一種柔性基板的製造方法和柔性電子器件的製造方法與流程
2024-04-01 14:22:05
本發明涉及顯示領域，特別是涉及了一種柔性基板的製造方法和柔性電子器件的製造方法。
背景技術：
在現有柔性電子器件中，一般使用的柔性基板材料為塑料基板或金屬薄片，但是高溫製程中容易使柔性基板變形，則很難確保形成在其上的顯示元件的質量，因此，都是採用基板轉印方法，即在剛性基板上形成顯示元件後，再將柔性基板附接到顯示元件上，然後去除剛性基板；或者，在剛性基板上依次形成柔性基板和顯示元件，最後去除剛性基板。
眾多柔性電子器件中，以柔性OLED顯示器件為例。柔性OLED選用何種柔性材質基板是一個關鍵技術點，現有採用的PI（聚醯亞胺）膜基板具有耐高溫，透過率佳，耐彎曲特性好，CTE（熱膨脹係數）低等特點，但其防水能力較差。柔性OLED選用其作為柔性基板時，為了提升其防水能力，通常需要在PI膜柔性基板上製備防水膜，以提高PI膜柔性基板的防水能力，但防水膜的製作很複雜，往往需要有機膜層和無機膜層交互成膜（至少兩個循環），如圖1所示，而且防水膜的形成需要採用CVD或ALD等價格高昂的設備，同時在製作防水膜的各膜層時要求較高，若摻入顆粒等雜質則容易引起防水膜的失效問題；現有製備PI膜柔性基板的方法不僅複雜較難控制及產量退化，且獲得的PI膜柔性基板穩定性較差，成本高。
技術實現要素：
為了解決上述現有技術的不足，本發明提供了一種柔性基板的製造方法，與現有柔性基板製造方法相比，本方法更簡單，可以減少甚至免除額外做防水膜的次數，降低製作工藝難度同時減少製作過程中的顆粒雜質引起的防水膜滲水失效的問題，所製得的柔性基板兼具PI膜的可撓性和無機膜的防水性，且大大簡化了生產製程，減小了顯示器件受損風險和降低成本，提高良品率和產品的穩定性。
本發明還提供了一種柔性電子器件的製造方法。
本發明所要解決的技術問題通過以下技術方案予以實現：
一種柔性基板的製造方法，包括以下步驟：
步驟1、提供一剛性基板；
步驟2、在聚醯亞胺溶液中加入正矽酸乙酯，配製得PI-Si(OC2H5)4混合溶液；
步驟3、在所述剛性基板上塗敷所述PI-Si(OC2H5)4混合溶液，固化獲得矽聯聚醯亞胺薄膜，即柔性基板。
作為本發明提供的柔性基板的製造方法的一種改進，所述步驟2具體包括：將聚醯亞胺分散在NMP（N-甲基吡咯烷酮）中，得固含量為5~20%的聚醯亞胺溶液；加入正矽酸乙酯，充分攪拌，得PI-Si(OC2H5)4混合溶液，其中，所述正矽酸乙酯與所述聚醯亞胺溶液的質量比為5~10%。
在溶劑的選擇上，本發明人驗證發現：採用其他有機溶劑時，成膜效果不好以及防水和可撓性不是很好，需要添加溶劑提高成膜效果以及防水和可撓性，但變成為混合溶劑，體系複雜，則相應工藝也變得複雜，不利於生產和降低成本；而採用NMP，可很好的兼容對聚醯亞胺和正矽酸乙酯的溶解性，無需增加其他溶劑，單一溶劑，體系簡單，簡化工藝，進一步提高生產效率和降低成本，還具有較好的防水性和可擾性；而且可以減少甚至免除額外做防水膜的次數，降低製作工藝難度同時減少製作過程中的顆粒雜質引起的防水膜滲水失效的問題。
作為本發明提供的柔性基板的製造方法的一種改進，所述固化具體包括先進行100~150℃的預固化1~3h，再進行200~400℃的主固化1~3h。
作為本發明提供的柔性基板的製造方法的一種改進，所述矽聯聚醯亞胺薄膜的厚度為5~30μm。
作為本發明提供的柔性基板的製造方法的一種改進，在步驟3之後還包括在所述矽聯聚醯亞胺薄膜上形成無機薄膜層的步驟。
作為本發明提供的柔性基板的製造方法的一種改進，所述無機薄膜層的厚度為0.2~1μm。
