一种柔性器件的制作方法与流程

本申请涉及柔性显示技术领域，具体涉及一种柔性器件的制作方法。

背景技术：

柔性器件使用的可卷曲的柔性基板，可实现卷对卷(roll to roll)制备，但是目前在技术上存在一些问题，现有的柔性器件制作方法大多是把柔性基板固定到底板上，器件制作完成后，再从底板上剥离柔性基板，得到柔性器件。

目前把柔性基板固定到底板的方法很多，除了使用粘合剂将柔性基板贴附在底板上的方法之外，较为常见的是直接将柔性基板的原材料譬如PI(聚酰亚胺)涂布在底板上加热烘烤做成柔性基板，在所述柔性基板上制作电子或光学器件，然后通过激光照射的形式进行剥离，即在高分子柔性基板和底板界面施以高强度激光，将界面的一层高分子薄层烧蚀，从而实现剥离。

这种剥离方式不仅受到激光扫描尺寸的限制，而且还会在激光照射过程中损坏器件，降低产品良率。

鉴于此，特提出本申请。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种柔性器件的制作方法，利用电致伸缩性材料的电致伸缩的形变特性，可实现大面积柔性基板剥离而且有利于提高柔性器件的制作良率。

本申请的具体技术方案为：

本申请提供的一种柔性器件的制作方法，包括以下步骤：

(1)在底板上制作第一电极层，在所述第一电极层中设置通道；

(2)在所述第一电极层上制作一层第一电致伸缩性材料膜，且所述第一电致伸缩性材料膜延伸通过所述通道与所述底板相连接；

(3)在所述第一电致伸缩性材料膜的上表面形成第二电极层；

(4)在所述第二电极层的上表面制作柔性基板，在所述柔性基板上制作功能器件；

(5)在所述第一电极层和所述第二电极层之间施加电压，并使所述电压大于所述第一电致伸缩性材料膜的相变阈值电压，以使与所述底板相连接的所述第一电致伸缩性材料膜发生形变从而至少部分脱离所述底板；

(6)将所述第一电极层和所述第一电致伸缩性材料膜从所述底板上剥离。

优选的，所述底板为柔性玻璃基板。

优选的，所述底板为刚性玻璃基板。

优选的，在底板上制作第一电极层前，先在所述底板上制作介质层。

优选的，在所述底板上制作所述介质层之前，在所述底板上制作第三电极层，在所述第三电极层上制作第二电致伸缩性材料膜，在所述第二电致伸缩性材料膜的表层刻蚀形成多个电极沟槽，在所述多个电极沟槽内填充第四电极，然后在所述第二电致伸缩性材料膜以及所述第四电极的表面制作所述的介质层。

优选的，在所述介质层上实现如权1所述的步骤(1)、(2)、(3)、(4)；在步骤(5)中，在所述第一电极层和所述第二电极层之间施加第一电压，并使所述第一电压大于所述第一电致伸缩性材料膜的相变阈值电压；以及在所述第三电极层和第四电极之间施加第二电压，并使所述第二电压大于所述第二电致伸缩性材料膜的相变阈值电压；以使与所述介质层相连接的所述第一电致伸缩性材料膜、所述第二电致伸缩性材料膜发生形变从而至少部分脱离所述介质层；

步骤(6)将所述第一电极层和所述第一电致伸缩性材料膜从所述介质层上剥离。

优选的，所述介质层的材料选自SiO₂、SiN_x和Al₂O₃；所述介质层的厚度优选为100nm-500nm。

优选的，所述第一电致伸缩性材料膜和第二电致伸缩性材料膜各自独立地选自向列相液晶物理凝胶和铁电液晶弹性体。

优选的，所述第一电极层、第二电极层、第三电极和第四电极的厚度各自独立地为100nm-1000nm；位于所述第一电极层以上的所述第一电致伸缩性材料膜的厚度为100nm-5000nm；位于所述第三电极层以上的所述第二电致伸缩性材料膜的厚度为100nm-5000nm。

