CN108962937A - 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的制备方法，包括：获取载体基板；于所述载体基板上形成第一层聚合物薄膜；对所述第一层聚合物薄膜的中间区域进行表面碳化，形成碳化区域；于碳化后的所述第一层聚合物薄膜上形成第二层聚合物薄膜；于所述第二层聚合物薄膜上形成显示器件；对所述显示器件进行封装，得封装器件；沿所述碳化区域对所述封装器件进行切割；剥离所述载体基板和碳化后的所述第一层聚合物薄膜，得柔性显示器件。碳化后的聚合物薄膜表面结构为一层层蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠，表面分子排列松散，第一、第二聚合物薄膜的层间作用力大大减弱，容易剥离。

Description

柔性显示器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及柔性显示器件及其制备方法。

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显示器产品，国内华星光电、京东方、维信诺、和辉光电、天马等显示企业也积极跟进，分别进行各种尺寸的柔性产线布局，对柔性显示投入重金进行技术研发和产线建设，推进柔性显示在国内的发展，抢占国内的柔性显示市场。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。柔性器件包括电子纸、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 toroll)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，短期内更接近于量产应用。因此，使用较为广泛。

柔性显示器件S2S生产工艺的难点在于柔性基板的粘附与分离：柔性基板既要求与载体基板粘接牢固，耐受后续各种工艺过程中溶剂的侵蚀和风刀的吹扫，不能脱落，又要求器件制作完成后，柔性器件中的柔性基板能够简单的与载体基板分离，且不能对柔性器件本身性能造成影响。

传统的方法是利用激光剥离将柔性基材与载体基板分离开，但这种方法成本高昂，且容易造成器件损坏，

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种柔性基板易于分离的柔性显示器件的制备方法，高质量的实现柔性基板与载体基板的粘附与剥离。

本发明提供一种柔性显示器件的制备方法，包括以下步骤：

获取载体基板；

于所述载体基板上形成第一层聚合物薄膜；

对所述第一层聚合物薄膜的中间区域进行表面碳化，形成碳化区域；

于碳化后的所述第一层聚合物薄膜上形成第二层聚合物薄膜；

于所述第二层聚合物薄膜上形成显示器件；

对所述显示器件进行封装，得封装器件；

沿所述碳化区域对所述封装器件进行切割；

剥离所述载体基板和碳化后的所述第一层聚合物薄膜，得柔性显示器件。

在其中一个实施例中，所述第一层聚合物薄膜为PI膜；和/或，

所述第二层聚合物薄膜为PI膜。

在其中一个实施例中，所述表面碳化的方法为：利用掩膜板，对所述第一层聚合物薄膜的中间区域进行高能辐射。

在其中一个实施例中，所述高能辐射选自高能激光辐射和高能红外辐射的一种或几种；

所述高能激光辐射的辐射参数为1～10w/cm²，时间为3～5s；和/或

所述高能红外辐射的功率为750～2000w，时间为10～20min。

在其中一个实施例中，所述载体基板的边缘处设置挡板。

在其中一个实施例中，所述挡板设有固定部，用于固定所述第二层聚合物薄膜。

在其中一个实施例中，所述第二层聚合物薄膜与所述显示器件之间还制作形成水氧阻隔层。

在其中一个实施例中，水氧阻隔层选自有机/无机交替结构和无机/无机交替结构的一种或几种。

在其中一个实施例中，利用高速离子气流剥离所述载体基板和碳化后的所述第一层聚合物薄膜，得柔性显示器件。

本发明的另一个目的是提供一种柔性显示器件，由上述柔性显示器件的制备方法制得。

与现有方案相比，本发明具有以下有益效果：

上述柔性显示器件的制备方法，制备了复合结构的柔性基板，将第一层聚合物薄膜的中间区域进行表面碳化，碳化后的聚合物薄膜表面结构为一层层蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠，表面分子排列松散，在碳化后的第一层聚合物薄膜上再形成第二层聚合物薄膜，碳化区域的两个聚合物薄膜的层间作用力大大减弱，容易剥离。同时，只对第一层聚合物薄膜的中间区域进行表面碳化，不改变两层聚合物薄膜的边缘处层间作用力，防止后续工艺中第二层聚合物薄膜的脱落。

