TW201434654A - 一種柔性電子器件的製備方法 - Google Patents

Abstract

本發明涉及顯示器的製備方法，尤其涉及一種柔性電子器件的製備方法，主要通過在膠材和PI膜之間增加具有一定表面粗糙度的無機膜，以有效改善在製備PI膜及後續的工藝時，塑膠基板的尺寸穩定性和柔性襯底的水/氧阻隔特性，進而提高產品的良率和使用壽命。

Description

一種柔性電子器件的製備方法

本發明涉及顯示器的製備方法，尤其涉及一種柔性電子器件的製備方法。

柔性顯示裝置是通過將其顯示器件形成在柔性基板，進而實現在其被折疊或彎曲時也能正常顯示資訊，使得其在可擕式電子設備等領域具有廣泛的應用前景；其中，應用於柔性顯示裝置的顯示器件包括：膽甾相液晶LCD、電泳器件和有機發光器件（OLED）等。
有機電致發光器件（OLED）主要由有機發光材料置於刻注入電子的陰極層和可注入空穴的陽極層構成，並通過在陰極層與陽極層之間施加適當極性的電壓，以使得從陽極注入的空穴和從陰極注入的電子結合而將能量釋放為光，進而電致發光，即OLED是自發光，所以OLED不需要背光（Back-lighting），從而使得OLED可以支撐輕、薄，且可撓性的顯示器。
現有技術中，通過將柔性基板、TFT背板和OLED組合在一起，以製備柔性的OLED器件，而製備OLED工藝中比較關鍵的技術是柔性基板和分離技術（De-bonding技術）。
1）柔性基板相關技術：
應用於柔性顯示裝置的柔性基板主要有：有機塑膠基板（如PC、PET、PEN、PES或PI等)、有機材料和採用無機材料層壓或採取其他方式製備而成的複合材料基板以及包含不銹鋼或鋁的金屬基板等。
目前，柔性背板的使用方式主要包括兩種：①採用已經製備好的板材，然後使用粘結劑把板材粘結到如玻璃等硬質基底上；②採用塗布有機聚合物前驅體（如聚醯亞胺酸前驅體）到硬質基底上。
由於柔性背板需要在表面形貌、熱穩定性、較低的熱膨脹係數、可靠性等方面具有較佳的表現，特別是隨著智慧手機的興起，其功能越來越多，而螢幕是用戶主要互動介面，對品牌手機而言，高解析度大尺寸面板已經成為相當重要的規格，即對柔性電子器件的要求越來越高。
在柔性電子器件製備過程中，目前主要是通過摻雜無機粉體到有機材料前驅體中，以獲得的最近熱膨脹係數（CTE）為20ppm/℃（SID2010，Jia-Ming Liu etc.，Invited Paper：High Performance Organic-Inorganic Hybrid Plastic Substrate for Flexible Display and Electronics.），來控制改善的尺寸熱穩定性；但是，這與常用的硬質襯底的熱膨脹係數仍有較大差別（如玻璃的熱膨脹係數約為3.39 ppm/℃），使得在柔性電子器件的製備過程中，會造成層間應力的產生，進而導致基板產生翹曲，後續會造成薄膜剝離、龜裂等問題，最終導致各種顯示缺陷。
同時，柔性基板對氧氣或濕氣的透氣性是很重要的一個參數，如有機發光二極管非常容易受到氧氣或濕氣的影響，這就是因為由於氧氣或濕氣的滲透而降低有機發光二極管的性能和壽命的問題。
傳統工藝中，為了避免上述層間應力和/或透氣性問題，韓國專利（登記號030042）公開了一種設有多個阻氣層的有機電致發光器件的塑膠基板，其中阻氣層可以如韓國專利（公開號：2004-0111403）所公開由各種金屬氧化物制程，或者如韓國專利（公開號：2003-0074783）所公開由有機-無機混合物製成。但是上述工藝都是單獨製備阻氣層，相應的會大產品的成本和複雜度。
2）分離技術：
分離技術是指附著在硬質基底如玻璃上的柔性襯底製備所需的電子器件之後，然後把兩者進行分離的技術，比如Philips開發的“EPLAR”和Seiko-Epson開發的“SUFTLA”技術（US2008309867A1，Vida Kampstra，Process for fabricating a flexible electronic device of the screen type, including a plurality of thin-film components.）。
由於上述分離技術是使用非晶矽作為犧牲層，並需要採用鐳射設備，會造成其成本較高。
第一圖是本發明背景技術中ITRI公佈的分離層膠材技術的結構示意圖；如第一圖所示，ITRI公開了一種分離層膠材（De-bonding layer）技術（SID2010，Cheng-Chung Lee etc，Invited Paper: A Novel Approach to Make Flexible Active Matrix Displays.），依次通過在硬質襯底玻璃11上貼上一層膠材12，且該膠材12與硬質襯底玻璃（glass）11具有適中的粘結特性；然後塗布PI前驅體溶液上去，其塗布的面積要稍大於分離層的面積，隨後進行PI固化形成PI膜13；繼續在PI膜13上進行常規的TFT工藝，形成器件（如TFT）14；最後，沿著DBL層（膠材12）的邊緣內側切割PI膜13，因為PI膜13與膠材12之間具有較弱的粘結特性，在切割工藝完成後，能夠較容易的從膠材12上將PI膜分離開來。
雖然，上述分離技術較EPLAR和SUFTLA的分離方式更為簡單，但由於PI膜13會在周邊部分直接和硬質襯底11直接接觸，其所產生的粘結力會造成TFT工藝過程中的對位失准現象。
另外，為瞭解決透氣性問題，上述分離技術還需要在PI膜13的上面製備一層阻氣層（包括SiN_x和混合層），該阻氣層雖然能一定程度上改善PI膜13的水/氧滲透的問題，但因PI膜與分離層（DBL即膠材12）層間粘結力強度不高，而且層間仍然存在熱膨脹係數的差異，使得在後續的TFT工藝制程中，會造成應力產生的對位不准等現象，尤其是在較大尺寸的玻璃基板上（>G2代）採用該技術，上述問題會更嚴重，進而降低了產品的良率。

