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用于制造柔性基底的方法與流程

文檔序號:11527181閱讀:673來源:國知局
用于制造柔性基底的方法與流程
本申請要求于2015年7月24日提交的韓國專利申請第10-2015-0104964號的優(yōu)先權的權益,其全部公開內容通過引用并入本文。本發(fā)明涉及一種用于生產柔性基底的方法,并且更具體地,涉及一種使用柔性基底容易從其上剝離的載體基底來更有效地生產柔性基底的方法。
背景技術
:最近,柔性電子器件(例如,柔性顯示器、太陽能電池、區(qū)域照明器件、電子紙、柔性二次電池和觸摸板)作為有前途的技術而受到關注。開發(fā)柔性電子器件以制造便宜、易彎曲并且透明的電子器件和系統(tǒng)。根據(jù)用于生產柔性基底的常規(guī)方法,將用于生產柔性基底的含溶劑的溶液施加至金屬帶或筒上形成預膜,并且將預膜分離、干燥并固化。該方法復雜且生產率低。生產包含具有低電阻的透明電極的柔性基底的技術對于實現(xiàn)柔性電子器件是必不可少的。降低金屬導線的電阻的多種方法是已知的,例如,(1)通過降低導線的電阻率(ρ),(2)通過減小導線的長度,或(3)通過增加導線的高度(厚度)。然而,對于方法(1),電阻率限制了材料的選擇。銅由于其足夠低的電阻率,是目前最廣泛使用的材料。其他材料(例如銀)僅可以高價獲得,從而限制了其使用。方法(2)由于與電路設計有關的問題而受到物理限制。鑒于方法(1)和方法(2)的限制,認為方法(3)是可接受的。然而,隨著導線的高度增加,可能產生許多問題:例如,導線排列混亂、電短路、導線間短路和導線損壞。因此,需要將金屬導線嵌入基底中。就此而言,常規(guī)技術包括通過沉積和蝕刻而形成金屬導線的期望圖案的蝕刻技術和通過向難以進行干法蝕刻來圖案化的膜(例如銅(cu)薄膜)施加cmp而將導線鑲嵌到絕緣膜中形成的凹槽中的鑲嵌技術。然而,這樣的常規(guī)技術由于反復沉積/蝕刻而需要消耗大量材料,涉及復雜的加工步驟并且在對塑料基底中形成的金屬層進行熱處理時引起塑料基底的熱損壞。為了解決上述問題,提出了如下的技術:其中在硬質基底上形成金屬導線,在其上涂覆可固化聚合物并使其固化,以及將該硬質基底機械剝離。然而,根據(jù)該技術,當將硬質基底從嵌入有金屬導線的聚合物基底上強制剝離時,引起金屬導線和聚合物基底的損壞,從而導致最終產品的缺陷。部分硬質基底未從聚合物基底上去除而保留并且成為雜質。在這樣的情況下,提出了如下的方法:其中在載體基底上形成可溶于水或有機溶劑或可光降解的犧牲層,在犧牲層上形成嵌入有金屬導線的軟質基底層,以及除去犧牲層以從載體基底分離并回收柔性軟質基底。然而,根據(jù)該方法,通過在水中或有機溶劑中溶解或光降解而去除犧牲層增加了與處理使用過的水或有機溶劑相關的成本。技術實現(xiàn)要素:技術問題本發(fā)明的一個目的在于提供了一種使用柔性基底容易從其上剝離的載體基底來更容易地生產柔性基底的方法。本發(fā)明的又一個目的在于提供了一種無需沉積和蝕刻的用于更容易地生產具有金屬圖案的柔性基底的方法。本發(fā)明的另一個目的在于提供了一種可以以卷的形式生產和分配的柔性基底。技術方案本發(fā)明的一個方面提供了一種用于生產柔性基底的方法,其包括供給包含聚酰亞胺樹脂的載體基底,在所述載體基底上形成包含可固化聚合物的柔性基底層,通過施加物理刺激在不引起所述載體基底和所述柔性基底層的化學變化的情況下使所述柔性基底層分離于載體基底層,以及卷繞分離于所述載體基底層的所述柔性基底層,從而以卷的形式收集所述柔性基底層,其中所述步驟通過輥對輥工藝進行。根據(jù)一個實施方案,所述方法還可包括在形成柔性基底層之前在載體基底上形成金屬圖案。在該實施方案中,可產生具有金屬圖案的柔性基底。根據(jù)一個實施方案,所述方法還可包括在形成柔性基底層之前在載體基底上形成硬涂層。在該實施方案中,可產生具有硬涂層的柔性基底。根據(jù)一個實施方案,所述方法還可包括在形成柔性基底層之后在柔性基底層上形成硬涂層。在該實施方案中,可產生具有硬涂層的柔性基底。根據(jù)一個實施方案,所述方法還可包括在硬涂層上形成金屬圖案。在該實施方案中,可產生具有硬涂層的柔性基底。根據(jù)一個實施方案,所述方法還可包括在具有金屬圖案的柔性基底層上形成硬涂層。在該實施方案中,可產生具有硬涂層的柔性基底。根據(jù)一個實施方案,柔性基底層可通過流延包含二胺和過量酸二酐的組合物,然后加熱并固化而形成。根據(jù)一個實施方案,柔性基底層的至少一部分可直接接觸包含聚酰亞胺樹脂的載體基底。金屬圖案可嵌入柔性基底層中。所述方法還可包括卷繞分離于柔性基底層的載體基底層,從而以卷的形式收集載體基底層。所述物理刺激可為在載體基底和柔性基底層卷繞和收集期間施加的張力。根據(jù)一個實施方案,在施加物理刺激之前,載體基底層對柔性基底層的粘附強度可為至少1n/cm。根據(jù)一個實施方案,在施加物理刺激之后,載體基底層從柔性基底層的剝離強度可不大于0.3n/cm。