CN102969320B - 柔性显示基板及其制备方法、柔性显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性显示基板及其制备方法、柔性显示装置，属于柔性显示技术领域，其可解决现有的柔性显示基板或易在变形中损坏、或变形量较小、或显示性能降低、或成本较高，或制备困难的问题。本发明的柔性显示基板包括：设于柔性显示基板的易损位置处的硬质材料层。本发明的柔性显示基板的制备方法包括形成上述硬质材料层的图形的步骤。本发明的柔性显示装置包括上述柔性显示基板。本发明可用于柔性显示装置中，如柔性有机电致发光显示装置、柔性电泳显示装置、柔性液晶显示装置。

Description

柔性显示基板及其制备方法、柔性显示装置

技术领域

本发明属于柔性显示技术领域，具体涉及一种柔性显示基板及其制备方法、柔性显示装置。

背景技术

柔性显示装置是指显示面板可弯曲变形的显示装置，其包括柔性有机电致发光显示装置(OLED)、柔性电泳显示装置(EPD)、柔性液晶显示装置(LCD)等多种类型。

与常规的显示装置不同，柔性显示装置中使用的是柔性显示基板(阵列基板、彩膜基板等)，柔性显示基板的基底由塑料等可弯曲的柔性材料制成，从而使显示装置可弯曲。但是，柔性显示基板上的许多结构(如薄膜晶体管等)柔性并不好，它们容易在柔性显示装置变形的过程中失效或磨损(或者说它们为“易损结构”)，并由此导致柔性显示装置的损坏或性能降低；例如，当薄膜晶体管的有源区发生磨损时，其产生的信号会漂移而导致显示不良。

同时，即使在不发生损坏的情况下，有些显示结构的变形也会导致显示不良。例如，在柔性液晶显示装置中，如果像素单元的显示区发生变形，则其中的液晶分子可能在变形应力的作用下发生不希望的取向变化，从而导致显示错误；因此，现有的柔性液晶显示装置所能达到的变形量都较低。

为了解决上述问题，现有技术主要有以下的两种方法：

一是采用柔性较好、易于弯曲的材料制造柔性显示装置中的显示结构，例如用氧化物半导体(如铟镓锌氧化物，IGZO)或有机物半导体(如酞菁铜，PcCu)等取代薄膜晶体管(TFT)有源区的硅基半导体材料。但是，并非所有的显示结构都能由柔性好的替代材料制造，其选材范围受限；且即使有替代材料，也不能保证其性能、成本等都达到现有材料的水平，因此替代材料的使用可能造成柔性显示装置性能的降低和成本的升高；另外，如果使用替代材料，则柔性显示基板的结构、制备工艺等都会发生明显变化，可能无法通过现有的工艺和设备制备。

二是使用弹性材料层对柔性显示基板上的各种显示结构进行封装，以保护这些结构免受损伤。但是，弹性材料层虽可保护易损结构，但其也使柔性显示基板的变形受到限制，从而导致柔性显示装置的变形能力降低。

同时，根据以上两种方法，当发生变形时，柔性显示基板各部分的变形程度(或者说曲率)相同或相近；因此，对于在无损坏情况下由变形导致的显示不良(如上述液晶材料取向导致的显示不良)，上述两方法均不能解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的柔性显示基板或易在变形中损坏、或变形量较小、或显示性能降低、或成本较高，或制备困难的问题，提供一种不易损坏、变形量大、显示性能好、成本较低、制备工艺简单的柔性显示基板。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种柔性显示基板，其包括：设于所述柔性显示基板的易损位置处的硬质材料层。

其中，“柔性显示基板”是指柔性显示装置中使用的基板，例如柔性有机电致发光显示装置、柔性电泳显示装置、柔性液晶显示装置中的阵列基板，柔性液晶显示装置中的彩膜基板，柔性有机电致发光显示装置中的与阵列基板对盒的保护基板等。“硬质材料层”是指由硬度较高、不易发生变形的材料构成的层，该硬质材料层的硬度应大于柔性显示基板的基底材料的硬度，且具有足够的厚度，从而可明显提高其所在位置的抗变形能力。“硬质材料层设于柔性显示基板的易损位置处”是指从垂直于基板的方向上看，柔性显示基板只有容易出现折损的部分位置设有硬质材料层。

