CN113299606B - 一种柔性基板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性基板及其制备方法，所述柔性基板包括第一柔性基层、氧化硅无机层、非晶硅无机层以及第二柔性基层。所述制备方法包括：提供一硬质基板；在所述硬质基板上依次制备第一柔性基层、氧化硅无机层、非晶硅无机层以及第二柔性基层；去除所述硬质基板；其中，所述第一柔性基层的材质为第一聚酰亚胺材料，所述第二柔性基层的材质为第二聚酰亚胺材料。本发明的技术效果在于，增强所述柔性基板的弯折性能与制程的稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及显示领域，具体涉及一种柔性基板及其制备方法。
背景技术
和传统显示器件相比，柔性显示器件，例如柔性OLED及柔性Micro-LED等，均具有可外折、内折、二折、三折甚至是多折等优点，同时具有携带便利和体验多样化等特点。因此，柔性显示器件成为当下研究的热点和未来的发展方向。
聚酰亚胺材料由于优异的耐热性和低的热膨胀系数等性能，而成为柔性自发光基板的首选材料。
现有技术中，为了提高柔性基板的激光剥离良率，主要通过引入具有聚酰亚胺、氧化硅、聚酰亚胺三明治结构的双层聚酰亚胺作为柔性基板。
但是在对现有技术的研究和实践过程中，本申请的发明人发现，在上述解决方案中，虽然可以提高激光剥离时的分离良率，但会存下以下风险：在面板TFT的制程中，双层聚酰亚胺结构容易出现分离问题，无法满足制程稳定性；以及在面板弯折的过程中，双层聚酰亚胺结构因为粘结力不够也容易分离，无法满足弯折稳定性。
发明内容
本申请的目的在于，提供一种柔性基板及其制备方法，可以解决现有的柔性基板中双层聚酰亚胺结构在弯折和TFT制程中容易分离的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供一种柔性基板的制备方法，包括以下步骤：提供一硬质基板；在所述硬质基板上制备第一柔性基层，其中，所述第一柔性基层的材质为第一聚酰亚胺材料；在所述第一柔性基层上制备氧化硅无机层；在所述氧化硅无机层上制备非晶硅无机层；在所述非晶硅无机层上制备第二柔性基层，其中，所述第二柔性基层的材质为第二聚酰亚胺材料；以及去除所述硬质基板。
进一步地，所述第二聚酰亚胺材料的材质中包括粘结力增强剂。
进一步地，所述粘结力增强剂包含硅氧烷链节；所述粘结力增强剂在所述第二聚酰亚胺材料中所占的质量分数为5～15％。
进一步地，所述在所述硬质基板上制备所述第一柔性基层的步骤包括：在所述硬质基板上涂布一层第一聚酰亚胺溶液，对所述第一聚酰亚胺溶液进行热固化处理，其中，所述热固化处理的温度为400℃～1000℃；所述在所述非晶硅无机层上制备所述第二柔性基层的步骤包括：在所述非晶硅无机层上涂布一层第二聚酰亚胺溶液，对所述第二聚酰亚胺溶液进行热固化处理，其中，所述热固化处理的温度为400℃～1000℃。
进一步地，所述在所述氧化硅无机层上制备所述非晶硅无机层的步骤包括：对所述非晶硅无机层进行激光退火处理。
进一步地，所述氧化硅无机层的膜层厚度为3000～6000埃米；所述非晶硅无机层的膜层厚度为100～200埃米；在所述激光退火处理的步骤中，激光退火的能量密度为190～240mJ/cm2。
进一步地，在所述激光退火处理步骤之后，所述非晶硅无机层的氢含量低于10％。
进一步地，所述第一柔性基层与所述第二柔性基层的膜层厚度为6～10μm；和/或，所述第一柔性基层与所述第二柔性基层的玻璃化转变温度为400℃～1000℃。
进一步地，所述第一柔性基层与所述第二柔性基层的热膨胀系数小于5ppm/℃。
为实现上述目的，本发明还提供一种柔性基板，包括：第一柔性基层；氧化硅无机层，设于所述第一柔性基层上；非晶硅无机层，设于所述氧化硅无机层上；以及第二柔性基层，设于所述非晶硅无机层上；其中，所述第一柔性基层的材质为第一聚酰亚胺材料，所述第二柔性基层的材质为第二聚酰亚胺材料，所述第二聚酰亚胺材料中包含有硅氧烷链节。
