CN102496684B - 柔性显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及柔性显示器，其中该柔性显示器包括背板、前板以及夹设于背板与前板之间的显示功能层，该显示功能层分布多条数据线和栅极线，且在相邻的两条数据线及相邻的两条栅极线交叉所围成的矩形区域形成有多个像素单元，像素单元包含有像素电极和公共电极；本发明中，该柔性显示器的背板为柔性基板；该柔性显示器中设置有多个刚性层区块，且刚性层区块之间相互间隔设置，每个刚性层区块至少与柔性显示器显示功能层中的一个像素单元所在位置区域相对应。本发明中的柔性显示器，各个刚性层区块之间的间隙保证了在折弯过程中不会发生相邻区块内电子器件之间的相互碰撞和挤压，如此，则可以延长柔性显示器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种柔性显示器。
背景技术
柔性显示器作为新一代的显示器件，因其具有薄而轻、高对比度、快速响应、宽视角、高亮度、全彩色等优点，因此在手机、个人数字助理(PDA)、数码相机、车载显示、笔记本电脑、壁挂电视以及军事领域等具有十分广泛的应用前景。
在现有技术中，对于柔性显示器而言，柔性显示器中柔性基板的材料一般使用如聚酰亚胺(polyimide)等高分子材料，使用该柔性基板在曲率半径数毫米程度内并不会发生塑性变形(永久变形)，然而若弯曲至超出弹性变形的范围就会引起永久变形，且变形部分变成白色浑浊状，进而影响其显示质量。另外，在对柔性基板进行折弯的时候，附在柔性基板上的电子器件受到挤压或者拉伸，在经多次弯折变形后，柔性基板会由于应力疲劳，使得位于柔性基板上的电子器件受损伤而造成线路损坏，从而造成功能不良。
在现有技术中，主要是通过改进柔性显示器的基板材料，或者通过改进附着在柔性基板上的电子器件的信赖性来提升其折弯信赖性，使得柔性显示器在经过多次弯折后，仍然能够保证其正常工作。
但是在现有的通过改进电子器件的信赖性进而改善其弯折特性的技术中，目前只是通过对改进的电子器件进行数量有限的弯折变形后得出其特性变化，其是否能够经受多次(数千万次)的弯折变形仍不能得出确定的结论。
发明内容
因此，本发明提供了一种具有增强的抗弯折性能的柔性显示器。
具体地，本发明提供的柔性显示器包括：背板、前板以及夹设于背板与前板之间的显示功能层，所述显示功能层分布多条数据线和栅极线，且在相邻的两条数据线及相邻的两条栅极线交叉所围成的矩形区域形成有多个像素单元，所述像素单元包含有像素电极和公共电极，其中，所述背板为柔性基板；所述柔性显示器中设置有多个刚性层区块，且刚性层区块之间相互间隔设置，每个刚性层区块至少与所述显示功能层中的一个像素单元所在位置区域相对应。
进一步地，本发明提供的柔性显示器为有源矩阵显示器，所述像素单元还包括有晶体管，所述晶体管具有形成于所述柔性基板上的有源层，该有源层具有沟道区、源区和漏区，对应有源层的沟道区形成有栅极金属层，对应有源层的源区形成有源极金属层，对应有源层的漏区形成有漏极金属层，位于栅极金属层的上方与栅极金属层对应位置具有栅极绝缘层；在所述晶体管有源层的上方形成有钝化层及像素电极，且像素电极通过通孔与漏极金属层连接。
进一步地，刚性层区块所在层位于所述显示功能层与所述柔性基板间。
进一步地，刚性层区块形成所述钝化层或所述晶体管的栅极绝缘层。
进一步地，每个刚性层区块的材料为氧化锆、钴-铬合金或钨。
进一步地，每个刚性层区块与显示功能层中的一个像素单元所在位置
区域相对应，所述相互间隔设置的刚性层区块之间的间隙与所述显示功能层中的数据线和栅极线位置相对应。
进一步地，所述刚性层区块嵌设在所述柔性基板内部。
进一步地，所述刚性层区块的弹性模量大于等于100GPa。
进一步地，所述刚性层区块的弯曲强度大于等于500MPa。
进一步地，所述刚性层区块的厚度大于1微米。
本发明提供的柔性显示器，由于增设有相互间隔设置的刚性层区块来保护柔性显示器中的电子器件，因此在对柔性显示器进行折弯时，各个刚性层区块之间的间隙保证了在折弯过程中不会发生相邻区块内电子器件之间的相互碰撞和挤压。如此，则可以延长柔性显示器的折弯寿命。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1示出本发明第一实施例的一种柔性显示器的局部结构示意图以及其对应拆解后的示意图。
