CN104362077A - 一种衬底与基板分离工艺、柔性显示器件及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种衬底与基板分离工艺，包括以下步骤：(1)在基板上制备柔性薄膜衬底，所述柔性薄膜衬底位于基板之上，并包覆基体的侧面；(2)在柔性薄膜衬底上制备电子元件；(3)沿着电子元件***，从柔性薄膜衬底表面垂直向下切割，再将柔性薄膜衬底解离，获得成品柔性显示器件。本发明还公开了包含上述衬底与基板分离工艺的柔性显示器件的制备工艺及制备得到的柔性显示器件。本发明的能保证柔性衬底在后续器件制备过程中稳定附着在硬质基板上，并且衬底与基板分离简单、成本低、快速且对器件性能无损伤。
Description
技术领域
本发明涉及柔性显示器件的制备技术，特别涉及一种衬底与基板分离工艺、柔性显示器件及其制备工艺。
背景技术
柔性显示器件制备时首先在硬质基板上形成柔性薄膜衬底，然后再在柔性薄膜衬底上制作电子器件，最后将柔性薄膜衬底与基板解离得到去除基板的成品器件。但是，现有技术中的这种方法存在一些缺陷：柔性衬底与基板在后续电子器件的制备过程中需要承受离子轰击、化学腐蚀、紫外照射、高温处理等严苛的实验条件，导致衬底与基板间的黏附性大幅提高，进而在将柔性薄膜衬底从硬质基板上解离的时候极易损伤柔性衬底薄膜及其上的电子器件；相反，如果柔性薄膜衬底和硬质基板的黏附作用过弱，在制作器件的过程中就会出现柔性薄膜衬底意外脱离的问题。
为了克服上述解离困难，通常在硬质基板与柔性薄膜衬底之间***特定的牺牲层，利用牺牲层降低或者提高二者之间的黏附作用。尽管如此，黏附作用强弱的平衡依然比较难掌控，找到一种适用于各种实验、生产环境的分离工艺则更加困难。
因此，针对现有技术不足，提供一种全新的衬底与基板分离工艺，能够让二者方便、低成本、快速解离，且不影响器件性能甚为必要。同时提供一种能够方便、低成本、快速实现柔性显示器件衬底与基板分离的工艺、及采用此工艺制备的柔性显示器件以克服现有技术不足甚为必要。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的之一在于提供一种衬底与基板分离的工艺，能够简单、低成本、快速地实现衬底与基板分离。
本发明的目的之二在于提供一种柔性显示器件的制备工艺。
本发明的目的之三在于提供上述柔性显示器件的制备工艺制备得到的柔性显示器件。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种衬底与基板分离工艺，包括以下步骤：
(1)在基板上制备柔性薄膜衬底；所述柔性薄膜衬底位于基板之上，并包覆基体的侧面；
(2)在柔性薄膜衬底上制备电子元件；
(3)沿着电子元件***，从柔性薄膜衬底表面垂直向下切割，再将柔性薄膜衬底解离，获得柔性显示器件。
步骤(1)所述柔性薄膜衬底与基板之间还设有牺牲层。
步骤(1)所述柔性薄膜还包覆基体的下底面。
所述牺牲层为碳单质薄膜、氮化物薄膜中的一种以上。
所述碳单质为非晶碳、碳纳米管、石墨烯、富勒烯或类金刚石。
所述氮化物为氮化硅、氮化铝、氮化镓或氮化铟。
一种柔性显示器件的制备工艺，包括上述的衬底与基板分离工艺。