本发明的柔性显示基板的易损位置设有硬质材料层，即硬质材料层形成类似“鳞甲”的结构，故柔性显示基板整体具有软硬交替的结构，当柔性显示基板弯曲时，变形主要集中在没有硬质材料层的部分(或者说集中在“鳞甲”之间的缝隙处)，故只要将硬质材料层设在易损结构处，由于硬质材料层对易损结构的保护作用，即可使易损结构不发生变形或变形很小，从而避免其失效或磨损，同时也可避免在无损坏情况下由变形导致的显示不良(如上述液晶材料取向导致的显示不良)；因此，本发明的柔性显示基板不易损坏，变形量大，显示性能好；同时，由于硬质材料层可通过现有设备和工艺容易的形成，故不必对制备设备和工艺进行明显改变，成本较低。

优选的是，所述柔性显示基板包括多个像素单元，每个像素单元具有用于进行显示的显示区；且所述显示区处设有所述硬质材料层。

其中，每个“像素单元”指与显示装置上的一个像素(或子像素)相对应的区域；“显示区”是指“像素单元”中在显示中可见的区域，例如为有机电致发光显示装置中的阳极所在的区域，或为液晶显示装置中的像素电极所在的区域等。

优选的是，所述柔性显示基板为阵列基板，其包括薄膜晶体管、像素电极和引线，且所述薄膜晶体管、像素电极和引线中的至少一处对应设有所述硬质材料层；或所述柔性显示基板为用于与阵列基板对盒的柔性显示基板，且所述柔性显示基板与阵列基板的薄膜晶体管、像素电极和引线中的至少一种相对应的位置处设有所述硬质材料层。

其中，“阵列基板”是指带有薄膜晶体管阵列的基板，其上还可形成有像素电极、阳极、阴极、电致发光层、彩膜、电泳胶囊等其他结构。“引线”是指与薄膜晶体管或其他结构相连的导线，其可包括栅极线(扫描线)、源极线(数据线)、公共电极线、电源电压(Vdd)线等。“用于与阵列基板对盒的柔性显示基板”是指与阵列基板配合使用而组成柔性显示面板的基板，例如柔性液晶显示装置中的彩膜基板，柔性有机电致发光显示装置中的保护基板等。

优选的是，所述柔性显示基板包括：基底和设于所述基底上的用于进行显示的显示结构；且所述显示结构上设有所述硬质材料层；和/或所述基底与显示结构之间设有所述硬质材料层；和/或所述显示结构内的不同层之间设有所述硬质材料层；所述显示结构的一功能层为所述硬质材料层；和/或所述基底远离所述显示结构的一侧设有所述硬质材料层。

其中，“显示结构”是指柔性显示基板中的用于进行显示的结构，其可包括薄膜晶体管、引线、像素电极、阴极、阳极、电致发光层、电泳胶囊、黑矩阵、彩膜、偏光片等。

优选的是，所述硬质材料层由硬质光刻胶、硬质塑料、硬质树脂中的任意一种制成。

优选的是，所述柔性显示基板还包括弹性材料层。

其中，“弹性材料层”是指由硬度比硬质材料层低且易于发生弹性变形的材料构成的层。

进一步优选的是，所述弹性材料层设于整个柔性显示基板上；或所述弹性材料层填充在所述硬质材料层之间的位置处。

进一步优选的是，所述弹性材料层由软质光刻胶、弹性塑料、弹性树脂、弹性橡胶、高弹性聚合物中的任意一种制成。

本发明所要解决的技术问题还包括，针对现有的柔性显示基板或易在变形中损坏、或变形量较小、或显示性能降低、或成本较高，或制备困难的问题，提供一种不易损坏、变形量大、显示性能好、成本较低、制备工艺简单的柔性显示基板的制备方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种柔性显示基板的制备方法，其包括：在所述柔性显示基板的基底的易损位置处形成硬质材料层的图形。

