一種柔性襯底

《一種柔性襯底》是崑山工研院新型平板顯示技術中心有限公司於2012年12月28日申請的專利，該專利的申請號為2012105846050，公布號為CN103022354A，公布日為2013年4月3日，發明人是朱少鵬、邱勇、陳紅、平山秀雄、黃秀頎。該專利涉及有機光電領域。

《一種柔性襯底》提供的柔性襯底，包括聚合物基片以及設定在基片上的多個阻隔層，相鄰阻隔層之間設定有平坦化層，平坦化層包括多個在第一方向和第二方向均相互分離的平坦化單元，第一方向和第二方向的夾角為0°~180°，平坦化層中平坦化單元在基片上的投影覆蓋相鄰平坦化層中平坦化單元在基片上的投影間的間隙，且投影區域部分重疊；這樣相鄰平坦化層能相互覆蓋組成單元之間的縫隙位置，以阻擋水氧的橫向穿透，確保柔性襯底能在大於平坦化單元的尺度範圍內任意尺寸裁切，以實現柔性襯底的大規模生產，簡化了工藝步驟，降低了生產成本。平坦化層中奇數層或偶數層的厚度分別在遠離基片的方向上依次遞減，保證柔性襯底的最頂面粗糙度低，適合有機光電器件的製備。

2020年7月，《一種柔性襯底》獲得第二十一屆中國專利銀獎。

（概述圖為《一種柔性襯底》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種柔性襯底
• 類別：發明專利
• 公布號：CN103022354A
• 公布日：2013年4月3日
• 申請號：2012105846050
• 申請日：2012年12月28日
• 申請人：崑山工研院新型平板顯示技術中心有限公司
• 地址：江蘇省崑山市崑山高新區晨豐路188號
• 發明人：朱少鵬、邱勇、陳紅、平山秀雄、黃秀頎
• Int.Cl.：H01L51/00（2006.01）I
• 專利代理機構：北京三聚陽光智慧財產權代理有限公司
• 代理人：彭秀麗

專利背景

有機電致發光二極體（英文全稱為Organic Light-Emitting Diodes，簡稱為 OLED）、有機太陽能電池（英文全稱為Organic Photovoltaic，簡稱為OPV）、有機薄膜場效應電晶體（英文全稱為Organic Thin Film Transistor，簡稱為OTFT）、有機光泵浦雷射器（英文全稱為Organic Semiconductor Lasers，簡稱為OSL）等有機光電器件最具魅力的所在就是可以實現柔性化，具體是將有機光電器件製作在柔性聚合物襯底上，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚礬醚（PES）、聚對萘二甲酸乙二醇酯（PEN）、聚醯亞胺（PI）等，這些聚合物襯底可以使得有機光電器件彎曲，並且可以捲成任意形狀。

有機光電器件對水氧的侵蝕非常敏感，微量的水氧就會造成器件中有機材料的氧化、結晶或者電極的劣化，影響器件的壽命或者直接導致器件的損壞。而與玻璃襯底相比，大部分聚合物襯底的水、氧透過率比較高，不足以保證器件的長期可靠運行，常見聚合物襯底的水汽、氧氣滲透速率如下表所示。

聚合物襯底	水汽滲透速率（克/平方米·天）37~-40°C	氧氣滲透速率（毫升/平方米·天）20~23°C
PE	1.2~5.9	70~550
PP	1.5~5.9	93~300
PS	7.9~40	200~540
PES	14	0.04
PEN	7.3	3.0
PI	0.4~21	0.04~17

2012年12月以前技術中，通常會在聚合物基板上交替設定平坦化層和水氧阻隔層，以增加聚合物基板的水氧阻隔能力。如附圖1所示，在聚合物基片101上,設定水氧阻隔層103，並以平坦化層102隔開；水氧阻隔層103用於隔絕水汽和氧氣，而為了保證其成膜的緻密性和平整性，以及膜內缺陷的生長，在相鄰的水氧阻隔層103之間設定平坦化層102。通常，聚合物襯底上需要設定3~5層以上的水氧阻隔層103才能達到合適生產有機光電器件的水氧阻隔能力。然而平坦化層102一般為聚合物材料層，其水氧阻隔能力不佳，當聚合物襯底需要切割時，切割後的側面就會暴露於外界的空氣中，水汽和氧氣便會從箭頭所述路徑滲入器件內部，使得只有一層水氧阻隔層103起到阻隔作用，嚴重影響器件的性能。