一种柔性显示器件，由上述的柔性显示器件的制备工艺制备而成。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明通过增加柔性薄膜衬底和基板的接触面积，从而直接增加了二者的黏附作用；另外，柔性衬底采用溶液法加工，因此在其成膜前具有良好的可塑性，利用这一特点可人为地形成柔性衬底部分包覆基板结构或柔性衬底完全包覆基板结构，这两种结构保证了柔性衬底在后续器件制备工艺过程中与基板附着的稳定性。因此即使采用黏附作用较小的柔性薄膜衬底也可以保证在制作器件的过程中柔性薄膜稳固地依附在基板上。这种分离工艺简单，只需使用现有的旋涂、刮涂、浸泡等技术即可实现，无需增加额外的功能层、工艺模具或者工艺设备。解离时，直接切除不需要的柔性薄膜区域即可轻松分离衬底和基板，不会对器件性能造成影响。
附图说明
图1为本发明的实施例1的柔性薄膜衬底解离前的示意图。
图2为本发明的实施例1的柔性薄膜衬底解离时的示意图。
图3为本发明的实施例2的柔性薄膜衬底解离前的示意图。
图4为本发明的实施例2的柔性薄膜衬底解离时的示意图。
图5为本发明的实施例3的柔性薄膜衬底解离前的示意图。
图6为本发明的实施例3的柔性薄膜衬底解离时的示意图。
图7为本发明的实施例4的柔性薄膜衬底解离前的示意图。
图8为本发明的实施例4的柔性薄膜衬底解离时的示意图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的用于柔性显示器件制备的衬底与基板分离工艺，包括以下步骤：
(1)在基板上制备柔性薄膜衬底，所述柔性薄膜衬底位于基板之上，并包覆基板的侧面，即包覆了基板的上表面及侧面，为部分包覆；
基板为硬质材料，厚度为1-2000微米，可以为玻璃、金属、塑料和纤维材质，也可以为基于上述材料并具有缓冲层的基板。
柔性薄膜衬底200的材料可以为聚酰亚胺(Polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二酯(Polyethylenenaphthalate，PEN)、聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)、聚醚砜(Polyethersulfone，PES)、聚丙烯酸酯(Polyacrylate，PAR)，聚醚酰亚胺(Polyetherimide)、聚酰胺(Polyamide，PA)或者聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)等。
柔性衬底可以采用涂膜工艺(coating)形成于基板上，包括刮涂、旋涂、喷涂、浸涂、丝网印刷以及这些方法的组合。
为了形成如图1所示的柔性薄膜衬底200覆盖基板100边缘外侧形成部分包裹体的结构，在涂膜过程中，应适当的让薄膜前体溶液从基板边缘溢出。在达到包覆效果后，再对薄膜前体溶液进行固化处理。柔性薄膜衬底的具体的成膜工艺为本领域公知常识，在此不再赘述。由于基板侧面粗糙度远大于上下表面，因此这种结构能够增加柔性薄膜衬底和基板的接触面积，增加附着力，减少脱离的几率。在器件制备完毕后，可以通过切割的方式进行解离。
(2)在柔性薄膜衬底上制备电子元件；
在柔性薄膜衬底200上所制作的电子元件300包括：绝缘层、电阻、电容、电感、导线、晶体管、二极管及其组合。电子元件的具体形式及位置、连接关系可以根据具体器件要求灵活选择和设置，在此不一一列举。
(3)如图2所示，沿着电子元件300***，从柔性薄膜衬底200表面垂直向下切割，形成切割线800；再将柔性薄膜衬底从基板上解离获得成品柔性显示器件。
