CN108982075B - 量化柔性屏体弯折应力的方法 - Google Patents

量化柔性屏体弯折应力的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种量化柔性屏体弯折应力的方法，包括：在所述屏体表面设置结构色薄膜；对所述屏体施加应力，以使所述屏体产生弯折形变；检测所述屏体表面的结构色薄膜的颜色分布；根据所述结构色薄膜的颜色分布与预设的颜色分布和应力分布之间的对应关系，计算所述屏体弯折时的应力分布。上述方法中。由于结构色薄膜在应力作用下发生一定量的应变后，颜色也会发生改变，且应力变化与颜色变化之间存在定量关系。故将结构色薄膜贴附于屏体表面后，通过获取屏体表面的结构色薄膜的颜色分布，可以计算出屏体表面结构色薄膜的应力分布，进而得知屏体表面的应力分布。因此可量化屏体弯折时的应力，为后续的测试分析提供可靠支持。

Description

量化柔性屏体弯折应力的方法
技术领域
本发明涉及显示领域，特别是涉及一种量化柔性屏体弯折应力的方法。
背景技术
随着科技的发展，柔性屏因其可卷曲、柔韧性佳的优势逐渐受到人们关注。柔性屏的弯曲性能是衡量柔性屏性能好坏的特征之一。在传统的柔性屏弯折测试过程中，通常采用弯折次数对柔性屏的弯折屏能进行评价，在测试过程中，无法对弯折时柔性屏体的应力分布进行量化，导致后分析困难，无法充分研究柔性屏体弯折时存在的问题。
发明内容
基于此，有必要针对柔性屏弯折测试过程中无法对屏体的应力分布进行量化的问题，提供一种量化柔性屏体弯折应力的方法。
一种量化柔性屏体弯折应力的方法，包括：
在所述屏体表面设置结构色薄膜；
对所述屏体施加应力，以使所述屏体产生弯折形变；
检测所述屏体表面的结构色薄膜的颜色分布；
根据所述结构色薄膜的颜色分布与预设的颜色分布和应力分布之间的对应关系，计算所述屏体弯折时的应力分布。
在其中一个实施例中，所述预设的颜色分布和应力分布之间的对应关系通过如下方式获得：
准备一结构色薄膜作为测试结构色薄膜；
对所述测试结构色薄膜施加不同定量的应力；
测量所述测试结构色薄膜在不同应力下对应的颜色数据；
根据应力与对应的颜色数据之间的对应关系，确定所述测试结构色薄膜的颜色分布与应力分布之间的对应关系。
在其中一个实施例中，所述颜色数据包括色坐标和/或光波峰位值。
在其中一个实施例中，所述结构色薄膜包括柔性衬底层和结构色材料，所述柔性衬底层的一侧表面上形成有规则排布的若干个凸起结构，所述结构色层覆盖在所述凸起结构的侧壁上；所述结构色薄膜以背向于凹槽结构的一侧贴附在所述屏体表面上。
在其中一个实施例中，所述凸起结构的高度为60nm-300nm。
在其中一个实施例中，所述结构色薄膜采用如下方式制备：
于基板上沉积氧化物形成氧化层；
于所述氧化层上涂覆光刻胶；
对所述光刻胶进行曝光、显影；
根据光刻胶的显影刻结构蚀所述氧化层，以在基板上形成包括氧化层和光刻胶的凸起结构；
于所述凸起结构的裸露表面形成连续的结构色层；
于所述金属膜上沉积有机物形成柔性衬底层；
剥离所述基板；
刻蚀所述剩余的氧化层和光刻胶，形成所述结构色薄膜。
在其中一个实施例中，所述氧化物包括氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的任一种。
在其中一个实施例中，所述结构色层包括金属膜或无机氧化物。
在其中一个实施例中，所述有机物包括耐高温聚酯、聚酰亚胺和聚二甲基硅氧烷中任一种。采用耐高温聚酯、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷制备的柔性衬底层，可在外力作用下发生形变，且韧性优良。
在其中一个实施例中，在所述屏体表面设置结构色薄膜包括：将所述结构色薄膜通过粘性材料粘附于所述屏体表面。
上述量化柔性显示屏弯折应力的方法采用结构色薄膜贴合于屏体表面对屏体应力进行量化。由于结构色薄膜在应力作用下发生一定量的应变后，颜色也会发生改变，故可以获取结构色薄膜的应力分布与颜色分布之间的定量关系。将结构色薄膜制备在屏体表面，对柔性屏进行弯折时结构色薄膜会发生颜色变化，由前述定量关系即可算出不同颜色对应的应力，进而推算出弯折时屏体的应力分布，因此可量化屏体弯折时的应力，为后续的测试分析提供可靠支持。
附图说明