优选的，所述第一电极层包括在所述底板上并排间隔设置的多个条状电极；相邻两个所述条状电极之间的间隔优选为100nm-2000nm，所述条状电极的截面宽度优选为100nm-5000nm，所述条状电极的厚度优选为100nm-1000nm。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请通过在柔性基板和底板之间设置电致伸缩性材料，通过给电致伸缩性材料施加电压，当电压超过电致伸缩性材料的相变阈值电压，电致伸缩性材料发生变形，从而实现柔性基板与底板的剥离；该方法简单易行，可实现大面积柔性基板剥离而且有利于提高柔性器件的制作良率。

附图说明

图1为根据本申请实施例1的通道示意图；

图2为根据本申请实施例1或2的通电前的柔性基板和底板复合结构；

图3为根据本申请实施例1或2的通电后的柔性基板和底板复合结构；

图4为根据本申请实施例3的通电前的柔性基板和底板复合结构；

图5为根据本申请实施例3的通电后的柔性基板和底板复合结构

图6为根据本申请实施例4或5通电前的柔性基板和底板复合结构；

图7为根据本申请实施例4或5通电后的柔性基板和底板复合结构；

附图标记，

1-底板(刚性玻璃基板或柔性玻璃基板)；

2-A电极；

3-A电致伸缩性材料膜；

4-B电极；

5-柔性基板；

6-C电极；

7-B电致伸缩性材料膜；

8-D电极；

9-介质层；

10-E电极；

11-C电致伸缩性材料膜；

12-F电极；

13-介质层；

14-通道。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例及附图，对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请提供的技术方案及所给出的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

文中“上”、“下”以附图中的复合结构的放置状态为参照。

本申请提供的柔性器件的制作方法，大致包括以下步骤：

(1)在底板上制作第一电极层，在所述第一电极层中设置通道；

(2)在所述第一电极层上制作一层第一电致伸缩性材料膜，且所述第一电致伸缩性材料膜延伸通过所述通道与所述底板相连接；

(3)在所述第一电致伸缩性材料膜的上表面形成第二电极层；

(4)在所述第二电极层的上表面制作柔性基板，在所述柔性基板上制作功能器件；

(5)在所述第一电极层和所述第二电极层之间施加第一电压，并使所述第一电压大于所述第一电致伸缩性材料膜的相变阈值电压，以使与所述底板相连接的所述第一电致伸缩性材料膜发生形变从而至少部分脱离所述底板；

(6)将所述第一电极层和所述第一电致伸缩性材料膜从所述底板上剥离。

上述方法通过在柔性基板和底板之间设电致伸缩性材料膜(即第一电致伸缩性材料膜)，并通过非连续性电极的设置，当施加的电压超过电致伸缩性材料膜的相变阈值电压时，电致伸缩性材料膜沿具有通道的第一电极层向底板发生形变凸起，从而使电致伸缩性材料膜与底板之间处于非完全附着状态，使得后续的剥离变得轻松容易；该方法简单易行，可实现大面积柔性基板剥离而且有利于提高柔性器件的制作良率。且剥离后，仍与柔性基板相连的第一电极和第二电极可充当柔性器件背面的保护层。

作为本申请的一种改进，本申请电致伸缩性材料膜选自具有逆压电性质材料，如向列相液晶物理凝胶、铁电液晶弹性体。

较佳的，位于第一电极层以上的第一电致伸缩性材料膜的厚度为100nm-5000nm。

作为本申请的一种改进，本申请的底板可以选自以下任一：

(a)柔性玻璃基板(即，超薄玻璃)；

(b)刚性玻璃基板；

作为本申请的一种改进，第一电极层选自Al、Mo、Ti、Ag、Cu等金属、Al、Mo、Ti、Ag、Cu等金属中的多种的金属合金材料以及ITO、ZnAlO等氧化物半导体材料。

