可折式电子器件的保护技术制造技术

本案提供一种可折式薄膜装置总成，其包含：一可挠性薄膜装置，其具有小于50微米的一厚度。该薄膜装置具有形成于一基体上的电活性层的一堆栈。一保护性无机罩盖层封盖电活性层的该堆栈，且一背侧弹性层背衬该可挠性薄膜装置。一前侧透明弹性层覆盖该可挠性薄膜装置，且背侧及前侧可挠性层经设定尺寸以机械地形成该保护性无机层的一中性线。该弹性材料具有小于100MPa小于100MPa的一杨氏模量及大于100微米的厚度，其中一挠曲刚度等于或大于该薄膜装置。装置。装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可折式电子器件的保护技术


[0001]本专利技术系关于弯曲半径≤2mm的可弯曲或可卷曲的可挠性薄膜装置。

技术介绍

[0002]诸如薄膜PV、有机光侦测器、OLED照明装置及OLED显示器的可挠性装置系通过呈堆栈的薄膜制造，该等薄膜通常对湿度敏感。因此，必须保护装置免受环境影响。最敏感的装置为OLED且需要所谓的超障壁，其中水蒸气穿透率<10-6克/平方公尺/日。可达成此类障壁性质的薄膜材料为无机脆性薄膜，诸如氮化硅(SiN)或氧化铝(AlOx)。由于此等层为脆性的，因此其在伸展时可破裂。破坏应变，亦即，破裂开始出现于层中的应变，对于此等障壁层通常<1％，且严重约束装置的可挠性。塑料箔片上的装置的可挠性由挠曲刚度D判定，该挠曲刚度定义为
[0003][0004]此处，h为基体的厚度，E为杨氏模量且v为泊松比。因此，可挠性取决于：
[0005]1.堆栈中的个别层的厚度。层的挠曲刚度(弯曲劲度D)与厚度的三次幂(h3)成比例。
[0006]2.堆栈中的层的杨氏模量E。较高E值对应于较大劲度，亦即，挠曲刚度与杨氏模量成线性比例。
[0007]3.堆栈中的关键脆性层的破坏应变，亦即，当外部障壁层具有较低破坏应变时，可执行较少弯曲。
[0008]对于可挠性基体，应变将由至“中性线(neutral line)”的距离判定，在中性线处，基体材料未经压缩。取决于曲率，中性线上方的材料经压缩且下方的材料经伸展。
[0009]应变可表达为基体材料相对于中性线的距离d1与基体的弯曲半径的比率：应变＝＝(d1+r)/r，参见图1B。
[0010]基于此等因素，为了达成可折式薄膜装置，亦即，可承受弯曲半径≤2mm的薄膜装置，基体必须极薄。
[0011]具有低挠曲刚度的此等极薄装置的问题为：当其未受到支撑时，处置变得愈来愈难。在独立式基体中，在处置时易于形成锥形缺陷，特别系所谓的可展锥或d锥(d-cone)，其中存在高度局部应变(图1C)。基体愈大，此等缺陷愈易于因处置而在箔片中的某处产生，如在处置一大张纸时易于经历的。在此等部位处，由于局部弯曲半径小，堆栈中的所有层倾向于遭受机械损坏，且在OLED的状况下，装置及障壁层破坏，此情形可导致黑点及短路。因此，在大且超薄的基体的情况下，基体接着将变得非常脆弱且尤其在弯曲时由于不均匀弯曲而变得非常脆弱。所谓的d锥将出现，其可在薄膜中引入严重的拉伸应力。本专利技术的目标中的一者为制造薄膜可折式装置，其承受小弯曲半径而不会由于处置而遭受d锥缺陷。
[0012]应注意，US20130041235展示一种薄膜装置，其具有在顶部及底部上的PDMS层以提供柔软弹性封装，该弹性封装提供生物兼容性且为生物流体及周围组织提供障壁。然而，彼
案中所揭示的装置具有离散无机半导体电路组件或电极的数组，或无机半导体电路组件与电极的组合。此组态不同于基于超薄膜基体的显示器或大面积装置中的可挠性主动像素，对于弯曲半径≤2mm，该等超薄膜基体具有足够的挠曲刚度。

