柔性顯示裝置及製造方法與流程
2024-02-10 23:36:15
本發明涉及顯示領域，特別是涉及一種柔性顯示裝置，以及該柔性顯示裝置的製造方法。
背景技術：
柔性有機發光二極體(OLED)顯示面板是通過封裝的方式避免水氧侵入柔性OLED顯示面板內、接觸內部的OLED元件、對OLED元件的光電特性產生影響的，因此，封裝的效果對於柔性OLED顯示面板來說尤為重要。目前，對於柔性OLED顯示面板封裝工藝主要採用的是薄膜封裝(Thin Tilm Encapsulation，簡稱TFE)工藝，其通過無機層和有機層之間交替沉積鍍膜對柔性OLED顯示面板來防止水氧進入柔性OLED顯示面板內部的顯示區域、起到封裝作用，並且提高其機械性能。然而，在沉積膜層過程中無機層必須彎曲覆蓋有機膜層的邊界，而目前的層疊封裝結構經過長期反覆的機械彎折容易產生機械損傷，從而降低了顯示屏的整體柔性且易產生裂紋，從而為水汽從側邊滲透提供了路徑，最終導致功能性破壞。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明提供一種柔性顯示裝置，以及該柔性顯示裝置的製造方法。
本發明一方面提供一種柔性顯示裝置，依次包括柔性基板、緩衝層、顯示單元和薄膜封裝層，所述緩衝層和/或薄膜封裝層包括含有自修復高分子材料的自修復層。
本發明的另一方面還提供一種柔性顯示裝置的製造方法，包括以下步驟：製備柔性基板；在所述柔性基板上形成緩衝層，所述緩衝層包括顯示區域和封裝區域；在所述緩衝層的顯示區域上形成顯示單元；以及在所述顯示單元和所述緩衝層的封裝區域上形成薄膜封裝層，將所述顯示單元封裝於所述緩衝層和所述薄膜封裝層之間。
本發明的柔性顯示裝置，由於緩衝層和/或薄膜封裝層包含含有自修復高分子材料的自修復層，可以自動修複製造及使用過程中出現的裂紋，提高了水氧阻隔能力，保證顯示裝置的顯示效果及延長使用壽命。
附圖說明
通過參照附圖詳細描述其示例實施方式，本發明的上述和其它特徵及優點將變得更加明顯。
圖1是本發明一個實施例提供的一種柔性顯示裝置剖視結構示意圖；
圖2是本發明另一個實施例提供的一種柔性顯示裝置剖視結構示意圖；
圖3是本發明又一個實施例提供的一種柔性顯示裝置剖視結構示意圖；
圖4是本發明又一個實施例提供的一種柔性顯示裝置剖視結構示意圖；
圖5是本發明圖4實施例中提供的一種柔性顯示裝置的製造方法的流程示意圖；以及
圖6是本發明圖4實施例中提供的一種柔性實現裝置中的自修復層的損傷和自修復顯微圖。
具體實施方式
現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限於在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發明將全面和完整，並將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中，為了清晰，誇大了區域和層的厚度。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的結構，因而將省略它們的詳細描述。
需要說明的是，本發明中上、下等用語，僅為互為相對概念或是以製造過程中的狀態為參考的，而不應該認為是具有限制性的。
本申請中「自修復層」是指由具有自修復功能的高分子材料形成，具有能夠修復在加工或使用過程中肉眼難以發現的微觀裂紋。
本申請中的自修復層可以是由外援型或本徵型自修復高分子材料形成。外援型自修復高分子材料可以是微膠囊自修復高分子材料、空心纖維自修復高分子材料、納米粒子自修復高分子材料、微脈管自修復高分子材料、碳納米管自修復高分子材料。本徵型自修復高分子材料可以是包含動態共價結構、可逆雙硫鍵結構、可逆氫鍵結構或π-π堆疊結構。以上列舉的材料僅用於示例，並不意在限定本發明。
具體而言，外援型自修復高分子材料可以是微膠囊自修復高分子材料、空心纖維自修復高分子材料、納米粒子自修復高分子材料、微脈管自修復高分子材料、碳納米管自修復高分子材料。
