CN108962023A - 柔性显示器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性显示器件及其制备方法，所述柔性显示器件包括：柔性薄膜基板，所述柔性薄膜基板包括第一聚合物薄膜层和层叠设置在所述第一聚合物薄膜层表面的第一憎水层；柔性封装基板，所述柔性封装基板包括第二聚合物薄膜层和层叠设置在所述第二聚合物薄膜层表面的第二憎水层；电学发光部件，设置在所述柔性薄膜基板与所述柔性封装基板之间，被所述柔性薄膜基板与所述柔性封装基板封装。上述柔性薄膜基板中的憎水层和吸水层不仅能起到水氧阻隔层的作用，同时有机材料相比较无机阻隔层的柔韧性要好很多，反复弯折后不会出现龟裂、断裂、针孔等问题，提高了器件的可靠性，改善了器件的使用寿命。

Description

柔性显示器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及显示器件技术领域，特别是涉及一种柔性显示器件及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，柔性显示(Flexible Display)技术发展十分迅速，是国内外各高校和研究机构的研究热点，也是各大厂商争相布局的重点。各种先进制作工艺和技术不断进步，使得柔性显示器不仅屏幕尺寸不断增大，而且显示质量也不断提高，三星、LG等大厂纷纷推出柔性AMOLED显示样机。柔性显示器是用柔性衬底材料作为器件承载基板，并要求电极层、TFT矩阵、显示器件以及封装层均有一定的弯曲半径才能实现柔性化，包括电子纸、柔性液晶显示器和柔性有机电致发光显示器件。与普通显示器相比，柔性显示器具有诸多优点：重量轻、体积小、薄型化，携带方便；耐高低温、耐冲击、抗震能力更强，能适应的工作环境更广；可卷曲，外形更具有艺术设计的美感；采用印刷工艺的卷带式生产工艺，成本更加低廉；功耗低，更节能；有机材料更加绿色环保。

目前，柔性显示产品的制备方法主要分为两类：第一类是采用R2R(roll to roll)生产工艺，通过印刷的方式直接在柔性基板上制备显示器件，但是由于受到印刷技术和显示墨水材料的限制，达不到高精度显示的要求，且良品率低、可靠性差。第二类是采用S2S(sheet to sheet)生产工艺，结合柔性基板贴附后剥离的方法，先将柔性基板贴附在硬质载体基板上制备显示器件，制备完显示器件之后再剥离硬质基板，取出柔性显示器件。这种方法不影响显示器件的制作精度，且制作设备和工艺与制作传统的TFT-LCD相仿，不必做太大的调整，因此短期内更接近于量产应用。

要实现柔性显示不仅要求器件本身能柔性化(例如OLED、E-Paper等)，同时也需要解决器件基板和器件封装的柔性化。关键在于基板的柔性化，既要满足TFT器件工艺退火对温度的要求，也要满足OLED器件对水氧渗透率的要求。

首先，塑料基板玻璃化转变温度要高；热膨胀系数要小，与载体基板的热膨胀系数相匹配。其次，如果OLED是底发射器件结构还要求基板透光率要高，对水汽、氧气阻隔性能要好。通常为了增强柔性基板对水氧的阻隔作用，会在柔性基板之上制作一层阻隔层(barrier)，利用PECVD、PVD或者ALD等薄膜沉积手段来制作无机阻隔层，但是无机的水氧阻隔层柔韧性不够好，在多次弯折后无机阻隔层会龟裂，出现针孔等缺陷，丧失水氧阻隔能力。所以，无机阻隔层会严重影响柔性基板的柔韧性，尚需要进一步研究探索。因此，柔性显示器件的水氧阻隔层的选材和制备工艺也是发展柔性显示的重要课题之一。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种柔性显示器件。

