專利名稱：柔性電子器件、制造柔性電子器件的方法以及柔性襯底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柔性電子器件(Flexible Electronic Device)和該柔性電子器件的制造方法，以及在該柔性電子器件中使用的柔性襯底，更具體地，涉及一種制造包括如下柔性襯底的柔性電子器件的方法，該柔性襯底具有低的表面粗糙度和低的熱膨脹系數(shù)，可用于高溫玻璃襯底加工，且具有優(yōu)良的操作特性的新的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，隨著信息技術(shù)(IT)的發(fā)展，柔性電子器件的重要性日趨增大。因此，需要在柔性襯底上制造有機(jī)發(fā)光顯示器(organic light emitting display:0LED)、液晶顯示器(liquid crystal display:LCD)、電泳顯不器(Electrophoretic display:ΕΗ))、等離子顯不面板(plasma display pane:Ρ Ρ)、薄膜晶體管(thin-film transistor:TFT)、微處理器(microprocessor)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random access memory:RAM)等。
其中最興起的是，將可實(shí)現(xiàn)性最高、特性最優(yōu)異的有源矩陣OLED (AMOLED)直接用在現(xiàn)有多晶硅TFT加工中，由此高產(chǎn)量制造。
另一方面，關(guān)于使用柔性襯底制造電子器件的方法主要有以下三種:一種直接在塑料襯底上制造電子器件的方法，一種使用轉(zhuǎn)移加工的方法，一種直接在金屬襯底上制造電子器件的方法。
首先，關(guān)于直接在塑料襯底上制造電子器件的方法，韓國專利申請(qǐng)公開N0.2009-0114195公開了如下的方法:將一個(gè)由聚合物材料制成的柔性襯底粘結(jié)在玻璃襯底后形成電子器件，之后從玻璃襯底分離。韓國專利申請(qǐng)公開N0.2006-0134934公開了如下方法:通過旋壓方法在玻璃襯底上涂覆塑料后形成電子器件，之后從玻璃襯底分離，由此制作柔性電子器件。
但是，在上述公開技術(shù)中柔性襯底是由塑料制成的，因此可提供的加工溫度在100-350°C的范圍，然而，由于制造AM0LED、RAM、微處理器等的制作中必須在450°C (硅樹脂結(jié)晶溫度)以上進(jìn)行熱處理加工，因此，無法用塑料襯底制作上述的器件。此外，在制造加工中，如S1、Si02* SiN材料制成的無機(jī)半導(dǎo)體和絕緣體，與塑料襯底之間的熱膨脹系數(shù)的差異會(huì)導(dǎo)致缺陷，例如裂紋、錯(cuò)位等，從而降低產(chǎn)量。
此外，關(guān)于使用轉(zhuǎn)移加工的方法，韓國專利申請(qǐng)公開N0.2004-0097228公開了一種方法，如下:在玻璃襯底上依次形成分離層、薄膜器件、粘合劑層和臨時(shí)( 叫)襯底，之后將光(例如激光束)照射在所述玻璃襯底上，由此將轉(zhuǎn)移層從所述玻璃襯底分離。
但是，在轉(zhuǎn)移加工的情形中，由于薄膜器件的厚度薄，因此必須進(jìn)行在上部粘結(jié)臨時(shí)襯底而制作器件并最后再 除去臨時(shí)襯底的雙轉(zhuǎn)移加工。然而，該方法中，將臨時(shí)襯底粘結(jié)在薄膜器件上，之后再除去，因此無法應(yīng)用于界面結(jié)合力(省曹司)弱、且對(duì)水分或溶劑耐受性差的OLED等有機(jī)電子器件。此外，在臨時(shí)襯底至玻璃襯底的粘結(jié)和臨時(shí)襯底從玻璃襯底除去的過程中，厚度薄的薄膜器件會(huì)產(chǎn)生裂紋、雜質(zhì)混入等的缺陷，從而降低產(chǎn)量。
另外，關(guān)于使用金屬襯底的加工，韓國專利申請(qǐng)公開
N0.2008-0024037公開了一種在金屬襯底上提供具有高產(chǎn)量的柔性電子器件的方法，該方法通過在金屬襯底上形成一個(gè)低表面粗糙度的、包含玻璃成分的緩沖層，韓國專利申請(qǐng)公開N0.2009-0123164公開了一種通過拋光來從金屬襯底移除浮雕類型的圖案以提高產(chǎn)量的方法，韓國專利申請(qǐng)公開N0.2008-0065210公開了一種在玻璃襯底上形成剝離層和金屬層的方法。