本申请的技术效果在于，在双层柔性基层之间增加一层激光退火处理之后的非晶硅无机层，增强所述非晶硅无机层表面的粗糙度，同时，在与所述非晶硅无机层直接接触的第二柔性基层的材料中增加硅氧烷链节，增强所述第二柔性基层的粘结力。此时，所述非晶硅无机层与所述第二柔性基层之间的粘结力会显著增加，在后续的弯折过程中，保证了所述柔性基板具有极佳的弯折性能，并且在后续薄膜晶体管的制程中，增强所述第一柔性基层与所述第二柔性基层之间的粘结力，保证制程的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的柔性基板的制备方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的柔性基板剥离硬质基板前的结构示意图；
图3是本申请实施例提供的柔性基板的结构示意图。
附图标记说明：
1、硬质基板；2、第一柔性基层；3、氧化硅无机层；4、非晶硅无机层；5、第二柔性基层。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。
本申请实施例提供一种柔性基板及其制备方法。以下分别进行详细说明。需说明的是，以下实施例的描述顺序不作为对实施例优选顺序的限定。
如图1至图3所示，本申请一实施例提供一种柔性基板的制备方法，所述柔性基板的制备方法包括步骤S1～S6。
S1提供一硬质基板1，所述硬质基板1起到衬底作用，一般采用玻璃基板等刚性基板，便于后续柔性材料(例如聚合物材料)的均匀涂布，防止出现气泡等现象。
S2在所述硬质基板1上制备第一柔性基层2，具体地，在所述硬质基板1上均匀涂布一层第一聚酰亚胺溶液(Polyimide，PI)，所述第一聚酰亚胺溶液是通过二酐和二胺单体在极性非质子溶剂中低温缩聚而成的。对所述第一聚酰亚胺溶液进行热固化处理，所述热固化处理的温度大于400℃，在本申请一实施例中，所述热固化处理的温度为400℃～1000℃，热固化后所述第一聚酰亚胺溶液成膜后形成所述第一柔性基层2。所述第一柔性基层2具有良好的柔韧性以及弯折性能，适用于柔性显示器件等。
所形成的所述第一柔性基层2的厚度为6～10微米，所述第一柔性基层2的玻璃化转变温度大于400℃，在本申请一实施例中所述第一柔性基层2的玻璃化转变温度为400℃～1000℃。所述第一柔性基层2的热膨胀系数小于5ppm/℃。
玻璃化转变温度(Tg)是指由玻璃态转变为高弹态所对应的温度。玻璃化转变是非晶态高分子材料固有的性质，是高分子运动形式转变的宏观体现，它直接影响到材料的使用性能和工艺性能，因此长期以来它都是高分子物理研究的主要内容。玻璃化温度(Tg)是分子链段能运动的最低温度，其高低与分子链的柔性有直接关系，分子链柔性越大，玻璃化温度就低；分子链刚性大，玻璃化温度就高。
S3在所述第一柔性基层2上制备氧化硅无机层3，具体地，可采用等离子体化学增强气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)等方法在所述第一柔性基层2上沉积一层氧化硅，所述氧化硅为二氧化硅(SiO2)，形成所述氧化硅无机层3。所述氧化硅无机层3的厚度为3000～6000埃米
所述等离子体化学增强气相沉积法是借助微波或射频等方式，使氧化硅气体在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在所述第一柔性基层2上即可沉积出氧化硅薄膜，即为所述氧化硅无机层3。
S4在所述氧化硅无机层3上制备非晶硅无机层4，具体地，采用等离子体化学增强气相沉积法等方法在所述氧化硅无机层3上沉积一层非晶硅，并对其进行激光退火处理，形成非晶硅无机层4。所述非晶硅无机层4的厚度为100～200埃米
在所述激光退火处理步骤中，激光退火的能量密度为190～240mJ/cm2，所采用的激光波长为200～400纳米，在本实施例中，所述激光的波长优选为308纳米。
在完成所述激光退火处理步骤之后，所述非晶硅无机层4的氢含量原子百分比低于10％，所述非晶硅无机层4的表面粗糙度增加，有助于提高与后续膜层之间的粘结力，防止在弯折过程中出现脱离等现象，提高所述非晶硅无机层4与其他膜层之间的粘结力。