具体的技术方案如下：

一种柔性显示器件，

包括：

柔性薄膜基板，所述柔性薄膜基板包括第一聚合物薄膜层和层叠设置在所述第一聚合物薄膜层表面的第一憎水层；

柔性封装基板，所述柔性封装基板包括第二聚合物薄膜层和层叠设置在所述第二聚合物薄膜层表面的第二憎水层；所述第一憎水层和所述第二憎水层的材料为憎水材料，所述憎水材料选自改性有机硅；所述第一憎水层的表面与所述第二憎水层表面相对设置；

电学发光部件，设置在所述柔性薄膜基板与所述柔性封装基板之间，被所述柔性薄膜基板与所述柔性封装基板封装。

在其中一些实施例中，所述第一聚合物薄膜层表面设置有纳米网格状凹槽，所述憎水材料填充在所述凹槽内并在所述第一聚合物薄膜层表面层叠形成所述第一憎水层；和/或，所述第二聚合物薄膜层表面设置有纳米网格状凹槽，所述憎水材料填充在所述凹槽内并在所述第二聚合物薄膜层表面层叠形成所述第二憎水层。

在其中一些实施例中，所述网格状凹槽为正六边形凹槽。

在其中一些实施例中，所述第一聚合物薄膜层和所述第二聚合物薄膜层的材料均为聚酰亚胺，所述第一聚合物薄膜厚度为2-5μm，所述第二聚合物薄膜层的厚度为2-5μm。

在其中一些实施例中，在所述第一憎水层表面还层叠形成第一吸水层，所述第一吸水层材料选自氧化钙颗粒、氧化镁颗粒和氧化钡颗粒中的一种或多种；和/或，在所述第二憎水层表面还层叠形成第二吸水层，所述第二吸水层材料选自氧化钙颗粒、氧化镁颗粒和氧化钡中的一种或多种。

在其中一些实施例中，所述第一吸水层的厚度为1-2μm，所述第二吸水层的厚度为1-2μm。

在其中一些实施例中，在所述第一吸水层表面还层叠形成有第三聚合物薄膜层；和/或，在所述第二吸水层表面还层叠形成第四聚合物薄膜层。

在其中一些实施例中，所述第三聚合物薄膜层和第四聚合物薄膜层的材料均为聚酰亚胺。

本发明的另一目的是提供上述柔性显示器件的制备方法。

一种柔性显示器件的制备方法，包括如下步骤：

提供载体基板，于所述载体基板表面涂覆形成第一聚合物薄膜层，于所述第一聚合物薄膜表面涂覆形成第一憎水层，即在所述载体基板上形成柔性薄膜基板；

提供所述载体基板，于所述载体基板表面涂覆形成第二聚合物薄膜层，于所述第二聚合物薄膜表面涂覆形成第二憎水层，然后剥离所述载体基板，得所述柔性封装基板；

于所述柔性薄膜基板表面形成电学发光部件；

将所述电学发光部件封装于所述柔性薄膜基板和所述柔性封装基板之间，即得所述柔性显示器件。

在其中一些实施例中，所述第一憎水层表面还涂覆形成第一吸水层；和/或，所述第一吸水层表面还涂覆形成第三聚合物薄膜层。

在其中一些实施例中，所述第二憎水层表面还涂覆形成第二吸水层；和/或，所述第二吸水层表面还涂覆形成第四聚合物薄膜层。

在其中一些实施例中，所述载体基板选自硅片、金属或玻璃。

上述柔性显示器件包括柔性薄膜基板和柔性封装基板以及封装在其中的电学发光器件。所述柔性薄膜基板，包括第一聚合物薄膜层、憎水层、吸水层以及第三聚合物薄膜层。憎水层采用憎水材料(例如改性有机硅材料)制备而成，有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强，疏水性非常好。利用有机硅的憎水作用，阻止水汽的靠近和渗透；吸水层采用纳米粒子浆料(含有氧化钙、氧化镁、氧化钡等纳米粒子)制备而成，将穿透憎水层的微量水汽吸收，从而阻隔正面和侧面的水汽，具有更高效的阻隔性能。