另外，在载体基板上设置挡板，挡板设有固定部，在形成第二层聚合物薄膜时，载体基板挡板的固定部可以嵌入到第二层聚合物薄膜中，进一步防止第二层聚合物薄膜的脱落。而且，挡板还能抵挡后续工艺中各种溶液的侧面渗透。

此外，柔性显示器件的制备方法中，在第二层聚合物薄膜与所述显示器件之间还制作形成水氧阻隔层，可进一步抵御后续工艺中各种溶液的正面渗透和风刀的吹扫。避免柔性基板在制作过程中与载体基板脱落、溶液渗透后形成气泡、或溶液直接腐蚀柔性基板的风险。

进一步的，本发明柔性器件的制备方法中，采用高速离子气流剥离两层聚合物薄膜，轻松剥离的同时，消除了剥离过程中静电的影响，保证显示器件的性能稳定，简化了柔性器件剥离工艺同时提高了剥离工艺的可靠性。

附图说明

图1为本发明一个实施例中柔性显示器件的制备方法流程图；

图2为本发明一个实施例中载体基板结构示意图；

图3为本发明一个实施例中形成两层聚合物薄膜过程示意图；

图4为本发明一个实施例中形成水氧阻隔层的过程示意图；

图5为本发明一个实施例中封装过程示意图；

图6为本发明一个实施例中切割和剥离过程示意图；

图7为本发明一个实施例中利用滚轴进行剥离过程的示意图

图8为激光剥离过程示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的柔性显示器件的制备方法作进一步详细的说明。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公开内容理解更加透彻全面。

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。

一种柔性显示器件的制备方法，包括以下步骤：

S1、获取载体基板；

所述载体基板的材料可以选自石英、玻璃等刚性基板，优选的，载体基板的材料为玻璃。可以理解的，在载体基板的边缘处设置挡板，挡板还设有固定部，具体的，固定部为倒L型结构，所述挡板的固定部可在第二层聚合物薄膜固化成膜后，嵌入到第二层聚合物薄膜内。优选的，挡板的材料为玻璃，所述挡板通过玻璃蚀刻工艺和玻璃熔接工艺形成于所述载体基板边缘。

进一步的，获取载体基板，还包括对载体基板进行表面处理，以电子级的清洗工艺对载体基板进行洁净处理，具体为，以氮气、氩气等惰性气体对玻璃基板进行等离子处理，提高玻璃基板表面能，增强柔性基板于载体基板的粘接力。

S2、于所述载体基板上形成第一层聚合物薄膜；

具体的，柔性基板材料要有非常高的玻璃化转变温度，同时也要求柔性材料成膜后热膨胀系数与载体基板相匹配。其中，PI材料本身具有较高的玻璃化转变温度，较高的材料分解温度，同时具有耐高温、耐溶剂、热膨胀系数小等特点。可优选的用作柔性基板材料。

成膜工艺为湿法工艺，可以理解的，成膜工艺可选择狭缝涂布、喷墨打印和旋涂等工艺，优选的，采用狭缝涂布工艺，于载体基板上涂覆PI溶液，在溶液涂覆完成后，进行真空除泡步骤，将湿膜迅速转移至真空设备内，优选的，真空设备为洁净真空烘箱，在低真空条件下静置20-50min，除去溶液中残留的起泡，避免成膜后影响薄膜表面平坦度，同时低压条件下溶剂沸点降低，可以起到干燥的作用。然后，在氮气氛围下，对PI湿膜进行红外辐射加热，红外辐射的功率为500～1000w，时间为10min～1h，阶梯升温至300-400℃，然后缓慢降至室温，这样有利于有机物交联固化和柔性基板层薄膜内应力释放，得第一层聚合物薄膜。