作为本申请的一种改进，第二电极层选自Al、Mo、Ti、Ag、Cu等金属、Al、Mo、Ti、Ag、Cu等金属中的多种的金属合金材料以及ITO、ZnAlO等氧化物半导体材料。

作为本申请的一种改进，第一电极层的厚度为100-1000nm；第二电极层的厚度为100nm-1000nm。

作为本申请第一电极层的一种结构，本申请第一电极层包括在底板上间隔设置(或并排间隔设置)的多个条状电极，相邻的条状电极之间的间隔形成允许电致伸缩性材料膜延伸通过以与底板相连接的通道。

较佳的，条状电极的截面宽度为100nm-5000nm，相邻两个条状电极之间的间隔为100nm-2000nm；条状电极的厚度为100nm-1000nm。

作为另一种实施方式，所述底板包括在所述底板上制作的介质层，可以在底板和介质层之间另外再制作其它电极层和电致伸缩性材料膜层，具体为：

在底板上制作介质层之前，在底板上制作第三电极层，在第三电极层上制作第二电致伸缩性材料膜，在第二电致伸缩性材料膜的表层刻蚀形成多个电极沟槽，在多个电极沟槽内填充第四电极，然后在第二电致伸缩性材料膜以及第四电极的表面上制作的介质层；

在所述介质层上实现如权1所述的步骤(1)、(2)、(3)、(4)；

在步骤(5)中，在第一电极层和第二电极层之间施加第一电压，并使第一电压大于第一电致伸缩性材料膜的相变阈值电压；以及在第三电极层和第四电极之间施加第二电压，并使第二电压大于第二电致伸缩性材料膜的相变阈值电压；以使与所述介质层相连接的所述第一电致伸缩性材料膜、所述第二电致伸缩性材料膜发生形变从而至少部分脱离所述介质层；

步骤(6)将所述第一电极层和所述第一电致伸缩性材料膜从所述介质层上剥离。

相比于仅含有第一电极层、第二电极层以及第一电致伸缩性材料膜的结构，上述含有介质层以及第三电极层、第四电极以及第二电致伸缩性材料膜，利用介质层上、下所设置的电致伸缩性材料分别朝向介质层发生凸起形变，使介质层与电致伸缩性材料之间形成复数过孔，可更容易剥离，且在剥离过程中不用破坏器件，在良率上也相对更高；剥离柔性基板后剩下的材料还可以重复使用，节约成本。

作为本申请的一种具体实施方式，上述步骤还包括以下步骤：在所述第二电致伸缩性材料膜的表层刻蚀形成多个电极沟槽之后，在第二电致伸缩性材料膜上制作一层第四电极材料，并使第四电极材料延伸填充在电极沟槽内，然后刻蚀掉第二电致伸缩性材料膜和电极沟槽以上的第四电极材料，形成仅填充在电极沟槽中的第四电极。相比于直接在电极沟槽中填充第四电极的方法，因为填充后为保证表面的平整性，还需要后续平整化处理，而通过先形成一层第四电极材料，再刻蚀掉沟槽以上整个一层第四电极材料的方式可直接得到平整的表面。

作为本申请的一种改进，第一电致伸缩性材料膜和第二电致伸缩性材料膜可各自独立地选自向列相液晶物理凝胶和铁电液晶弹性体。

较佳的，位于第一电极层以上的第一电致伸缩性材料膜的厚度为100nm-5000nm，位于第四电极以下的第二电致伸缩性材料膜的厚度为100nm-5000nm，优选为100nm-2000nm。

作为本申请的一种改进，介质层的材料选自SiO₂、SiN_x、Al₂O₃等氧化物或氮化物。

较佳的，介质层的厚度为100nm-500nm。

作为本申请的一种改进，所述第一电极层、第二电极层、第三电极层和第四电极各自独立地选自Al、Mo、Ti、Ag、Cu等金属、Al、Mo、Ti、Ag、Cu等金属中的多种的金属合金材料以及ITO、ZnAlO等氧化物半导体材料，并且各电极可同时使用同一种材料。