上述柔性薄膜基板中的憎水层和吸水层不仅能起到水氧阻隔层的作用，同时有机材料相比较无机阻隔层的柔韧性要好很多，反复弯折后不会出现龟裂、断裂、针孔等问题，提高了器件的可靠性，改善了器件的使用寿命。

上述柔性薄膜基板中的第一聚合物薄膜层表面还进行了压印处理，通过压印形成纳米网格结构(优选为六边形结构)，其尺寸纳米级别与水分子的直径属于同一级别，水分子汇聚在憎水层六边形结构的表面，由于表面张力的缘故不能轻易渗透；还可以很好地化解内应力，进一步避免基板龟裂、断裂，更好地改善器件的使用寿命。

附图说明

图1为实施例步骤1对载体基板进行表面处理的示意图；

图2为实施例步骤2形成离型层和第一聚合物薄膜层的示意图；

图3为实施例步骤2形成憎水层的示意图；

图4为实施例步骤2形成吸水层和第二聚合物薄膜层的示意图；

图5为实施例步骤3制备柔性显示器的示意图。

附图标记说明：

101、载体基板；102、离型层；103、第一聚合物薄膜层；104、憎水层；105、吸水层；106、第三聚合物薄膜层；107、OLED器件层(电学发光部件)；108、柔性封装基板。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种柔性显示器件，

包括：

柔性薄膜基板，所述柔性薄膜基板包括第一聚合物薄膜层和层叠设置在所述第一聚合物薄膜层表面的第一憎水层；

柔性封装基板，所述柔性封装基板包括第二聚合物薄膜层和层叠设置在所述第二聚合物薄膜层表面的第二憎水层；所述第一憎水层和所述第二憎水层的材料为憎水材料，所述憎水材料选自改性有机硅；所述第一憎水层的表面与所述第二憎水层表面相对设置；

憎水层采用憎水材料(例如改性有机硅材料)制备而成，有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强，疏水性非常好。利用有机硅的憎水作用，能阻止水汽的靠近和渗透；

电学发光部件，设置在所述柔性薄膜基板与所述柔性封装基板之间，被所述柔性薄膜基板与所述柔性封装基板封装。

优选地，所述第一聚合物薄膜层表面设置有纳米网格状凹槽(优选为正六边形凹槽，其尺寸纳米级别与水分子的直径属于同一级别，水分子汇聚在憎水层六边形结构的表面，由于表面张力的缘故不能轻易渗透)，所述憎水材料填充在所述凹槽内并在所述第一聚合物薄膜层表面层叠形成所述第一憎水层；和/或，所述第二聚合物薄膜层表面设置有纳米网格状凹槽，所述憎水材料填充在所述凹槽内并在所述第二聚合物薄膜层表面层叠形成所述第二憎水层。

优选地，所述第一聚合物薄膜层和所述第二聚合物薄膜层的材料均为聚酰亚胺，所述第一聚合物薄膜厚度为2-5μm，所述第二聚合物薄膜层的厚度为2-5μm。

优选地，在所述第一憎水层表面还层叠形成第一吸水层，所述第一吸水层材料选自氧化钙颗粒、氧化镁颗粒和氧化钡颗粒中的一种或多种；和/或，在所述第二憎水层表面还层叠形成第二吸水层，所述第二吸水层材料选自氧化钙颗粒、氧化镁颗粒和氧化钡中的一种或多种。

优选地，所述第一吸水层的厚度为1-2μm，所述第二吸水层的厚度为1-2μm。

上述柔性薄膜基板中的憎水层和吸水层不仅能起到水氧阻隔层的作用，同时有机材料相比较无机阻隔层的柔韧性要好很多，反复弯折后不会出现龟裂、断裂、针孔等问题，提高了器件的可靠性，改善了器件的使用寿命。