可根据实际需要，调节薄膜厚度，均匀性和面粗糙性等特性参数。优选的，第一层聚合物薄膜的厚度范围为0.5-2μm。保证载体基板的挡板末端与第一层聚合物薄膜留有空隙。

S3、对所述第一层聚合物薄膜的中间区域进行表面碳化，形成碳化区域；

第一层聚合物溶液固化成膜后，利用掩膜板将第一层聚合物薄膜的四周边缘处挡住。优选的，掩膜板可选为金属掩膜板。然后，对第一层聚合物薄膜的中间区域进行高能辐射，所述高能辐射可选自高能激光辐射和高能红外辐射等方法。高能激光辐射的参数为1～10w/cm²，时间为3～5s。优选的，辐射参数为2w/cm²，时间为3s；高能红外辐射的功率为750～2000w，时间为10～20min。

高能辐射可将第一层聚合物薄膜的中间区域表面碳化，碳化后，聚合物薄膜表面结构为一层层蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠，表面分子排列松散。由于第一层聚合物薄膜的四周边缘处被掩膜板遮挡，因此，碳化只针对第一层聚合物薄膜的中间区域，而不涉及第一层聚合物薄膜的四周边缘区域。

S4、于碳化后的所述第一层聚合物薄膜上形成第二层聚合物薄膜；

以碳化后的第一层聚合物薄膜作为应力缓冲层和离型层，采用与上述第一层聚合物薄膜相同的湿法成膜工艺和固化工艺形成第二层聚合物薄膜。利用聚合物溶液的流动性，使第二层聚合物溶液包裹住载体基板的挡板末端，随着第二层聚合物溶液固化成膜，载体基板的挡板末端可嵌入到所述第二层聚合物薄膜内，使两者紧密结合在一起。进一步控制第二层聚合物薄膜的厚度在10-15μm范围内，使二层聚合物薄膜的总高度与载体基板的挡板保持高度一致，得复合结构柔性基板。

以中间区域碳化后的第一层聚合物薄膜作为第二层聚合物薄膜的应力缓冲层和离型层，碳化后的聚合物薄膜表面分子排列松散，两个聚合物薄膜的层间作用力大大减弱，容易剥离。同时，只对第一层聚合物薄膜的中间区域进行表面碳化，不改变两层聚合物薄膜的四周边缘处层间作用力，防止后续工艺中第二层聚合物薄膜的脱落。

通过将载体基板的一部分结构嵌入到第二层聚合物薄膜中，风刀也很难破坏聚合物薄膜与载体基板的粘接，进一步防止第二层聚合物薄膜的脱落。还可以抵挡后续工艺中各种溶液的侧面渗透。

通过在特殊结构的载体基板上形成了两层聚合物薄膜，构成复合结构的柔性基板。可以理解的，本发明的聚合物薄膜，并不限于两层，在满足本发明要求的基础上，还可以为多层聚合物薄膜构成的复合结构柔性基板。

S5、于所述第二层聚合物薄膜上形成显示器件；

所述显示器件选自液晶显示器件、电致发光器件和电子纸的一种或几种在优选的，在上述第二层聚合物薄膜上制作AMOLED器件，AMOLED器件制备包括TFT驱动阵列的制备和OLED显示器件的制备，根据TFT工艺温度的不同，需要选用耐温性能不同的柔性衬底材料，例如：不同Tg的PI材料，在衬底上蒸镀各层有机材料和电极材料，制作AMOLED显示器件。

可以理解的，上述AMOLED器件应位于经过碳化的第一层聚合物薄膜中间区域所对应的柔性基板中间区域内，便于后续切割和两层聚合物薄膜分离。

进一步的，所述第二层聚合物薄膜与所述显示器件之间还制作形成水氧阻隔层。水氧阻隔层的材料可以采用有机材料/无机材料交替结构。优选的，有机材料选自parylene，无机材料选自SiNx。水氧阻隔层的材料还可以采用无机材料1/无机材料2交替结构。优选的，无机材料1选自SiNx，无机材料2选自SiNx。