微膠囊自修復聚合物材料是內含修復劑的微膠囊埋入聚合物基體材料中，同時在基體中預埋催化劑(也可將催化劑微膠囊化後埋入基體材料中)，材料產生裂紋後，裂紋的擴展導致微膠囊破裂，釋放出的修復劑在虹吸作用下向損傷區域擴散，遇到催化劑後發生聚合反應修復裂紋。微膠囊自修復具體材料包括，例如雙環戊二烯(DCPD)自修復劑體系高分子材料、環氧樹脂自修復劑體系等。雙環戊二烯(DCPD)自修復劑體系高分子材料是雙環戊二烯(DCPD)與金屬釕基(Grubbs)催化劑，DCPD可與Grubbs催化劑發生開環易位聚合反應，起到修復裂紋的作用，採用原位聚合法製備芯材為DCPD的微膠囊，並將微膠囊與催化劑埋入樹脂基體中，實現自修復。環氧樹脂自修復劑體系高分子材料採用環氧樹脂作為自修復劑。例如以三聚氰胺-甲醛樹脂為壁材製備內含環氧樹脂-四氫鄰苯二甲酸縮水甘油酯芯材的微膠囊，同時製備了以液態多硫醇-季戊四醇四巰基丙酸酯及苄基二甲胺催化劑混合體系為固化劑的微膠囊，將這兩種微膠囊加入到雙酚A型環氧樹脂基體中。除上述兩種體系的高分子材料外其他自修復劑體系高分子材料包括例如乙酸苯酯(PA)、乙基乙酸苯酯(EPA)作為修復劑溶液，其修復機理為該溶液滲透到裂紋處後與基體環氧樹脂之間可形成氫鍵，同時還可使環氧樹脂繼續固化，從而實現材料的自修復。
空心纖維自修復高分子材料的自修復機理是將空心纖維埋植在基體材料中，空心纖維內裝有修復劑流體，材料發生破壞時通過釋放空心纖維內的修復劑流體粘接裂紋處實現損傷區域自修復空心纖維的直徑一般在40～200μm，空心纖維在基體中排列方式可垂直交叉或平行或呈一定角度。依據纖維內部修復劑類型又可分為以下三類：空心纖維內裝有單組分修復劑，該組分可在空氣等作用下不需固化劑便可實現自修復；修復劑及固化劑分別注入不同空心纖維內，自修復過程需要修復劑與固化劑接觸才能實現；修復劑注入空心纖維內，固化劑以微膠囊形式分散在基體材料中，同樣也需要兩者接觸後實現自修復功能。
納米粒子自修復高分子材料的自修復機理為當材料產生裂紋時，納米粒子向裂紋區域擴散(納米粒子尺寸越小擴散效果越好)，擴散後的納米粒子相將裂紋處填充從而起到修復的作用。
微脈管網絡自修復體系高分子材料通過在材料內部埋入具有三維網狀結構的微脈管，可實現修復劑的持續補充，因此可實現材料損傷的多次修復。例如可以將微脈管自修復體系加入到環氧樹脂基體中，微脈管採用直寫組裝印刷技術製備(direct-write assembly printing technology)，直徑在200μm左右，在微脈管內注入DCPD單體，將三維網絡的微脈管埋入含有Grubbs催化劑的環氧樹脂塗層中。還可以採用雙組分微脈管網絡體系，將環氧樹脂修復劑和胺類固化劑分別注入兩組獨立的微脈管中，再將該微脈管體系埋入環氧樹脂基體材料中。
碳納米管作為材料自修復體系，將埋植在基體材料內的碳納米管充當容器，在其內部儲存修復劑分子，當材料產生裂紋時碳納米管破裂，修復劑釋放出來後吸附在裂紋處或在裂紋處發生化學反應粘接裂紋實現自修復功能。
本徵型自修復高分子材料的自修復可以重複多次，是利用聚合物材料內具有可逆化學反應的分子結構實現的，包括可逆共價鍵合和可逆非共價鍵合。可逆共價鍵合主要指動態共價化學和雙硫鍵反應等，而可逆非共價鍵合包括氫鍵自修復、π-π堆疊及離子聚合物等。
包括動態共價結構的自修復高分子材料可以是，但不限於，以丙烯酸丁酯(BA)和三硫酯(TTC)為原料，以偶氮二異丁腈(AIBN)為引發劑，採用可逆加成-斷裂轉移(RAFT)法合成了含有TTC單元的聚丙烯酸丁酯自修復聚合物。TTC單元具有光敏性，同時具有動態共價重組的性能，所以含有TTC單元的聚丙烯酸丁酯體系，在紫外光作用下可實現可逆自修復。在光照下，TTC單元中的一個C-S鍵會發生斷裂，並很容易與其他的TTC發生反應形成新的C-S鍵。三硫酯中鍵合基團的可逆破壞與重組，實現了自修復。光照射容易控制，可以在室溫下進行，而且可以通過控制照射區域的面積實現部分自修復。