一種柔性電子器件的製造方法，其包括以下步驟：按上述的製造方法製得柔性基板；於所述柔性基板上形成電子器件層；剝離剛性基板，得柔性電子器件。
所述電子器件層是選自由以下組成的一組中的一個或多個：有機發光顯示器、液晶顯示器、電泳顯示器、等離子顯示面板、觸控螢幕、薄膜電晶體、微處理和隨機存取存儲器。
所述柔性電子器件還包括覆蓋於所述電子器件層上的封裝保護層。
本發明具有如下有益效果：
傳統的柔性基板需製作防水膜解決防水性能，但需要利用到CVD或ALD等設備，這種設備價格高昂，且製作工藝複雜（需要循環製作多層），而本專利提供的方案，工藝簡單，設備投資也較小；
由於本發明無機防水膜製作工藝次數少甚至可以免除，因此可以減少製作過程中的顆粒雜質引起的防水膜滲水失效的問題，保證產品的穩定性；
所製得的柔性基板兼具PI膜的可撓性和無機膜的防水性，且大大簡化了生產製程，減小了顯示器件受損風險和降低成本，提高良品率和產品的穩定性；
本柔性基板應用廣泛，可適用於多種電器器件產品中。
附圖說明
圖1為現有技術柔性基板的結構示意圖；
圖2為本發明柔性基板的製造流程示意圖；
圖3為本發明柔性基板的結構示意圖；
圖4為本發明柔性基板的製造過程中固化工藝的交聯反應原理圖；
圖5為本發明柔性電子器件的製造流程示意圖；
圖6為本發明柔性OLED器件的結構示意圖。
具體實施方式
現有採用的PI（聚醯亞胺）膜基板具有耐高溫，透過率佳，耐彎曲特性好，CTE（熱膨脹係數）低等特點，但其防水能力較差。為了提升其防水能力，通常需要在PI膜柔性基板上製備防水膜，但防水膜的製作很複雜，往往需要有機膜層和無機膜層交互成膜（至少兩個循環），而且防水膜的形成需要採用CVD或ALD等價格高昂的設備，同時在製作防水膜的各膜層時要求較高，若摻入顆粒等雜質則容易引起防水膜的失效問題；現有製備PI膜柔性基板的方法不僅複雜較難控制及產量退化，且獲得的PI膜柔性基板穩定性較差，成本高。
針對上述的不足，本發明提供了一種柔性基板的製造方法，如圖2、3所示，通過在聚醯亞胺溶液中加入正矽酸乙酯，配置成PI-Si(OC2H5)4混合溶液，然後通過在剛性基板上成膜，通過預固化使正矽酸乙酯與聚醯亞胺發生初步交聯、再通過主固化進一步發生交聯反應，反應原理如圖4所示，形成-NH-和-Si-O-鍵接的矽聯聚醯亞胺薄膜，即得柔性基板，其兼具聚合物（PI膜）的可撓性和無機化合物（-Si-O-）的防水性。
與現有柔性基板製造方法相比，本方法更簡單，可以減少甚至免除額外做防水膜的次數，降低製作工藝難度同時減少製作過程中的顆粒雜質引起的防水膜滲水失效的問題，所製得的柔性基板兼具PI膜的可撓性和無機膜的防水性，且大大簡化了生產製程，減小了顯示器件受損風險和降低成本，提高良品率和產品的穩定性。
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的說明。
實施例1
一種柔性基板的製造方法，包括以下步驟：
步驟1、提供一玻璃基板；
步驟2、將聚醯亞胺分散在NMP中，得固含量為5%的聚醯亞胺溶液；加入正矽酸乙酯，充分攪拌，得PI-Si(OC2H5)4混合溶液，其中，所述正矽酸乙酯與所述聚醯亞胺溶液的質量比為10%；
步驟3、在所述玻璃基板上塗敷所述PI-Si(OC2H5)4混合溶液，先進行100℃的預固化3h使正矽酸乙酯與聚醯亞胺發生初步交聯，再通過300℃的主固化1h進一步發生交聯反應，獲得約5μm厚的矽聯聚醯亞胺薄膜，即柔性基板。
實施例2
一種柔性基板的製造方法，包括以下步驟：
步驟1、提供一玻璃基板；