根據(jù)一個實施方案,當將施加不引起載體基底和柔性基底層的化學變化的物理刺激之前和之后的載體基底層對柔性基底層的粘附強度分別定義為a1和a2時,a2/a1之比可為0.001至0.5。根據(jù)一個實施方案,載體基底中包含的聚酰亞胺樹脂可通過使式1的芳香族四羧酸二酐與具有線性結構的芳香族二胺化合物反應以產生聚酰胺酸并使聚酰胺酸在200℃或更高的溫度下固化而制備:[式1]其中a為式2a或2b的四價芳香族有機基團:[式2a][式2b]在上式2a和2b中,r11至r14各自獨立地為c1至c4烷基或c1至c4鹵代烷基,a為0至3的整數(shù),b為0至2的整數(shù),c和e各自獨立地為0至3的整數(shù),d為0至4的整數(shù),并且f為0至3的整數(shù)。根據(jù)一個實施方案,載體基底中包含的聚酰亞胺樹脂可通過使過量的二酐與二胺化合物反應而制備。根據(jù)一個實施方案,所述芳香族二胺化合物可由式4a或4b表示:[式4a][式4b]在上式中,r21至r23各自獨立地為c1至c10烷基或c1至c10鹵代烷基x選自-o-、-cr24r25-、-c(=o)-、-c(=o)o-、-c(=o)nh-、-s-、-so-、-so2-、-o[ch2ch2o]q-、c6至c18單環(huán)和多環(huán)的環(huán)亞烷基、c6至c18單環(huán)和多環(huán)的亞芳基及其組合,r24和r25各自獨立地選自氫原子、c1至c10烷基和c1至c10鹵代烷基,q為1或2的整數(shù),l、m和n各自獨立地為0至4的整數(shù),并且p為0或1的整數(shù)。根據(jù)一個實施方案,可收集分離于柔性基底層的載體基底用于再使用。本發(fā)明的又一個方面提供了一種用于生產柔性基底的設備,其包括用于解卷和供給載體基底的載體基底供給裝置,用于傳遞載體基底的傳遞裝置,用于向載體基底施加可固化聚合物以形成用于生產柔性基底的樹脂層的聚合物涂覆裝置,用于使樹脂層固化的固化裝置,用于卷繞和收集設置在載體基底上的柔性基底層的柔性基底收集裝置,和用于卷繞和收集分離于柔性基底層的載體基底的載體基底收集裝置。所述設備還可包括用于在載體基底上形成金屬圖案的圖案化裝置。本發(fā)明的另一個方面提供了一種通過所述方法生產的柔性基底和包括所述柔性基底的電子器件。所述柔性基底在機器方向(md)上的機械強度(抗拉強度)與在橫向方向(td)上的機械強度(抗拉強度)相差10mpa或更小,并且所述柔性基底在機器方向(md)上的熱膨脹系數(shù)與在橫向方向(td)上的熱膨脹系數(shù)相差5ppm/℃或更小。根據(jù)一個實施方案,可基于輥對輥工藝使用柔性基底制造電子器件。根據(jù)一個實施方案,所述電子器件可選自太陽能電池、有機發(fā)光二極管照明器件、半導體器件和顯示器件。所述顯示器件可為柔性有機電致發(fā)光器件。根據(jù)本發(fā)明的多個方面的其他實施方案的細節(jié)包括在以下說明中。技術效果根據(jù)本發(fā)明的方法,可基于輥對輥工藝連續(xù)地生產柔性基底,并且同時,柔性基底層可通過施加相對較小的物理刺激(不包括激光或光照射或者溶解)容易地分離于載體基底。因此,本發(fā)明的方法能夠以更容易的方式生產用于電子器件(例如柔性顯示器件)的柔性基底,并且可簡化生產方法。此外,可降低生產成本和時間??煞乐贡景l(fā)明的器件受到由激光或光照射引起的可靠性劣化和缺陷產生。根據(jù)本發(fā)明的方法,由于柔性基底是通過分離負載在載體基底上的柔性基底層而獲得的,故沿著機器方向施加至柔性基底的力與沿著橫向方向施加至柔性基底的力沒有顯著差別,并且因此,柔性基底具有在機器方向和橫向方向上沒有明顯差別的均勻的機械、熱和光學特性。根據(jù)本發(fā)明的方法,可以以卷的形式獲得具有金屬導線的柔性基底。柔性基底的使用提高了后續(xù)制造電子器件的過程的效率,從而能夠更高效地制造電子器件。附圖說明圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的用于生產柔性基底的方法。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的又一個實施方案的用于生產具有金屬圖案的柔性基底的方法。圖3示出了實施例2中生產的具有金屬圖案的柔性基底的照片和sem圖像。具體實施方式雖然本發(fā)明允許各種修改和多種實施方式,但是一些特別的實施方式將在附圖中示出并在說明書中詳細地描述。然而,其不旨在將本發(fā)明限制于特定的實施方式,并且應理解,不脫離本發(fā)明的精神和技術范圍的所有修改、等同方案和替代方案均包括在本發(fā)明中。在本發(fā)明的說明書中,當認為相關技術的詳細解釋可能不必要地模糊本發(fā)明的實質時,相關技術的詳細解釋被省略。應理解,當元件(例如層、膜(membrane)、薄膜(film)或基底)被稱為在另一個元件“之上”或“上”時,元件可直接在其他元件上或者還可存在一個或更多個中間元件。