針對上述存在的問題，本發明揭示了一種柔性電子器件的製備方法，主要通過在膠材和PI膜之間增加具有一定表面粗糙度的無機膜，以有效改善在製備PI膜及後續的工藝時，塑膠基板的尺寸穩定性和柔性襯底的水/氧阻隔特性，進而提高產品的良率和使用壽命。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：

一種柔性電子器件的製備方法，其中，包括以下步驟：

於一硬質襯底上製備一分離層，且所述分離層部分覆蓋所述硬質襯底的上表面；

沉積無機膜覆蓋所述分離層的側壁及其上表面，且所述無機膜還覆蓋暴露的所述硬質襯底的上表面；

塗布塑膠基板的前驅體覆蓋所述無機膜的側壁及其上表面，且部分覆蓋暴露的所述硬質襯底的上表面，固化後形成顯示器件襯底；

於所述顯示器件襯底的上表面製備電子元件。

上述的柔性電子器件的製備方法，其中，採用等離子體增強化學氣相沉積工藝製備所述無機膜。

上述的柔性電子器件的製備方法，其中，在小於200℃的溫度條件下，採用以矽烷為主的混合氣體，利用等離子體激發功率快速製備所述無機膜。

上述的柔性電子器件的製備方法，其中，所述無機膜的厚度小於300nm。

上述的柔性電子器件的製備方法，其中，所述無機膜的材質為非晶矽或氮化矽。

上述的柔性電子器件的製備方法，其中，所述分離層與所述硬質襯底之間的粘結力小於一預設值。

上述的柔性電子器件的製備方法，其中，所述無機膜的上表面是粗糙的。

上述的柔性電子器件的製備方法，其中，所述分離層為雙面膠材。

上述的柔性電子器件的製備方法，其中，所述無機膜的上表面的表面粗糙度大於或等於Rz0.2μm且小於或等於Rz3μm。

上述的柔性電子器件的製備方法，其中，所述硬質襯底的材質為玻璃。

綜上所述，本發明一種柔性電子器件的製備方法，通過在膠材和PI膜之間增加具有一定表面粗糙度的無機膜，以有效改善在製備PI膜及後續的工藝時，塑膠基板的尺寸穩定性和柔性襯底的水/氧阻隔特性，進而提高產品的良率和使用壽命。