图1为本申请的一个实施例提供的量化柔性屏体弯折应力的方法流程图；
图2为本申请的一个实施例提供的获取预设的颜色分布和应力分布之间的对应关系方法流程图；
图3为本申请的一个实施例提供的制备结构色薄膜的方法流程图；
图4A～图4H为按图3方法制备的结构色薄膜示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
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“及/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。
结构色又称物理色，与色素着色无关，是由亚显微结构导致的一种光学效果。生物体表面或表层的嵴、纹、小面和颗粒能使光发生反射或散射作用，从而产生特殊的颜色效应。结构色薄膜为利用上述结构色原理制备的薄膜，结构色薄膜在无形变情况下显示一种颜色，当受到应力产生形变时，结构色薄膜的微结构发生改变，从而发生颜色的改变。本申请利用结构色薄膜的此特性，测量柔性屏体弯折时的应力大小分布。
请参见图1，本申请的一个实施例提供一种量化柔性屏体弯折应力的方法，包括以下步骤：
S100：在屏体表面设置结构色薄膜。
结构色薄膜的表面具有微结构，是一种颜色可随形变而改变的薄膜。本实施例中可采用粘性材料将结构色薄膜贴合于屏体表面，使结构色薄膜可以随屏体的弯折产生形变，从而结构色薄膜表面的微结构产生形变，进而表现出不同的颜色。其中，粘性材料可以是低粘度OCA(Optically Clear Adhesive，光学胶)。
其中，屏体表面可以是屏体的正面和/或背面。当需要测量屏体正面的应力时，可将结构色薄膜贴附于屏体正面。当需要测量屏体背面的应力时，可将结构色薄膜贴附于屏体背面。当需要测量屏体两面的应力时，可将结构色薄膜贴附于屏体的正面和背面。
S110：对屏体施加应力，以使屏体产生弯折形变。
在本实施例中，可采用弯折测试设备对屏体施加应力，以使屏体和贴附于屏体表面的结构色薄膜产生弯折形变。
S120：检测屏体表面的结构色薄膜的颜色分布。
在本实施例中，可采用光学检测设备检测屏体表面的结构色薄膜的颜色分布。其中，光学检测设备可以是光谱仪，光谱仪可检测弯折后屏体表面结构色薄膜的颜色分布信息，例如色坐标。
S130：根据结构色薄膜的颜色分布与预设的颜色分布和应力分布之间的对应关系，计算屏体弯折时的应力分布。
在已知结构色薄膜的颜色分布和应力分布之间的对应关系和屏体表面的结构色薄膜的颜色分布情况下，根据对应关系即可算出结构色薄膜表面的应力分布，结构色薄膜表面的应力分布即为屏体表面的应力分布。
上述量化柔性显示屏弯折应力的方法采用将结构色薄膜贴合于屏体的表面对屏体应力进行量化。由于结构色薄膜在应力作用下发生一定量的应变后，颜色也会发生改变，且应力变化与颜色变化之间存在定量关系。故将结构色薄膜贴附于屏体表面后，通过获取屏体表面的结构色薄膜的颜色分布，根据定量关系可以计算出屏体表面结构色薄膜的应力分布，进而得知屏体表面的应力分布。因此可量化屏体弯折时的应力，为后续的测试分析提供可靠支持。
请参见图2，在其中一个实施例中，所述预设的颜色分布和应力分布之间的对应关系通过如下方式获得：
S200：准备一结构色薄膜作为测试结构色薄膜。
在本实施例中，可以准备一结构色薄膜，并将其作为测试结构色薄膜，从而通过测试结构色薄膜获取结构色薄膜表面应力与颜色的对应关系。对测试结构色薄膜进行测试时，可以不需要将测试结构色薄膜贴附于屏体表面。
S210：对测试结构色薄膜施加不同定量的应力。
通过对测试结构色薄膜每次施加逐渐递增或逐渐递减的应力，检测不同应力下结构色薄膜的颜色数据，可确定结构色薄膜所受应力与显示出的颜色之间的对应关系。
S220：测量测试结构色薄膜在不同应力下对应的颜色数据。
每施加一次应力后，均可采用光学检测设备检测结构色薄膜的颜色数据。颜色数据可以是色坐标或光波峰位值等表征颜色信息的数据。其中，光学检测设备可以是光谱仪。
S230：根据应力与波长之间的对应关系，获取结构色薄膜的颜色分布与应力分布之间的定量关系。
根据获取的颜色数据和已知的应力，拟合颜色数据与应力的关系曲线，可以获取结构色薄膜的颜色分布与应力分布之间的对应关系。本实施例中，可采用与上述实施例相同的光学检测设备检测形变后的结构色薄膜的颜色数据。