优选地，在所述第一吸水层表面还层叠形成有第三聚合物薄膜层；和/或，在所述第二吸水层表面还层叠形成第四聚合物薄膜层。

优选地，所述第三聚合物薄膜层和第四聚合物薄膜层的材料均为聚酰亚胺。

上述一种柔性显示器件的制备方法，包括如下步骤：

提供载体基板，于所述载体基板表面涂覆形成第一聚合物薄膜层，于所述第一聚合物薄膜表面涂覆形成第一憎水层，即在所述载体基板上形成柔性薄膜基板；

提供所述载体基板，于所述载体基板表面涂覆形成第二聚合物薄膜层，于所述第二聚合物薄膜表面涂覆形成第二憎水层，然后剥离所述载体基板，得所述柔性封装基板；

于所述柔性薄膜基板表面形成电学发光部件；

将所述电学发光部件封装于所述柔性薄膜基板和所述柔性封装基板之间，即得所述柔性显示器件。

优选地，所述第一憎水层表面还涂覆形成第一吸水层；和/或，所述第一吸水层表面还涂覆形成第三聚合物薄膜层。

优选地，所述第二憎水层表面还涂覆形成第二吸水层；和/或，所述第二吸水层表面还涂覆形成第四聚合物薄膜层。

优选地，所述载体基板选自硅片、金属或玻璃。

实施例：

本实施例一种柔性显示器件，包括：

柔性薄膜基板，所述柔性薄膜基板包括第一聚合物薄膜层和层叠设置在所述第一聚合物薄膜层表面的第一憎水层；

可以理解的，所述第一憎水层表面还设有第一吸水层，进一步地，所述第一吸水层表面还设有第三聚合物薄膜层(第三层聚合物薄膜能覆盖住吸水层，提供平坦的表面，同时起到支撑整个器件的作用)。

柔性封装基板，所述柔性封装基板包括第二聚合物薄膜层和层叠设置在所述第二聚合物薄膜层表面的第二憎水层；

可以理解的，所述第二憎水层表面还设有第二吸水层，进一步地，所述第二吸水层表面还设有第四聚合物薄膜层(第四聚合物薄膜能覆盖吸水层)。

所述第一憎水层和所述第二憎水层的材料为憎水材料，所述憎水材料选自改性有机硅(例如，氟改性有机硅，可市售购得)；所述第一憎水层的表面与所述第二憎水层表面相对设置；

憎水层的材质有机硅的主链十分柔顺，其分子间的作用力比碳氢化合物要弱得多，因此，比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力弱，表面能小，成膜能力强，疏水性非常好。利用有机硅的憎水作用，能阻止水汽的靠近和渗透。

所述第一吸水层和所述第二吸水层的材料均可选自氧化钙颗粒、氧化镁颗粒和氧化钡中的一种或多种(可选3M公司、seas公司或协力化学等公司的产品)。所述第一吸水层和所述第二吸水层的厚度均可为1-2μm。

所述第一聚合物薄膜层和所述第二聚合物薄膜层的材料均为聚酰亚胺(例如可以是耐高温透明聚酰亚胺TPI-045)，所述第一聚合物薄膜厚度为2-5μm，所述第二聚合物薄膜层的厚度为2-5μm。

所述第三聚合物薄膜层和所述第四聚合物薄膜层的材料均为聚酰亚胺(例如可以是耐高温透明聚酰亚胺TPI-045)，所述第三聚合物薄膜厚度为2-5μm，所述第四聚合物薄膜层的厚度为2-5μm。

