[发明专利]一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法

说明书

本发明属于新应用技术领域，更具体地，涉及一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法。本发明提供的一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法，其通过在基板与聚酰亚胺薄膜之间设置多层石墨烯薄膜，得到基板/多层石墨烯薄膜/聚酰亚胺薄膜叠层，以石墨烯薄膜为牺牲层，借由多层石墨烯薄膜层与层之间弱的范德华力，通过外力破坏石墨烯薄膜层与层之间的范德华力，将聚酰亚胺薄膜从基板上剥离。多层石墨烯层与层之间是有范德华力连接，与石墨一样可以滑动，利用此性质，可以有效地削弱高温后聚酰亚胺薄膜与玻璃基板之间的粘附作用。本发明提供的剥离方法简单，剥离效果稳定，且不影响聚酰亚胺薄膜性质。

技术领域

本发明属于新应用技术领域，更具体地，涉及一种基于多层石墨烯为牺牲层的聚酰亚胺薄膜剥离方法。

背景技术

近年来，随着显示行业更新换代的加速，大尺寸柔性有机发光二极管(OLED)的需求将成爆发式的增长，也带动了柔性基材的发展和需求。目前用的较多的柔性基材主要包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)，聚碳酸酯(PC)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等聚合物塑料。以上几种塑料具有较高的透过率(＞85％)，但是均具有一个致命的缺点：耐热性能差(Tg＜120℃)，并且耐溶剂性较差。众所周知，在制备大尺寸柔性OLED中必需的加工工序--低温多晶硅技术(LTPS)需要很高的加工温度(＞500℃)，显然上述几种聚合物基材不能满足这一条件。因此，具有优异的耐热性、耐湿性、机械性能及良好的化学稳定性的聚酰亚胺薄膜(PI)成了理想的柔性OLED基材的优选。目前，全球的PI薄膜年产值增长率约为8％-10％，截止2019年PI薄膜的市场规模已突破10000吨，产值突破百亿元。

制造柔性显示设备时，柔性衬底对柔性显示器的质量保证至关重要。在柔性显示领域中，对于柔性衬底材料最主要的要求是耐高温、透明性，PI膜除了耐热性好，还具有低热膨胀系数、尺寸稳定性好等综合性能，因此PI膜在柔性电子领域中常作为柔性衬底材料。由于柔性衬底材料本身的刚性较低，因此通常将柔性衬底附在刚性衬底即玻璃基板上，完成显示器件的制造，然后再将柔性衬底与基板分离，以完成柔性显示装置的制造。因此玻璃基板与柔性衬底材料的剥离是柔性电子领域极为重要的工艺步骤。

目前，主要的剥离方式有激光剥离、物理剥离、化学剥离。激光剥离是利用激光能量来分离玻璃基板与柔性衬底的技术，作用时间短，影响区域小，可实现快速剥离，但成本较高，需要牺牲一定厚度的薄膜为代价，当薄膜厚度减小，激光剥离聚酰亚胺薄膜变得非常困难，且激光光源具有选择性，应用普适性低。物理剥离一般利用机械设备或是人工剥离，该法原理简单，操作容易，但剥离效果不佳；而化学剥离是利用化学腐蚀液达到剥离目的，对薄膜有一定损伤，且剥离速率慢，不适合大规模工业生产。因此寻求一种效率高、普适性好的剥离方法很有意义。

在题为“308nm准分子激光剥离聚酰亚胺薄膜实验研究”的文献中，作者对308nm准分子激光剥离聚酰亚胺薄膜的过程进行了理论分析。分别探究了激光能量密度、脉冲频率、光斑重叠率、衬底温度等因素对准分子激光剥离效果的影响，得到结论：激光剥离能量密度阈值为160m J/cm²左右，剥离后的薄膜厚度随着能量密度增加而减小，达到较好的剥离效果对应能量密度为180m J/cm²～190m J/cm²左右。相同光斑重叠率下，较高的脉冲频率有利于激光剥离。其他条件一定，剥离后的薄膜厚度随着光斑重叠率增加而减小，但过高的光斑重叠率会破坏薄膜表面。可见激光剥离控制存在一定的难度，且薄膜剥离的普适性较低。