11．．．硬質襯底玻璃

12．．．膠材

13．．．PI膜

14．．．器件

15．．．指示膠材12邊緣內側的箭頭

21．．．硬質襯底

22．．．分離層

23．．．無機膜

231．．．無機膜的上表面

24．．．顯示器件襯底

25．．．電子元件

26．．．指示分離層內邊緣的箭頭

第一圖係本習知技術中ITRI公佈的分離層膠材技術的結構示意圖；

第二至第四圖為柔性電子器件的製備方法的工藝流程結構示意圖。

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的說明：

本發明一種柔性電子器件的製備方法，首先，在硬質襯底如玻璃等的上表面製備一分離層（如在玻璃襯底的上表面黏貼一雙面膠材作為後續工藝的分離層），且該分離層部分覆蓋上述硬質襯底的上表面；其次，沉積無機膜（如採用等離子體增強化學氣相沉積工藝製備沉積材質為非晶矽或氮化矽薄膜的無機膜）覆蓋分離層的側壁及其上表面，且該無機膜還覆蓋暴露的硬質襯底的上表面；最後，塗布塑膠基板的前驅體覆蓋上述無機膜的側壁及其上表面，且部分覆蓋暴露的硬質襯底的上表面，固化後形成顯示器件襯底後，繼續在該顯示器件襯底的上表面製備電子元件。

其中，無機膜的上表面的表面粗糙度大於或等於Rz0.2μm且小於或等於Rz3μm，且分離層與硬質襯底之間的粘結力小於一預設值。該預設值可為分離層與無機膜之間的粘結力，該預設值還可為無機膜與顯示器件襯底之間的粘結力。

第二圖-第四圖為柔性電子器件的製備方法的工藝流程結構示意圖；如第二圖-第四圖所示，首先在硬質襯底21上製備一分離層22，使得分離層22覆蓋部分硬質襯底21的上表面，其中該硬質襯底21可以為玻璃襯底等，該分離層22可以為雙面膠材等。

然後，沉積無機膜23覆蓋分離層22的側壁及其上表面，該無機膜23可以為採用等離子體增強化學氣相沉積工藝製備材質為非晶矽（如氫化矽）或氮化矽等的無機薄膜，具體的：

在小於200℃（如200℃、190℃、180℃、170℃、150℃或120℃等）的溫度條件下，採用以矽烷為主的混合氣體，利用等離子體激發功率於分離層22的上表面快速製備無機膜23，該無機膜23覆蓋分離層22的上表面及其側壁，且還部分覆蓋暴露的硬質襯底21的上表面；其中，無機膜23的厚度可以小於300nm，如100nm、150nm 、200nm或300nm等。

優選的，該無機膜23的上表面231為凹凸不平的表面，即該上表面231具有一定的粗糙程度，該無機膜23可以有效改善在製備PI膜及後續的工藝時，塑膠基板的尺寸穩定性和柔性襯底的水/氧阻隔特性，進而提高產品的良率和使用壽命；其中，該無機膜23的表面粗糙度可以大於或等於Rz0.2μm且小於或等於Rz3μm（如Rz0.2μm、Rz0.24μm、Rz0.26μm、Rz0.28μm或Rz0.3μm等），且判斷上述表面粗糙度是以上表面231的微觀不平度十點高度作為衡量標準。

之後，塗布塑膠基板的前驅體如PI溶液等，覆蓋無機膜23的上表面231及其側壁，同時也部分覆蓋暴露的硬質襯底21的上表面，固化工藝後，形成顯示器件襯底24。

最後，在顯示器件襯底24的上表面製備電子元件25如TFT等（該電子元件25不限於TFT），並在電子元件25製備完成後，沿分離層22的內邊緣（如沿箭頭26所示位置）切下，由於分離層22與硬質襯底21的粘結力不強，可以輕易的將製備的電子器件（包括切割後剩餘的顯示器件襯底、剩餘的無機膜和剩餘的分離層）從硬質襯底21上分離開來，這樣就完成帶有顯示襯底和無機薄膜的顯示器件。