较佳的，所述第一电极层、第二电极层、第三电极和第四电极的厚度各自独立地为100nm-1000nm。

作为本申请一种较佳的实施方式，电极沟槽为条形沟槽，多个电极沟槽在第一电致伸缩性材料膜的表层内并排间隔设置。

较佳的，相邻两个条形沟槽之间的间隔距离为100nm-2000nm；条形沟槽的宽度为100nm-5000nm，条形沟槽的深度为100nm-1000nm。

以下通过具体实施例对本申请的技术方案进行进一步的阐释：

实施例1：使用单层电致伸缩性材料膜制作柔性器件

步骤100：通过涂覆工艺方法在厚度为0.5cm的刚性玻璃基板1上并排间隔设置多个材料为铝的条状A电极2，单个条状A电极2的截面宽500nm、高200nm、相邻两个条状A电极2间隔100nm，相邻条状A电极2之间的间隔形成通道14，部分刚性玻璃基板1即裸露在通道14中(如图1所示)，并在条状A电极2上设置引脚；

步骤101：通过涂覆工艺方法在A电极2的上表面以上制作一层厚度为300nm、材料为向列相凝胶的第一电致伸缩性材料膜3(相变阈值电压为2.6V)，且A电致伸缩性材料膜3向下延伸通过通道14覆盖在刚性玻璃基板1的裸露部分上；

步骤102：通过涂覆工艺方法在A电致伸缩性材料膜3的上表面形成一层厚度为200nm、材料为ITO的B电极4，并使A电极2和B电极4通过引脚电连接；

步骤103：通过涂覆工艺方法在B电极4的上表面制作一层厚度为12μm的柔性基板5，在柔性基板5上制作显示器件；该步骤形成的复合结构形状如图2所示；

步骤104：在A电极2和B电极4之间施加>3.0V的电压，通电一段时间后，A电致伸缩性材料膜3沿A电极2朝向刚性玻璃基板1发生凸起形变，从而使A电致伸缩性材料膜3与刚性玻璃基板1之间处于非完全附着状态，如图3所示；

步骤105：将A电极2和A电致伸缩性材料膜3从刚性玻璃基板1上剥离，由于通电后A电致伸缩性材料膜3与刚性玻璃基板1相连接的底面大部分发生凸起形变，因此剥离过程较为容易。

实施例2：使用单层电致伸缩性材料膜制作柔性器件

步骤100：通过涂覆工艺方法在柔性玻璃基板1上并排间隔设置多个材料为铝的条状A电极2，单个条状A电极2的截面宽500nm、高200nm、相邻两个条状A电极2间隔100nm，裸露出部分柔性玻璃基板1，并在条状A电极2上设置引脚；

步骤101：通过涂覆工艺方法在A电极2的上表面以上制作一层厚度为300nm、材料为向列相凝胶的第一电致伸缩性材料膜3(相变阈值电压为2.6V)，且A电致伸缩性材料膜3向下延伸覆盖在柔性玻璃基板1的裸露部分上；

步骤102：通过涂覆工艺方法在A电致伸缩性材料膜3的上表面形成一层厚度为200nm、材料为ITO的B电极4，并使A电极2和B电极4通过引脚电连接；

步骤103：通过涂覆工艺方法在B电极4的上表面制作一层厚度为12μm的柔性基板5，在柔性基板5上制作显示器件；该步骤形成的复合结构形状如图2所示；

步骤104：在A电极2和B电极4之间施加>3.0V的电压，通电一段时间后，A电致伸缩性材料膜3沿A电极2朝向柔性玻璃基板1发生凸起形变，从而使A电致伸缩性材料膜3与柔性玻璃基板1之间处于非完全附着状态，如图3所示；

