摘要：本文重点对柔性AMOLED显示技术的制造工艺以及部件设计的发展进行了详细介绍。
关键词：柔性显示；AMOLED；基板；布线
1、柔性AMOLED显示技术简介
柔性显示即由柔性材料制成，可变型可弯曲的显示装置，其核心为柔性基板、驱动器件以及显示模式。目前平面显示的驱动方式分类无源驱动（Passive Matrix, PM）和有源驱动（Active Matrix, AM）两种类型。目前主要的柔性显示技术所采用的显示模式为液晶显示（Liquid crystal display, LCD）、有机电致发光显示（Organic Light Emitting Device, OLED）、电泳显示（Electrophoretic, EPD）。近年来柔性AMOLED成为主流研发方向之一。
2、柔性AMOLED显示技术的技术组成分析
柔性有源驱动显示领域的主要技术构成包括基板、驱动、显示器件以及封装等几个分支。其中柔性有源驱动显示的封装技术主要集中在防止水气侵蚀的技术问题上，显示器件的技术主要集中在改善器件中各膜层以防止器件在弯折过程中失效，柔性基板的设计主要包括基板制造（包括基板材料的选择、结构的设计）、柔性基板与刚型基板的结合与剥离，柔性显示的驱动设计主要包括针对显示面板中传统地不具有柔性的TFT和布线、行/列驱动芯片等，其研发目的主要集中在提高柔性显示制造工艺的可靠性、柔性衬底的柔性、使刚性显示的制造工艺与柔性显示兼容等方面，是柔性显示的主流研究方向之一。本文将针对柔性有源驱动显示中柔性基板以及相应的驱动设计进行详细分析。
柔性有源驱动阵列基板的结合与剥离
目前，柔性显示实现的核心即在柔性衬底上制作显示器件，理想的柔性衬底应该具有以下特性：良好的热稳定性、平整的表面、良好的水气阻挡性、低热膨胀系数。常用作柔性衬底的材料主要包括：聚合物、超薄玻璃、金属箔片、石墨烯等，其中应用较广的是聚合物和金属箔片。金属箔片虽然水气阻挡性良好，但是其不透明的特性限制了其在显示方面的应用，因此具有柔性、透明等性质的聚合物成为了主流的柔性基板材料，但是聚合物基板也具有明显的缺点，其主要体现在制作工艺中。
首先，直接在柔性基板上制作驱动器件和显示器件，膜层图案化过程中所必须的柔性衬底在工艺过程中保持平坦成为了首要问题，且为了提高显示面板的显示特性，就必须提升薄膜晶体管的驱动性能，目前在控制生产成本条件下，较理想的薄膜晶体管选用多晶硅作为有源区，但是多晶硅的制作工艺需要较高的温度，而聚合物基板在该温度下可能发生融化、热膨胀等情况。对此，专利申请JP特开平8-288522A公开了一种从辅助基板上转移来制作柔性显示装置的方法，将柔性衬底通过牺牲剥离层粘合在刚性的支撑辅助衬底上，然后于其上制作驱动、显示器件，在完成器件制作后将柔性衬底与支撑衬底剥离，从而解决了图案化过程中的对准以及柔性衬底的保持平坦等技术问题，同时提出了高温热处理与催化剂下激光热处理混合的方法，来降低非晶硅晶化过程所需温度，其中采取支撑辅助衬底先结合后剥离的技术为柔性显示面板的制造工艺与刚型显示面板的工艺兼容、柔性显示面板大型化奠定了基础，成为了柔性显示面板制造的主流工艺。
在该专利提出先结合后剥离的转移衬底工艺后，该领域技术人员针对柔性基板与刚型基板的结合与剥离进行了大量改进。当显示面板面积较大时，采用牺牲剥离层的方法来结合-剥离柔性基板，较大的面板面积将不利于刻蚀牺牲层实现剥离，剥离过程中可能损伤柔性基板，因此出现了可容易剥离的粘合剂。
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但是目前主流的剥离工艺还是热剥离或紫外线照射剥离等粘合剂粘合剥离，上述粘合剂多是以包含丙烯酸树脂作为基本组分的粘合剂，其性能不稳定，在显示器件与驱动器件的工艺温度，例如150℃或更高温度下容易产生发泡，从而降低粘性，导致结合不稳定，不利于光刻工艺，因此出现了基板结合技术，从粘结层的材料、结构、工艺等方面进行改进使其粘结度更高。
防止热膨胀造成变形