為了解決這一問題，2012年12月以前的柔性襯底只能先定義尺寸，在根據其尺寸定義水氧阻隔層和平坦化層的覆蓋範圍，使得平坦化層的覆蓋範圍小於水氧阻隔層的範圍，從而使得多層水氧阻隔層能在柔性襯底的邊緣彼此相連，防止水汽和氧氣在側方滲入。而這種解決方案帶來的問題是，所製備的柔性襯底不能切割以適應不同

產品需要適合該產品尺寸的一套掩膜來定義平坦化層和水氧阻隔層的尺寸，無疑增加了生產成本。

另外，卷對卷（roll to roll）鍍膜被認為是提升具有水氧阻隔膜系柔性襯底產能，降低生產成本的有效手段，但是該工藝必然包含切割的過程，而在上述水氧阻隔膜系的製備方法中不適用卷對卷工藝，不能有效降低生產成本。

發明內容

專利目的

《一種柔性襯底》的目的是解決2012年12月以前技術中具有水氧阻隔層的柔性襯底不能切割、生產成本高的問題，提供一種新型可切割且生產成本低的柔性襯底。

技術方案

《一種柔性襯底》包括聚合物基片以及設定在基片上的多個阻隔層，所述相鄰阻隔層之間設定有平坦化層，所述平坦化層包括多個在第一方向和第二方向均相互分離的平坦化單元，所述平坦化層中所述平坦化單元在所述基片上的投影覆蓋相鄰所述平坦化層中相鄰所述平坦化單元在所述基片上的投影的間隙，且所述投影區域部分重疊；所述平坦化層中奇數層或偶數層的厚度分別在遠離所述基片的方向上依次遞減；所述第一方向和所述第二方向的夾角大於0°且小於180°。

所述平坦化層中的所述平坦化單元在所述第一方向和所述第二方向均呈周期排布。

相鄰所述平坦化層中所述平坦化單元在所述基片上的投影相差半個周期。

所述平坦化層的厚度為100-5000納米。

所述平坦化單元在所述基片上的投影在任意方向上的寬度為10-2000微米。

同一所述平坦化層中相鄰所述平坦化單元在所述基片上的投影的間距為10-2000微米。

同一所述平坦化層中所述平坦化單元的形狀相同。

不同所述平坦化層中所述平坦化單元的形狀相同或者不同。

不同所述平坦化層中所述平坦化單元的形狀相同。

所述平坦化層的製備方法選自噴墨列印-紫外固化、閃蒸發-紫外固化、化學氣相沉積、氣相聚合、電漿聚合中的一種。

所述平坦化層為聚合物層，不同所述平坦化層所用的所述聚合物相同或不同。

所述聚合物選自聚丙烯酸酯、聚對二甲苯、聚脲、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯中的一種或多種的組合。

不同所述阻隔層的厚度相同或不同，為20-200納米。

所述阻隔層的製備方法選自直流濺射、射頻濺射、反應濺射、電漿增強化學氣相沉積、原子層沉積中的一種。

不同所述阻隔層的材料相同或者不同，選自氧化鋁、氧化矽、氮化矽、氧化鈦、氧化鋯、氮氧化鋁、氮氧化矽、非晶碳中的一種或多種的組合。

有益效果

《一種柔性襯底》的上述技術方案相比2012年12月以前技術具有以下優點：

1.該發明提供的柔性襯底，所述平坦化層由多個在第一方向和第二方向上均相互分離的平坦化單元組成；所述平坦化層中所述平坦化單元在所述基片上的投影覆蓋在相鄰所述平坦化層中所述平坦化單元在所述基片上的投影間的間隙上，且所述投影區域部分重疊，這樣能夠保證相鄰平坦化層能相互覆蓋組成單元之間的縫隙位置，以阻擋水氧的橫向穿透，確保所述柔性襯底能在大於所述平坦化單元的尺度範圍內任意尺寸裁切，這就可以實現柔性襯底的大規模生產，簡化了工藝步驟，降低了生產成本。

2.所述平坦化層的奇數層或偶數層的厚度沿遠離所述基片的方向依次遞減，保證所述柔性襯底的最頂面粗糙度低，適合器件的製備。

3.所述平坦化層中的所述平坦化單元在所述第一方向和所述第二方向均呈周期排布，相鄰所述平坦化層中平坦化單元在所述基片上的投影相差半個周期，所述平坦化單元排布規則，工藝上容易實現，並且可以確保相鄰平坦化層能相互覆蓋組成單元之間的縫隙位置，有效阻擋水氧的橫向穿透。