其中，分離層22與硬質襯底21之間的粘結力小於某一預設值，該預設值可為分離層22與無機膜23之間的粘結力，該預設值還可為無機膜23與顯示器件襯底24之間的粘結力，以保證該分離層22與硬質沉底21之間的粘結力在滿足後續工藝正常進行的前提下，使得後續分離工藝（切割工藝後，剩餘的分離層與硬質襯底21之間的分離工藝）能夠順利進行。

由於，通過在膠材的上表面增加一層無機膜，且該無機膜的上表面還具有一定的表面粗糙度，這樣就能有效的改善在其上採用塗布方式製備的PI等塑膠基板及其在隨後工藝過程中的尺寸穩定性，尤其是進行大尺寸柔性面板的生產時，其效果更加明顯，同時在底部分離層（膠材）上面沉積的非晶矽或氮化矽等無機薄膜，還能有效改善柔性襯底的水/氧阻隔特性，進而提高OLED的使用壽命。

綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明實施例柔性電子器件的製備方法，通過在膠材和PI膜之間增加具有一定表面粗糙度的無機膜，以有效改善在製備PI膜及後續的工藝時，塑膠基板的尺寸穩定性和柔性襯底的水/氧阻隔特性，進而提高產品的良率和使用壽命。

通過說明和附圖，給出了具體實施方式的特定結構的典型實施例，基於本發明精神，還可作其他的轉換。儘管上述發明提出了現有的較佳實施例，然而，這些內容並不作為局限。

對於本領域的技術人員而言，閱讀上述說明後，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的申請專利範圍應看作是涵蓋本發明的真實意圖和範圍的全部變化和修正。在申請專利範圍內任何和所有等價的範圍與內容，都應認為仍屬本發明的意圖和範圍內。

21．．．硬質襯底

22．．．分離層

23．．．無機膜

24．．．顯示器件襯底

25．．．電子元件

26．．．指示分離層內邊緣的箭頭

Claims (10)

1. 一種柔性電子器件的製備方法，其特徵在於：包括以下步驟：於一硬質襯底上製備一分離層，且所述分離層部分覆蓋所述硬質襯底的上表面；沉積無機膜覆蓋所述分離層的側壁及其上表面，且所述無機膜還覆蓋暴露的所述硬質襯底的上表面；塗布塑膠基板的前驅體覆蓋所述無機膜的側壁及其上表面，且部分覆蓋暴露的所述硬質襯底的上表面，固化後形成顯示器件襯底；於所述顯示器件襯底的上表面製備電子元件。
2. 如申請專利範圍第1項之柔性電子器件的製備方法，其特徵在於：採用等離子體增強化學氣相沉積工藝製備所述無機膜。
3. 如申請專利範圍第1項之柔性電子器件的製備方法，其特徵在於：在小於200℃的溫度條件下，採用以矽烷為主的混合氣體，利用等離子體激發功率快速製備所述無機膜。
4. 如申請專利範圍第1項之柔性電子器件的製備方法，其特徵在於：所述無機膜的厚度小於300nm。
5. 如申請專利範圍第1項之柔性電子器件的製備方法，其特徵在於：所述無機膜的材質為非晶矽或氮化矽。
6. 如申請專利範圍第1項之柔性電子器件的製備方法，其特徵在於：所述分離層與所述硬質襯底之間的粘結力小於一預設值。
7. 如申請專利範圍第1項之柔性電子器件的製備方法，其特徵在於：所述無機膜的上表面是粗糙的。
8. 如申請專利範圍第1項之柔性電子器件的製備方法，其特徵在於：所述分離層為雙面膠材。
9. 如申請專利範圍第1項之柔性電子器件的製備方法，其特徵在於：所述無機膜的上表面的表面粗糙度大於或等於Rz0.2μm且小於或等於Rz3μm。
10. 如申請專利範圍第1項之柔性電子器件的製備方法，其特徵在於：所述硬質襯底的材質為玻璃。