但是，用在柔性電子器件的厚度為15-150 μ m的厚膜金屬襯底，具有數(shù)百nm以上的表面粗糙度。例如，通過滾軋形成的厚金屬膜具有滾軋痕跡，且由于通過沉積在襯底上形成的厚金屬膜具有的表面粗糙度與其厚度成比例而增大，并隨著沉積方法和條件而變化，因此難于制造表面粗糙度低的金屬襯底。因此，當(dāng)使用現(xiàn)有技術(shù)中的的金屬襯底時(shí)，必須在金屬襯底上沉積一個(gè)由聚合物材料制成的平整層，或者在金屬襯底上進(jìn)行拋光加工，以降低表面粗糙度。然而，在使用聚合物材料來降低表面粗糙度的情形中，與上述塑料襯底加工相同地，不能經(jīng)過高溫加工。此外，拋光加工適合制造使用單個(gè)晶體硅(Si)襯底的高價(jià)的微處理器或RAM，而對(duì)于廉價(jià)、大尺寸的柔性電子器件而言，其經(jīng)濟(jì)性降低。發(fā)明內(nèi)容
[技術(shù)問題]
本發(fā)明旨在解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，其主要目的在于提供一種制造柔性電子器件的方法，其不需要其他單獨(dú)的拋光加工、只通過簡單加工制造表面粗糙度低的柔性金屬襯底，并能夠在該金屬襯底上通過450°C以上的高溫加工制造電子器件，從能夠制造高性能柔性電子器件。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造高性能柔性電子器件的方
法，該方法可適用于與已知的使用玻璃襯底的加工溫度相等或更高的溫度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種用于電子器件的柔性金屬襯底，該襯底熱膨脹系低，使得不會(huì)產(chǎn)生由于襯底和在襯底上制造的器件之間的熱膨脹系數(shù)差而引起的缺陷，例如裂紋、剝離等。
[技術(shù)方案]
(I)作為解決上述問題的手段，本發(fā)明提供一種制造柔性電子器件的方法，其包括以下步驟:在母板上形成柔性襯底；將所述柔性襯底從所述母板分離；以及在之前與所述母板接觸著的、所述柔性襯底的被分離的表面上形成電子器件。
(2)此外，本發(fā)明提供一種制造柔性電子器件的方法，其包括以下步驟:在母板上形成柔性襯底；將在一個(gè)表面上具有粘合劑層的臨時(shí)襯底通過所述粘合劑層粘結(jié)在所述柔性襯底上；將具有粘結(jié)在其上的臨時(shí)襯底的所述柔性襯底從所述母板分離；以及在之前與所述母板接觸著的、所述柔性襯底的被分離的表面上形成電子器件。
在(I)或(2)的制造方法的情形中，當(dāng)通過在表面粗糙度非常低并可重復(fù)使用的母板上形成由金屬制成的柔性襯底，其后將柔性襯底從母板分離時(shí)，柔性襯底的被分離的表面具有與母板的表面狀態(tài)幾乎相似的表面狀態(tài)，因此沒有必要像現(xiàn)有技術(shù)中那樣為了降低表面粗糙度而使用高成本的拋光加工或使用不允許使用高溫加工的聚合物涂覆加工，從而可以低成本制造高性能柔性電子器件。
此外，(2)的制造方法中，使用了臨時(shí)襯底，因此可使用在適用于不低于450°C的高溫加工的相關(guān)領(lǐng)域玻璃襯底加工中采用的加工條件和設(shè)施。
(3)在上述的(I)或(2)的制造方法中，在所述母板上還形成剝離層，通過使用所述剝離層可將所述柔性襯底從所述母板分離。
即使在柔性襯底和母板之間還形成薄的剝離層，但由于剝離層具有與母版相似程度的表面粗糙度，因此柔性襯底的被分離表面的表面粗糙度也可以保持在一個(gè)與母板類似的水平。當(dāng)增加了剝離層的情形下，即使柔性襯底的屈服強(qiáng)度低的情況下也可以降低界面結(jié)合力以分離柔性襯底，因此在分離柔性襯底期間可防止柔性襯底被損壞。此外，根據(jù)需要，剝離層可以由若干材料層疊的多層復(fù)合層形成。
(4)在上述的(I)或(2)的制造方法中，所述柔性襯底和所述母板可被配置為使得所述柔性襯底和所述母板之間的界面結(jié)合力小于所述柔性襯底的屈服強(qiáng)度，且通過物理力將所述柔性襯底從所述母板分離。
(5)在上述的(3)的制造方法中，所述剝離層和所述柔性襯底可被配置為使得所述剝離層和所述柔性襯底之間的界面結(jié)合力小于所述柔性襯底的屈服強(qiáng)度，且通過物理力將所述柔性襯底從所述母板分離。