採用雙硫鍵來實現本體自修復的高分子材料可以是，但不限於，含有多硫基團的環氧化物(EPS 25)作為基體，季戊四醇四-3-巰基丙酸酯作為固化劑，將二者浸於濃度為1wt％的4-二甲氨基吡啶溶液中，並在60℃恆溫2h發生交聯反應，環氧基團開環並與巰基發生反應，使基體固化。這種材料的自修復是通過雙硫鍵的可逆交換反應實現的。雙硫鍵中兩個硫原子之間的化學鍵發生斷裂，隨後不同雙硫鍵中的硫原子相互連接，形成新的化學鍵。因為雙硫鍵具有與相同或者不同的硫原子重組化學鍵的性能，所以聚合物可以在無粘結劑、加熱或外壓等外加因素作用下進行自修復，而且聚合物中的雙硫鍵可以在體系中多次斷裂和重組。通過這種自修複方式，聚合物可以實現模量、拉伸強度等力學性能的完全修復。
包含π-π堆疊結構的自修復高分子材料是利用超分子π-π堆疊效應來改善雙組分共混聚合物的相容性來實現自修復功能。以缺π電子的聚醯亞胺和以富π電子芘基封端的有機矽聚合物，製備了一種雙組分共混自修復聚合物。在溶液中，缺π電子和富π電子基團迅速發生可逆的絡合作用，而在固體狀態下，則顯示了對溫度變化較敏感的自修復性能。當溫度升高，超分子膜分子間的交聯被破壞，同時玻璃化轉變溫度較低的有機矽組分開始流動。而當溫度降低後，π-π堆疊效應就會促使聚合物形成新的交聯網絡，從而顯示出很好的自修復能力。例如，以聚醯亞胺和芘基封端的遙爪聚氨酯為原料，合成了一種超分子自修復的彈性聚合物。上述兩種物質通過缺π電子的二醯亞胺基團和富π電子的芘基之間的π-π堆疊而共混在一起。紫外可見光譜和螢光光譜結果均表明，該聚合物內存在π-π堆疊。這種聚合物的斷裂樣品在修復後，可以恢復原拉伸模量的95％以上，原伸長率的91％以上。
包含可逆氫鍵結構的自修復高分子材料的一實例可以是利用氫鍵的可逆交聯作用實現自修復彈性體。這種氫鍵自修復體系含有的如式(1)所示官能團。這種官能團使得自修復高分子材料內部形成能夠藉助氫鍵結合在一起，從而形成交聯結構，並可以恢復其原有強度，且在負載下的蠕變非常小。由於超分子締合結構的強度要弱於共價鍵，所以在樣品被破壞時，斷裂表面會聚集大量的非締合基團。這些基團非常活潑，當斷裂面接觸時，則會通過氫鍵相互作用，實現自修復。而且修復效果隨著接觸時間的延長而提高。
以下實施例的自修復層由包含可逆氫鍵結構的高分子材料基體和六方氮化硼納米片的複合材料形成。然而，本領域技術人員應當理解，本發明的自修復層並不僅僅限定為包含可逆氫鍵結構的高分子材料基體和六方氮化硼納米片的複合材料，自修復層採用包括包含可逆氫鍵結構的高分子材料基體和六方氮化硼納米片的複合材料，僅意在解釋說明本發明，並不意在限制本發明。包含可逆氫鍵結構的高分子材料基體可以由二乙烯三胺(H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2)與脂肪二酸和脂肪三酸的混合物縮聚形成。脂肪二酸為式(2)所示化合物，所述脂肪三酸為式(3)所示化合物，
六方氮化硼納米片通過表面修飾形成醯胺化的六方氮化硼納米片(BNNS-CONH2)。氫鍵超分子聚合物納米複合材料由二乙烯三胺(H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2)和脂肪二酸和脂肪三酸的混合物縮聚反應形成。複合材料中表面修飾的六方氮化硼納米片(BNNS-CONH2)和包含可逆氫鍵結構的高分子材料基體之間形成氫鍵，高分子材料基體內的分子之間以及分子內也存在氫鍵。這種材料自修復的機理是：材料表面的氮化硼納米片晶層與層之間通過氫鍵組互相連接，當兩塊複合材料靠得很近時(即製造或使用過程中出現的裂紋或損傷時)，靜電力會將它們連結在一起，裂紋兩側的材料之間形成氫鍵，將兩部分材料恢復回原來的形態，裂紋被修復，材料有效地實現了自我修復。複合材料中六方氮化硼納米片的體積百分含量為2.5-10％，複合材料中納米片的含量決定了自修復過程所需的熱量或者壓力，因此本領域技術人員可以根據製造或使用過程中的條件合理選擇複合材料中納米片的含量，例如可以是2.5vol.％、5vol.％、7vol.％、8vol.％或10vol.％。自修復層的厚度一般為1-15μm。自修復層的厚度小於1μm時自修復效果不佳，厚度大於15μm時會影響自修復層的柔韌性並且增加柔性顯示裝置的厚度。