步骤105：将A电极2和A电致伸缩性材料膜3从柔性玻璃基板1上剥离。

实施例3：使用单层电致伸缩性材料膜制作柔性器件

步骤100：通过溅射工艺方法在厚度为0.7cm的刚性玻璃基板或柔性玻璃基板1上制作一层厚度为300nm、材料为Al₂O₃的介质层13，然后在介质层13上并排间隔设置多个材料为铜铝合金的条状A电极2，单个条状A电极2的截面宽3000nm、高1000nm、相邻两个条状A电极2间隔1000nm，裸露出部分介质层13，并在条状A电极2上设置引脚；

步骤101：通过涂覆工艺方法在A电极2上表面以上制作一层厚度为4500nm、材料为铁电液晶弹性体的第一电致伸缩性材料膜3，且A电致伸缩性材料膜3向下延伸覆盖在介质层13的裸露部分上；

步骤102：通过溅射工艺方法在A电致伸缩性材料膜3的上表面形成一层厚度为1000nm、材料为Ti的B电极4，并使A电极2和B电极4通过引脚电连接；

步骤103：通过涂覆工艺方法在B电极4的上表面制作一层厚度为15μm柔性基板5，在柔性基板5上制作显示器件；该步骤形成的复合结构形状如图4所示；

步骤104：在A电极2和B电极4之间施加大于铁电液晶弹性体的相变阈值电压的电压，通电一段时间后，A电致伸缩性材料膜3沿A电极2朝向介质层13发生凸起形变，从而使A电致伸缩性材料膜3与介质层13之间处于非完全附着状态，如图5所示；

步骤105：将A电极2和A电致伸缩性材料膜3从介质层13上剥离；

结果证明：由于本实例中介质层直接设置于底板与电致伸缩性材料膜之间使所述底板与电致伸缩性材料膜之间的结合力相比电致伸缩性材料膜直接作用于底板的结合力要小很多，因此，在A电致伸缩性材料膜3沿A电极2朝向介质层13发生凸起形变后，A电致伸缩性材料膜3与介质层之间形成复数过孔，能够相比实施例1和2，剥离过程更为容易，且柔性器件制作良率也有所提高。

实施例4：使用双层电致伸缩性材料膜制作柔性器件

步骤200：通过溅射工艺方法在厚度为0.4cm的底板1上制作一层厚度为200nm、材料为ZnAlO的C电极6，在C电极6上制作一层总厚度为1000nm、材料为向列相凝胶的B电致伸缩性材料膜7；

步骤201：在B电致伸缩性材料膜7的表层刻蚀形成多个条状电极沟槽，电极沟槽的宽度为500nm、深度为500nm、相邻两个电极沟槽的间隔距离为200nm；通过溅射工艺方法在B电致伸缩性材料膜7上制作一层材料为Ag的电极材料，并使该电极材料延伸填充在电极沟槽内，然后刻蚀掉B电致伸缩性材料膜以及电极沟槽以上的电极材料，仅保留电极沟槽内的电极材料作为D电极8；然后使D电极8和C电极6通过引脚电连接；

步骤202：通过CVD工艺方法在B电致伸缩性材料膜7以及D电极8的表面上制作一层厚度为200nm、材料为SiO₂的介质层9；

步骤203：通过涂覆或溅射工艺方法在介质层9上并排间隔制作多个条状E电极10，条状E电极10截面宽度为500nm、高度为500nm；相邻两个条状E电极10间隔为200nm，裸露出部分介质层9，并在E电极10上设置引脚；

步骤204：通过涂覆方法在E电极10的上表面以上制作一层厚度为500nm、材料为向列相凝胶的C电致伸缩性材料膜11，且C电致伸缩性材料膜11向下延伸覆盖在介质层9的裸露部分上；

步骤205：通过涂覆工艺方法在C电致伸缩性材料膜11的上表面制作一层厚度为200nm、材料为ZnAlO的F电极12，并使所示F电极12与E电极10通过引脚电连接；