S5在所述非晶硅无机层4上制备第二柔性基层5，具体地，在所述非晶硅无机层4上均匀涂布一层第二聚酰亚胺溶液(Polyimide，PI)，所述第二聚酰亚胺溶液材质中包括粘结力增强剂，所述粘结力增强剂包含硅氧烷链节，所述粘结力增强剂在所述第二聚酰亚胺材料中所占的质量分数为5～15％。加入含有硅氧烷链节的粘结力增强剂后，提高了所述第二聚酰亚胺溶液的粘结性，增强了所述第二柔性基层5的弯折性能。
对所述第二聚酰亚胺溶液进行热固化处理，所述热固化处理的温度大于400℃，在本申请一实施例中，所述热固化处理的温度为400℃～1000℃，热固化后所述第二聚酰亚胺溶液成膜后形成所述第二柔性基层5(参见图2)。所述第二柔性基层5具有良好的柔韧性以及弯折性能，适用于柔性显示器件等。
所形成的所述第二柔性基层5厚度为6～10微米，所述第二柔性基层5的玻璃化转变温度大于400℃，在本申请一实施例中所述第二柔性基层5的玻璃化转变温度为400℃～1000℃。所述第二柔性基层5的热膨胀系数小于5ppm/℃。
所述第一柔性基层2、所述氧化硅无机层3、所述非晶硅无机层4以及所述第二柔性基层5形成一个双层柔性基板，在所述第二柔性基层5的聚酰亚胺材料中加入硅氧烷链节作为粘结力增强剂，并且对所述非晶硅无机层4进行激光退火处理，在增强所述第二柔性基层5自身的粘结力的同时，也能增强所述第二柔性基层5与所述非晶硅无机层4之间的粘结力，进一步提高所述双层柔性基板的弯折性能，降低制程难度，使得所述双层柔性基板更适用于柔性显示器件。
S6去除所述硬质基板1，具体地，可采用激光剥离等方式将所述硬质基板1与所述第一柔性基层2剥离，去除所述硬质基板1，激光剥离是相对较为温和的膜层分离方式，对所述第一柔性基层2的损伤极小，保证剥离后的双层柔性基板的完整性，也不会影响其弯折性能。
本申请一实施例所述柔性基板的制备方法的技术效果在于，在所述柔性基板的制备过程中，在双层柔性基层之间增加一层非晶硅无机层，并对所述非晶硅无机层进行激光退火处理，增强所述非晶硅无机层表面的粗糙度，同时，在与所述非晶硅无机层直接接触的第二柔性基层的材料中增加硅氧烷链节，增强所述第二柔性基层的粘结力。
此时，激光退火后的所述非晶硅无机层与增加了硅氧烷链节的所述第二柔性基层之间的粘结力会显著增加，在后续的弯折过程中，保证了第一柔性基层、氧化硅无机层、所述非晶硅无机层与所述第二柔性基层构成的双层柔性基板具有极佳的弯折性能，并且在后续薄膜晶体管的制程中，增强所述第一柔性基层与所述第二柔性基层之间的粘结力，保证制程的稳定性。
如图3所示，本申请一实施例还提供一种柔性基板，包括第一柔性基层2、氧化硅无机层3、非晶硅无机层4以及第二柔性基层5。
所述第一柔性基层2所用材料为第一聚酰亚胺溶液，所述第一聚酰亚胺溶液是通过二酐和二胺单体在极性非质子溶剂中低温缩聚而成的。所述第一柔性基层2的厚度为6～10微米，所述第一柔性基层2的玻璃化转变温度大于400℃，在本申请一实施例中所述第一柔性基层2的玻璃化转变温度为400℃～1000℃。所述第一柔性基层2的热膨胀系数小于5ppm/℃。所述第一柔性基层2具有良好的柔韧性以及弯折性能，适用于柔性显示器件等。
所述氧化硅无机层3设于所述第一柔性基层2上，所述氧化硅具体为二氧化硅(SiO2)。所述氧化硅无机层3的厚度为3000～6000埃米
所述非晶硅无机层4设于所述氧化硅无机层3上，并且所述非晶硅无机层4是经过激光退火处理后形成的，所述非晶硅无机层4的厚度为100～200埃米
激光退火处理后，所述非晶硅无机层4的氢含量原子百分比低于10％，所述非晶硅无机层4的表面粗糙度增加，有助于提高与其余膜层之间的粘结力，防止在弯折过程中出现脱离等现象，提高所述非晶硅无机层4与其他膜层之间的粘结力。
所述第二柔性基层5设于所述非晶硅无机层4上，所述第二柔性基层5所用材料为第二聚酰亚胺溶液(Polyimide，PI)，所述第二聚酰亚胺溶液材质中包括粘结力增强剂，所述粘结力增强剂包含硅氧烷链节，所述粘结力增强剂在所述第二聚酰亚胺材料中所占的质量分数为5～15％。加入含有硅氧烷链节的粘结力增强剂后，提高了所述第二聚酰亚胺溶液的粘结性，增强了所述第二柔性基层5的弯折性能，使其更适用于柔性显示器件。