還應理解,當元件(例如層、膜、薄膜或基底)被稱為在另一個元件“之下”時,元件可直接在其他元件下或者還可存在一個或更多個中間元件。除非另有說明,否則本文使用的術語“物理刺激”意指包括不引起化學變化的機械刺激如剝離、切割、摩擦、拉伸和擠壓,并且是指無論所使用的裝置或方式,通過其可使層合結構的截面暴露的刺激。在一些情況下,物理刺激的強度可大于每單位面積0n且不大于每單位面積0.1n。即,施加物理刺激意指無論所使用的裝置,使層合結構的截面暴露。優(yōu)選地,以這樣的方式來施加物理刺激,使得形成柔性基底末端部分的層合結構的兩個或更多個截面以預定間隔暴露。如本文所使用的,術語“粘附強度”是指在施加物理刺激之前載體基底對柔性基底的粘附強度,并且術語“剝離強度”是指在施加物理刺激之后載體基底對柔性基底的粘附強度。本發(fā)明提供了一種用于生產柔性基底的方法,其包括供給包含聚酰亞胺樹脂的載體基底,在載體基底上形成柔性基底層,通過施加物理刺激在不引起載體基底和柔性基底層的化學變化的情況下使柔性基底層分離于載體基底層,以及卷繞分離于載體基底層的柔性基底層,從而以卷的形式收集柔性基底層,其中所述步驟通過輥對輥工藝進行。根據(jù)一個實施方案,所述方法還可包括在形成柔性基底層之前在載體基底上形成金屬圖案。在該實施方案中,可產生具有金屬圖案的柔性基底。柔性基底層由聚酰亞胺樹脂構成并且可通過在支撐物上流延包含二胺和過量酸二酐的組合物,然后加熱并固化而形成。例如,酸二酐與二胺的摩爾比可為1:0.95至1:0.999,優(yōu)選地1:0.98至1:0.995。在該范圍內,可有效地改善最終柔性基底的透射率。根據(jù)一個實施方案,具有金屬圖案的柔性基底層的至少一部分可直接接觸包含聚酰亞胺樹脂的載體基底。即,具有金屬圖案的柔性基底層可在載體基底與柔性基底層之間不存在中間剝離層的情況下直接在載體基底上形成。該結構有利于柔性基底層從載體基底上剝離。金屬圖案可嵌入柔性基底層中。金屬圖案的嵌入有效地保護金屬圖案免受損壞,甚至在柔性基底結構變形時也是如此,從而有利于改善器件穩(wěn)定性和性能。輥對輥工藝是這樣的工藝,其中當在旋轉的輥上連續(xù)地卷繞膜或薄材料(例如銅箔)時向膜或薄材料施加特定的材料或從其上除去預定部分,從而以卷的形式生產新的功能材料。輥對輥工藝適用于以減少的成本進行大規(guī)模生產。通過本發(fā)明的方法生產的最終柔性基底可以以卷的形式生產并且可用于后續(xù)制造電子器件的過程,特別是基于輥對輥工藝的過程。在本發(fā)明的方法中使用的載體基底可為可用于輥對輥工藝的包含聚酰亞胺聚合物的軟質基底。在輥對輥工藝之前或之后,載體基底可為卷的形式。在該工藝期間可將載體基底拉平,并且該載體基底可具有能夠承受在輥對輥工藝期間施加的張力和在固化期間產生的熱的高耐熱和耐化學結構。特別地,載體基底可容易地分離于最終的柔性基底。本發(fā)明還提供了通過所述方法生產的柔性基底。當負載在載體基底上時,柔性基底層在機器方向(md)上的機械強度(抗拉強度)與在橫向方向(td)上的機械強度(抗拉強度)相差10mpa或更小,并且柔性基底層在機器方向(md)上的熱膨脹系數(shù)與在橫向方向(td)上的熱膨脹系數(shù)相差5ppm/℃或更小。本發(fā)明還提供了包括柔性基底的電子器件。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案,在柔性基底層分離于載體基底的同時收集柔性基底層。使柔性基底層分離于載體基底所施加的物理刺激可為在卷繞期間由收集裝置產生的張力?,F(xiàn)在將給出關于根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的柔性基底、用于生產所述柔性基底的方法、使用所述柔性基底生產的器件基底、用于生產所述器件基底的方法、包括所述器件基底的器件以及用于制造所述器件的方法的更詳細描述。特別地,在載體基底上形成的柔性基底可通過物理刺激剝離。因此,甚至在無需在載體基底和柔性基底層之間形成犧牲層并且無需激光或光照射或者溶解除去犧牲層的情況下,也可使柔性基底分離于載體基底。這能夠以更容易的方式生產柔性基底??苫谳亴伖に囀褂镁哂刑囟ㄐ再|的包含聚酰亞胺的載體基底連續(xù)地生產柔性基底。載體基底的使用消除了除去犧牲層所需的復雜過程(例如激光或光照射)并且有利于通過簡單地施加物理刺激使柔性基底層分離于載體基底??蓪θ嵝曰讓舆M行卷繞并收集以獲得呈卷的形式的柔性基底。柔性基底具有在機器方向和橫向方向上均勻的機械、光學和熱特性的優(yōu)點,并且由于其卷的形狀方便用于后續(xù)制造電子器件的過程,例如,基于輥對輥工藝的過程。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的用于生產柔性基底的方法,但是本發(fā)明不限于此。如圖1所示,從載體基底供給裝置2連續(xù)地供給卷繞成卷的形式的載體基底1,并且通過聚合物涂覆裝置(未示出)在載體基底1上涂覆可固化聚合物5并使其固化以在載體基底上形成柔性基底層11。通過收集裝置10以卷的形式卷繞并收集柔性基底層11以獲得呈卷的形式的柔性基底。