具体的，首先对结构色薄膜施加定量的应力，例如50Mpa，以使结构色薄膜表面的微结构产生形变，由于微结构发生形变，由微结构导致的光学效果也会发生改变，即微结构的形变会导致结构色薄膜显示出的颜色的改变。然后采用光谱仪检测变形后结构色薄膜的颜色，在本实施例中，具体检测结构色薄膜的光波峰位值。由于每种颜色的光对应一段波长，当光波峰位值落在某一区间段的波长时，该光波峰位值即代表前述某一区间段波长对应的光的颜色，故可以利用光波峰位值表征颜色信息。多次对结构色薄膜施加不同的应力，例如100Mpa，150Mpa，200Mpa等，并分别记录不同应力下，结构色薄膜的颜色对应的光波峰位值。然后采用光波峰位值与应力进行拟合，得到光波峰位值与应力之间的定量关系：s＝F(w)。其中，s代表应力，w代表光波峰位值。在另一个实施例中，也可采用色坐标表征颜色信息，或同时采用光波峰位值以及色坐标表征颜色信息，测量过程与前述过程相同，在此不再赘述。
需要说明的是，测量柔性屏体弯折时的表面应力所需的环境条件，与确定结构色薄膜表面应力和颜色的对应关系所需的环境条件需保持一致。其中环境条件包括测量设备、光强度等。在保证测量的环境变量相同的情况下，可提高测量结果的可靠性。
如图3所示，在其中一个实施例中，结构色薄膜可采用如下方式制备：
S300：于基板上沉积氧化物形成氧化层。
在本实施例中，基板可以是玻璃基板，可以用于承载制备于基板上的柔性材料。
具体的，如图4A所示，本实施例可采用化学气相淀积工艺或炉管氧化工艺在基板300上形成氧化层320。本实施例中的氧化物可以是氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的任一种。氧化层320的厚度可以为10-100nm，优选地为35nm。
进一步的，在基板300上沉积氧化物形成氧化层320之前，还包括于基板上涂覆隔离层310。其中，隔离层310可以是光刻胶。
S310：于所述氧化层上涂覆光刻胶。
光刻胶330可以将掩膜版上的图形转移到光刻胶上，且在后续工艺中，保护光刻胶330下方的材料不被刻蚀。如图4B所示，可采用旋涂技术与氧化层320上涂布光刻胶330。其中光刻胶330可以是正胶也可以是负胶，本实施例中选用正胶。
S320：对所述光刻胶进行曝光、显影。
如图4C所示，将掩膜版与光刻胶330对齐后，采用紫外线对光刻胶330进行曝光，然后在曝光区域涂布显影液，使得被曝光的光刻胶溶于显影液中，保留部分未被曝光的光刻胶330。移除掩膜版后，即可得到与掩膜版图案相同的光刻胶330。
S330：根据光刻胶的显影结构刻蚀所述氧化层，以在基板上形成包括氧化层和光刻胶的凸起结构。
如图4D所示，根据显影得到的光刻胶330图形刻蚀未被光刻胶330保护的氧化层320，而保留位于光刻胶下方的氧化层320，以在基板上形成包括氧化层和光刻胶的凸起结构340。相邻两凸起结构之间的距离可以为100nm-1000nm，优选地，可以为500nm。本实施例中，可采用干法刻蚀工艺刻蚀所述氧化层320。
S340：于凸起结构的裸露表面形成连续的结构色层。
如图4E所示，在凸起结构340的裸露表面上形成结构色层350。结构色层350可以是金属膜或者是无机氧化物例如氧化硅。结构色层350的厚度可以是50nm-200nm，优选地，可以是150nm。本实施例中，结构色层350可以是金属膜，例如是铝膜，可以通过蒸镀或溅射工艺于沟壑340内壁和剩余的光刻胶330表面形成铝膜。
S350：于所述结构色层上沉积有机物形成柔性衬底层。
如图4F所示，可于结构色层350上涂布有机物，以填充位于相邻凸起结构340之间的沟壑，并形成柔性衬底层360。柔性衬底层360的厚度可以是1mm-5mm，优选地，可以是3mm。其中，柔性衬底层360可以是PI(Polyimide，聚酰亚胺)膜，PET(Polyester，聚酯)膜或PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)膜，柔性衬底层360可在外力作用下发生形变，故以柔性衬底层360制备的结构色薄膜可在外力作用下形成形变从而产生不同的颜色变化。
S360：剥离所述基板。
如图4G所示，可采用激光剥离技术剥离所述基板300。进一步的，在剥离基板300后，同步剥离隔离层310。
