CN101300899A - 制备具有柔性基板的器件的方法以及采用该方法制备的具有柔性基板的器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备具有柔性基板的器件的方法以及一种采用该方法制备的具有柔性基板的器件。根据本发明制备具有柔性基板的器件的方法，将玻璃用作母板，采用化学气相沉积法或真空蒸发法在母板上形成用作基板的聚合物层，形成器件，以及最后，从母板上分离出其上形成器件的基板，从而可以制得具有柔性基板的大型器件。此外，因为形成有机发光器件的基板和密封剂是由相同材料形成的，在器件制成后，由于器件自身产生的应力，该器件不会弯曲。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备具有柔性基板(flexible substrate)的器件的方法以及一种采用该方法制备的具有柔性基板的器件。
背景技术
通常，有机发光器件(OLED)包括两个电极(阳极和阴极)以及至少一个置于这两个电极之间的有机层。在具有该结构的有机发光器件中，当在两个电极之间施加电压时，源自阳极的空穴和源自阴极的电子被注入有机层。该电子和空穴在有机层重新结合从而形成激子。当该激子再次衰变至基态时，发射相应能量差的光子。根据这个原理，有机发光器件发射可见光。利用这个原理，有可能制备信息显示器件或照明器件。
有机发光器件被广泛应用于大小为5英寸或更小的小型显示器，例如蜂窝式电话的外视窗。已经试图将有机发光器件用于大型显示器。但是，液晶显示器(LCD)被广泛应用在该应用领域。就价格和性能而言，有机发光器件不比LCD更优异。因此，有机发光器件难以进入市场。研究者已经对区别于LCD的有机发光器件进行了大量的研究，柔性有机发光器件就是其中之一。有机发光器件是自发光型并且厚度通常为0.2μm或更小。因此，正确选择基板的材料和厚度可以制得薄的柔性显示器件。
可以采用三种主要的方法制备根据相关领域的柔性有机发光器件。
第一，直接在如塑料的可被弯曲的基板上制备有机发光器件。这种方法的缺点在于由于在加工过程中基板可能被弯曲，因此难以使用大面积的基板。
第二，为补充第一种方法，将常规用于制备有机发光器件的玻璃用作母板(mother substrate)。将如薄塑料的可被弯曲的基板与母板结合，并在其上制备有机发光器件。然后，从玻璃基板上分离出塑料基板。在此情况下，由于玻璃基板的刚性特征有可能使用大型基板。
但是，由于上述方法通过注射或层压法制备塑料基板，该塑料基板的表面粗糙。此外，如当塑料基板与母板结合时形成灰尘的缺点对后续用真空蒸发制备的有机发光器件的寿命有严重的影响。
第三种方法是卷绕法(roll-to-toll process)，该方法与第一种方法相同的是：采用如塑料等可被弯曲的基板。但是，该方法与第一种方法的不同在于，在卷绕长基板的同时进行加工。该方法的优点是可以进行大量生产。但是，该方法没有达到足以用于制备有机发光器件的技术水平。
由于上述原因，尽管对柔性有机发光器件进行了积极研究，其商业化的显著成果还未见报道。
发明内容
技术问题
当本发明人对制备具有能解决上述问题的新结构的柔性发光器件的方法进行研究时，发现了可以通过以下方法制得具有柔性基板的大型器件：将玻璃用作母板，采用化学气相沉积法或真空蒸发法在该母板上形成用作基板的聚合物层，于其上形成器件，以及最后，从母板上分离出其上具有器件的基板。结果，本发明人完成了本发明。
因此，本发明的一个目的为提供一种制备具有柔性基板的器件的方法。
本发明的另一个目的为提供一种根据上述方法制成的具有柔性基板的器件。
技术方案