图2A及图2B分别为沿图1中的剖线IIA-IIA及剖线IIB-IIB的剖面示意图。
图3示出本发明第二实施例的一种柔性显示器的局部结构示意图。
图4A及图4B分别为沿图3中的剖线IVA-IVA及剖线IVB-IVB的剖面示意图。
图5A及图5B，其示出本发明实施例的柔性基板与刚性层区块的一种相对位置关系。
图6A及图6B，其示出本发明实施例的柔性基板与刚性层区块的另一种相对位置关系。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的柔性显示器的具体实施方式、方法、步骤、结构、特征及功效,详细说明如后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
本发明主要是在柔性显示器的柔性基板一侧或者柔性基板内部设置多个刚性层区块来保护形成在柔性显示器中柔性基板上的电子器件例如半导体元件；如此，在对柔性显示器进行折弯时，刚性层区块使柔性基板保持了微观局部的平整，从而可保护其所占据区域内的电子器件不受损坏。并且，各个刚性层区块之间的间隙保证了在折弯过程中不会在相邻区块内发生电子器件之间的相互碰撞和挤压；因而可以延长柔性显示器的折弯寿命。为便于理解，本发明以下特举具体实例来详细说明刚性层区块的设置方式。
请参阅图1，其示出本发明第一实施例的一种柔性显示器的局部结构示
意图以及其对应拆解后的示意图，为了说明的方便，图1中未示出柔性显示器的前板。众所周知，柔性显示器例如自发光柔性有机发光二极管显示器，其通常包括背板、前板(图1中未示出)以及夹设于背板与前板之间的显示功能层，该显示功能层分布多条数据线和栅极线，且在相邻的两条数据线及相邻的两条栅极线交叉所围成的矩形区域形成有多个像素单元，该像素单元包含有像素电极和公共电极。本发明中，如图1所示，背板为柔性基板11，该柔性基板11的材料一般使用如聚酰亚胺(polyimide)等高分子材料。如图1所示，在柔性基板11上设置有多个刚性层区块13、柔性显示器中的显示功能层位于多个刚性层区块13的上方，其中，该显示功能层分布有多条数据线DL、多条栅极线GL以及由相邻的两条数据线及相邻的两条栅极线交叉所围成的矩形区域形成的多个像素单元，该像素单元包含有像素电极和公共电极。优选情况下，本发明中的柔性显示器为有源矩阵显示器，此时，其显示功能层还包括与数据线DL和栅极线GL电性连接的晶体管12。需要说明的是，本发明同样适用于不采用晶体管的无源矩阵柔性显示器，本发明只是以有源矩阵显示器来进行说明，而对于无源矩阵柔性显示器的具体实施方式，不再赘述。
如图1所示，在本发明中，单个像素单元位于相邻的两条数据线DL及相邻的两条栅极线GL交叉所围成的矩形区域，每个像素单元包括晶体管12、像素电极14以及公共电极(图1中未示出)。在本实施例中，如图1、和图2A、图2B所示，刚性层区块13之间相互间隔地形成在柔性基板11上且与单个像素单元所在区域一一对应。需要说明的是，在本发明中，这里的单个像素单元是指单个的红、绿、蓝像素中的单个像素。
图2A及图2B分别为沿图1中的剖线IIA-IIA及剖线IIB-IIB的剖面示意图。如图2A及2B所示，在本实施例中，刚性层区块13形成于柔性基板11上且位于柔性基板11与柔性显示器的显示功能层之间。在像素单元中，晶体管12形成于柔性基板11上，该晶体管12具有有源层121，有源层121例如是由α-Si层与n+ α-Si层层叠而成。该有源层121包含沟道区121c、源区121s和漏区121d，与有源层121的沟道区121c对应位置形成有栅极金属层123，且栅极金属层123由栅极绝缘层15覆盖住;晶体管12中与有源层121的源区121s对应位置形成有源极金属层125a，与有源层121的漏区121d对应位置形成有漏极金属层125c；在本发明中，在晶体管有源层121的上方形成有钝化层17及像素电极14，该像素电极14例如是由铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)等透明导电材料制成，且像素电极14通过通孔与漏极金属层125c连接，其中晶体管12的源极金属层125a则与对应的数据线DL电性连接，以接收数据线DL提供的显示资料作画面显示之用，晶体管12的栅极金属层123与栅极线GL电性连接。请再参阅图2B，数据线DL位于相邻两个刚性层区块13之间的间隙内。