4.所述平坦化層和所述平坦化單元的尺寸較大，製備精度要求低，在工藝上容易實現。

5.該發明提供的柔性襯底中所述平坦化層和所述阻隔層的厚度均較低，能有效降低使用所述柔性襯底的器件的厚度。

附圖說明

圖1是2012年12月以前技術中具有水氧阻隔膜系柔性襯底的橫截面示意圖；

圖2是《一種柔性襯底》實施例1中所述柔性襯底的橫截面示意圖；

圖3是該發明實施例1中所述柔性襯底中相鄰平坦化層中平坦化單元在基片上投影的位置關係圖。

圖4是該發明實施例2中所述柔性襯底中相鄰平坦化層中平坦化單元在基片上投影的位置關係圖。

圖5是該發明實施例3中所述柔性襯底中相鄰平坦化層中平坦化單元在基片上投影的位置關係圖。

圖中附圖示記表示為：101-聚合物基片、102-平坦化層、103-水氧阻隔層、201-PI基片、202-第一阻隔層、203-第一平坦化層、204-第二阻隔層、205-第二平坦化層、206-第三阻隔層、207-第三平坦化層、208-第四阻隔層、209-第四平坦化層、210-第五阻隔層、301-奇數層平坦化層、302-偶數層平坦化層。

權利要求

1.《一種柔性襯底》包括聚合物基片以及沿垂直於所述基片方向，層疊設定在基片上的多個阻隔層，相鄰所述阻隔層之間設定有平坦化層，其特徵在於，所述平坦化層包括多個在第一方向和第二方向均相互分離的平坦化單元，所述平坦化層中所述平坦化單元在所述基片上的投影覆蓋相鄰所述平坦化層中相鄰所述平坦化單元在所述基片上的投影的間隙，且所述投影區域部分重疊；所述平坦化層中奇數層或偶數層的厚度分別在遠離所述基片的方向上依次遞減；所述第一方向和所述第二方向的夾角大於0°且小於180°。

2.根據權利要求1所述的柔性襯底，其特徵在於，所述平坦化層中的所述平坦化單元在所述第一方向和所述第二方向均呈周期排布。

3.根據權利要求2所述的柔性襯底，其特徵在於，相鄰所述平坦化層中所述平坦化單元在所述基片上的投影相差半個周期。

4.根據權利要求1所述的柔性襯底，其特徵在於，所述平坦化層的厚度為100-5000納米。

5.根據權利要求1所述的柔性襯底，其特徵在於，所述平坦化單元在所述基片上的投影在任意方向上的寬度為10-2000微米。

6.根據權利要求1所述的柔性襯底，其特徵在於，同一所述平坦化層中相鄰所述平坦化單元在所述基片上的投影的間距為10-2000微米。

7.根據權利要求1所述的柔性襯底，其特徵在於，同一所述平坦化層中所述平坦化單元的形狀相同。

8.根據權利要求1所述的柔性襯底，其特徵在於，不同所述平坦化層中所述平坦化單元的形狀相同或者不同。

9.根據權利要求8所述的柔性襯底，其特徵在於，不同所述平坦化層中所述平坦化單元的形狀相同。

10.根據權利要求1-9任一所述的柔性襯底，其特徵在於，所述平坦化層的製備方法選自噴墨列印-紫外固化、閃蒸發-紫外固化、化學氣相沉積、氣相聚合、電漿聚合中的一種。

11.根據權利要求1所述的柔性襯底，其特徵在於，所述平坦化層為聚合物層，不同所述平坦化層所用的所述聚合物相同或不同。

12.根據權利要求11所述的柔性襯底，其特徵在於，所述聚合物選自聚丙烯酸酯、聚對二甲苯、聚脲、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯中的一種或多種的組合。

13.根據權利要求1所述的柔性襯底，其特徵在於，不同所述阻隔層的厚度相同或不同，為20-200納米。

14.根據權利要求1所述的柔性襯底，其特徵在於，所述阻隔層的製備方法選自直流濺射、射頻濺射、反應濺射、電漿增強化學氣相沉積、原子層沉積中的一種。15.根據權利要求1所述的柔性襯底，其特徵在於，不同所述阻隔層的材料相同或者不同，選自氧化鋁、氧化矽、氮化矽、氧化鈦、氧化鋯、氮氧化鋁、氮氧化矽、非晶碳中的一種或多種的組合。