根据本发明的实施方案，制备所述具有柔性基板的器件的方法包括以下步骤：1)采用化学气相沉积法或真空蒸发法在母板上形成第一聚合物层，2)在所述第一聚合物层上形成器件，该器件选自由光学器件、电子器件以及光学器件和电子器件的组合组成的组中，3)采用化学气相沉积法或真空蒸发法在所述器件上形成第二聚合物层，以及4)沿所述器件的外缘切割第一聚合物层和第二聚合物层，并从母板上分离出具有第一聚合物层、器件和第二聚合物层顺序层压的结构的器件。
有益效果
根据本发明的制备具有柔性基板的器件的方法，将玻璃用作母板，通过采用化学气相沉积法或真空蒸发法在该母板上形成用作基板的聚合物层，形成器件，最后，从母板上分离出其上形成器件的基板，从而可以制得具有柔性基板的大型器件。此外，由于形成有机发光器件的基板和密封剂是由相同材料形成的，在器件制成后，由于器件自身产生的应力该器件不会弯曲。
附图说明
图1为显示聚对二甲苯(parylene)N、C和D的分子式的图；
图2为显示聚对二甲苯沉积法的方案视图；
图3为显示根据本发明实施方案制备具有柔性基板的有机发光器件的方法的图；
图4为显示根据本发明实施方案所述的具有柔性基板的有机发光器件在发光和不发光时的照片的图；
图5为显示根据本发明实施方案制备一面粘合上PET的具有柔性基板的有机发光器件的方法的图；以及
图6为显示根据本发明实施方案制备两面粘合上PET的具有柔性基板的有机发光器件的方法的图。
具体实施方式
下文中，将给出对本发明的详细描述。
在根据本发明的实施方案制备具有柔性基板的器件的方法的步骤1)中，最初用丙酮和甲醇清洁母板。然后，将该母板放入真空室，并通过化学气相沉积法或真空蒸发法形成第一聚合物层。
母板包括选自由玻璃基板、金属板或陶瓷制品(ceramic)组成的组中的任一种。尤其是，优选采用玻璃基板。
所有种类的能通过真空蒸发法制备的材料都可被用作第一聚合物层的聚合物。但是，制成器件后该材料需容易从母板分离出。优选地，该聚合物包括聚对二甲苯N、C、D等。尤其是，聚对二甲苯C在沉积速度方面具有优势。图1显示了聚对二甲苯N、C和D的分子式。已知，聚对二甲苯在可见区是透明的，并且在阻止潮气和氧气方面比任何其它聚合物材料更优秀。
除了用于支撑作为母板的玻璃基板的3个销(pin)的接触点外，第一聚合物层沉积在玻璃基板的整个表面上。由于第一聚合物层非常弱地与玻璃基板结合，当第一聚合物层没有覆盖玻璃基板的整个表面而仅仅沉积在将要制备器件处的表面上时，第一聚合物层有可能在制备器件的过程中从玻璃基板分离。因此，需要将第一聚合物层沉积在玻璃基板的整个表面上。由于第一聚合物层与玻璃基板结合弱，制备器件后可以容易地从玻璃基板上分离出第一聚合物层。同时，当在玻璃基板上进行预期的表面处理以改善第一聚合物层和玻璃基板之间的粘合时，不需要将第一聚合物层沉积在玻璃基板的整个表面上。但是，在此情况下，可能会出现当制成器件后玻璃基板和第一聚合物层彼此分离的问题。因此，优选将第一聚合物层沉积在玻璃基板的整个表面上。在本发明中，第一聚合物层的厚度为5～1,000μm，并且优选地，为10～100μm。
如上所述，由于采用真空蒸发法在母板上形成可被弯曲并用于制备有机发光器件的基板，因此避免了由于如注射、挤压等步骤在塑料基板上形成的灰尘的产生。其表面的粗糙度也足够好地制备有机发光器件。
在步骤2)中，在上述第一聚合物层上形成选自由光学器件、电子器件和其组合组成的组中的器件。
该器件可以为有机发光器件，其具有在第一聚合物层上形成的正极、含有多层结构的有机材料和负极。
除上述有机发光器件外，该器件可以为选自由有机/无机薄膜晶体管、硅薄膜晶体管和液晶组成的组中的任何一种。