步骤206：通过涂覆方法在F电极12上制作厚度为13μm、材料为PI的柔性基板5，在柔性基板5上制作显示器件，此步骤形成的复合层结构如图6所示；

步骤207：在C电极6和D电极8之间以及在E电极10和F电极12之间分别施加大于向列相凝胶的相变阈值电压的电压，通电一段时间后，B电致伸缩性材料膜7沿D电极朝向介质层9发生凸起形变，C电致伸缩性材料膜11沿E电极10朝向介质层9发生凸起形变，如图7所示；

步骤208：将介质层9以上的E电极10和C电致伸缩性材料膜11从介质层9上剥离。

实施例5：使用双层电致伸缩性材料膜制作柔性器件

步骤200：通过溅射工艺方法在厚度为0.7cm的底板1上制作一层厚度为500nm、材料为Ti的C电极6，在C电极6上制作一层总厚度为1500nm、材料为铁电液晶弹性体的B电致伸缩性材料膜7；

步骤201：在B电致伸缩性材料膜的表层刻蚀形成多个条状电极沟槽，电极沟槽的宽度为2000nm、深度为1000nm、相邻两个电极沟槽的间隔距离为500nm；通过溅射工艺方法在B电致伸缩性材料膜7上制作一层材料为ITO的电极材料，并使该电极材料延伸填充在电极沟槽内，然后刻蚀掉B电致伸缩性材料膜以及电极沟槽以上的电极材料，仅保留电极沟槽内的电极材料作为D电极8；然后使D电极8和C电极6通过引脚电连接；

步骤202：通过涂覆工艺方法在B电致伸缩性材料膜7以及D电极的表面上制作一层厚度为200nm、材料为Al₂O₃的介质层9；

步骤203：通过溅射工艺方法在介质层9上并排间隔制作多个条状E电极10，条状E电极10截面宽度为2000nm、高度为1000nm；相邻两个条状E电极10间隔为500nm，裸露出部分介质层9，并在E电极10上设置引脚；

步骤204：通过涂覆方法在E电极10表面以上制作一层厚度为3000nm、材料为铁电液晶弹性体的C电致伸缩性材料膜11，且C电致伸缩性材料膜11向下延伸覆盖在介质层9的裸露部分上；

步骤205：通过涂覆工艺方法在C电致伸缩性材料膜11的上表面制作一层厚度为500nm、材料为Ti的F电极12，并使所示F电极12与E电极10通过引脚电连接；

步骤206：通过涂覆方法在F电极12上制作厚度为15μm、材料为PI的柔性基板5，在柔性基板5上制作显示器件，此步骤形成的复合层结构如图6所示；

步骤207：在C电极和D电极之间以及在E电极10和F电极12之间施加大于铁电液晶弹性体的相变阈值电压的电压，通电一段时间后，B电致伸缩性材料膜7沿D电极朝向介质层9发生凸起形变，C电致伸缩性材料膜11沿E电极10朝向介质层9发生凸起形变，如图7所示；

步骤208：将介质层9以上的E电极10和C电致伸缩性材料膜11从介质层9上剥离。

结果证明：相比实施例3，实施例4和5由于在介质层和底板之间还制作了另外的电极层和电致伸缩性材料膜，由于通电一段时间后，B电致伸缩性材料膜7沿D电极朝向介质层9发生凸起形变，C电致伸缩性材料膜11沿E电极10朝向介质层9发生凸起形变，将所述第一电极层和所述第一电致伸缩性材料膜从所述介质层9上剥离。利用介质层上、下所设置的电致伸缩性材料分别朝向介质层发生凸起形变，使介质层与电致伸缩性材料之间形成复数过孔，可更容易剥离，且在剥离过程中不用破坏器件，在良率上也相对更高；剥离柔性基板后剩下的材料还可以重复使用，节约成本。

本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。