技術領域

《一種柔性襯底》涉及有機光電領域，具體涉及一種具有水氧阻隔功能的用於製造OLED、OPV、OTFT等有機光電器件的柔性襯底。

實施方式

附圖3-5中，點劃線箭頭方向表示第一方向，虛線箭頭方向表示第二方向。

• 實施例1

如附圖2-3所示，該實施例所提供的一種柔性襯底，包括PI基片201、依次設定PI基片201上的第一阻隔層202、第一平坦化層203、第二阻隔層204、第二平坦化層205、第三阻隔層206、第三平坦化層207、第四阻隔層208、第四平坦化層209、以及第五阻隔層210。

第一平坦化層203、第二平坦化層205、第三平坦化層207、第四平坦化層209均由相互分離且在第一方向和第二方向均呈周期排布的平坦化單元組成，所述第一方向和所述第二方向如圖3中箭頭方向所示，夾角為90°。所述平坦化單元的圖案相同，在所述PI基片201上的投影均為大小相同的矩形，所述矩形的長度為500微米，寬度為400微米，第一平坦化層的厚度d1為3微米，相鄰所述矩形在所述第一方向和所述第二方向上的間距相等，為100微米；而且相鄰平坦化層中所述平坦化單元在PI基片201上的投影相差半個周期，所述第三平坦化層207的厚度d3為1.5微米，小於所述第一平坦化層203的厚度d13微米，第二平坦化層205的厚度d2為3微米，大於第四平坦化層209的厚度d4為0.4微米。

作為可變換實施例，若所述柔性襯底有更多平坦化層，均滿足如下條件：第n層平坦化層的厚度小於第n-2層平坦化層的厚度（n為自然數，且n﹥2）。

所述第二平坦化層205與所述第一平坦化層203、第三平坦化層207與所述第二平坦化層205、第四平坦化層209與所述第三平坦化層207中所述平坦化單元排列各相差半個周期，這樣可以保證相鄰兩層平坦化層中，其中一層平坦化層中平坦化單元的中心設定在另一層平坦化層中平坦化單元的間隙上，以阻擋水氧的橫向穿透，而且所述平坦化單元在第一方向和第二方向上均彼此完全分離，確保所述柔性襯底能在大於所述平坦化單元的尺度範圍內任意尺寸裁切，這就可以實現柔性襯底的大規模生產，如使用卷對卷工藝；而且所述平坦化單元的尺寸較大，製備精度要求低，在工藝上容易實現。

作為可變換實施例PI基片201，可選自其他聚合物柔性基片，如PET、PEN、PES、PE、PP、PS等，均能現實該發明的目的，屬於該發明的保護範圍。

所述平坦化層為聚合物層，如聚丙烯酸酯、聚對二甲苯、聚脲、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯等，該實施例中所述第一平坦化層203、第二平坦化層205、所述第三平坦化層207與所述第四平坦化層209所用材料相同，均優選聚丙烯酸酯，並通過噴墨列印-紫外固化工藝製備。

作為可變換實施例，所述平坦化層的製備方法還可以為閃蒸發-紫外固化、化學氣相沉積、氣相聚合、電漿聚合等；所述第一平坦化層203、第二平坦化層205、所述第三平坦化層207與所述第四平坦化層209所用材料還可以不相同，各自選自聚丙烯酸酯、聚對二甲苯、聚脲、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯等，均能實現該發明的目的，屬於該發明的保護範圍。

該實施例中，所述第一阻隔層202、所述第二阻隔層204、所述第三阻隔層206、所述第四阻隔層208、以及所述第五阻隔層209的厚度相同，為50納米；所用材料也相同，為氮化矽，通過電漿增強化學氣相沉積（PECVD）工藝製備。

作為《一種柔性襯底》的其他實施例，所述阻隔層的厚度範圍為20-200納米；所述阻隔層的製備方法還可以選自但不限於磁控濺射、射頻濺射、反應濺射、電漿增強化學氣相沉積、原子層沉積；不同所述阻隔層的材料不同，各自選自但不限於氧化鋁、氧化矽、氮化矽、氧化鈦、氧化鋯、氮氧化鋁、氮氧化矽、非晶碳，均能實現該發明的目的，屬於該發明的保護範圍。