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的用于生產具有金屬圖案的柔性基底的方法,但是本發(fā)明不限于此。參照圖2,以下更詳細地討論所述方法。從供給裝置2連續(xù)地供給卷繞成卷的形式的載體基底1,通過圖案化裝置(未示出)在載體基底1上形成金屬圖案3,并且通過聚合物涂覆裝置(未示出)在金屬圖案3上涂覆可固化聚合物5并使其固化以在載體基底上形成具有金屬圖案的柔性基底層13。通過收集裝置10以卷的形式卷繞并收集具有金屬圖案的柔性基底層11以獲得呈卷的形式的具有金屬圖案的柔性基底。還通過載體基底收集裝置20以卷的形式卷繞并收集分離于柔性基底層11或13的載體基底1。或者,收集裝置20可連接至載體基底供給裝置2。在該情況下,所收集的載體基底可再供給并且再用于生產柔性基底。認為易剝離的載體基底的功能和作用歸因于載體基底中包含的聚酰亞胺樹脂的以下性質。將載體基底1中包含的聚酰亞胺樹脂的酰亞胺化程度控制在適當范圍內。在生產柔性基底層11或13期間載體基底顯示出高于預定水平的粘附強度。然而,在完成柔性基底的生產之后,載體基底對柔性基底的粘附強度可在沒有激光或光照射或者溶解的情況下通過簡單的物理刺激(例如通過卷繞裝置施加的張力)而降低,因此,載體基底可容易地分離于柔性基底。特別地,當將施加物理刺激之前和之后的載體基底對柔性基底層的粘附強度分別定義為a1和a2時,a2/a1之比為0.001至0.5,優(yōu)選地0.001至0.1。載體基底可在沒有激光或光照射的情況下通過簡單的物理刺激(例如通過卷繞裝置施加的張力)而容易地分離于柔性基底。更具體地,在施加物理刺激之前,載體基底顯示出對柔性基底層的粘附強度為至少約1n/cm,至少約2n/cm,或約3n/cm至約5n/cm,但是在施加物理刺激之后,載體基底可顯示出從柔性基底層的剝離強度為約0.3n/cm或更小,例如約0.2n/cm或更小,約0.1n/cm或更小,或約0.001n/cm至0.05n/cm??稍诒?所示的條件下測量載體基底的剝離強度。表1具體地,可通過以下工序測定剝離強度。首先,在載體基底上形成柔性基底層以制備作為樣品的層合結構。施加物理刺激以將樣品切割成寬度為10mm的矩形形狀。在表1所示的條件下使用測試儀在夾持柔性基底層的一端時測量使柔性基底層以90°角分離于載體基底所需的力。該力被定義為載體基底的剝離強度。可通過以下工序測定粘附強度。首先,在載體基底上形成柔性基底層以制備作為樣品的100mm寬的層合結構。將10mm寬的膠帶粘附至柔性基底層的一端。在夾持膠帶的一端時測量使膠帶以90°角分離于載體基底所需的力。該力被定義為載體基底的粘附強度。測量該力的測試儀和條件可與表1所示的用于剝離強度測量的那些相同。載體基底的期望的粘附強度和剝離強度可通過載體基底中包含的聚酰亞胺樹脂的酰亞胺化程度實現(xiàn)。酰亞胺化程度可通過多種因素來控制,例如,聚酰亞胺樹脂的單體的種類和含量以及酰亞胺化條件(例如熱處理溫度和時間)。作為一個實例,載體基底中包含的聚酰亞胺樹脂的酰亞胺化程度可為約60%至約99%,約70%至98%或約75%至96%。在該范圍內,載體基底可滿足對粘附強度和剝離強度方面的要求,并且因此,甚至當在無需激光或光照射的條件下施加物理刺激時,柔性基底層11或13也可容易地分離于載體基底1。聚酰亞胺樹脂的酰亞胺化程度可定義為:在施加包含聚酰亞胺前體(例如聚酰胺酸樹脂)的組合物并使其在約200℃或更高的溫度下酰亞胺化之后在ir光譜中在1350cm-1至1400cm-1處觀察到的cn帶的積分強度,相對于使該組合物在約500℃或更高的溫度下酰亞胺化之后在相同波長范圍內觀察到的cn帶的積分強度(100%)的百分比。聚酰亞胺樹脂的酰亞胺化程度范圍可通過控制使聚酰胺酸樹脂固化的溫度條件而實現(xiàn)。作為本發(fā)明人進行的實驗的結果,證明了制備聚酰亞胺樹脂的固化溫度條件、聚酰亞胺樹脂的酰亞胺化程度和聚酰亞胺樹脂層的剝離強度可滿足表2所示的關系。表2固化溫度(℃)150200250300350500酰亞胺化程度(%)10.3649.2179.3492.7895.69100剝離強度(n/cm)2.82.80.030.0160.030.35如表2所示,當通過在支撐物上施加包含作為聚酰亞胺樹脂前體的聚酰胺酸樹脂的組合物并使組合物在約200℃或更高或者250℃至500℃的溫度下固化而形成載體基底時,載體基底的剝離強度不大于約0.3n并且載體基底中包含的聚酰亞胺樹脂的酰亞胺化程度為約60%至約99%,約70%至約98%或約75%至約96%。載體基底的使用顯著地簡化了用于后續(xù)制造包括柔性基底(上文已描述過)的器件(例如柔性顯示器件)的過程。在控制固化溫度的條件下制備的聚酰亞胺樹脂的玻璃化轉變溫度(tg)可為至少約200℃,至少約300℃或約350℃至約500℃,并且分解溫度(td)可為至少400℃或400℃至600℃。由于聚酰亞胺樹脂的良好的耐熱性,在制造器件的加工期間載體基底高度耐高溫,并且可防止在其上生產柔性基底的過程中的翹曲。此外,載體基底可防止器件的可靠性劣化。