电学发光部件，设置在所述柔性薄膜基板与所述柔性封装基板之间，被所述柔性薄膜基板与所述柔性封装基板封装。

上述柔性显示器件的制备方法，包括如下步骤：

STEP1：载体基板预处理

载体基板可选硅片、金属、玻璃等刚性载板，本实施例中以玻璃为例进行说明。

玻璃载体基板以电子级的清洗工艺进行洁净处理，对玻璃载体表面进行UV Ozone处理或等离子处理，提高基板表面能，如图1所示。

STEP2：柔性薄膜基板的制备

首先，在载体基板101上制备第一聚合物薄膜层103(本实施例采用PI膜)。其中PI溶液涂覆方式可以采用旋涂、刮涂或喷涂等工艺来控制薄膜厚度、均匀性、表面粗糙度等特性参数，高温固化成膜，形成厚度为2-5μm的第一聚合物薄膜层103(如图2所示)。

载体基板101和第一聚合物薄膜层103之间还可以制备一层离型层102。

其次，在第一聚合物薄膜层上制备憎水层104(厚度为1-2μm)，采用纳米压印的方式在第一聚合物薄膜层103上制作纳米级正六边形图案凹槽，将改性有机硅材料直接采用刮刀涂布或者slit、spin coating等方式涂布，让改性有机硅材料填充满纳米级正六边形凹槽，然后利用紫外线照射固化。这样当水汽透过基板层往里渗透的时候，由于纳米级正六边形凹槽里填充的憎水层的缘故，水汽分子在憎水层表面凝结，表面张力将阻止水汽通过纳米正六边形的憎水层，延缓水汽渗透速率，甚至阻挡水汽的渗透，如图3所示。

接着，采用刮涂方式将纳米粒子浆料均匀涂布在憎水层104表面，并紫外固化，形成吸水层105(厚度约为1-2μm)。这样，即使少量水汽透过纳米结构的憎水层往里渗透纳米吸水层中的氧化钙、氧化镁、氧化钡等纳米粒子也会通过化学反应的方式被吸收。

最后，在吸水层105的表面利用同样的方法再制备第三聚合物薄膜层106，得柔性薄膜基板，如图4所示。

PI材料本身具有较高的玻璃化转变温度(Tg)、较高的材料分解温度(Td)，配合TFT高温工程能制作性能优异的TFT阵列，实现高分辨率柔性AMOLED显示。

由于PI薄膜的水氧透过率高，对OLED器件的性能稳定性及使用寿命有严重影响，因此需要制作阻隔层对水汽和氧气进行隔绝。阻隔层一般采用有机/无机交替结构(如parylene/SiNx/parylene/SiNx)、无机/无机交替结构(SiNx/SiO2/SiNx)。但是，由于无机阻隔层的限制，柔性基板的柔韧性受到很大影响，经过反复弯折之后，无机阻隔层容易出现龟裂、针孔、断裂等缺陷，水汽和氧气通过这些缺陷很容易往内部渗透，严重影响水氧阻隔作用，降低OLED器件寿命。

上述柔性薄膜基板中设置了憎水层和吸水层不仅能起到水氧阻隔层的作用，同时有机材料相比较无机阻隔层的柔韧性要好很多，反复弯折后不会像无机阻隔层那样出现龟裂、断裂、针孔等问题，提高了器件的可靠性，改善了器件的使用寿命。

STEP3：OLED器件制备及封装

OLED器件制备：在柔性薄膜基板上制作用于驱动柔性显示器件的TFT阵列(如Oxide-TFT)。蒸镀各层有机材料和电极材料，制作OLED器件层107(电学发光部件)。

按同样的方法制备柔性封装基板。

然后将柔性薄膜基板上的器件层与柔性封装基板准确对位后，利用Laminator(压合机)将柔性封装基板紧密贴附在柔性薄膜基板上，OLED器件层上下表面均有憎水层和吸水层的保护，能有效阻止水氧的渗透，且不影响器件的弯折性能，改善了器件可靠性(如图5所示)。

STEP4：

器件制作完成后，将柔性AMOLED显示器从载体基板上剥离下来。利用离型层与载体基板以及与复合柔性薄膜基板的粘接性特点，机械方式很容易将器件和载体基板分离，无须考虑粘接剂残留、第一聚合物薄膜层(PI薄膜)与载体基板粘接牢固无法剥离等问题。