所述第二柔性基层5厚度为6～10微米，所述第二柔性基层5的玻璃化转变温度大于400℃，在本申请一实施例中所述第二柔性基层5的玻璃化转变温度为400℃～1000℃。所述第二柔性基层5的热膨胀系数小于5ppm/℃。
在所述第二柔性基层5的聚酰亚胺材料中加入硅氧烷链节作为粘结力增强剂，并且对所述非晶硅无机层4进行激光退火处理，在增强所述第二柔性基层5自身的粘结力的同时，也能增强所述第二柔性基层5与所述非晶硅无机层4之间的粘结力，进一步提高所述双层柔性基板的弯折性能，降低制程难度，使得所述双层柔性基板更适用于柔性显示器件。
本申请一实施例所述柔性基板的技术效果在于，在双层柔性基层之间增加一层激光退火处理之后的非晶硅无机层，增强所述非晶硅无机层表面的粗糙度，同时，在与所述非晶硅无机层直接接触的第二柔性基层的材料中增加硅氧烷链节，增强所述第二柔性基层的粘结力。
此时，激光退火后的所述非晶硅无机层与增加了硅氧烷链节的所述第二柔性基层之间的粘结力会显著增加，在后续的弯折过程中，保证了所述柔性基板具有极佳的弯折性能，并且在后续薄膜晶体管的制程中，增强所述第一柔性基层与所述第二柔性基层之间的粘结力，保证制程的稳定性。
以上对本申请实施例所提供的一种柔性基板及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
Claims (9)
1.一种柔性基板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一硬质基板；
在所述硬质基板上制备第一柔性基层，其中，所述第一柔性基层的材质为第一聚酰亚胺材料；
在所述第一柔性基层上制备氧化硅无机层；
在所述氧化硅无机层上制备非晶硅无机层；对所述非晶硅无机层进行激光退火处理；
在所述非晶硅无机层上制备第二柔性基层，其中，所述第二柔性基层的材质为第二聚酰亚胺材料；以及
去除所述硬质基板。
2.如权利要求1所述的柔性基板的制备方法，其特征在于，
所述第二聚酰亚胺材料的材质中包括粘结力增强剂。
3.如权利要求2所述的柔性基板的制备方法，其特征在于，
所述粘结力增强剂包含硅氧烷链节；
所述粘结力增强剂在所述第二聚酰亚胺材料中所占的质量分数为5～15％。
4.如权利要求1所述的柔性基板的制备方法，其特征在于，
所述在所述硬质基板上制备所述第一柔性基层的步骤包括：
在所述硬质基板上涂布一层第一聚酰亚胺溶液，对所述第一聚酰亚胺溶液进行热固化处理，其中，所述热固化处理的温度为400℃～1000℃；
所述在所述非晶硅无机层上制备所述第二柔性基层的步骤包括：
在所述非晶硅无机层上涂布一层第二聚酰亚胺溶液，对所述第二聚酰亚胺溶液进行热固化处理，其中，所述热固化处理的温度为400℃～1000℃。
5.如权利要求1所述的柔性基板的制备方法，其特征在于，
所述氧化硅无机层的膜层厚度为3000～6000埃米；
所述非晶硅无机层的膜层厚度为100～200埃米；
在所述激光退火处理的步骤中，激光退火的能量密度为190～240mJ/cm2。
6.如权利要求1所述的柔性基板的制备方法，其特征在于，
在所述激光退火处理步骤之后，所述非晶硅无机层的氢含量低于10％。
7.如权利要求1所述的柔性基板的制备方法，其特征在于，
所述第一柔性基层与所述第二柔性基层的膜层厚度为6～10μm；和/或，
所述第一柔性基层与所述第二柔性基层的玻璃化转变温度为400℃～1000℃。
8.如权利要求1所述的柔性基板的制备方法，其特征在于，
所述第一柔性基层与所述第二柔性基层的热膨胀系数小于5ppm/℃。
9.一种柔性基板，其特征在于，包括：
第一柔性基层；
氧化硅无机层，设于所述第一柔性基层上；
非晶硅无机层，设于所述氧化硅无机层上；以及
第二柔性基层，设于所述非晶硅无机层上；
其中，所述第一柔性基层的材质为第一聚酰亚胺材料，所述第二柔性基层的材质为第二聚酰亚胺材料，所述第二聚酰亚胺材料中包含有硅氧烷链节；所述非晶硅无机层为激光退火处理后的膜层。
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