因此,載體基底的使用能夠制造具有改善的特性和高可靠性的器件。具體地,載體基底在100℃至200℃的溫度下的熱膨脹系數(shù)(cte)可不大于約30ppm/℃,不大于約25ppm/℃,不大于約20ppm/℃或為約1ppm/℃至約17ppm/℃,且1%熱分解溫度(td1%)可為至少450℃或至少470℃。滿足對結構和物理特性方面的要求的載體基底1完全地從柔性基底層11或13上剝離,并且因此對器件基底的透明度和光學特性沒有影響。完全分離于柔性基底層11或13的載體基底1通過載體基底收集裝置20卷繞成卷的形式??蓪⒊示淼男问降妮d體基底再進料至設備的供給單元。或者,收集裝置20可直接連接至載體基底供給裝置2。在該情況下,所收集的載體基底可再用于柔性基底的生產。作為聚酰亞胺樹脂的前體的聚酰胺酸樹脂可通過使作為單體的四羧酸二酐化合物與二胺化合物聚合而制備。聚酰亞胺樹脂可通過使聚酰胺酸樹脂酰亞胺化而制備。適于作為單體的四羧酸二酐化合物的具體實例包括均苯四酸二酐(pmda)、3,3',4,4'-聯(lián)苯四甲酸二酐(bpda)、內消旋-丁烷-1,2,3,4-四甲酸二酐、3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐(btda)、2,3,3',4'-二苯醚四甲酸二酐(odpa)、3,3',4,4'-二苯砜四甲酸二酐(dsda)、4,4'-(六氟異亞丙基)二鄰苯二甲酸酐、3,3',4,4'-聯(lián)苯四甲酸二酐(s-bpda)、1,2,3,4-環(huán)丁烷四甲酸二酐、1,2-二甲基-1,2,3,4-環(huán)丁烷四甲酸二酐、1,2,3,4-四甲基-1,2,3,4-環(huán)丁烷四甲酸二酐、1,2,3,4-環(huán)戊烷四甲酸二酐、1,2,4,5-環(huán)己烷四甲酸二酐、3,4-二羧基-1,2,3,4-四氫-1-萘琥珀酸二酐、5-(2,5-二氧四氫呋喃基)-3-甲基-3-環(huán)亞己基-1,2-二甲酸二酐、2,3,5-三羧基-2-環(huán)戊烷乙酸二酐、二環(huán)[2.2.2]辛-7-烯-2,3,5,6-四甲酸二酐、2,3,4,5-四氫呋喃四甲酸二酐、3,5,6-三羧基-2-降冰片烷乙酸二酐、或其衍生物。應理解,還可使用其他多種四甲酸二酐。適于作為單體的二胺化合物的具體實例包括:芳香族二胺,例如對苯二胺(pda)、間苯二胺(m-pda)、2,4,6-三甲基-1,3-苯二胺、2,3,5,6-四甲基-1,4-苯二胺、4,4'-二氨基二苯基醚、3,4'-二氨基二苯基醚、3,3'-二氨基二苯基醚、4,4'-二氨基二苯硫醚、4,4'-二氨基二苯基甲烷、3,4'-二氨基二苯基甲烷、3,3'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-亞甲基-雙(2-甲基苯胺)、4,4'-亞甲基-雙(2,6-二甲基苯胺)、4,4'-亞甲基-雙(2,6-二乙基苯胺)、4,4'-亞甲基-雙(2-異丙基-6-甲基苯胺)、4,4'-亞甲基-雙(2,6-二異丙基苯胺)、4,4'-二氨基二苯基砜、3,3'-二氨基二苯基砜、聯(lián)苯胺、鄰聯(lián)甲苯胺、間聯(lián)甲苯胺、3,3',5,5'-四甲基聯(lián)苯胺、2,2'-雙(三氟甲基)聯(lián)苯胺、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯、1,3-雙(4-氨基苯氧基)苯、1,3-雙(3-氨基苯氧基)苯、雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、2,2-雙[4–(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷(6hmda)、2,2'-雙(三氟甲基)聯(lián)苯胺(tfmb)、3,3'-雙(三氟甲基)-4,4'-二氨基聯(lián)苯(3,3'-tfdb)、4,4'-雙(3-氨基苯氧基)二苯基砜(dbsda)、雙(3-氨基苯基)砜(3dds)、雙(4-氨基苯基)砜(4dds)、1,3-雙(3-氨基苯氧基)苯(apb-133)、1,4-雙(4-氨基苯氧基)苯(apb-134)、2,2'-雙[3(3-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(3-bdaf)、2,2'-雙[4-(4-氨基苯氧基)苯基]六氟丙烷(4-bdaf)、2,2'-雙(3-氨基苯基)六氟丙烷(3,3'-6f)、2,2'-雙(4-氨基苯基)六氟丙烷(4,4'-6f)和4,4'-二氨基二苯醚(oda);以及脂肪族二胺,例如1,6-己二胺、1,4-環(huán)己二胺、1,3-環(huán)己二胺、1,4-雙(氨基甲基)環(huán)己烷、1,3-雙(氨基甲基)環(huán)己烷、4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二環(huán)己基甲烷、4,4'-二氨基-3,3'-二甲基二環(huán)己基甲烷、1,2-雙-(2-氨基乙氧基)乙烷、雙(3-氨基丙基)醚、1,4-雙(3-氨基丙基)哌嗪、3,9-雙(3-氨基丙基)-2,4,8,10-四氧雜螺[5.5]-十一烷或1,3-雙(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷。