一种残余应力可控的复合柔性衬底及其制备工艺与应用制造技术

本发明专利技术属于LED显示技术领域，公开了一种残余应力可控的复合柔性衬底及其制备工艺与应用。所述残余应力可控的复合柔性衬底包括依次层叠的底层柔性衬底、应力调控层和顶层柔性衬底；所述应力调控层为具有压应力的应力调节层。本发明专利技术通过热学或光学的方法调节应力调控层的应力大小，可以获得残余应力几乎为零的复合柔性衬底，进而消除衬底残余应力释放导致的器件不受控卷曲现象，实现超薄柔性电子器件的自然平整性。也可根据需要通过应力调控层调节复合柔性衬底的整体应力类型与应力值，从而实现特定弯曲半径、特定弯曲方向的柔性电子器件的制作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于LED显示
，具体涉及一种残余应力可控的复合柔性衬底及其制备工艺，所述柔性衬底用于柔性电子器件。
技术介绍
OLED柔性显示屏，不仅在体积上更加轻薄，功耗上也低于原有器件，有助于提升设备的续航能力，同时具有可弯曲、柔韧性佳的特性，耐用程度也大大高于传统的显示屏幕，能够降低设备意外损伤的概率。柔性显示技术已在高端智能手机、可穿戴设备等领域获得了新的应用和发展。柔性衬底是OLED柔性显示器件的基础，其性能对最终的显示器件的性能至关重要。柔性衬底在制备过程中由于与载体基板热膨胀系数错配、溶剂挥发、单体交联缩合等原因，往往形成非常大的残余张应力，这部分张应力会带来负面的影响，例如：在工艺过程中柔性衬底的残余应力会导致载体基板翘曲，从而引起光刻精度下降；残余应力释放导致制作在衬底上的功能层发生脱层或碎裂；柔性器件解离后发生不受控卷曲等。因此，针对现有技术不足，提供一种残余应力可控的复合柔性衬底、柔性电子器件及其制备工艺以克服现有技术不足甚为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种残余应力可控的复合柔性衬底，该复合柔性衬底的残余应力为零或者为设定的残余应力类型和应力值。本专利技术的另一目的在于提供上述残余应力可控的复合柔性衬底的制备工艺。本专利技术的再一目的在于提供上述残余应力可控的复合柔性衬底的应用。所述复合柔性衬底用于柔性电子器件领域，特别是OLED柔性显示器件。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种残余应力可控的复合柔性衬底，包括依次层叠的底层柔性衬底、应力调控层和顶层柔性衬底。所述应力调控层为具有压应力的应力调节层。所述应力调控层的材质为透明金属氧化物、氮化硅或者二氧化硅中的一种以上。所述透明金属氧化物为(In2O3)x(MO)y(ZnO)z,其中0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,且x+y+z＝1，M为镓、锡、铝、镁、钼、钛、镍、镁、锆或镧系稀土元素中的一种或两种以上的任意组合。所述底层柔性衬底为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷或聚醚醚酮；所述顶层柔性衬底为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷或聚醚醚酮。所述应力调控层的厚度为10nm-1000nm，底层柔性衬底的厚度为5um-3000um,顶层柔性衬底的厚度为5um-3000um。所述柔性衬底的应力调控范围是残余应力为零；或者整体复合柔性衬底的整体应力类型和应力值为设定需求，具体的，整体复合柔性衬底的单位厚度残余应力在-500MPa～500MPa的范围内根据需求调整。所述残余应力可控的复合柔性衬底，设置有在载体基板上制备的底层柔性衬底、在底层柔性衬底上制备的应力调控层和在应力调控层上制备的顶层柔性衬底。优选的，所述载体基板为平板基板或者弯曲基板。所述残余应力可控的复合柔性衬底的制备工艺，包括以下步骤：(1)在载体基板上制备底层柔性衬底；(2)然后在底层柔性衬底上制备应力调控层；(3)再在应力调控层上制备顶层柔性衬底；(4)将上述衬底和调控层从载体基板上剥离，得到残余应力可控的复合柔性衬底。所述底层柔性衬底的制备和顶层柔性衬底的制备，采用的是常规技术手段，包括旋涂、刮涂、喷涂、浸涂、丝网印刷、凹版印刷、转印、喷墨打印。所述应力调控层的制作方法为等离子增强化学气相沉积法、磁控溅射法、原子层沉积法、蒸镀法、溶胶凝胶法、溶液法打印中的至少一种。所述残余应力可控的复合柔性衬底用于柔性电子器件，具体是指在载体基板上制备残余应力可控的复合柔性衬底，再在复合柔性衬底上制作电子元器件，剥离，得到具有特定弯曲半径的柔性电子器件。所述电子元器件包括绝缘层，电阻，电容，电感，导线，晶体管，二极管及其组合，其制备方法为常规的半导体加工工艺。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点及有益效果：本专利技术的残余应力可控的复合柔性衬底，通过在柔性衬底的中间层插入具有压应力的应力调节层，实现柔性衬底应力调控。