在步骤3)中，将在步骤2)中制备的且具有在母板上顺序层压第一聚合物层和器件的结构的器件放入真空室。按化学气相沉积法或真空蒸发法形成第二聚合物层。该步骤是为防止器件接触外部空气的密封处理。此时，第二聚合物层的厚度为5～1000μm，并且优选为10～100μm。
优选地，用于第二聚合物层的聚合物与用于第一聚合物层的聚合物相同，因为不会由于聚合物的热膨胀系数的差异产生应力。但是，可以采用不同于第一聚合物层聚合物的聚合物。此外，当第一聚合物层和第二聚合物层是由相同材料形成时，如果第一聚合物层和第二聚合物层间的厚度差为20％或更小，有可能防止其自身产生的应力。
在步骤4)中，用刀等沿器件的外缘切割第一聚合物层和第二聚合物层，从而从母板上分离出具有第一聚合物层、器件和第二聚合物层顺序层压的结构的器件。为了从母板上顺利地分离第一聚合物层，优选母板和第一聚合物层彼此物理附着薄弱，例如，母板和通过气相沉积法施加的第一聚合物层之间不是彼此化学偶联的或彼此附着不强。尤其是，当第一聚合物层是由聚对二甲苯形成时，由于聚对二甲苯和形成母板的玻璃间的粘合非常弱，因此可以容易地将母板和第一聚合物层彼此分离。
根据本发明的实施方案制备器件的方法，采用真空蒸发法在母板上形成第一聚合物层从而形成可被弯曲的基板，在其上制备光学器件或电子器件，采用真空蒸发法在制备的器件上沉积成第二聚合物层，并由此分离母板，从而有可能制备多种可被弯曲的器件。
图3显示了根据本发明的实施方案制备具有柔性基板的有机发光器件的方法。
同时，在步骤4)中，沿器件的外缘切割第一聚合物层和第二聚合物层后，从母板分离出器件前，可以进一步包括在切割区域内向第二聚合物层施用粘合剂并粘合上柔性聚合物膜或金属膜的步骤。
此外，将器件从母板分离出后，可以包括向层压有第一聚合物层的该器件的反面施用粘合剂并粘合上柔性聚合物膜或金属膜的步骤。
只要膜透光，可以将任何膜用作柔性聚合物膜。优选地，采用PET膜。当采用金属膜时，该金属膜必须仅附着于发光处的反面。
下文中，为理解本发明将公开本发明的优选实施方案。但是，提供下面的实施方案仅为了更好地理解本发明，而本发明并不限于此。
第一实施方案：根据本发明的第一实施方案制备具有柔性基板的有机发光器件
将玻璃基板用作母板，并将聚对二甲苯C用作制备有机发光器件的基板和密封剂。
最初用丙酮和甲醇清洁作为母板且大小为100×100mm2的玻璃基板。然后，将清洁过的玻璃基板放入聚对二甲苯沉积装置中。在聚对二甲苯沉积装置中采用气相沉积法沉积第一聚对二甲苯层至30μm的厚度。除了用于支撑作为母板的玻璃基板的3个销的接触点外，将聚对二甲苯沉积在玻璃基板的整个表面上。图2为显示聚对二甲苯沉积法的方案视图。将第一聚对二甲苯沉积在母板上后，通过形成正极、具有多层结构的有机材料和负极在其上制备有机发光器件。然后，作为防止有机发光器件接触外部空气的密封方法，将制备的具有第一聚对二甲苯层和有机发光器件在母板上顺序层压的结构的器件放入聚对二甲苯沉积装置。此外，采用气相沉积法将第二聚对二甲苯层沉积至30μm的厚度。为从母板上分离出上述有机发光器件，用刀等沿有机发光器件的外缘切割两个聚对二甲苯层。然后，从母板上分离出具有包括第一聚对二甲苯层、有机发光层和第二聚对二甲苯层结构的器件，从而制得所述器件。
所述制得的有机发光器件的总厚度为大约60μm。此外，该有机发光器件可以被容易地弯曲并正常工作。
图3显示根据本发明的第一实施方案制备具有柔性基板的有机发光器件的方法。
图4显示制备的具有柔性基板的有机发光器件在发光和不发光时的图片。