水氧阻隔层能有效阻隔水汽和氧气，能够保护柔性基板在后续工艺过程中不被各种溶液渗透、侵蚀和风刀的吹扫，避免柔性基板在制作过程中与载体基板脱落、溶液渗透后形成气泡、或溶液直接腐蚀柔性基板的风险。

TFT工程中涉及多次黄光工艺，其中的光刻胶、显影液、蚀刻液等液体有较强的渗透性和腐蚀性，本发明基板能够阻挡了溶液的侧面渗透，水氧阻隔层能抵御溶液的正面渗透和风刀的吹扫。

S6、对所述显示器件进行封装，得封装器件；

对上述OLED显示器件进行封装，将柔性封装膜与载体基板上OLED器件准确对位后，利用层压机Laminator将柔性封装膜紧密贴附在载体基板上，所述柔性封装膜表面沉积有水氧阻隔层，封装后，OLED器件上下表面均有水氧阻隔层的保护，隔绝水汽和氧气从柔性器件的侧边缘向内渗透，起到保护器件的作用。

S7、沿所述碳化区域对所述封装器件进行切割；

根据上述碳化处理的第一层聚合物薄膜的中心区域设置切割线，同时，还要保证显示器件上下左右均被水氧阻隔层包围。优选的，沿经过碳化处理的第一层聚合物薄膜的中心区域对应的基板区域的内边设置切割线。

S8、剥离所述载体基板和碳化后的所述第一层聚合物薄膜，得柔性显示器件。

利用高速离子气流对切割后的所述显示器件进行剥离，所述高速离子的气流速度为1～5L/min。由于第一层聚合物薄膜表面碳化成石墨后，结构发生变化，由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而成，第一层聚合物薄膜与第二层聚合物薄膜层间作用力较弱，很容易互相剥离，而形成薄薄的石墨片。所以第一层聚合物薄膜表层受到高速离子气流轰击后，与第二层聚合物薄膜之间的粘接力被打断，从而很容易将柔性器件从载体基板上剥离下来，避免其他剥离方法对器件造成损害，同时离子气流也能消除剥离过程中静电的影响，保证TFT及OLED器件性能的稳定性。

进一步的，优选的，在高速离子气流对切割后的所述显示器件进行剥离的同时，使用剥离器件。具体的，所述剥离器件为滚轴，滚轴粘附支撑膜，所述高速离子气流吹扫的同时，驱动所述滚轴使所述显示器件粘附于所述支撑膜，由于第一层聚合物薄膜与第二层聚合物薄膜之间存在碳化区域，器件容易剥离，剥离完成后，移除所述滚轴，获得粘附所述支撑膜的柔性器件。支撑膜能增强显示器件的柔韧性，减少显示器件受外力损伤。

实施例1

本实施例提供一种柔性显示器件的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、获取载体基板；

所述载体基板的边缘处，设置有向内翻边的挡板，如图2所示，挡板的末端可嵌入第二层PI膜内，载体基板和挡板的材料为玻璃。

以氮气、氩气等惰性气体对玻璃基板进行等离子处理。

S2、于所述载体基板上形成第一层PI膜；

如图3所示，采用狭缝涂布工艺，于载体基板上涂覆PI溶液，在溶液涂覆完成后，将湿膜迅速转移至洁净真空烘箱，在低真空条件下静置30min，在氮气氛围下，对PI湿膜进行红外辐射加热，红外辐射的功率为750w，时间为20min，阶梯升温至350℃，然后缓慢降至室温，得第一层PI膜110。