如上述的(4)或(5)中，當(dāng)柔性襯底的屈服強(qiáng)度高于母板(或剝離層)和柔性襯底之間的界面結(jié)合力時(shí)，在柔性襯底沒有任何變形的情況下柔性襯底可從母板分離。
(6)在上述的(I)或(2)的制造方法中，通過原子力顯微鏡(AFM)在10 μ mX 10 μ m的掃描范圍下觀察時(shí)，優(yōu)選地，形成所述柔性襯底的母板的表面粗糙度是0〈Rms〈100nm，0〈Rp-v〈1000nmo
(7)在上述的(3)的制造方法中，通過原子力顯微鏡(AFM)在ΙΟμπιΧΙΟμπι的掃描范圍下觀察時(shí)，優(yōu)選地，形成所述柔性襯底的所述剝離層的表面粗糙度是0〈Rms〈100nm，0〈Rp-v〈1000nmo
在(6)或(7)的制造方法中，母板或剝離層的表面粗糙度保持在上述范圍中，是因?yàn)槿嵝砸r底的被分離表面粗糙度會(huì)上升，由此，如果在沒有后續(xù)拋光下形成電子器件，則難于實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的電子器件。
(8)在上述的(I)的制造方法中，優(yōu)選地，所述柔性襯底的厚度是5-500μπι。如果形成的柔性襯底的厚度小于5 μ m，則由于柔性襯底太薄，因此當(dāng)施加物理力時(shí)薄膜會(huì)損壞，且如果形成的柔性襯底的厚度大于500 μ m，則由于柔性襯底太厚，使得柔性襯底的柔性降低。因此，最優(yōu)選地，母板上的柔性襯底形成為在上述厚度范圍內(nèi)。
(9)在上述的(2)的制造方法中，優(yōu)選地，包括所述臨時(shí)襯底的所述柔性襯底的厚度是5-500 μ m，其理由與柔性襯底的厚度在5-500 μ m的理由相同。
(10)在上述的(I)或(2)的制造方法中，在所述柔性襯底和所述母板之間還形成平整層。
(11)在上述的(3 )的制造方法中，可在所述剝離層的一個(gè)表面或者兩個(gè)表面上還形成平整層。
在(10)或(11)的制造方法中使用的平整層施用在母板，而并非施用在柔性襯底，因此，可以不考慮制造電子器件的加工溫度而使用聚合物材料，且有利于保持柔性襯底的表面粗糙處于低的水平。只要能夠保持低水平的表面粗糙度的材料，均可使用，則可沒有特定限制地使用平整層，且優(yōu)選地平整層由選自由以下組成的一組中的一個(gè)或多個(gè)聚合物制成:聚酰亞胺(PI)或包含PI的共聚物、聚丙烯酸或包含聚丙烯酸的共聚物、聚苯乙烯或包含聚苯乙烯的共聚物、戊聚糖鈉或包含戊聚糖鈉的共聚物、聚酰胺酸或包含聚酰胺酸的共聚物、聚胺或包含聚胺的共聚物、聚乙烯醇(PVA)、聚烯丙基胺(Polyallyamine)和聚丙烯酸。
(12)在上述的(2)的方法中，可在所述臨時(shí)襯底和所述粘合劑層之間形成分離層，以容易地分離所述臨時(shí)襯底。
( 13)在上述的(I)或(2)的方法中，所述母板可由玻璃材料、金屬材料或聚合物材料制成。
在上述材料中，玻璃材料可包括選自由以下組成的一組中的一個(gè)或多個(gè):硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃、熔融二氧化硅玻璃、石英、藍(lán)寶石、E2K和石英玻璃(Vycor)0
此外，所述金屬材料可包括選自由以下組成的一組中的一個(gè)或多個(gè)金屬或其合金:Fe、Ag、Au、Cu、Cr、W、Al、W、Mo、Zn、N1、Pt、Pd、Co、In、Mn、S1、Ta、T1、Sn、Zn、Pb、V、Ru、Ir、Zr、Rh、Mg、殷鋼(Invar)和不銹鋼(SUS)。
另外，上述聚合物材料可包括選自由以下組成的一組中的一個(gè)或多個(gè)聚合物化合物:聚酰亞胺(PI)或包含PI的共聚物、聚丙烯酸或包含聚丙烯酸的共聚物、聚苯乙烯或包含聚苯乙烯的共聚物、戊聚糖鈉或包含戊聚糖鈉的共聚物、聚酰胺酸或包含聚酰胺酸的共聚物、聚胺或包含聚胺的共聚物、聚乙烯醇(PVA)、聚烯丙基胺和聚丙烯酸。
(14)在上述的(I)或(2)的方法中，所述柔性襯底可具有層疊兩種或更多種不同材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)。
( 15)此外，在上述的(2)的方法中，優(yōu)選地，所述粘合劑層包括選自由以下組成的一組的一個(gè)或多個(gè)聚合物粘合劑:環(huán)氧基樹脂、硅和丙烯酸樹脂，并包含選自由以下組成的一組的一個(gè)或多個(gè)材料:Si02、Mg0、Zr02、Al203、N1、Al和云母，使用溫度為450°C以上。