另外，选择合适透光度的PI膜，该发明方法不仅可以制作顶部出光和底部出光的柔性AMOLED显示器件；采用柔性薄膜基板和柔性封装基板还可以实现的透明柔性AMOLED显示。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种柔性显示器件，其特征在于，

包括：

柔性薄膜基板，所述柔性薄膜基板包括第一聚合物薄膜层和层叠设置在所述第一聚合物薄膜层表面的第一憎水层；

柔性封装基板，所述柔性封装基板包括第二聚合物薄膜层和层叠设置在所述第二聚合物薄膜层表面的第二憎水层；所述第一憎水层和所述第二憎水层的材料为憎水材料，所述憎水材料选自改性有机硅；所述第一憎水层的表面与所述第二憎水层表面相对设置；

电学发光部件，设置在所述柔性薄膜基板与所述柔性封装基板之间，被所述柔性薄膜基板与所述柔性封装基板封装。

2.根据权利要求1所述的柔性显示器件，其特征在于，

所述第一聚合物薄膜层表面设置有纳米网格状凹槽，所述憎水材料填充在所述凹槽内并在所述第一聚合物薄膜层表面层叠形成所述第一憎水层；和/或，所述第二聚合物薄膜层表面设置有纳米网格状凹槽，所述憎水材料填充在所述凹槽内并在所述第二聚合物薄膜层表面层叠形成所述第二憎水层。

3.根据权利要求2所述的柔性显示器件，其特征在于，所述网格状凹槽为正六边形凹槽。

4.根据权利要求1-3任一项所述柔性显示器件，其特征在于，所述第一聚合物薄膜层和所述第二聚合物薄膜层的材料均为聚酰亚胺，所述第一聚合物薄膜厚度为2-5μm，所述第二聚合物薄膜层的厚度为2-5μm。

5.根据权利要求1-3任一项所述柔性显示器件，其特征在于，在所述第一憎水层表面还层叠形成第一吸水层，所述第一吸水层材料选自氧化钙颗粒、氧化镁颗粒和氧化钡颗粒中的一种或多种；和/或，在所述第二憎水层表面还层叠形成第二吸水层，所述第二吸水层材料选自氧化钙颗粒、氧化镁颗粒和氧化钡中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述柔性显示器件，其特征在于，所述第一吸水层的厚度为1-2μm，所述第二吸水层的厚度为1-2μm。

7.根据权利要求6所述柔性显示器件，其特征在于，在所述第一吸水层表面还层叠形成有第三聚合物薄膜层；和/或，在所述第二吸水层表面还层叠形成第四聚合物薄膜层。

8.根据权利要求7所述柔性显示器件，其特征在于，所述第三聚合物薄膜层和第四聚合物薄膜层的材料均为聚酰亚胺。

9.一种柔性显示器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供载体基板，于所述载体基板表面涂覆形成第一聚合物薄膜层，于所述第一聚合物薄膜层表面涂覆形成第一憎水层，即在所述载体基板上形成柔性薄膜基板；

提供所述载体基板，于所述载体基板表面涂覆形成第二聚合物薄膜层，于所述第二聚合物薄膜表面涂覆形成第二憎水层，然后剥离所述载体基板，得所述柔性封装基板；

于所述柔性薄膜基板表面形成电学发光部件；

将所述电学发光部件封装于所述柔性薄膜基板和所述柔性封装基板之间，即得所述柔性显示器件。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述第一憎水层表面还涂覆形成第一吸水层；和/或，所述第一吸水层表面还涂覆形成第三聚合物薄膜层。

11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述第二憎水层表面还涂覆形成第二吸水层；和/或，所述第二吸水层表面还涂覆形成第四聚合物薄膜层。

12.根据权利要求9-11所述的制备方法，其特征在于，所述载体基板选自硅片、金属或玻璃。