四羧酸二酐和二胺化合物的種類沒有特別限制,但重要的是酸二酐的芳香族環(huán)之間沒有連接體結構,以更適當?shù)貪M足載體基底在物理特性方面(例如,上述低cte范圍和剝離強度)的要求。四羧酸二酐優(yōu)選為式1的芳香族四羧酸二酐:[式1]其中a為源自酸二酐的四價芳香族有機基團,具體為式2a或2b的四價芳香族有機基團:[式2a][式2b]在上式2a和2b中,r11至r14各自獨立地為c1至c4烷基(例如,甲基、乙基或丙基)或c1至c4鹵代烷基(例如,氟甲基、溴甲基、氯甲基或三氟甲基),a為0至3的整數(shù),b為0至2的整數(shù),c和e各自獨立地為0至3的整數(shù),d為0至4的整數(shù),并且f為0至3的整數(shù),b、c、d和e優(yōu)選為0。特別地,四羧酸二酐更優(yōu)選為式3a的均苯四酸二酐(pmda)或式3b的3,3',4,4'-聯(lián)苯四甲酸二酐(bpda):[式3a][式3b]在式3b的化合物中,結構為線性的并且兩個芳香族環(huán)在沒有連接體結構的情況下直接連接。隨著載體基底1的填充密度增加,分子間空間減少并且因此分子難以互穿,導致低的結合強度。結果,載體基底1對上覆柔性基底層11的粘附強度降低并且柔性基底層11從層合結構的剝離強度也降低。填充密度可由cte表示。填充密度越高,cte值越低,并且反之亦然。因此,優(yōu)選地,二胺化合物為具有線性結構的芳香族二胺化合物,具體為式4a或4b的芳香族二胺化合物:[式4a][式4b]在上式中,r21至r23各自獨立地為c1至c10烷基(例如,甲基、乙基或丙基)或c1至c4鹵代烷基(例如,氟甲基、溴甲基、氯甲基或三氟甲基)x選自-o-、-cr24r25-、-c(=o)-、-c(=o)o-、-c(=o)nh-、-s-、-so-、-so2-、-o[ch2ch2o]q-、c6至c18單環(huán)和多環(huán)的環(huán)亞烷基(例如,環(huán)亞己基和亞降冰片基)、c6至c18單環(huán)和多環(huán)的亞芳基(例如,亞苯基和亞萘基)、及其組合,r24和r25各自獨立地選自氫原子、c1至c10烷基(例如,甲基、乙基和丙基)和c1至c10鹵代烷基(例如,氟甲基、溴甲基、氯甲基和三氟甲基),q為1或2的整數(shù),l、m和n各自獨立地為0至4的整數(shù),優(yōu)選0,并且p為0或1的整數(shù),優(yōu)選0。芳香族二胺化合物的使用更適當?shù)貪M足了載體基底在物理特性方面的要求。優(yōu)選的芳香族二胺化合物的實例包括對苯二胺(pda)、聯(lián)苯胺(bzd)、間聯(lián)甲苯胺和2,2'-雙(三氟甲基)聯(lián)苯胺(tfmb)。使這些單體在極性有機溶劑中聚合以制備期望的聚酰胺酸樹脂。使聚酰胺酸樹脂在存在或不存在酰亞胺化催化劑(例如胺催化劑)的情況下在上述固化溫度下經(jīng)歷酰亞胺化以制備聚酰亞胺樹脂。特別優(yōu)選地以比芳香族二胺更多的量使用四羧酸二酐,這是因為可改善柔性基底層的透射率。例如,可以以1:0.95至0.999,優(yōu)選1:0.98至0.995的摩爾比使用四羧酸二酐和二胺。用于制備聚酰胺酸樹脂或聚酰亞胺樹脂的除了固化溫度以外的條件是本領域技術人員公知的,并且可通過本領域技術人員公知的合適的方法來控制,并且因此省去了其進一步的解釋。載體基底1的厚度和尺寸可根據(jù)待應用柔性基底的器件的種類合適地選擇。優(yōu)選地,考慮到基底的透明度,載體基底的厚度為0.01mm至50mm或0.02mm至20mm。在該范圍內,載體基底具有足以支撐柔性基底的高機械強度。隨著載體基底層的厚度降低,其對柔性基底層的粘附強度增加。然而,載體基底的過低的厚度引起載體基底對柔性基底層的粘附強度增加,從而導致載體基底從柔性基底層上的可分離性差。在以上限定的厚度范圍內,確保了載體基底對柔性基底層的高粘附強度和載體基底從柔性基底層上的良好的可分離性。載體基底層可通過生產自支撐膜的任何合適的方法(例如,拉幅或流延法)來生產。根據(jù)一個實施方案,可通過在支撐物上流延,在100℃至150℃下干燥并且在150℃至400℃下固化來生產載體基底層。固化優(yōu)選地在溫度逐漸升高的同時進行。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案,在載體基底上施加用于生產柔性基底的樹脂之前,可在載體基底上形成金屬微圖案。在該實施方案中,可形成具有金屬圖案的柔性基底。在載體基底上形成金屬圖案之后,涂覆聚合物并使其固化。結果,金屬圖案可嵌入柔性基底層中。