S370：刻蚀所述剩余的氧化层和光刻胶，形成所述结构色薄膜。
如图4H所示，剥离基板300和隔离层310后，采用干法刻蚀技术刻蚀剩余的氧化层320，同时去除剩余的光刻胶330，以使柔性衬底层360和结构色层350形成表面不平坦的微结构370，进而形成结构色薄膜。所述结构色薄膜可在外力下发生形变，且由于结构色薄膜表面具有不平坦的莱斯沟壑状的微结构，在外力作用下，结构色薄膜发生形变时，微结构同时发生形变，以使微结构导致的光学效应发生改变，进而使结构色薄膜在不同的外力下表现出不同的颜色。
具体的，在本实施例中，结构色薄膜包括柔性衬底层360和结构色层350。柔性衬底层360的一侧表面上形成有规则排布的若干个凸起结构，所述凸起结构与柔性衬底层360的材料相同，且为一体结构。相邻两个凸起结构之间为凹槽结构。所述凸起结构即为结构色薄膜表面的微结构。结构色层350覆盖在凸起结构的侧壁上。可以理解的是，凸起结构可以为矩形，也可以是梯形、三角形、半圆形等其他形状。本实施例中，凸起结构为矩形，凸起结构的大小可以为50nm*50nm。当需要测量柔性屏体表面应力时，可将结构色薄膜以北向凹槽结构的一面贴附于屏体表面上。其中，结构色薄膜可采用粘性材料例如光学胶等粘附于屏体表面。
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 (10)

1.一种量化柔性屏体弯折应力的方法，其特征在于，包括：
在所述屏体表面设置结构色薄膜，所述结构色薄膜具有微结构，所述微结构在应力作用下发生改变以表现出不同的颜色，所述结构色薄膜包括柔性衬底层和结构色层，所述柔性衬底层的一侧表面上形成有规则排布的若干个凸起结构，所述凸起结构与所述柔性衬底层为一体结构，所述结构色层覆盖在所述凸起结构的侧壁上，所述结构色薄膜以背向于凹槽结构的一侧贴附在所述屏体表面上；
对所述屏体施加应力，以使所述屏体和所述结构色薄膜产生弯折形变；
检测所述屏体表面的结构色薄膜的颜色分布；
根据所述结构色薄膜的颜色分布与预设的颜色分布和应力分布之间的对应关系，计算所述屏体弯折时的应力分布。
2.根据权利要求1所述的量化柔性屏体弯折应力的方法，其特征在于，所述预设的颜色分布和应力分布之间的对应关系通过如下方式获得：
准备一结构色薄膜作为测试结构色薄膜；
对所述测试结构色薄膜施加不同定量的应力；
测量所述测试结构色薄膜在不同应力下对应的颜色数据；
根据应力与对应的颜色数据之间的对应关系，确定所述测试结构色薄膜的颜色分布与应力分布之间的对应关系。
3.根据权利要求2所述的量化柔性屏体弯折应力的方法，其特征在于，所述颜色数据包括色坐标和/或光波峰位值。
4.根据权利要求1所述的量化柔性屏体弯折应力的方法，其特征在于，所述凸起结构的高度为60nm-300nm。
5.根据权利要求4所述的量化柔性屏体弯折应力的方法，其特征在于，所述结构色薄膜采用如下方式制备：
于基板上沉积氧化物形成氧化层；
于所述氧化层上涂覆光刻胶；
对所述光刻胶进行曝光、显影；
根据光刻胶的显影结构刻蚀所述氧化层，以在基板上形成包括氧化层和光刻胶的凸起结构；
于所述凸起结构的裸露表面形成连续的结构色层；
于所述结构色层上沉积有机物形成柔性衬底层；
剥离所述基板；
刻蚀剩余的氧化层和光刻胶，形成所述结构色薄膜。
6.根据权利要求5所述的量化柔性屏体弯折应力的方法，其特征在于，所述氧化物包括氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的任一种。
7.根据权利要求5所述的量化柔性屏体弯折应力的方法，其特征在于，所述结构色层包括金属膜或无机氧化物。
8.根据权利要求5所述的量化柔性屏体弯折应力的方法，其特征在于，所述有机物包括耐高温聚酯、聚酰亚胺和聚二甲基硅氧烷中任一种。
9.根据权利要求1所述的量化柔性屏体弯折应力的方法，其特征在于，在所述屏体表面设置结构色薄膜包括：将所述结构色薄膜通过粘性材料粘附于所述屏体表面。
10.根据权利要求1所述的量化柔性屏体弯折应力的方法，其特征在于，相邻两所述凸起结构之间的距离为100nm-1000nm。
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