(16)在上述的(I)或(2)的方法中，所述母板可具有平板形狀、半圓柱形狀或圓柱形狀，且與其他形狀相比，所述母板的圓柱形形狀可使用卷對(duì)卷加工，因此適于大量生產(chǎn)。
(17)在上述的(I)或(2)的方法中，所述柔性襯底可通過鑄造方法、電子束蒸鍍法、熱蒸鍍法、濺射方法、化學(xué)氣相沉積方法或電鍍方法來形成。
(18)在上述的(I)或(2)的方法中，所述電子器件可以是選自由以下組成的一組中的一個(gè)或多個(gè):有機(jī)發(fā)光顯示器(0LED)、液晶顯示器(IXD)、電泳顯示器(EH))、等離子顯示面板(PDP )、薄膜晶體管(TFT )、微處理器和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。
(19)此外，作為解決上述另一個(gè)目標(biāo)的手段，本發(fā)明提供一種通過以上方法所制造的柔性電子器件。
(20)此外，作為解決上述另一個(gè)目的的手段，本發(fā)明提供一種柔性襯底，其特征在于，柔性襯底在表面粗糙度被控制在預(yù)定值以下的襯底上形成，通過物理力將所述柔性襯底分離，接著所述柔性襯底的被分離的表面被用作形成電子器件的表面。
(21)在上述的(20)的柔性襯底中，所述柔性襯底的特征在于在沒有額外的拋光處理的情況下，通過原子力顯微鏡(AFM)在ΙΟμπιΧΙΟμπι的掃描范圍下觀察時(shí)，所述被分離的表面的表面粗糙度是0〈Rms〈100nm, 0〈Rp-v〈1000nm。
(22)在上述的(20)或(21)的柔性襯底中，所述柔性襯底可由金屬制成,上述金屬材料優(yōu)選為殷鋼(INVAR)合金或不銹鋼。特別地，由于殷鋼(Invar)合金可控制其熱膨脹系數(shù)至類似于無機(jī)半導(dǎo)體(例如Si)或絕緣體(例如Si02、SiN)等的水平，因此沒有必要改變加工條件，例如溫度上升速率、溫度下降速率等，并有利的于減少產(chǎn)生裂紋。
(23)在上述的(20)或(21)的柔性襯底中，優(yōu)選地，所述柔性襯底的厚度是5-500 μ m,原因與上文描述的相同。
[有益效果]
根據(jù)本發(fā)明的制造電子器件的方法、柔性電子器件和柔性襯底可以得到如下的效果，由此期待以低成本制造高性能柔性電子器件。
第一，通過在具有幾乎與母板相同程度的表面粗糙度的被分離表面上形成一個(gè)電子器件，可容易地解決與柔性襯底(尤其是金屬柔性襯底)的表面粗糙度相關(guān)的缺陷，即現(xiàn)有技術(shù)的柔性電子器件的制造方法中未解決的目標(biāo)。
第二，可保持柔性襯底的表面粗糙度處于非常低的水平，因此有如下的長處:無需使用加工溫度350°C以下的基于聚合物的平整層，因此節(jié)約加工時(shí)間和成本，可通過450°C以上的高溫加工制造高性能電子器件，例如多晶硅TFT。
第三，在制造柔性襯底中，無需實(shí)施高成本的拋光加工，還解決了高缺陷密度導(dǎo)致的產(chǎn)量低的問題，因此提高了經(jīng)濟(jì)性。
第四，當(dāng)本發(fā)明的柔性襯底的材料為殷鋼合金時(shí)，柔性襯底的熱膨脹系數(shù)可低至類似于無機(jī)半導(dǎo)體(例如Si)或絕緣體(例如Si02、SiN)等的水平，因此不需要改變加工條件，例如溫度上升速率、溫度下降速率等，并有利于減少裂紋的產(chǎn)生。
第五，根據(jù)本發(fā)明的一方面，通過使用支撐柔性襯底的臨時(shí)襯底制造電子器件的方法，可以原封不動(dòng)地使用現(xiàn)有的加工條件和設(shè)施，沒有彎曲、返回、對(duì)齊等柔性襯底的缺陷，從而可以容易處理。
第六，在剝離方法中，由于柔性襯底的屈服強(qiáng)度大于剝離界面的界面結(jié)合力，因此在剝離期間不會(huì)損壞柔性襯底，從而有利地提高了產(chǎn)量。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的制造柔性電子器件的方法。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的制造柔性電子器件的方法，以及剝離層在柔性襯底和母板之間形成時(shí)的剝離的形狀。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造柔性電子器件的方法。
圖4示出了在母板和柔性襯底之間以及在剝離層和所述柔性襯底之間的界面結(jié)合力的測量結(jié)果。