請參考圖1，圖1是本發明示例性實施例提供的一種柔性顯示裝置剖視結構示意圖。本實施例提供的一種柔性顯示裝置包括：柔性基板10、緩衝層20、顯示單元30和薄膜封裝層40。
具體地，本實施例提供的柔性顯示裝置中，柔性基板10採用柔性樹脂材料製備，例如聚醯亞胺、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對二甲苯、聚醚碸、聚萘二甲酸乙二醇酯等材料。
緩衝層20依次包括自修復層21、氮化矽(SiNx)層22和氧化矽(SiO2)層23。自修復層21可以自修複製造和使用過程中產生的微小裂紋，阻隔水氣、空氣、灰塵等對顯示裝置使用壽命的影響。自修復層21由包含可逆氫鍵結構的高分子材料基體和六方氮化硼納米片的複合材料形成，自修復層的厚度為1-15μm。自修復層21上附著氮化矽層22。氮化矽層22上附著氧化矽層23。這種層結構可以提高層與層之間的結合力，也可以進一步阻止裂紋產生後的延伸路徑，同時保證氧化矽層23與顯示單元30中的低溫多晶矽(LTPS)層31有良好的結合。
顯示單元30包括低溫多晶矽層31和OLED器件層32。顯示單元30可以包括開關元件和OLED器件，開關元件用於控制OLED器件發光，在一些可選的實現方式中，開關元件包括柵極金屬層、半導體層、源漏極金屬層。其中，半導體層的材料可以使用低溫多晶矽，即為低溫多晶矽層31。顯示單元30封裝於緩衝層20和薄膜封裝層40之間。
圖1中示出薄膜封裝層40包括兩層42、44僅是示例性的，薄膜封裝層可以是有機材料/無機材料形成的交替結構。薄膜封裝層40中包含的自修復層也可以是多層。優選薄膜封裝層40包括自修復層/無機材料層的交替結構。薄膜封裝層40中包含的自修復層越多自修復效果越好，但自修復層過多會導致柔性顯示裝置的厚度增加。因此，優選薄膜封裝層40的結構為自修復層/無機材料層/自修復層/無機材料層/有機材料層。有機材料可以是聚萘二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚醯亞胺及聚對二甲苯中的一種或幾種。無機材料可以是Al2O3、SiNx及SiOxNy中的一種或幾種。
請參考圖2，圖2是本發明另一個實施例提供的一種柔性顯示裝置的剖視結構示意圖。本實施例中，與圖1提供的實施例相同或相似的部分請參考相應描述，在此將簡略描述，在此將重點描述兩個實施例中不同的結構部分。
本實施例中，第一自修復層41設置在薄膜封裝層40中。緩衝層20中不包含自修復層。
請參考圖3，圖3是本發明又一個實施例提供的一種柔性顯示裝置的剖視結構示意圖。本實施例中，與圖1提供的實施例相同或相似的部分請參考相應描述，在此將簡略描述，在此將重點描述兩個實施例中不同的結構部分。
本實施例中，第一自修復層41設置在薄膜封裝層40中。緩衝層20中也包含自修復層21。薄膜封裝層40中的第一自修復層41和緩衝層20中的自修復層21可以採用相同的自修復材料製成，也可以採用不同的自修復材料製成。
請參考圖4，圖4是本發明又一個實施例提供的一種柔性顯示裝置的剖視結構示意圖。本實施例中，與圖3提供的實施例相同或相似的部分請參考相應描述，在此將簡略描述，在此將重點描述兩個實施例中不同的結構部分。
本實施例中，薄膜封裝層40不僅包含第一自修復層41，還包含第二自修復層43。第一自修復層41和第二自修復層43之間可以包含第一層有機或無機材料層42，也可以包含多層有機/無機材料層。第一自修復層41和第二自修復層43可以採用相同的自修復材料製成，也可以採用不同的自修復材料製成。
請參考圖5，圖5是一種柔性顯示裝置的製造方法的流程示意圖。圖5所示流程圖是圖4實施例中所述柔性顯示裝置的製造方法流程圖。包括以下步驟：製備柔性基板10；在柔性基板上形成緩衝層20，緩衝層包括顯示區域和封裝區域；在緩衝層20的顯示區域上形成顯示單元30；以及在緩衝層21的封裝區域和顯示單元30上形成薄膜封裝層40，將顯示單元30封裝於緩衝層20和薄膜封裝層40之間。