请参阅图3、图4A及图4B，其中图3示出本发明第二实施例中的柔性显示器的局部结构示意图，为了说明的方便，图3中未示出柔性显示器的前板。图4A及图4B分别为沿图3中的剖线IVA-IVA及剖线IVB-IVB的剖面示意图。在第二实施例中，柔性显示器中的多个像素单元直接形成于柔性基板21的上方，其中，该柔性显示器的显示功能层具有多条数据线DL、多条栅极线GL以及与数据线DL和栅极线GL电性连接的晶体管22所构成。在此，柔性基板21、数据线DL、栅极线GL与像素单元之间的相互位置关系及具体结构可参照第一实施例中关于图1、图2A、2B中的柔性显示器的柔性基板11、数据线DL、栅极线GL与像素单元之间的相互位置关系及具体结构叙述，故不再赘述。在本实施例中，与上述第一实施例的不同之处主要在于：刚性层区块23形成像素单元晶体管22中的有源层221的沟道区下方与栅极金属层123对应位置的栅极绝缘层，而非如第一实施例中的刚性层区块13形成在像素晶体管12的柔性基板11与栅极金属层123之间。可以理解的是，刚性层区块23并不限于此，其例如还可以为覆盖在晶体管22有源层221上方的钝化层27等，不再赘述。
另外，在本发明的上述第一、第二实施例中，刚性层区块13、23的制作方法可以为：先沉积一整层刚性层13、23，然后利用掩膜版对整层设置的刚性层进行蚀刻工艺而得图案化的刚性层13、23，即可得到多个相互间隔设置的刚性层区块13、23；而刚性层区块13、23的形状、大小则可通过对掩膜版的结构设计达成。再者，对于刚性层区块13、23的材料选择，需要同时考虑材料的弹性模量及弯曲强度两种特性，其中，弹性模量(Elastic Modulus)，又称杨氏模量（Young Modulus），材料在弹性变形阶段，其应力和应变成正比例关系（即符合胡克定律），其比例系数称为弹性模量。弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，也即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弯曲强度是指材料在弯曲负荷作用下破裂或达到规定挠度时能承受的最大应力。在本发明中，当所选用刚性层材料的弹性模量比较大时，此时能够满足对刚性层区块13、23的刚性要求；但此时还需要同时考虑所选用刚性层区块13、23的弯曲强度，如果其弯曲强度过小，则在柔性显示器弯折变形过程中，刚性层区块13、23容易破裂，从而达不到利用该刚性层区块13、23来保护电子器件在弯折变形时不受损坏的目的。因此，在本发明优选实施例中，刚性层区块13、23的材料满足以下条件：(1)弹性模量(Elastic Module)大于等于100GPa；(2)弯曲强度(Flexural Strength)大于等于500MPa。此外，刚性层区块13、23的刚性强弱还与刚性层区块13、23的厚度有关，优选情况下，该刚性层区块13、23的厚度大于1微米。需要说明的是，在本发明中，在选择刚性层区块13、23所用的材料时，可以将弹性模量作为选用材料的首要条件，弯曲强度次之，而刚性层材料13、23的厚度则需视具体工艺需要而定，例如在弹性模量及弯曲强度均达到理想条件下可适当减小厚度值。优选情况下，刚性层区块13、23选择例如为氧化锆(Zirconia)、钴-铬合金(cobalt-chromium)或钨(tungsten)等刚性材料，其还可以选用兼容半导体工艺的氮化硅、氧化铝等。
此外，在本发明的其他实施方式中，一个刚性层区块13、23也可对应多个像素单元，即在单个刚性层区块13、23所对应的区域内设置多个像素单元，例如一个刚性层区块13、23对应彩色柔性显示器中的红(R)、绿(G)、(B)蓝三个像素单元。
本发明上述第一及第二实施例中示出刚性层区块的具体设置位置的几种举例，然而，在本发明中，刚性层区块的设置位置主要可区分为两种：第一种是刚性层区块相互间隔地设置在柔性基板的一侧(例如图5A及图5B所示)，上述第一及第二实施例中的刚性层区块则是属于此种；第二种是刚性层区块相互间隔地嵌设于柔性基板内部(例如图6A及图6B所示)。