圖5示出了在根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的制造柔性電子器件的方法中母板和柔性襯底中的每一個(gè)的上表面和下表面的表面粗糙度的測量結(jié)果，以及柔性襯底的厚度薄時(shí)剝離的結(jié)果。
圖6示出了在根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方案的制造柔性電子器件的方法中母板和柔性襯底中的每一個(gè)的上表面和下表面的表面粗糙度的測量結(jié)果。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造柔性電子器件的方法。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的柔性電子器件、和在一個(gè)玻璃襯底上形成的電子器件的光學(xué)特性和電學(xué)特性。
最佳實(shí)施方式
現(xiàn)參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
此外，說明書和權(quán)利要求中使用的術(shù)語或詞語不應(yīng)被解釋為典型的和詞典的定義，而是應(yīng)基于發(fā)明人最能夠合適定義這些術(shù)語的概念的原則被解釋為具有對(duì)應(yīng)于本發(fā)明技術(shù)主旨的含義和概念，從而以最佳模式解釋本發(fā)明。
因此，說明書中描述的實(shí)施方案和附圖中示出的結(jié)構(gòu)僅是優(yōu)選實(shí)施方案，不應(yīng)被解釋為涵蓋了本發(fā)明的所有技術(shù)精神。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，能夠替代這些實(shí)施方案和附圖的各種不同的等同和改型實(shí)施例可在提交本發(fā)明的同時(shí)做出，且本發(fā)明的范圍不應(yīng)被解釋為局限于下列實(shí)施方案。
另外，提供本發(fā)明的這些實(shí)施方案以向本領(lǐng)域技術(shù)人員更完整地解釋本發(fā)明，為了清楚理解本發(fā)明，各層或各區(qū)域的尺寸的夸大的。
[實(shí)施例1]
圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案制造柔性電子器件的方法。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案制造柔性電子器件的方法主要包括在一個(gè)母板100上形成柔性襯底200 (圖la)，將該柔性襯底200與母板分離(圖1b)以制造柔性襯底(圖lc)，并在被分離的柔性襯底200的被分離表面上形成電子器件300和封裝層400 (圖1d)。
作為制造柔性襯底200的之前階段，本發(fā)明的發(fā)明人研究了母板100和在該母板100上形成的柔性襯底200之間的界面結(jié)合力，以及在母板100上形成的剝離層500和柔性襯底200之間的界面結(jié)合力，研究結(jié)果在圖4中示出。
圖4中示出的界面結(jié)合力的研究結(jié)果是通過進(jìn)行刮痕測試(scratch test)來獲得的。刮痕測試方法如下:通過將圓尖的探測針(stylus)對(duì)薄膜表面增加負(fù)荷，同時(shí)移動(dòng)襯底，當(dāng)薄膜被剝離時(shí)通過臨界負(fù)荷值推定粘結(jié)力。雖然難于定量研究和理解臨界負(fù)荷和薄膜的實(shí)際粘合力之間的關(guān)系，但在使用相同臨界負(fù)荷和相同探測針的情況下，是用于測量薄膜之間的相對(duì)結(jié)合力的容易且可重復(fù)的方法。在測試中，剝離層的厚度是10nm，金屬層的厚度是lOOnm。初始施加的應(yīng)力是0.03N，最后施加的應(yīng)力是7.5N，施加的速度是5N/分鐘，探測針的移動(dòng)速度是IOmm/分鐘，且長度是15mm。由于當(dāng)金屬層太厚時(shí)，金屬層的機(jī)械屬性比界面結(jié)合力更容易被反映出，因此使用比柔性襯底更薄的金屬層執(zhí)行測試。
在圖4的實(shí)驗(yàn)條件中，3M膠帶具有范圍從約5N-8N的結(jié)合力作為參考值。