具體的，請結合參考圖5，進行步驟S1：製備柔性基板10。由於柔性基板可彎曲，為了保證在陣列工藝中保持柔性基板的平坦性，需要在形成剛性基板和柔性基板的複合基板。在剛性基板上形成柔性基板10，通常剛性基板可以為玻璃基板或者石英基板，在剛性基板上通過旋塗法或者沉積法形成一層柔性基板10。
結合參考圖5，進行步驟S2：在柔性基板10上形成緩衝層20。本實施例以圖4中所示的柔性顯示裝置來說明柔性顯示裝置的製造方法，因此在本實施例中，緩衝層20包括自修復層21、氮化矽(SiNx)層22和氧化矽(SiO2)層23。首先在柔性基板10上形成自修復層21；然後，在自修復層21上形成氮化矽(SiNx)層22；最後在氧化矽層22上形成氧化矽(SiO2)層23。
具體而言，本實施例中自修復層21由引入表面修飾的六方氮化硼納米片(BNNS-CONH2)的氫鍵超分子聚合物納米複合材料形成。但本領域技術人員可以理解，本實施例中的自修復層21的材料僅用於解釋說明本發明並不意在限定本發明，本發明的自修復層21可以是由任何能夠起到自修復功能的材料形成。表面修飾的六方氮化硼納米片是通過處理六方氮化硼納米片形成羥基化六方氮化硼納米片(BNNS-OH)，然後處理羥基化的六方氮化硼納米片形成醯胺化的六方氮化硼納米片(BNNS-CONH2)。氫鍵超分子聚合物納米複合材料由二乙烯三胺(H2N-(CH2)2-NH-(CH2)2-NH2)和脂肪二酸和脂肪三酸的混合物縮聚反應形成。然後將經過表面修飾的六方氮化硼納米片(BNNS-CONH2)均勻分散於聚合物溶液中，將上述溶液均勻塗敷於柔性基板10上，最後蒸發溶劑形成固化的自修復層21。脂肪二酸和脂肪三酸可以分別是下式(2)和(3)所示。表面修飾的六方氮化硼納米片(BNNS-CONH2)在自修復層的含量可以是2.5-10vol.％，複合材料中納米片的含量決定了自修復過程所需的熱量或者壓力，因此本領域技術人員可以根據製造或使用過程中的條件合理選擇複合材料中納米片的含量，例如可以是2.5vol.％、5vol.％、7vol.％、8vol.％或10vol.％。聚合物溶液的塗覆方式可以是旋塗法(Spin)、刮塗法(Slit)或者噴墨印刷(Inkjetprinting)等方法來控制聚合物溶液塗覆的厚度、均勻性和表面粗糙度等特性參數。
請參考圖6，圖6示出自修復層21的損傷和自修復顯微圖。如顯微圖所示，採用本實施例的自修復層21上出現微小裂紋或損傷時，可以實現自修復，從而避免水汽進入導致的顯示裝置的功能性損傷。這種材料自修復的機理是：材料表面的氮化硼納米片晶層與層之間通過氫鍵組互相連接，當兩塊複合材料靠得很近時(即製造或使用過程中出現的裂紋或損傷時)，靜電力會將它們連結在一起，裂紋兩側的材料之間形成氫鍵，將兩部分材料恢復回原來的形態，裂紋被修復，材料有效地實現了自我修復。
然後，可以通過化學氣相沉積等方式在自修復層21上依次形成氮化矽(SiNx)層22和氧化矽(SiO2)層23。
參考圖5，進行步驟S3：在緩衝層20的顯示區域形成顯示單元30。顯示單元30包括低溫多晶矽層(LTPS)31和堆疊在低溫多晶矽層31上的OLED器件層32。按照常規工藝流程(如：沉積、曝光、顯影、刻蝕、脫模等)形成低溫多晶矽層31。然後，按常規工藝流程形成OLED器件層。
參考圖5，進行步驟S4：在緩衝層10的封裝區域和顯示單元30上形成薄膜封裝層40。薄膜封裝層40包括第一自修復層41、有機/無機材料層42和第二自修復層43。本實施例中第一自修復層41和第二自修復層43的形成材料與形成方式與緩衝層20中的自修復層21的形成材料和形成方式相同，在此不再贅述。有機/無機材料層42的形成可以是通過蒸鍍、塗敷等方式形成有機材料層，通過沉積等方式形成有機材料層。本實施例的薄膜封裝層40中包含兩層自修復層41和43可以更加有效地阻止水汽進入的路徑，從而保證顯示裝置的顯示效果並延長顯示裝置的使用壽命。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。