切割方式具体可以选择切割机切割、激光切割、离子刻蚀、等离子轰击。
分离方式具体可以选择滚筒或者机械手将柔性薄膜衬底从基板上解离。
本发明的工艺，具有衬底与基板分离简单、成本低、快速且不影响器件性能的特点。
实施例2
本实施例的一种用于柔性显示器件制备的衬底与基板分离工艺，其它特征与实施例1相同，不同之处在于以下特征：
本实施例的步骤(1)在基板上制备柔性薄膜衬底时，所述柔性薄膜衬底位于基体之上，并包覆基板的侧面及下底面，即包覆基板的上下底面及侧面，即完全包覆；所制备的结构如图3所示。
这种结构能够在不改变柔性薄膜衬底的物理和化学的性质下，最大限度提高柔性薄膜衬底对基板的附着力，减少脱离的几率。
在器件制备完毕后，可以通过切割的方式进行解离。
本实施例的步骤(3)具体如下：如图4所示，沿着电子元件300***，从柔性薄膜衬底200表面垂直向下切割，形成切割线800；然后将柔性薄膜衬底200从基板100上撕开得到分离后的成品柔性显示器件。
本实施例用于柔性显示器件制备的衬底与基板分离工艺，具有衬底与基板分离简单、成本低、快速且不影响器件性能的特点。
实施例3
本实施例的用于柔性显示器件制备的衬底与基板分离工艺，包括以下步骤：
(1)在基板上制备牺牲层，再在牺牲层之上制备柔性薄膜衬底；柔性薄膜衬底包覆了牺牲层的上表面及侧面，基板的侧面，为部分包覆的结构；
牺牲层可为碳单质材料薄膜、氮化物材料薄膜中的一种以上，可为单层结构或多层结构；
碳单质材料为非晶碳、碳纳米管、石墨烯、富勒烯或类金刚石；
氮化物材料为氮化硅、氮化铝、氮化镓或氮化铟。
牺牲层可通过化学气相沉积法、物理气相沉积法或者溶液加工法中的任意一种方法制备而成。
(2)在柔性薄膜衬底上制备电子元件，此时得到的结构如图5所示，包括基板100、牺牲层400、柔性薄膜衬底200和电子元件300，其中柔性薄膜衬底200部分包覆基体；
(3)将柔性薄膜衬底从牺牲层上解离获得成品柔性显示器件。本步骤具体包括，如图6所示：
(3.1)沿着电子元件300的***，在具有柔性薄膜衬底200、牺牲层400和基板100三层结构依次叠置的位置，从柔性薄膜衬底200表面垂直向下切割，形成切割线800；
(3.2)将柔性薄膜衬底200从牺牲层400上解离得到分离了基板100的成品柔性显示器件。
本实施例引入了牺牲层，牺牲层可以减弱柔性薄膜衬底和基板的黏附作用。因此本实施例相比于实施例1和2更适用于柔性薄膜衬底黏附性较高的情况。牺牲层的引入，使得柔性薄膜衬底非常容易从基板上解离，同时，部分包覆体的结构保证在器件制作过程中柔性薄膜衬底不会意外脱离。在解离的过程中，只需切除不需要的柔性薄膜即可。
本实施例用于柔性显示器件制备的衬底与基板分离工艺，具有衬底与基板分离简单、成本低、快速且不影响器件性能的特点。
实施例4
本实施例的用于柔性显示器件制备的衬底与基板分离工艺，其它特征与实施例3相同，不同之处在于以下特征：
本实施例在本实施例的步骤(1)在基板上制备柔性薄膜衬底时，柔性薄膜衬底还包覆了基体的下底面，即包覆了了牺牲层的上表面及侧面、基板的侧面及下底面，为完全包覆结构。
柔性薄膜衬底解离前的结构如图7所示，包括基板100、牺牲层400、柔性薄膜衬底200和电子元件300，其中柔性薄膜衬底200完全包覆基体。
解离时，如图8所示，将柔性薄膜衬底200从牺牲层400上撕开得到分离后的成品柔性显示器件。