通过热学或光学的方法调节应力调控层的应力大小，可以获得残余应力几乎为零的复合柔性衬底，进而消除衬底残余应力释放导致的器件不受控卷曲现象，实现超薄柔性电子器件的自然平整性。也可根据需要通过应力调控层调节复合柔性衬底的整体应力类型与应力值，从而实现特定弯曲半径、特定弯曲方向的柔性电子器件的制作。附图说明图1是本专利技术一种残余应力可控的复合柔性衬底的结构示意图；其中100-载体基板、200-底层柔性衬底、300-应力调控层、400-顶层柔性衬底。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步描述，但本专利技术的实施方式不限于此。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。本专利技术的残余应力可控的复合柔性衬底结构如图1所示，包括在载体基板100上制备的底层柔性衬底200、在底层柔性衬底200上制备的应力调控层300和在应力调控层300上制备的顶层柔性衬底400。底层柔性衬底200、应力调控层300和顶层柔性衬底400依次叠设构成具有三明治结构的复合柔性衬底。其中，应力调控层300的材质为透明金属氧化物、氮化硅或者二氧化硅。应力调控层300的制作方法为等离子增强化学气相沉积法、磁控溅射法、原子层沉积法、蒸镀法、溶胶凝胶法、溶液法打印中的至少一种。载体基板100为平板基板或者弯曲基板。底层柔性衬底200为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷或聚醚醚酮。顶层柔性衬底400为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷或聚醚醚酮。本专利技术的残余应力可控的复合柔性衬底，通过在柔性衬底的中间层插入具有压应力的应力调节层，实现柔性衬底应力调控。通过仔细调节应力调控层300的应力大小，可以获得残余应力几乎为零的复合柔性衬底，进而消除衬底残余应力释放导致的器件不受控卷曲现象，实现超薄柔性电子器件的自然平整性。也可根据需要通过应力调控层300调节复合柔性衬底的整体应力类型与应力值，从而实现特定弯曲半径、特定弯曲方向的柔性电子器件的制作。实施例1一种残余应力可控的复合柔性衬底，包括依次层叠的底层柔性衬底、应力调控层和顶层柔性衬底；所述底层柔性衬底为聚酰亚胺、应力调控层为金属氧化物ITO，顶层柔性衬底为聚酰亚胺。底层柔性衬底(聚酰亚胺膜)的厚度为16um；应力调控层厚度为300nm；顶层柔性衬底的厚度为10um。所述残余应力可控的复合柔性衬底的制备方法，包括如下步骤：(1)选择洁净白玻璃作为载体基板，并采用常规清洗工艺进行清洗；采用旋涂机在白玻璃上旋涂聚酰胺酸溶液形成初体膜，随后初体膜与载体基板整体送入惰性气体氩气气氛的烘箱内对聚酰胺酸初体膜进行固化成膜，得到聚酰亚胺膜；烘箱的温控过程如下：在80℃保温30min，在200℃保温30min，在300℃保温30min，在350℃保温30min，自然冷切至室温；聚酰亚胺膜厚度为16um；(2)采用直流溅射方式在底层柔性衬底上沉积ITO薄膜作为应力调控层，以氧化铟锡陶瓷作为靶材，其中In2O3与SnO2的重量比为90:10；工作气体为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种残余应力可控的复合柔性衬底，其特征在于：包括依次层叠的底层柔性衬底、应力调控层和顶层柔性衬底。

【技术特征摘要】
1.一种残余应力可控的复合柔性衬底，其特征在于：包括依次层叠的底层柔性衬底、应力调控层和顶层柔性衬底。2.根据权利要求1所述残余应力可控的复合柔性衬底，其特征在于：所述应力调控层为具有压应力的应力调节层。3.根据权利要求1所述残余应力可控的复合柔性衬底，其特征在于：所述应力调控层的材质为透明金属氧化物、氮化硅或者二氧化硅中的一种以上。4.根据权利要求1所述残余应力可控的复合柔性衬底，其特征在于：所述透明金属氧化物为(In2O3)x(MO)y(ZnO)z,其中0≤x≤1,0≤y≤1,0≤z≤1,且x+y+z＝1，M为镓、锡、铝、镁、钼、钛、镍、镁、锆或镧系稀土元素中的一种或两种以上的任意组合。5.根据权利要求1所述残余应力可控的复合柔性衬底，其特征在于：所述底层柔性衬底为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚二甲基硅氧烷或聚醚醚酮；所述顶层柔性衬底为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐苗，许志平，彭俊彪，王磊，邹建华，陶洪，李民，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44