如图4中所示，即使将有机发光器件弯曲至曲率半径为1cm以内，根据本发明的第一实施方案的具有柔性基板的有机发光器件也会发光。
第二实施方案：根据本发明的第二实施方案制备具有柔性基板的器件
根据第一实施方案，第一和第二聚对二甲苯层的厚度分别为30μm。总厚度为60μm的所述器件可以很容易地弯曲并且更易损坏。作为弥补该缺陷并减小厚的聚对二甲苯层的沉积时间的方法，可以在器件的一面或两面另外粘合上柔性聚合物膜或金属膜。
根据该实施方案制备器件的方法与根据第一实施方案的方法相同，直到在母板上形成了第一聚对二甲苯层、有机发光器件、第二聚对二甲苯层，然后切割两个聚对二甲苯层。在本实施方案中，第一聚对二甲苯层和第二聚对二甲苯层的厚度分别为10μm。由于要粘合上另外的膜，因此聚对二甲苯不需要是厚的。
将第一聚对二甲苯层和第二聚对二甲苯层从根据第一实施方案制得的器件上切割下来后，在切割区域内向第二聚对二甲苯层施用粘合剂，并粘合上PET膜。然后，从母板上分离第一聚对二甲苯层，从而制成器件。
此外，可以将粘合剂施用于附着有第一聚对二甲苯层的器件的反面，然后可以粘合上PET膜。
该PET膜的厚度为大约100μm，并且制成的有机发光器件的物理强度大。
图5显示制备其一面粘合上PET的具有柔性基板的有机发光器件的方法。图6显示制备其两面粘合上PET的具有柔性基板的有机发光器件的方法。只要膜透光，可以用任何其它膜代替PET膜。也可以用金属膜代替PET膜，但金属膜需仅粘合在发光处的反面。
第三和第四实施方案
除了用聚对二甲苯N代替聚对二甲苯C作为密封材料外，以同第一和第二实施方案中的相同方法制得具有柔性基板的有机发光器件。获得与第一和第二实施方案相同的结果。
Claims (10)
1、一种制备具有柔性基板的器件的方法，该方法包括以下步骤：
1)采用化学气相沉积法或真空蒸发法在母板上形成第一聚合物层；
2)在所述第一聚合物层上形成器件，该器件选自由光学器件、电子器件以及光学器件和电子器件的组合组成的组中；
3)采用化学气相沉积法或真空蒸发法在所述器件上形成第二聚合物层；以及
4)沿所述器件的外缘切割第一聚合物层和第二聚合物层，并从母板上分离出具有第一聚合物层、器件和第二聚合物层顺序层压的结构的器件。
2、如权利要求1所述的方法，其中，在步骤1)中，所述母板包括选自由玻璃基板、金属板和陶瓷制品组成的组中的一种。
3、如权利要求1所述的方法，其中，在步骤1)中，将所述第一聚合物层沉积在母板的整个表面上。
4、如权利要求1所述的方法，其中，在步骤2)中形成的器件选自由有机发光器件、有机/无机薄膜晶体管、硅薄膜晶体管和液晶组成的组中。
5、如权利要求1所述的方法，其中，所述第一聚合物层的聚合物和所述第二聚合物层的聚合物相同，并且选自聚对二甲苯N、C和D中。
6、如权利要求1所述的方法，其中，所述第一聚合物层和第二聚合物层的厚度为5～1,000μm。
7、如权利要求1所述的方法，该方法进一步包括：
在步骤4)中沿所述器件的外缘切割第一聚合物层和第二聚合物层后，在从母板上分离出具有第一聚合物层、器件和第二聚合物层顺序层压的结构的器件前，在切割区域内向第二聚合物层施用粘合剂，并粘合上柔性聚合物膜或金属膜。
8、如权利要求7所述的方法，该方法进一步包括：
从母板上分离出所述器件后，向层压有第一聚合物层的该器件的反面施用粘合剂，并粘合上柔性聚合物膜或金属膜。
9、一种如权利要求1～8中任一项所述的方法制备的器件。
10、如权利要求9所述的器件，其中，该器件选自由有机发光器件、有机/无机薄膜晶体管、硅薄膜晶体管和液晶组成的组中。
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