本实施例用于柔性显示器件制备的衬底与基板分离工艺，具有衬底与基板分离简单、成本低、快速且不影响器件性能的特点。
实施例5
本实施例制备一种柔性TFT驱动背板ia，以验证本发明的效果，制备过程如下：
(1)首先，选择玻璃基板作为硬质的基板，先对玻璃基板进行清洗。
(2)在玻璃基板上制备聚酰亚胺薄膜衬底。具体的，在玻璃基板上涂覆聚酰氨酸溶液，采用旋涂的方式，让部分溶液从玻璃基板边缘溢出，直到玻璃基板100侧面都被溶液覆盖为止。旋涂完毕之后，将硬质基板送入N2气氛的烘箱内对聚酰胺酸初体膜进行固化成膜，形成如图1的部分包覆结构。
(3)然后在聚酰亚胺薄膜衬底制备TFT驱动电路。
(4)沿着TFT驱动电路的***，用切割机在聚酰亚胺薄膜衬底和玻璃基板重叠的位置，从聚酰亚胺薄膜衬底表面垂直向下进行切割，避免切割至玻璃基板，可参见图2。
(5)最后将聚酰亚胺薄膜衬底直接从基板上撕下。
为了对比效果，制备另一柔性TFT驱动背板ib，ib与ia唯一的不同在于不形成部分包覆的结构，聚酰亚胺薄膜只旋涂在基板上表面。在制作驱动电路的过程中，可以看见聚酰亚胺薄膜边缘有明显的翘起、鼓泡等现象，严重干扰了器件的正常制作。
可见，本发明具有衬底与基板分离简单、成本低、快速且不影响器件性能的特点。
实施例6
本实施例制备一种柔性TFT驱动背板iia以验证本发明的效果，制备过程如下：
(1)首先，选择玻璃基板作为硬质的基板，先对玻璃基板进行清洗。
(2)在玻璃基板上制备聚酰亚胺薄膜衬底。具体的，在玻璃基板上涂覆聚酰氨酸溶液，采用浸涂的方式，让玻璃基板完全浸泡于聚酰亚胺溶液中，浸泡10分钟后取出，将玻璃基板送入N2气氛的烘箱内对聚酰胺酸初体膜进行固化成膜，形成如图3的完全包覆体结构。
(3)然后在聚酰亚胺薄膜衬底上制备TFT驱动电路。
(4)沿着TFT驱动电路的***，用切割机在聚酰亚胺薄膜衬底200、玻璃基板、聚酰亚胺薄膜衬底三层重叠的位置，从聚酰亚胺薄膜衬底表面垂直向下进行切割，进行切割，避免切割至玻璃基板，如图4所示。
(5)最后将聚酰亚胺薄膜直接从基板上撕下。
为了对比效果，制备另一柔性TFT驱动背板iib，iib与iia唯一的不同在于不形成完全包覆的结构，聚酰亚胺薄膜只旋涂在基板上表面。在制作驱动电路的过程中，可以看见聚酰亚胺薄膜边缘有明显的翘起、鼓泡等现象，严重干扰了器件的正常制作。
可见，本发明具有衬底与基板分离简单、成本低、快速且不影响器件性能的特点。
实施例7
本实施例制备一种柔性AMOLED面板iiia，含TFT驱动背板以及OLED发光器件，具体包括以下步骤：
(1)利用溶液加工法，制备石墨烯薄膜牺牲层具体的，首先制备石墨烯氧化物作为一种胶体溶液，涂覆在金属基板表面，利用金属基板的还原能力使其原位地转变为石墨烯，对溶剂进展蒸发中，石墨烯发生自组装形成石墨烯薄膜。
(2)制备聚萘二甲酸乙二酯衬底，使得该聚萘二甲酸乙二酯衬底完全包覆牺牲层，并且覆盖基板边缘外侧形成部分包覆体。具体的，采用旋涂的方式，让溶液完全覆盖牺牲层，并且让部分溶液从玻璃基板边缘溢出，直到玻璃基板侧面都被溶液覆盖为止。旋涂完毕之后，送入N2气氛的烘箱内进行固化成膜。得到如图5所示的部分包覆结构。
(3)在聚萘二甲酸乙二酯衬底上制备TFT驱动电路和OLED器件。
(4)在聚萘二甲酸乙二酯衬底上切割出目标面板的轮廓，将衬底从牺牲层上撕下。