步驟2、將聚醯亞胺分散在NMP中，得固含量為10%的聚醯亞胺溶液；加入正矽酸乙酯，充分攪拌，得PI-Si(OC2H5)4混合溶液，其中，所述正矽酸乙酯與所述聚醯亞胺溶液的質量比為8%；
步驟3、在所述玻璃基板上塗敷所述PI-Si(OC2H5)4混合溶液，先進行150℃的預固化1h使正矽酸乙酯與聚醯亞胺發生初步交聯，再通過200℃的主固化3h進一步發生交聯反應，獲得約15μm厚的矽聯聚醯亞胺薄膜，即柔性基板。
實施例3
一種柔性基板的製造方法，包括以下步驟：
步驟1、提供一玻璃基板；
步驟2、將聚醯亞胺分散在NMP中，得固含量為20%的聚醯亞胺溶液；加入正矽酸乙酯，充分攪拌，得PI-Si(OC2H5)4混合溶液，其中，所述正矽酸乙酯與所述聚醯亞胺溶液的質量比為5%；
步驟3、在所述玻璃基板上塗敷所述PI-Si(OC2H5)4混合溶液，先進行120℃的預固化2h使正矽酸乙酯與聚醯亞胺發生初步交聯，再通過400℃的主固化2h進一步發生交聯反應，獲得約30μm厚的矽聯聚醯亞胺薄膜，即柔性基板。
實施例4
一種柔性基板的製造方法，包括以下步驟：
步驟1、提供一玻璃基板；
步驟2、將聚醯亞胺分散在NMP中，得固含量為10%的聚醯亞胺溶液；加入正矽酸乙酯，充分攪拌，得PI-Si(OC2H5)4混合溶液，其中，所述正矽酸乙酯與所述聚醯亞胺溶液的質量比為8%；
步驟3、在所述玻璃基板上塗敷所述PI-Si(OC2H5)4混合溶液，先進行150℃的預固化1h使正矽酸乙酯與聚醯亞胺發生初步交聯，再通過200℃的主固化3h進一步發生交聯反應，獲得約15μm厚的矽聯聚醯亞胺薄膜；
步驟4、在矽聯聚醯亞胺薄膜上沉積形成SiOx和/或SiNx和/或Al2O3等無機薄膜層，厚度約600nm，得柔性基板。
需要說明的是，剛性基板並不局限於所述玻璃基板；從剛性基板上剝離獲得柔性基板於本領域技術人員來說屬於現有公知技術，在此不再詳述；一般情況下，是在製作完電子器件層之後再從剛性基板上剝離獲得柔性電子器件。所述塗敷成膜方式包括不限於旋塗、噴塗、slit coating、絲印等；所述無機薄膜層的成膜工藝可以是磁控濺射、CVD、原子沉積等方式。
本發明還提供了一種柔性電子器件的製造方法，如圖5所示，其包括以下步驟：提供一上述的柔性基板；於所述柔性基板上形成電子器件層；於所述電子器件層上覆蓋形成封裝保護層；最後剝離剛性基板，獲得柔性電子器件。
所述電子器件層是選自由以下組成的一組中的一個或多個：有機發光顯示器、液晶顯示器、電泳顯示器、等離子顯示面板、觸控螢幕、薄膜電晶體、微處理和隨機存取存儲器。例如，於柔性OLED器件，則電子器件層由所述柔性基板往上依次包括陽極層、有機發光層、透明陰極層；請參考圖6，其顯示了一種柔性OLED器件，其包括柔性基板，位於柔性基板上的陽極層、有機發光層、透明陰極層，和封裝保護層；其中，所述陽極層為透明或部分透明或不透明電極層，其材料優選為Au、ITO、IZO或Ag/MoOx，但不局限於此；所述透明陰極層材料為Al/Ag、Mg/Ag或Ca/ITO，但不局限於此。於柔性LCD器件，則顯示元件可包括TFT陣列、柵線和數據線。所述電子器件層可採用現有技術實現，本發明對其沒有特別的限制，在此不再詳述。
在本發明中，所述封裝保護層優選是一種有機、無機交替組成的多層膜，被稱為barrier film，其阻水阻氣能力可達到10-6g/m2·day級別。
以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制，但凡採用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術方案，均應落在本發明的保護範圍之內。