具体地，请参阅图5A及图5B，其示出本发明实施例的柔性基板与刚性层区块的一种相对位置关系。在图5A，多个刚性层区块53相互间隔地形成于柔性基板51的一侧，例如图1所示之情形，或者是图3所示的情形，甚至其他情形，只要能确保相对应的像素单元中像素晶体管与像素电极位于各个刚性层区块所占据的区域内即可。如图5B所示，当柔性基板51与刚性层区块53的结合体处于折弯状态时，该柔性基板51即能够保证柔性基板51的有效弯折，同时各个刚性层区块51之间的间隙还可保证在折弯过程中不会发生相邻区块内的电子器件例如像素晶体管与像素电极之间的相互碰撞和挤压，进而能够保证设置在该柔性基板51上的电子器件不会由于弯折变形而受损。
请参阅6A及图6B，其示出本发明实施例的柔性基板与刚性层区块的另一种相对位置关系。在图6A，多个刚性层区块63相互间隔地嵌设于柔性基板61内部，而对应的像素单元中的像素晶体管与像素电极则位于刚性层区块所对应的位置区域内。如图6B所示，当柔性基板61与刚性层区块63的结合体处于折弯状态时，该柔性基板61同样能够保证柔性基板51在有效弯折的同时，各个刚性层区块61之间的间隙还可保证在折弯过程中不会发生相邻区块内的电子器件之间的相互碰撞和挤压，进而能够保证设置在该柔性基板61上的电子器件不会由于弯折变形而受损。
综上所述，本发明通过在柔性显示器中设置相互间隔的刚性层区块，从而能够使得在对柔性显示器进行折弯时，刚性层区块使柔性基板保持了微观局部的平整，从而可保护其所对应区域的像素单元中的电子器件不受损坏。并且，各个刚性层区块之间的间隙还可保证在折弯过程中不会在相邻区块内电子器件之间发生相互碰撞和挤压，进而能够保证设置在该柔性基板上的电子器件不会由于弯折变形而受损。如此，则可以延长柔性显示器的使用寿命。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种柔性显示器，包括：背板、前板以及夹设于背板与前板之间的显示功能层，所述显示功能层分布多条数据线和栅极线，且在相邻的两条数据线及相邻的两条栅极线交叉所围成的矩形区域形成有多个像素单元，所述像素单元包含有像素电极和公共电极，其特征在于，
所述背板为柔性基板；
所述柔性显示器中设置有多个刚性层区块，且刚性层区块之间相互间隔设置，每个刚性层区块与所述显示功能层中的至少一个像素单元所在位置区域相对应，且所述至少一个像素单元的包括所述像素电极在内的电子器件位于所述刚性层区块所占据的区域内，所述刚性层区块互相间隔地设置在所述柔性基板的一侧或嵌设于所述柔性基板内部，所述刚性层区块与所述柔性基板的材料不同。
2.如权利要求1所述的柔性显示器，其特征在于，所述柔性显示器为有源矩阵显示器，所述至少一个像素单元的电子器件还包括晶体管，所述晶体管具有形成于所述柔性基板上的有源层，该有源层具有沟道区、源区和漏区，对应有源层的沟道区形成有栅极金属层，对应有源层的源区形成有源极金属层，对应有源层的漏区形成有漏极金属层，位于栅极金属层的上方与栅极金属层对应位置具有栅极绝缘层；在所述晶体管有源层的上方形成有钝化层及像素电极，且像素电极通过通孔与漏极金属层连接。
3.如权利要求2所述的柔性显示器，其特征在于，刚性层区块所在层位于所述显示功能层与所述柔性基板之间。
4.如权利要求2所述的柔性显示器，其特征在于，刚性层区块形成所述钝化层或所述晶体管的栅极绝缘层。
5.如权利要求2所述的柔性显示器，其特征在于，每个刚性层区块的材料为氧化锆、钴-铬合金或钨。
6.如权利要求3至5中任意一项所述的柔性显示器，其特征在于，每个刚性层区块与显示功能层中的一个像素单元所在位置区域相对应，所述相互间隔设置的刚性层区块之间的间隙与所述显示功能层中的数据线和栅极线位置相对应。
7.如权利要求1所述的柔性显示器，其特征在于，所述刚性层区块嵌设在所述柔性基板内部。
8.如权利要求1所述的柔性显示器，其特征在于，所述刚性层区块的弹性模量大于等于100GPa。
9.如权利要求1或8所述的柔性显示器，其特征在于，所述刚性层区块的弯曲强度大于等于500MPa。
10.如权利要求9所述的柔性显示器，其特征在于，所述刚性层区块的厚度大于1微米。
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