技术实现思路

[0013]提供一种可折式薄膜装置总成，其包含：一可挠性独立式薄膜装置，其具有小于100微米的一厚度。该薄膜装置具有形成于一基体上的电活性层的一堆栈。一保护性无机罩盖层封盖该电活性层的该堆栈且一背侧弹性层背衬该可挠性薄膜装置。一前侧透明弹性层覆盖该可挠性薄膜装置，该前侧透明弹性层具有小于100MPa的一杨氏模量及大于75微米的厚度，其中一挠曲刚度等于或大于该薄膜装置。
[0014]在弯曲时，总堆栈的内侧将展现压缩应力且堆栈的外侧将展现拉伸应力。举例而言，在习知OLED装置中，使用约125μm的基体(例如，PEN)，其具有2.5
×
10-3
Nm(2.5.E-03Nm)的挠曲刚度。新装置具有100μm的基体，使得挠曲刚度为3.5
×
10-5
Nm(5.5.E-05Nm)，低2个数量级。
附图说明
[0015]本专利技术的此等及其他态样将自下文中所描述的实施例显而易见且参考下文中所描述的实施例进行阐明。
[0016]在附图中：
[0017]图1(A、B、C)展示可挠性或可卷曲显示屏幕；
[0018]图2展示例示性堆栈；
[0019]图3(A、B)展示新装置总成的应变及挠曲刚度的例示性图表；
[0020]图4A展示针对前侧及背侧弹性层所计算的应变曲线；
[0021]图4B展示背侧可挠性层的压缩力曲线；
[0022]图4C展示在前侧及背侧上由弹性层覆盖的薄膜装置的挠曲刚度之间的比较；
[0023]图4D展示相对于挠曲刚度绘制的由前侧弹性层经受的压缩力。
[0024]在诸图中，类似组件符号通常指类似部分。诸图未按比例绘制。
[0025]图1A说明可卷曲显示器105中的薄膜装置100。作为实例，可卷曲显示器105具有例如呈棒或圆筒形式的外壳106；含有驱动电子器件且包括控制器或处理器，以及诸如电池的电源，其例如可连接至诸如移动电话的电子设备。其他可卷曲或可弯曲薄膜装置可部分地形成于弯曲支撑件上，或可仅部分地以独立式(未受支撑)装置组态弯曲。在此实例中，该装置为显示设备，但对于诸如电光装置等的其他应用，该组态可同样适用。图1中的显示屏幕103提供在展开位置中的大的显示器(如所展示)，且在不使用时可卷曲至外壳106中，因此在不使用时提供小的外观尺寸，且在展开以供使用时仍提供大的显示器。薄膜装置100包括一基体、多个像素及将该等像素连接至适当驱动器电路系统的多个电极—进一步例于后续图中。在主动矩阵数组显示设备的状况下，该等像素可包括如通常已知的薄膜晶体管，其可具有有机半导体材料。该等像素具有电光显示组件、诸如发光有机聚合物的有机半导体材料，或电泳材料。在曝露于诸如光、空气或湿气的外部环境因素时，此等有机材料及与有机半导体材料接触的电极可降解，亦即，由此等材料制成的组件由于其曝露于此类因素而经
历非想要的化学反应。此等组件亦可为柔软或可延展的，且由于磨损、处置或其他实体接触或使用而经受损坏。
[0026]在图1C中，作为实例，可通过在具有直径R的固定环中用中心尖端力F按压薄膜组件10来可再生地形成「d锥」。在使用厚度例如低于8至10微米的极薄装置时，防止形成d锥。堆栈内不经受应力的转变点被称作中性线。愈远离中性线，则经受愈多应力。新装置包含堆栈，该堆栈经机械优化使得无机罩盖层接近中性线且藉此在弯曲时将经受低于其破坏应变的应变值。
[0027]此通常暗示中性线接近装置层级，此系因为可在顶部及底部处使用类似薄膜障壁，在该状况下，背侧及前侧可挠性层经设定尺寸，从而通过控制可挠性层的厚度及杨氏模量范围来机械地形成接近装置及保护性无机层的中性线。
[0028]图2展示例示性薄膜装置总成100-1
…
100-4。薄膜装置100可为由有机聚合物或另一合适的可挠性材料形成的可挠性基体。举例而言，基体可由诸如PET、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种可折式薄膜装置总成，其包含：一独立式可挠性薄膜装置(100)，其具有小于100微米的一厚度；该薄膜装置具有形成于一基体(101)上的电活性层的一堆栈；以及一或多个保护性无机罩盖层(120)；一背侧弹性层(200)，其背衬该可挠性薄膜装置；以及一前侧透明弹性层(300)，其覆盖该可挠性薄膜装置；其中该背侧弹性层及该前侧弹性层由具有小于100MPa的一杨氏模量及大于75微米的厚度的一弹性材料形成，且各自具有等于或大于该薄膜装置的一挠曲刚度。2.根据权利要求1所述的可折式薄膜装置总成，其中该无机罩盖层具有<10-6
克/平方公尺/日的水蒸气穿透率及小于1％的破坏应变。3.根据权利要求1或2所述的可折式薄膜装置总成，其中该背侧弹性层及该前侧弹性层具有相同材料且具有不同厚度。4.根据前述权利要求中的任一项所述的可折式薄膜装置总成，其中该前侧具有凹陷的一图案。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：希尔克，
申请(专利权)人：荷兰应用科学研究会TNO，
类型：发明
国别省市：