为了对比效果，设置对比实施例iiib，iiib与iiia唯一的不同在于不形成部分包覆结构，仅在牺牲层一面制备聚萘二甲酸乙二酯衬底。在制作元器件时，可以看见聚萘二甲酸乙二酯薄膜边缘有明显的翘起、鼓泡等现象，严重干扰了器件的正常制作。
可见，本发明具有衬底与基板分离简单、成本低、快速且不影响器件性能的特点。
实施例8
本实施例制备一种柔性AMOLED面板iiia，含TFT驱动背板以及OLED发光器件，具体制备过程如下：
首先选择金属基板作为硬质基板，在制备牺牲层之前，先对基板进行清洗。
(1)利用溶液加工法，制备石墨烯薄膜牺牲层，具体的，首先制备石墨烯氧化物作为一种胶体溶液，涂覆在金属基板、表面，利用金属基板、的还原能力使其原位地转变为石墨烯，对溶剂进展蒸发中，石墨烯发生自组装形成石墨烯薄膜。
(2)制备聚萘二甲酸乙二酯衬底，使得该聚萘二甲酸乙二酯衬底包覆牺牲层上表面及侧面、基体侧面及下底面，形成完全包覆。具体的，将基板和牺牲层一起浸泡在聚萘二甲酸乙二酯溶液中，10分钟后取出，送入N2气氛的烘箱内进行固化成膜。得到的聚萘二甲酸乙二酯衬底覆盖住了整个基板和牺牲层，如图7所示。
(3)在聚萘二甲酸乙二酯衬底上制备TFT驱动电路和OLED器件。
(4)在聚萘二甲酸乙二酯衬底上切割出目标面板的轮廓，将衬底从牺牲层上撕下。
为了对比效果，设置对比实施例ivb，ivb与iva唯一的不同在于不形成完全包覆结构，仅在牺牲层400一面制备聚萘二甲酸乙二酯衬底。在制作元器件时，可以看见聚萘二甲酸乙二酯薄膜边缘有明显的翘起、鼓泡等现象，严重干扰了器件的正常制作。
可见，本发明具有衬底与基板分离简单、成本低、快速且不影响器件性能的特点。
实施例9
本实施例的柔性显示器件，采用实施例1～4相同的衬底与基板分离工艺，和实施例5～8相同的制备工艺。在得到分离基板了的柔性衬底及其上的电子元件后，可对器件进行封装、组装、装配，最终形成完整的显示器件。此部分内容皆为业界常规技术手段，故在此不再赘述。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种衬底与基板分离工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在基板上制备柔性薄膜衬底；所述柔性薄膜衬底位于基板之上，并包覆基体的侧面；
(2)在柔性薄膜衬底上制备电子元件；
(3)沿着电子元件***，从柔性薄膜衬底表面垂直向下切割，再将柔性薄膜衬底解离，获得柔性显示器件。
2.根据权利要求1所述的衬底与基板分离工艺，其特征在于，步骤(1)所述柔性薄膜衬底与基板之间还设有牺牲层。
3.根据权利要求1或2所述的衬底与基板分离工艺，其特征在于，步骤(1)所述柔性薄膜还包覆基体的下底面。
4.根据权利要求2所述的衬底与基板分离工艺，其特征在于，所述牺牲层为碳单质薄膜、氮化物薄膜中的一种以上。
5.根据权利要求4所述的衬底与基板分离工艺，其特征在于，所述碳单质为非晶碳、碳纳米管、石墨烯、富勒烯或类金刚石。
6.根据权利要求4所述的衬底与基板分离工艺，其特征在于，所述氮化物为氮化硅、氮化铝、氮化镓或氮化铟。
7.一种柔性显示器件的制备工艺，其特征在于，包括权利要求1～6任一项所述的衬底与基板分离工艺。
8.一种柔性显示器件，其特征在于，由权利要求7所述的柔性显示器件的制备工艺制备而成。
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