本发明的柔性显示基板的制备方法包括在基板的易损位置形成硬质材料层的步骤，即其制备的是上述的柔性显示基板，因此其不易损坏、变形量大、显示性能好、成本较低、制备工艺简单。

优选的是，所述形成硬质材料层的图形包括：通过构图工艺、喷墨打印工艺、丝网印刷工艺中的任意一种形成所述硬质材料层的图形。

其中，“构图工艺”通常包括光刻胶涂布、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等步骤，其是形成特定图形的已知工艺；当要用“构图工艺”形成光刻胶的图形时，则可去掉其中的刻蚀和光刻胶剥离步骤，从而使剩余的光刻胶形成所需的图形。

优选的是，所述柔性显示基板的制备方法还包括：在所述柔性显示基板的基底上形成弹性材料层的图形。

本发明所要解决的技术问题还包括，针对现有的柔性显示装置或易在变形中损坏、或变形量较小、或显示性能降低、或成本较高，或制备困难的问题，提供一种不易损坏、变形量大、显示性能好、成本较低、制备工艺简单的柔性显示装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种柔性显示装置，其包括上述的柔性显示基板。

本发明的柔性显示装置中包括上述的柔性显示基板，故其不易损坏、变形量大、显示性能好、成本较低、制备工艺简单。

本发明可用于柔性显示装置中，如柔性有机电致发光显示装置、柔性电泳显示装置、柔性液晶显示装置。

附图说明

图1为本发明的实施例1的柔性显示基板发生变形的原理示意图；

图2为柔性液晶显示装置的阵列基板的像素单元的俯视结构示意图；

图3为本发明的实施例2的一种柔性显示基板的俯视结构示意图；

图4为本发明的实施例2的另一种柔性显示基板的侧视结构示意图；

图5为本发明的实施例2的另一种柔性显示基板的侧视结构示意图；

图6为本发明的实施例2的另一种柔性显示基板的侧视结构示意图；

图7为本发明的实施例2的另一种柔性显示基板的侧视结构示意图；

图8为本发明的实施例2的另一种柔性显示基板的侧视结构示意图；

图9为本发明的实施例2的另一种柔性显示基板的结构示意图。

其中附图标记为：1、柔性显示基板；11、基底；12、显示结构；121、薄膜晶体管；122、像素电极；123、栅极线；124、源极线；13、像素单元；131、显示区；2、硬质材料层；3、弹性材料层。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供一种柔性显示基板1，其包括设于所述柔性显示基板1的易损位置处的硬质材料层2。

本实施例的柔性显示基板1的易损位置设有硬质材料层2，即硬质材料层2形成类似“鳞甲”的结构，故柔性显示基板1整体具有软硬交替的结构，当柔性显示基板1弯曲时，变形主要集中在没有硬质材料层2的部分(或者说集中在“鳞甲”之间的缝隙处)，故只要将硬质材料层2设在易损结构处，由于硬质材料层2对易损结构的保护作用，即可使易损结构不发生变形或变形很小，从而避免其失效或磨损，同时也可避免在无损坏情况下由变形导致的显示不良(如上述液晶材料取向导致的显示不良)；因此，本实施例的柔性显示基板1不易损坏，变形量大，显示性能好；同时，由于硬质材料层2可通过现有设备和工艺容易的形成，故不必对制备设备和工艺进行明显改变，成本较低。

实施例2：

如图2至图9所示，本实施例提供一种柔性显示基板1，其包括基底11和设在基底11上的显示结构12，且在柔性显示基板1的易损位置处具有硬质材料层2。

其中，显示结构12包括薄膜晶体管121、引线、像素电极122、阴极、阳极、电致发光层、电泳胶囊、黑矩阵、彩膜、偏光片等位于基底11上的用于进行显示的结构，其可分为多层(例如薄膜晶体管121包括栅极层、绝缘层、源/漏极层、有源层、钝化层等)。

由于本实施例的柔性显示基板1的易损位置处具有硬质材料层2，因此当柔性显示基板1发生弯曲时，变形主要集中没有硬质材料层2的区域，而有硬质材料层2的区域不变形或变性较小，从而由硬质材料层2覆盖的显示结构12或者位于硬质材料层2上方的显示结构12不会因变形而损坏，也不会因变形而导致显示不良。