聚合物基板还具有较弱的热性质，在常规的制造工艺中由于高温而容易被延展，即产生热膨胀，因而导致薄膜图案之间未对准，因此关于制造工艺的热膨胀主要集中在基板材料、基板结构、降低工艺温度和刻蚀工艺上，例如专利申请CN101976671A公开了一种在基板反面添加与正面层数相当的变形防止层，以防止热应力或沉积应力导致基板变形，专利申请KR20060078700A则通过在基板与缓冲层之间添加形状记忆层来避免其变形；专利申请CN1801479A通过设置刻蚀工艺保留余量来避免沉积薄膜带来的热变形造成光刻工艺中的对准偏差；专利申请CN1936664A提出低温溅镀薄膜以避免高温造成聚合物基板变形。
防止弯折损伤
柔性显示的最终目标是实现能够被多次随意卷曲，但是柔性阵列基板上的器件不能满足上述要求。其原因例如：为了降低布线导通电阻，阵列基板上的布线优选阻抗低的金属材料，但是金属材料在弯折过程中受应力影响容易断裂；基于生产成本与产品性能之间平衡的考虑，驱动器件，即薄膜晶体管的有源区在弯折过程中受应力容易发生断裂，造成驱动器件失效；比如OLED像素结构由于材料等原因不具有足够的柔性可以耐受弯折过程中的应力，或者LCD像素结构由于弯折过程会导致盒厚变化，影响液晶显示效果；钝化层和绝缘层在弯折过程中易破裂等。基于上述原因，柔性显示和刚性功能层之间存在矛盾，为了解决该矛盾，本领域技术人员针对柔性有源驱动阵列基板的结构进行了改进。
在加强器件易损区域方面，专利申请GB2378564A提出了在柔性基板之间设置刚性间隔物以避免弯折造成基板间距变化，影响显示效果或挤压损伤器件膜层；专利申请CN140229A提出了在柔性基板上离开半导体器件所占据的区域的有选择的衬底区域包含更容易发生衬底弯折的低强度区域，例如减薄区域，衬底在这些区域处更容易发生弯折，因而半导体器件所占据的区域受到了保护，在该申请提出以前，关于柔性显示的发明专利申请主要集中于无源驱动显示和小型低柔性的显示，而在该申请提出后，柔性有源驱动显示的发展步入正轨；同样为了避免弯折过程中的应力损伤薄膜晶体管，专利申请CN100563014C公开了一种在易损器件上覆盖应力膜以吸收作用于该易损器件上应力的方法；柔性基板在过度弯折后易产生浑浊和永久变形，对此，专利申请CN101133434A公开了一种防止柔性基板发生永久变形的结构，在挠性的板状部件的表面形成变形抑制结构，该变形抑制结构包括在该板状部件的表面上形成的凹凸，使该板状部件在弹性变形的范围内变形的状态下，相邻的凸部彼此接触可以抑制进一步的更大的变形；柔性衬底与刚性驱动芯片的结合易在弯折中发生剥离，专利申请CN102422338A公开了在驱动芯片所在区域处加强柔性基板强度以避免发生驱动芯片剥离的情况。
在提高阵列基板柔性方面，专利申请US2004124763A1公开了在柔性基板上沿卷绕轴设置沟槽，以进一步提高了基板柔性，避免弯折应力造成基板损坏；当卷绕轴为单轴时，使卷绕轴与易损器件的长边相平行有利于降低器件损伤，即可以进一步地提高单方向的柔性，专利申请JP200773799A公开了使卷绕轴沿薄膜晶体管有源区长边以减少弯折对薄膜晶体管的损伤；专利申请CN100411086C公开了使卷绕轴沿着芯片长边以避免弯折对芯片造成损伤以及造成芯片剥离；使硬质膜层呈不连续状可以降低弯折过程中应力造成该膜层破损的可能。
结论
随着人类对于显示效果以及具有显示功能的电子产品便携度需求的提升，柔性AMOLED成为了显示技术未来重点研发方向。本文详细梳理了柔性有源驱动阵列基板领域的各技术分支及其发展情况，对于柔性AMOLED显示技术的发展和技术情况有了进一步的了解。
作者简介：赵洋（1990-11-29），女，满族，籍贯：黑龙江省双城，学历：硕士研究生，研究方向：柔性显示（综述的方向）甲醇燃料电池（硕士研究生研究方向）
论文作者:赵洋
论文发表刊物:《电力设备》2018年第29期
论文发表时间:2019/3/27
标签：柔性论文; 基板论文; 衬底论文; 器件论文; 专利申请论文; 应力论文; 过程中论文; 《电力设备》2018年第29期论文;