• 實施例2

該實施例中所提供的一種柔性襯底結構如圖2所示，製備方法同實施例1，唯一不同的是，第一平坦化層203、第二平坦化層205、第三平坦化層207、第四平坦化層209中所述平坦化單元的圖案與實施例1不相同，如圖4所示，第一平坦化層203和第三層207中所述平坦化單元為半徑相等的圓形，在PI基片201上的投影重合，所述圓形的半徑為800微米。第一平坦化層的厚度為2微米，第三平坦化層厚度為0.5微米，相鄰所述圓形在第一方向和第二方向上的間距相等，均為200微米；第二平坦化層205和第四平坦化層209中所述平坦化單元為半徑為500微米的圓形，且在PI基片201上的投影重合。第二平坦化層的厚度d2為1.8微米，第四平坦化層d4的厚度為0.6微米。這樣可以保證相鄰兩層平坦化層中，其中一層平坦化層中平坦化單元的中心設定在另一層平坦化層中平坦化單元的間隙上，以阻擋水氧的橫向穿透，確保所述柔性襯底能在大於所述平坦化單元的尺度範圍內任意尺寸裁切，這就可以實現柔性襯底的大規模生產，簡化了工藝步驟，降低了生產成本。所述平坦化層的奇數層或偶數層的厚度沿遠離所述基片的方向依次遞減，保證所述柔性襯底的最頂面粗糙度低，適合器件的製備。

• 實施例3

該實施例中所提供的一種柔性襯底結構如圖2所示，製備方法同實施例2，唯一不同的是，第一平坦化層203、第二平坦化層205、第三平坦化層207、第四平坦化層209中所述平坦化單元的排布方式與實施例1和2不相同。在實施例1與2當中，平坦化層單元在第一方向和第二方向呈周期性排布，兩個方向的夾角為90°；而在該實施例中，如圖5所示，平坦化單元在第一方向和第二方向呈周期性排布，兩個方向的夾角為60°。

第一平坦化層203和第三層207中所述平坦化單元為等半徑圓形，203和207在PI基片201上的投影重合，所述圓形的半徑為800微米。第一平坦化層的厚度為d12微米，第三平坦化層的厚度d3為0.5微米，相鄰所述圓形在第一方向和第二方向上的間距均相等，為200微米。第二平坦化層205和第四平坦化層209中所述平坦化單元為等半徑圓形，在PI基片201上的投影重合，所述圓形的半徑為500微米。第二平坦化層的厚度d2為1.8微米，第四平坦化層的厚度d4為0.6微米。這樣相鄰平坦化層中所述平坦化單元在PI基片201上的投影相差半個周期，可以保證相鄰兩層平坦化層中，其中一層平坦化層中平坦化單元的中心設定在另一層平坦化層中平坦化單元的間隙上，以阻擋水氧的橫向穿透，確保所述柔性襯底能在大於所述平坦化單元的尺度範圍內任意尺寸裁切，這就可以實現柔性襯底的大規模生產，簡化了工藝步驟，降低了生產成本。所述平坦化層的奇數層或偶數層的厚度沿遠離所述基片的方向依次遞減，保證所述柔性襯底的最頂面粗糙度低，適合器件的製備。

《一種柔性襯底》不限定所述阻隔層和所述平坦化層的層數，可根據所述柔性基板的具體用途與需要增加或者減少層數。

作為《一種柔性襯底》的其他實施例，所述平坦化單元可以是任意形狀，同一所述平坦化層中所述平坦化單元的形狀相同，不同所述平坦化層中所述平坦化單元的形狀相同或者不同，所述平坦化層中所述平坦化單元在所述基片上的投影覆蓋相鄰所述平坦化層中所述平坦化單元在所述基片上的投影間的間隙，且所述投影區域部分重疊，能夠保證相鄰平坦化層能相互覆蓋組成單元之間的縫隙位置，以阻擋水氧的橫向穿透。如附圖3所示，相鄰奇數層所述平坦化層與所述偶數層所述平坦化層的在所述基片上投影的相對位置，所述奇數層或所述偶數層中所述平坦化單元各自在所述基片上的投影重疊；所述平坦化層厚度範圍為100-5000納米，且所述平坦化單元在基片上的投影在任意方向上的寬度為10-2000微米；同一所述平坦化層中相鄰所述平坦化單元的沿第一方向或第二方向的間距為10-2000微米，所述平坦化層奇數層或偶數層的厚度均沿遠離所述基片的方向依次遞減，最終使得表面平整，均能實現《一種柔性襯底》的目的，屬於該發明的保護範圍。

榮譽表彰

2020年7月，《一種柔性襯底》獲得第二十一屆中國專利銀獎。