优选的，硬质材料层2可由硬质光刻胶、硬质塑料、硬质树脂中的任意一种制成。

上述的各种硬质材料均为常见材料，其成本低，且可通过常规工艺简单的形成所需的图形，故是优选的；其中，硬质光刻胶可通过控制对光刻胶的曝光、固化而得到。

显然，如图4至图9所示，基底11上可能有多种显示结构12，但并不一定所有的显示结构12处都要有硬质材料层2；硬质材料层2优选应位于具有易损结构的位置处，或者位于易于因变形而产生显示不良的位置处。

优选的，如图2所示，对于带有薄膜晶体管121、像素电极122和引线的阵列基板，其中的薄膜晶体管121结构复杂，且对精度的要求高，故是易损结构；同时引线(栅极线123、源极线124等)通常在横向或者纵向上延伸较长，在采用了某些柔韧性不够好的材料时也容易受到屏幕弯曲的影响而出现折断，在这种情况下引线也会成为易损结构；因此，阵列基板的薄膜晶体管121和/或引线处优选具有硬质材料层2(图中未示出)。此外，像素电极122通常由柔性不佳的氧化铟锡(ITO)材料制成，也是易损结构；因此，在像素电极122对应的区域也可以设置硬质材料层2。

当然，阵列基板的其他位置处也可具有硬质材料层2，例如对于柔性电致发光显示装置的阵列基板，其阳极处也可具有硬质材料层2。

优选的，阵列基板可与其他的柔性显示基板1(如柔性液晶显示装置中的彩膜基板，柔性有机电致发光显示装置中的保护基板等)组装形成显示面板。此时，也可在该柔性显示基板1(彩膜基板、保护基板等)的与阵列基板上的易损结构(如薄膜晶体管121、像素电极122和引线中的至少一种)相对应的位置处设置硬质材料层2；这样当其与阵列基板对盒后，硬质材料层2同样可起到防止薄膜晶体管121、像素电极122、引线等位置发生变形的作用。

显然，在阵列基板和用于与其对盒的柔性显示基板1上设置硬质材料层2并不相互排斥，例如，在阵列基板的薄膜晶体管121处设置硬质材料层2后，也可在与该阵列基板对盒的柔性显示基板1的相应位置处同样设置硬质材料层2。另外，如果用于与阵列基板对盒的柔性显示基板1上本身具有易损结构，该易损结构处也可具有硬质材料层2。当然，这种硬质材料层2结构的应用范围不限于阵列基板，只要两柔性显示基板1要相互对盒，就可用设在其中一个柔性显示基板1上的硬质材料层2保护另一柔性显示基板1上的相应位置处的易损结构。

优选的，如图2所示，柔性显示基板1包括多个像素单元13，每个像素单元13具有用于进行显示的显示区131，且显示区131处具有硬质材料层2。

许多类型的柔性显示基板1都可被划分为多个像素单元13，各像素单元13排成阵列形式，而每个像素单元13对应显示装置的一个像素(或子像素)；在每个像素单元13中，有一部分区域是在显示中可见的显示区131(如有机电致发光显示装置中的阳极所在的区域、液晶显示装置中的像素电极122所在的区域等)，而其余部分为在显示中不可见的区域(如有机电致发光显示装置中的像素限定层所在的区域、液晶显示装置中黑矩阵所在的区域等)。

一方面，显示区131中具有较多的易损结构(如像素电极122、阳极等)；另一方面，有些情况下，如果显示区131发生变形可能导致显示不良，如柔性液晶显示装置中，若显示区131发生变形，则其中的液晶材料会因变形应力的作用而发生不希望的取向，导致显示错误。因此，在显示区131处的硬质材料层2是优选的，其既可防止其中的易损结构损坏，又可实现更好的显示效果。当然，在显示区131处具有硬质材料层2的同时，柔性显示基板1的其他位置处也可具有硬质材料层2。

另外，由于显示区131是以类似矩阵的形式均匀分布的，因此在显示区131设置硬质材料层2可使硬质材料层2以如图3所示的类似“鳞甲”的方式均匀分布，从而使变形更加均匀。