在基底中嵌入金屬圖案降低了透明電極的薄層電阻,有效地提高了器件效率,并且甚至在柔性基底形狀變形時也可保護金屬圖案免于損壞或斷開,從而使柔性基底適用于柔性器件。金屬圖案的材料沒有特別限制,并且可為,例如金屬或合金,如銀(ag)、銅(cu)、鋁(al)、金(au)、鉑(pt)、鎳(ni)、鈦(ti)、鉬(mo)或其合金;導電性金屬氧化物,如氧化銦錫(ito)、氧化銦鋅(izo)、氧化銦鋅錫(izto)、氧化鋁鋅(azo)、氧化銦錫-銀-氧化銦錫(ito-ag-ito)、氧化銦鋅-銀-氧化銦鋅(izo-ag-izo)、氧化銦鋅錫-銀-氧化銦鋅錫(izto-ag-izto)或氧化鋁鋅-銀-氧化鋁鋅(azo-ag-azo);或金屬氮化物或金屬氮氧化物,如二氧化硅(sio2)、氮化硅(sinx)、氮氧化硅(sion)、氧化鋁(al2o3)、氧化鈦(tio2)、氧化鉭(ta2o5)、氧化鉿(hfo2)、氧化鋯(zro2)、鈦酸鋇鍶(bst)或鋯鈦酸鉛(pzt)。可不受限制地使用導電性足以降低電極的薄層電阻的任何合適材料。金屬圖案可通過用合適的技術(例如,噴墨印刷、凹版印刷、凹版膠印、氣溶膠印刷、電鍍、真空沉積、熱沉積、濺射或電子束沉積)在載體基底層或柔性基底層上涂覆或沉積材料而形成。金屬圖案可以以0.05mm至50mm的間隔布置。如果以小于0.05mm的間隔密集地布置金屬圖案,則加工成本的提高可能是不可避免的。同時,如果以超過50mm的間隔布置金屬圖案,則金屬圖案作為輔助電極的作用可能微不足道,不能有效地降低與金屬圖案接觸的電極的薄層電阻。金屬圖案的寬度優(yōu)選為0.5μm至1000μm。如果金屬圖案的寬度小于0.5μm,則微圖案化需要復雜的工藝并且金屬圖案的電阻增加。同時,如果金屬圖案的寬度超過1000μm,則柔性基底的透射率降低。金屬圖案可用作電子器件的輔助電極。在太陽能電池、有機發(fā)光二極管照明器件、半導體器件和顯示器件中,使金屬圖案3的暴露部分直接接觸設置在基底上的透明電極以降低透明電極的薄層電阻。但是,金屬圖案3與透明電極之間的接觸方式不受限制。此外,在金屬圖案完全嵌入柔性基底的情況下,可使用輔助裝置以將作為輔助電極的金屬圖案連接至透明電極。如圖1和圖2所示,通過柔性基底收集裝置10卷繞柔性基底層11或13以獲得呈卷的形式的柔性基底。柔性基底可用于制造器件。更具體地,柔性基底可用于基于連續(xù)工藝,例如輥對輥工藝的制造電子器件的方法。由于載體基底對柔性基底層適當?shù)恼掣綇姸龋d體基底可適當?shù)毓潭ú⒅稳嵝曰讓?。此外,載體基底的使用消除了分離柔性基底層所需的激光或光照射,從而顯著地簡化了用于制造包括柔性基底的器件的過程并且有助于制造成本的顯著下降。本發(fā)明的又一個實施方案提供了包括柔性基底的器件基底和用于生產器件基底的方法。在加工期間,柔性基底基本上不被張力所改變,這是因為柔性基底層受到載體基底的支撐。因此,柔性基底具有在機器方向和橫向方向上沒有明顯差異的均勻的機械、熱和光學特性的優(yōu)點。例如,柔性基底在機器方向(md)上的機械強度(抗拉強度)與在橫向方向(td)上的機械強度(抗拉強度)相差10mpa或更小,5mpa或更小或3mpa或更小,并且柔性基底在機器方向(md)上的熱膨脹系數(shù)與在橫向方向(td)上的熱膨脹系數(shù)相差5ppm/℃或更小,3ppm/℃或更小或1ppm/℃或更小。具體地,所述器件可為柔性顯示器件,例如具有柔性基底的太陽能電池(例如柔性太陽能電池)、具有柔性基底的有機發(fā)光二極管(oled)照明器件(例如柔性oled照明器件)、具有柔性基底的半導體器件、具有柔性基底的有機電致發(fā)光器件、具有柔性基底的電泳器件或具有柔性基底的lcd器件。有機電致發(fā)光器件是特別優(yōu)選的。所述器件可通過包括以下步驟的方法來制造:生產具有金屬圖案的柔性基底以及在柔性基底上形成器件結構(即制造器件的步驟)。器件結構可根據(jù)待在柔性基底上制造的器件的種類而不同。器件結構可為一般的器件結構,例如包括柵極電極的半導體器件結構、包括薄膜晶體管陣列的顯示器件結構、具有p/n結的二極管器件結構、包括有機發(fā)光層的oled結構或太陽能電池結構。作為一個實例,器件結構可為包括以下的有機電致發(fā)光器件結構:設置在柔性基底背面(在該處暴露金屬圖案)且包含例如氧化銦錫(ito)的透明電極;設置在透明電極背面且包含有機化合物的發(fā)光部件;以及設置在發(fā)光部件背面且包含金屬(例如鋁)的金屬電極。根據(jù)一個實施方案,本發(fā)明的方法還可包括在形成柔性基底層之前或之后在載體基底上形成硬涂層。在該實施方案中,可產生具有硬涂層的柔性基底。根據(jù)一個實施方案,本發(fā)明的方法還可包括在形成于柔性基底層的硬涂層上形成金屬圖案層或在具有金屬圖案的柔性基底層上形成硬涂層。在該實施方案中,可產生具有金屬圖案層和硬涂層的柔性基底。硬涂層可為本領域中通常使用的那些中的任一種,并且因此省略其詳細描述。根據(jù)一個實施方案,包括柔性基底的器件可基于輥對輥工藝進行制造。呈卷的形式的柔性基底適用于輥對輥工藝并且在加工期間可被拉平。