如從圖4中證實(shí)的，當(dāng)Ag襯底被用作柔性襯底時(shí)，無論母板或剝離層的材料如何，界面結(jié)合力小于劃痕測試的測量范圍。此外，在剝離層(由ITO或MgO制成)在玻璃襯底上形成且接著Au、Cu、Ni或Ti襯底被形成為柔性襯底的情形中，且在Au層沉積在MgO層上的情形中，界面結(jié)合力小于所測量的劃痕測試的測量范圍。此外，在玻璃襯底被用作母板，且MgO層被用作剝離層的情形中，當(dāng)Cu、Ni或Ti襯底被形成為柔性襯底時(shí)，界面結(jié)合力分別增大至0.56N、2.81N、4.37N。但是在所有的情況中，界面結(jié)合力小至如下一個(gè)程度，即柔性襯底可從母板/剝離層物理分離，而不會(huì)有任何損壞，且實(shí)際的被分離表面呈現(xiàn)了與母板類似的表面粗糙度。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，玻璃襯底被用作母板100，且接著通過熱蒸鍍法使得厚的Ag層(即柔性襯底)在玻璃襯底上形成至10 μ m的厚度，并以物理分離方法通過手動(dòng)從玻璃襯底中分離出Ag層。
之后,通過3D斷面儀(profiler)評(píng)價(jià)各層的表面粗糙度。如圖5所示,玻璃襯底的表面粗糙度是0.96nm (圖5b)，Ag柔性襯底的被分離面的表面粗糙度是1.13nm (圖5c)，該值非常低，與玻璃襯底的表面粗糙度幾乎相同。
接著，在被分離的柔性襯底200的已被分離表面上形成OLED器件。柔性O(shè)LED通過如下方法制造:通過光刻膠形成圖案之后將Ag柔性襯底用作反射電極，從而以Inm厚度用CuO形成空穴注入層；在所述空穴注入層上形成70nm厚的a_NPD空穴傳輸層；在所述空穴傳輸層上形成40nm厚的Alq3光發(fā)射層；在所述光發(fā)射層上形成5nm厚的BCP空穴阻擋層；在所述空穴阻擋層上形成20nm厚的Alq3電子傳輸層；以及在所述電子傳輸層上形成IOnm厚的Al透明電極。
在本發(fā)明的實(shí)施例1中，盡管根據(jù)待被剝離的表面的界面結(jié)合力、沉積條件、剝離方法和組成柔性襯底的材料的類型存在差異，但是一般柔性材料的厚度應(yīng)該優(yōu)選地為5 μ m或更大，更優(yōu)選地為IOym或更大，從而使柔性襯底沒有受損地從母板分離。如從圖5d所示，當(dāng)Ag柔性襯底是5 μ m厚時(shí)，在剝離過程中柔性襯底被撕裂，難以處理。
具體實(shí)施方式
[實(shí)施例2]
如圖2a所示，不同于實(shí)施例1，在實(shí)施例2中，柔性襯底200是通過在母板100和柔性襯底200之間形成一個(gè)剝離層500的方法制造的。當(dāng)剝離層500形成時(shí)，柔性襯底200的分離形態(tài)可以是如下幾種:可從柔性襯底200的界面分離(圖2b)，或者從母板100和剝離層500之間的界面分離(圖2c)，或者從剝離層500的內(nèi)表面分離(圖2d)。此時(shí)，圖2b的情形不需要后續(xù)處理，但是圖2c和圖2d的情形還可包括移除剝離層500。
在本發(fā)明的實(shí)施例2中，在玻璃襯底上以120nm的厚度形成作為剝離層的ITO層，通過以下步驟形成Ti/Au/Cu柔性襯底:分別形成用于形成Cu層的、50nm的Ti基層和IOOnm的Au種層，并接著形成40 μ m的Cu層。接著將柔性Ti/Au/Cu襯底從玻璃襯底/ITO層物理分開(圖6a)。使用3D斷面儀，在10 μ mX 10 μ m的掃描范圍下觀察表面粗糙度，柔性襯底和玻璃襯底的表面粗糙度是6.4nm (圖6b)。此外，在玻璃襯底上形成的柔性襯底在被分離之前的表面粗糙度是高的(593.2nm)(圖6c)，但是確認(rèn)在從玻璃襯底分離之后，被分離的柔性襯底的被分離表面的表面粗糙度是6.1nm,這是非常低的，并類似于玻璃襯底，即母板的表面粗糙度。
[實(shí)施例3]
圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造柔性電子器件的方法。如圖3所示，在根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的制造柔性電子器件的方法中，柔性襯底200形成在母板100上，其中剝離層500置于母板100和柔性襯底200之間(圖3a)，在柔性襯底200上粘合臨時(shí)襯底600，其中粘合劑層700置于柔性襯底200和臨時(shí)襯底600之間(圖3c)。之后，通過剝離層500分離形成在柔性襯底200上的母板100 (圖3d)，在柔性襯底200的被分離表面上形成電子器件300和封裝層400，以制造柔性電子器件(圖3e)。