当然，以上所述的只是硬质材料层2位置的部分具体例子，本领域技术人员可以根据柔性显示基板1的具体类型和结构，决定其上的硬质材料层2的位置。

优选的，在柔性显示基板1的厚度方向上，硬质材料层2可位于不同的位置处。例如，其可如图4所示，位于显示结构12之上(但并不一定与显示结构12相邻)；或者，硬质材料层2也可如图5所示，位于显示结构12与基底11之间；或者，硬质材料层2也可如图6所示，位于显示结构12的不同层之间(例如位于薄膜晶体管121的有源层和绝缘层之间)；或者，硬质材料层2也可为显示结构12中的一功能层(例如为薄膜晶体管121的绝缘层、钝化层等)，也就是说，也可改变显示结构12中原有的某功能层的材料、制备工艺(以改变交联程度等)、厚度等，从而直接以该功能层作为硬质材料层2；或者，硬质材料层2也可如图7所示，位于基底11的远离显示结构12的一侧。当然，如果在上述的多个位置处同时具有硬质材料层2也是可行的，例如，可如图8所示，在显示结构12上下两侧同时具有硬质材料层2(即硬质材料层2将显示结构12“夹”住)。

显然，不论硬质材料层2位于柔性显示基板1的哪一层，均可减小该位置的变形量，从而保护该位置的显示结构12不因变形而受损。其中，位于显示结构12上的硬质材料层2是特别优选的，因为其不仅可以防止显示结构12的变形，同时还可将显示结构12封装起来，从而对其进行更好的保护。

优选的，如图4、图7、图9所示，本实施例的柔性显示基板1还包括弹性材料层3。弹性材料层3至少对应所述柔性显示基板上设有硬质材料层2以外的区域。

也就是说，本实施例中也可采用弹性材料层3对柔性显示基板1进行封装，从而更好的保护各种显示结构。

优选的，弹性材料层3由软质光刻胶、弹性塑料、弹性树脂、弹性橡胶、高弹性聚合物中的任意一种制成。

上述的各种弹性材料均为常见材料，其成本低，且可通过常规工艺简单的形成所需的图形，故是优选的；其中，软质光刻胶可与硬质光刻胶是同一种光刻胶材料，但通过对它们进行不同的曝光、固化而使它们具有不同的硬度。

优选的，如图4、图7所示，弹性材料层3设于整个柔性显示基板1上；也就是说，弹性材料层3完整的覆盖柔性显示基板1的至少一个面，其通常应位于显示结构12之上以起到保护作用；而硬质材料层2可如图4所示位于弹性材料层3之上，也可被覆盖在弹性材料层3以下，或者也可如图7所示与弹性材料层3处在基底11的不同侧。由于弹性材料层3是完整的，因此其制备工艺简单，只要通过涂布、沉积等方式形成完整的层即可，而不必进行构图工艺等。

优选的，也可如图9所示，弹性材料层3填充在硬质材料层2之间的位置处。

也就是说，弹性材料层3设于硬质材料层2之间的缝隙处，从而与硬质材料层2一起组成一个完整的层结构。这种保护层厚度均匀，有利于提高柔性显示基板1的变形性。同时，如果是使用光刻胶制造硬质材料层2和弹性材料层3，则在涂布完整的光刻胶层后，只要对不同位置的光刻胶进行不同程度的曝光(如使用双色调掩膜板)，即可直接得到上述的层结构，工艺简单。

当然，上述的弹性材料层3不是必需的，柔性显示基板1中也可没有弹性材料层3。

显然，本实施例所举的只是柔性显示基板1的部分具体例子，其也可为其他类型的柔性显示基板1，其上还可具有其他的显示结构12。同时，本实施例中的硬质材料层2和弹性材料层3不论位于什么位置处，其均不能对柔性显示基板1的显示功能造成影响，例如，如果它们位于柔性液晶显示装置的阵列基板的像素电极122处(即显示区131中)，则它们应当是透明的。