在柔性基底上形成金屬圖案導致機械特性,例如耐沖擊性的改善,從而允許柔性基底承受在輥對輥工藝期間施加的力。如上所述,本發(fā)明的器件可在大幅降低的成本下以簡單的方式制造,這是因為無需激光或光照射。此外,可防止本發(fā)明的器件受到由激光或光照射引起的可靠性劣化或缺陷產生。此外,在基底中嵌入金屬圖案降低了透明電極的薄層電阻,從而導致器件效率的提高,并且甚至在柔性基底形狀變形時也可保護金屬圖案免于損壞或斷開,從而使柔性基底適用于柔性器件。在下文中,將詳細地解釋本發(fā)明的一些實施方案,使得本領域普通技術人員可容易地進行本發(fā)明。然而,本發(fā)明可以許多不同的形式實施并且應理解為不受本文所述的實施方案限制。實施方式實施例1使1molbpda與0.99molpda聚合以制備聚酰胺酸樹脂。將包含20重量%的聚酰胺酸樹脂和80重量%作為溶劑的dmac的組合物流延在支撐物上。此后,該涂層在120℃的溫度下連續(xù)干燥并且在逐步升高的溫度(150℃→230℃→300℃→400℃)下固化30分鐘以形成呈卷的形式的包含聚酰亞胺樹脂的50μm厚的膜(載體基底)。使1molbpda與0.99moltfmb聚合以制備聚酰胺酸樹脂。使12重量%的聚酰胺酸樹脂與88重量%作為溶劑的dmac混合以制備用于形成柔性基底層的組合物。當以0.5m/分鐘的速度解卷并傳遞載體基底時,向呈卷的形式的載體基底施加(流延)該組合物使其在干燥之后的厚度為15μm。使所得的涂層在100℃的溫度下連續(xù)干燥并在300℃的溫度下固化30分鐘以形成包含聚酰亞胺樹脂的聚合物層(柔性基底層)。向該層合結構施加物理刺激使得柔性基底層的截面暴露且不引起載體基底的化學變化。通過物理刺激,使柔性基底層分離于載體基底并且載體基底保持未切割。在用壓敏膠帶(粘附強度43±6g/mm)粘附載體基底和柔性基底層各自的末端之后,將膠帶的末端粘附至卷取輥并且以5n的張力卷繞膠帶以使載體基底與柔性基底層彼此分離。結果,以各自的卷的形式獲得了包含bpda-pda聚酰亞胺樹脂的載體基底和包含bpda-tfmb聚酰亞胺樹脂的柔性基底層,如圖1所示。通過以下工序評價柔性基底層在機器方向(md)和橫向方向(td)上的機械特性。機械強度使用萬能測試機(instron)測量膜的機械特性(包括模量、最大應力和最大伸長率)。具體地,在將膜切割成5mm×60mm的尺寸之后,將夾子之間的距離設定為40mm,并且在以20mm/分鐘的速率牽拉樣品時測量抗拉強度。熱膨脹系數(shù)使用熱機械分析儀(q400,ta)測量膜的熱膨脹系數(shù)(cte)和尺寸變化。將膜切割成5mm×20mm的尺寸并且使用附件裝載樣品。為了實際測量,將膜的長度設定為16mm。牽拉膜的力設定為0.02n。將膜以5℃/分鐘的速率從30℃加熱至300℃,以-5℃/分鐘的速率冷卻至80℃,并以5℃/分鐘的速率加熱至400℃。在100℃至200℃的溫度范圍內測量聚酰亞胺膜在md和td方向上的線性熱膨脹系數(shù),并取平均值。表3機械特性mdtd機械強度(抗拉強度)250mpa252mpa熱膨脹系數(shù)(ppm/℃)13.413.8實施例2重復實施例1的工序,不同之處在于在向載體基底施加用于形成柔性基底層的組合物之前,在載體基底上沉積鋁至厚度為200nm并使其微圖案化,如圖2所示。具體地,將抗蝕墨涂覆在硅酮覆蓋層的整個表面上,并且然后使刻有微圖案的鉛版(cliché)與覆蓋層接觸以在硅酮覆蓋層上形成圖案。接著,除去部分涂層以在硅酮覆蓋層上形成微圖案。將形成于硅酮覆蓋層上的抗蝕墨傳遞至沉積有鋁的載體基底上并在烘箱中于115℃下干燥3分鐘以除去殘留在抗蝕劑圖案中的溶劑。用蝕刻劑通過噴灑在45℃下蝕刻經(jīng)抗蝕劑圖案化的鋁基底。用去離子水清洗掉蝕刻劑,然后干燥。用剝離劑除去殘留的抗蝕墨以在載體基底上形成鋁導線。使1molbpda與0.99moltfmb聚合以制備聚酰胺酸樹脂。將包含12重量%的聚酰胺酸樹脂和88重量%作為溶劑的dmac的組合物施加(流延)至具有鋁導線的載體基底使得其在干燥之后的厚度為15μm。所得的涂層在100℃的溫度下連續(xù)干燥并在300℃的溫度下固化30分鐘以形成包含聚酰亞胺樹脂的聚合物層(柔性基底層)。此后,以與實施例1所述的相同方式以各自的卷的形式獲得了載體基底和嵌入有金屬導線的柔性基底。圖3示出了用于生產具有鋁導線的柔性基底層的方法并且示出了鋁導線、柔性基底層和載體基底層的照片(右)和sem圖像(左)。如從圖3可看出,鋁導線完全傳遞到柔性基底層中并且沒有殘留在載體基底上。如上所述,通過本發(fā)明的方法生產的柔性基底具有在機器方向和橫向方向上沒有顯著差異的均勻的機械、熱和光學特性。此外,本發(fā)明的方法能夠以卷的形式生產具有金屬導線的柔性基底,從而有助于提高后續(xù)制造器件的過程的效率。附圖標記說明1載體基底2載體基底供給裝置3金屬圖案5可固化聚合物10柔性基底收集裝置11柔性基底層13具有金屬圖案的柔性基底層20載體基底收集裝置當前第1頁12
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