S3、对所述第一层PI膜的中间区域进行表面碳化，形成碳化区域；

利用掩膜板将第一层PI膜的四周边缘处挡住，对第一层PI膜的中间区域进行高能红外辐射，高能红外辐射的功率为2000w，时间为20min，形成碳化层。

S4、于碳化后的所述第一层PI膜上形成第二层PI膜；

采用与上述第一层PI膜相同的湿法成膜工艺和固化工艺形成第二层PI膜120。控制第二层PI膜的厚度，使载体基板的挡板末端嵌入到所述第二层PI膜内。

S5、于所述第二层PI膜上形成显示器件；

如图4所示，于所述第二层PI膜120上形成水氧阻隔层210，如图5所示，于所述水氧阻隔层上形成显示器件220；

S6、对所述显示器件进行封装，得封装器件；

将表面沉积有水氧阻隔层的柔性封装膜310与载体基板上OLED器件准确对位后，利用层压机Laminator将柔性封装膜310紧密贴附在载体基板上，完成封装。

S7、沿所述碳化区域对所述封装器件进行切割；

如图6所示，在碳化处理的第一层PI膜的中心区域内设置切割线。

S8、剥离所述载体基板和碳化后的所述第一层聚合物薄膜，得柔性显示器件。

利用高速离子气流对切割后的所述封装器件进行剥离，使第二层PI膜120与碳化区域105分离。同时，驱动粘附支撑膜的滚轴，如图7所示，使所述显示器件粘附于所述支撑膜，剥离完成后，移除所述滚轴，获得粘附所述支撑膜的柔性显示器件。

与图8中传统的在载体基板01和柔性基板03之间设置离型层02，使用激光将载体基板01剥离相比，本实施例利用高能红外辐射等特殊处理方式将第一层PI膜表层碳化作为复合结构柔性基板的应力释放层和离型层；复合结构的柔性基板由双层或多层PI膜组成；采用特殊结构的载体基板避免工程溶剂的侧面渗透；在柔性基板层上设置水氧阻隔层来阻挡溶剂的正面渗透；在器件剥离过程中，利用石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，而形成薄薄的石墨片的原理，很容易将柔性器件从载体上解离下来，保证了柔性器件的无损剥离；同时离子气流也消除了静电的影响，保证TFT和OLED器件性能的稳定性，简化了柔性器件剥离工艺同时提高了剥离工艺的可靠性。

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本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 (10)

1.一种柔性显示器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取载体基板；

于所述载体基板上形成第一层聚合物薄膜；

对所述第一层聚合物薄膜的中间区域进行表面碳化，形成碳化区域；

于碳化后的所述第一层聚合物薄膜上形成第二层聚合物薄膜；

于所述第二层聚合物薄膜上形成显示器件；

对所述显示器件进行封装，得封装器件；

沿所述碳化区域对所述封装器件进行切割；

剥离所述载体基板和碳化后的所述第一层聚合物薄膜，得柔性显示器件。

2.根据权利要求1所述的柔性显示器件的制备方法，其特征在于，所述第一层聚合物薄膜为PI膜；和/或

所述第二层聚合物薄膜为PI膜。

3.根据权利要求2所述的柔性显示器件的制备方法，其特征在于，所述表面碳化的方法为：利用掩膜板，对所述第一层聚合物薄膜的中间区域进行高能辐射。

4.根据权利要求3所述的柔性显示器件的制备方法，其特征在于，所述高能辐射选自高能激光辐射和高能红外辐射的一种或几种；

所述高能激光辐射的辐射参数为1～10w/cm²，时间为3～5s；和/或

所述高能红外辐射的功率为750～2000w，时间为10～20min。

5.根据权利要求1-4任一项所述的柔性显示器件的制备方法，其特征在于，所述载体基板的边缘处设置挡板。

6.根据权利要求5所述的柔性显示器件的制备方法，其特征在于，所述挡板设有固定部，用于固定所述第二层聚合物薄膜。

7.根据权利要求5所述柔性显示器件的制备方法，其特征在于，所述第二层聚合物薄膜与所述显示器件之间还制作形成水氧阻隔层。

8.根据权利要求7所述的柔性显示器件的制备方法，其特征在于，所述水氧阻隔层选自有机/无机交替结构和无机/无机交替结构的一种或几种。

9.根据权利要求5所述的柔性显示器件的制备方法，其特征在于，利用高速离子气流剥离所述载体基板和碳化后的所述第一层聚合物薄膜，得柔性显示器件。

10.权利要求1-9任一项制备方法制备得到的柔性显示器件。