实施例3：

本实施例提供一种柔性显示基板的制备方法，其包括：

在柔性显示基板的基底的易损位置处形成硬质材料层的图形。

本实施例的柔性显示基板的制备方法包括在基板的易损位置形成硬质材料层的步骤，即其制备的是上述的柔性显示基板，因此其不易损坏、变形量大、显示性能好、成本较低、制备工艺简单。

优选的，硬质材料层可通过构图工艺、喷墨打印工艺、丝网印刷等形成。

其中，“构图工艺”通常包括光刻胶涂布、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等步骤，其是形成特定图形的已知工艺；当要用“构图工艺”形成光刻胶的图形时，则可去掉其中的刻蚀和光刻胶剥离步骤，从而使剩余的光刻胶形成所需的图形。

优选的，本实施例的柔性显示基板的制备方法中还包括：

在柔性显示基板的基底上形成弹性材料层的图形。

其中，如果弹性材料层是完整的膜层，则可通过涂布、沉积等方法直接形成；而如果弹性材料层只位于易损部位以外的部分位置处，其也可通过构图工艺、喷墨打印工艺、丝网印刷工艺等形成。

尤其是，当硬质材料层和弹性材料层均由光刻胶制成时，它们可在一个构图工艺中同时形成，即先涂布完整的光刻胶层，之后对不同位置的光刻胶进行不同程度的曝光(如使用双色调掩膜板)，是不同位置分别成为硬质材料层和弹性材料层。

显然，本实施例的柔性显示基板的制备方法中还应包括形成显示结构的步骤，因其可采用现有技术，故在此不再详细描述。同时，以上所述的形成硬质材料层的步骤、形成弹性材料层的步骤、形成显示结构的步骤的先后顺序并无限定，其可根据要生产的产品的结构决定。

实施例4：

本实施例提供一种柔性显示装置，其包括上述任意一实施例所述的柔性显示基板。

本实施例的柔性显示装置中包括上述的柔性显示基板，故其不易损坏、变形量大、显示性能好、成本较低、制备工艺简单的柔性显示装置。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种柔性显示基板，其特征在于，包括：

设于所述柔性显示基板的易损位置处的硬质材料层；所述硬质材料层由硬质光刻胶制成；

弹性材料层，所述弹性材料层仅填充在所述硬质材料层之间的位置处；所述弹性材料层由软质光刻胶制成；

所述软质光刻胶与硬质光刻胶是同一种光刻胶材料，通过对它们进行不同的曝光、固化而使它们具有不同的硬度。

2.根据权利要求1所述的柔性显示基板，其特征在于，包括多个像素单元，每个像素单元具有用于进行显示的显示区；且

所述显示区处设有所述硬质材料层。

3.根据权利要求1所述的柔性显示基板，其特征在于，

所述柔性显示基板为阵列基板，其包括薄膜晶体管、像素电极和引线，且所述薄膜晶体管、像素电极和引线中的至少一处对应设有所述硬质材料层；

或

所述柔性显示基板为用于与阵列基板对盒的柔性显示基板，且所述柔性显示基板与阵列基板的薄膜晶体管、像素电极和引线中的至少一种相对应的位置处设有所述硬质材料层。

4.根据权利要求1所述的柔性显示基板，其特征在于，包括：基底和设于所述基底上的用于进行显示的显示结构；且

所述显示结构上设有所述硬质材料层；

和/或

所述基底与显示结构之间设有所述硬质材料层；

和/或

所述显示结构内的不同层之间设有所述硬质材料层；

和/或

所述显示结构的一功能层为所述硬质材料层；

和/或

所述基底远离所述显示结构的一侧设有所述硬质材料层。

5.一种柔性显示基板的制备方法，其特征在于，包括：

在所述柔性显示基板的基底的易损位置处形成硬质材料层的图形；所述硬质材料层由硬质光刻胶制成；

在所述柔性显示基板的基底上形成弹性材料层的图形，所述弹性材料层填充在所述硬质材料层之间的位置处；所述弹性材料层由软质光刻胶制成；

所述软质光刻胶与硬质光刻胶是同一种光刻胶材料，通过对它们进行不同的曝光、固化而使它们具有不同的硬度。

6.一种柔性显示装置，其特征在于，包括：

权利要求1至4中任意一项所述的柔性显示基板。