第一表面背面的第二表面使得基底变薄的第三步骤；
在蚀刻的第二表面上施加含有聚合物材料的聚合物层的第四步骤；
去除保护性聚合物层的第五步骤；和
在去除保护性聚合物层的第一表面上形成有机电子设备的第六步骤。
2、根据权利要求1的用于有机电子设备的制造方法，其中基底是具有0.3mm或更大厚度的玻璃基底，且其厚度在第三步骤中减小为0.2mm或更小。
3、根据权利要求1的用于有机电子设备的制造方法，其中聚合物层是膜，其主要成分是脂族或脂环族聚酰亚胺树脂、聚酰胺-酰亚胺树脂、热固性乙烯基酯树脂、热固性双酚A树脂和阳基环树脂中的任一种，且该膜通过涂布形成。
4、根据权利要求1的用于有机电子设备的制造方法，其中聚合物层是聚合物膜，其主要成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、环烯烃聚合物或其共聚物、热固性乙烯基酯树脂和热固性双酚A树脂中的任一种，且该聚合物膜通过粘合剂结合到第二表面上。
5、根据权利要求1的用于有机电子设备的制造方法，其中保护性聚合物膜含有作为其主要成分的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚醚砜、聚砜、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚酰胺、环烯烃聚合物或其共聚物、热固性乙烯基酯树脂、热固性双酚A树脂、丙烯酸树脂和苯酚酚醛清漆树脂中的任一种。
6、根据权利要求1的用于有机电子设备的制造方法，其中在去除保护性聚合物层的第一表面上形成的有机电子设备是有机EL设备。
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