即，第三實(shí)施方案的方法與第一實(shí)施方案的不同之處在于,第三實(shí)施方案的方法使用臨時(shí)襯底600來處理柔性襯底200。同時(shí)，根據(jù)粘結(jié)的臨時(shí)襯底600的使用用途，可以以粘結(jié)或分離狀態(tài)使用。當(dāng)需要分離臨時(shí)襯底時(shí)，優(yōu)選地，在粘合劑層700和臨時(shí)襯底600之間進(jìn)而形成分離層。
具體地，如圖7a和圖7b所示，在母板玻璃襯底100上形成作為剝離層的120nm的ITO層，以降低母板玻璃襯底100和柔性襯底之間的界面結(jié)合力，以如下方式形成Ti/Au/Cu柔性襯底:分別形成50nm的Ti基層和IOOnm的Au種層，并接著在Au種層上形成5 μ m的Cu層。如圖7c所示，為了加強(qiáng)厚度為5 μ m的柔性Cu襯底，具有在其一個(gè)表面上形成的粘合劑層的PET臨時(shí)襯底被粘結(jié)在柔性襯底上。如圖7d所示，通過物理分開，包括該臨時(shí)襯底的柔性襯底Ti/Au/Cu層與玻璃襯底/ITO層分離，而無需使用過多的力。如圖7e所示，獲得了具有非常低程度的表面粗糙度的被分離表面的柔性襯底200。如圖7f所示，在所述柔性襯底上形成OLED器件。柔性O(shè)LED通過如下方法制造:在OLED器件的整個(gè)面上，將厚度IOOnm的Ag作為反射電極并通過光刻膠形成圖案，形成Inm厚的CuO空穴注入層；在所述空穴注入層上形成70nm厚的a-NPD空穴傳輸層；在所述空穴傳輸層上形成40nm厚的Alq3光發(fā)射層；在光發(fā)射層上形成5nm厚的BCP空穴阻擋層；在空穴阻擋層上形成20nm厚的Alq3電子傳輸層；以及在電子傳輸層上形成IOnm厚的Al透明電極。
圖8示出了通過與實(shí)施例3中相同的加工制造的、具有3mmX3mm發(fā)光面積的柔性O(shè)LEDs的光學(xué)特性和電學(xué)特性的評(píng)價(jià)結(jié)果。如圖8所示，當(dāng)使用玻璃襯底作為母板、在根據(jù)實(shí)施例3制造的柔性襯底上形成OLEDs時(shí)，表現(xiàn)出測定誤差范圍內(nèi)的電流-光的量和電壓-電流的特性。
權(quán)利要求
1.一種制造柔性電子器件的方法，其包括:在母板上形成柔性襯底；將該柔性襯底從所述母板分離；以及在之前與所述母板接觸著的、所述柔性襯底的被分離的表面上形成電子器件。
2.一種制造柔性電子器件的方法，其包括:在母板上形成柔性襯底；將在一個(gè)表面上具有粘合劑層的臨時(shí)襯底通過所述粘合劑層粘結(jié)在所述柔性襯底上；將具有粘結(jié)在其上的臨時(shí)襯底的所述柔性襯底從所述母板分離；以及在之前與所述母板接觸著的、所述柔性襯底的從所述母板分離的表面上形成電子器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述母板上還形成剝離層，其中通過使用所述剝離層將所述柔性襯底從所述母板分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述柔性襯底和所述母板被配置為使得所述柔性襯底和所述母板之間的界面結(jié)合力小于所述柔性襯底的屈服強(qiáng)度，且通過物理力將所述柔性襯底從所述母板分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述剝離層和所述柔性襯底被配置為使得所述剝離層和所述柔性襯底之間的界面結(jié)合力小于所述柔性襯底的屈服強(qiáng)度，且通過物理力將所述柔性襯底從所述母板分離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，通過原子力顯微鏡(AFM)在10 μ mX IOym的掃描范圍下觀察時(shí)，形成所述柔性襯底的所述母板的表面粗糙度是0〈Rms〈100nm，0〈Rp-v〈1000nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，通過原子力顯微鏡(AFM)在10μ mX 10 μ m的掃描范圍下觀察時(shí)，形成所述柔性襯底的所述剝離層的表面粗糙度是0〈Rms〈100nm和0〈Rp-v〈1000nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述柔性襯底的厚度是5-500μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，包括所述臨時(shí)襯底的所述柔性襯底的厚度是 5_500 u rtio
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述柔性襯底和所述母板之間還形成平整層。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述剝離層的一個(gè)表面上或者兩個(gè)表面上還形成平整層。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述臨時(shí)襯底和所述粘合劑層之間形成所述剝離層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述母板由玻璃材料、金屬材料或聚合物材料制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述柔性襯底具有包括由兩種或更多種不同材料制成的多個(gè)層的多層結(jié)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述柔性襯底由選自以下組成的一組中的一個(gè)或多個(gè)金屬制成:Fe、Ag、Au、Cu、Cr、W、Al、W、Mo、Zn、N1、Pt、Pd、Co、In、Mn、S1、Ta、T1、Sn、Zn、Pb、V、Ru、Ir、Zr、Rh、Mg、殷鋼以及不銹鋼。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述柔性襯底由以下方法制成:鑄造方法、電子束蒸鍍法、熱蒸鍍法、濺射方法、化學(xué)氣相沉積方法或電鍍方法。
17.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述電子器件是選自由以下組成的一組中的一個(gè)或多個(gè):有機(jī)發(fā)光顯示器(OLED)、液晶顯示器(IXD)、電泳顯示器(EH))、等離子顯示面板(PDP)、薄膜晶體管(TFT)、微處理器和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述母板具有平板形狀、半圓柱形狀或圓柱形狀。
19.一種通過權(quán)利要求1或2的方法制造的柔性電子器件。
20.一種柔性襯底，其特征在于，柔性襯底在表面粗糙度被控制在不大于預(yù)定值的襯底上形成，通過物理力將所述柔性襯底分離，接著所述柔性襯底的被分離的表面被用作形成電子器件的表面。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的柔性襯底，其特征在于，在沒有額外的拋光處理的情況下，通過原子力顯微鏡(AFM, Atomic Force Micrioscope)在10 μ mX 10 μ m的掃描范圍下觀察時(shí)，所述被分離表面的表面粗糙度是0〈Rms〈100nm，0〈Rp-v〈1000nm。
22 .根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的柔性襯底，其特征在于，所述柔性襯底由金屬制成。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的柔性襯底，其特征在于，所述金屬是殷鋼合金或不銹鋼。
24.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的柔性襯底，其特征在于，所述柔性襯底的厚度是5—500 μ m。
全文摘要
本發(fā)明涉及解決柔性襯底性能和產(chǎn)量退化的問題，而這些問題由現(xiàn)有技術(shù)中的柔性電子器件的制造溫度低、表面粗糙度高、熱膨脹系數(shù)高、以及處理性差導(dǎo)致。根據(jù)本發(fā)明的制造柔性電子器件的方法包括在母板上形成柔性襯底；同時(shí)物理分離該柔性襯底和母板之間的界面，使得二者之間的界面結(jié)合的屈服強(qiáng)度小于該柔性襯底的屈服強(qiáng)度；以及在之前與所述母板接觸著的、所述柔性襯底的被分離表面上形成電子器件。
文檔編號(hào)H01L51/52GK103140953SQ201180042476
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者李鐘覽, 金基洙 申請(qǐng)人:Posco公司