CN112242414A - 一种柔性显示屏及其制备方法、柔性显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性显示屏及其制备方法、柔性显示装置。所述柔性显示屏包括:导电层、柔性衬底、连接部、驱动电路层和发光元件层;其中,驱动电路层和发光元件层依次层叠于柔性衬底上;导电层从柔性衬底远离驱动电路层的一侧嵌入柔性衬底内,且导电层与柔性衬底远离驱动电路层的一侧表面位于同一平面内;驱动电路层包括多个驱动电路,发光元件层包括多个发光元件,驱动电路与发光元件一一对应电连接;导电层通过贯穿柔性衬底的通孔内的连接部电连接对应驱动电路。本发明实施例提供的技术方案,减小了柔性显示屏中驱动信号线的电阻,提高了柔性显示屏的显示均一性,降低了柔性显示屏的功耗。
Description
技术领域
本发明实施例涉及显示技术领域,尤其涉及一种柔性显示屏及其制备方法、柔性显示装置。
背景技术
随着显示技术的不断发展,用户对显示屏的分辨率要求越来越高,LED显示屏中发光元件从传统LED过渡至Mini LED和Micro LED,发光元件尺寸减小,相邻发光元件之间的间距相应减小,LED显示屏的像素密度增大,分辨率有效增大。
传统LED显示屏通常采用如下结构:通过焊接将LED安装在PCB板上。PCB板上的导电材料为低电阻的铜,导电宽度在100μm以上,厚度在20μm以上,满足了LED对大电流的需求。但是由于PCB线路板无法实现更高密度的LED集成,同时成本过高。因此,人们希望将LED显示技术与平板显示(FPD)制造技术结合,实现低成本、高分辨率的显示屏制作。
但采用平板显示技术的LED显示屏中,通常采用物理气相沉积的方法制备金属层,金属层的厚度较小,通常不会超过0.5um。虽然采用了电阻低的材料铝或铜,但是由于厚度较薄,方阻值也通常在50mΩ/□左右,未有效解决导电线路阻值高的问题,显示面板仍存在显示均一性差以及功耗高的现象。
发明内容
本发明提供一种柔性显示屏及其制备方法、柔性显示装置,以减小柔性显示屏中驱动信号线的电阻,提高柔性显示屏的显示均一性,降低柔性显示屏的功耗。
第一方面,本发明实施例提供了一种柔性显示屏,其特征在于,包括:
导电层、柔性衬底、连接部、驱动电路层和发光元件层;
其中,所述驱动电路层和所述发光元件层依次层叠于所述柔性衬底上;
所述导电层从所述柔性衬底远离所述驱动电路层的一侧嵌入所述柔性衬底内,且所述导电层与所述柔性衬底远离所述驱动电路层的一侧表面位于同一平面内;
所述驱动电路层包括多个驱动电路,所述发光元件层包括多个发光元件,所述驱动电路与所述发光元件一一对应电连接;
所述导电层通过贯穿所述柔性衬底的通孔内的所述连接部电连接对应所述驱动电路。
第二方面,本发明实施例还提供了一种柔性显示装置,包括上述第一方面所述的柔性显示屏。
第三方面,本发明实施例还提供了一种柔性显示屏的制备方法,其特征在于,包括:
在刚性基板上形成导电层;
在所述导电层和所述钢性基板上形成柔性衬底;
在所述柔性衬底上形成驱动电路层,在所述柔性衬底上形成通孔,所述通孔贯穿所述柔性衬底露出所述导电层远离所述刚性基板一侧的部分表面,在所述通孔内形成覆盖所述部分表面的连接部,所述连接部电连接所述导电层和所述驱动电路层;
在所述驱动电路层上形成发光元件层;
去除所述刚性基板。
本发明实施例柔性显示屏包括导电层、柔性衬底、连接部、驱动电路层和发光元件层,其中,驱动电路层和发光元件层依次层叠于柔性衬底上导电层从柔性衬底远离驱动电路层的一侧嵌入柔性衬底内,且导电层与柔性衬底远离驱动电路层的一侧表面位于同一平面内驱动电路层包括多个驱动电路,发光元件层包括多个发光元件,驱动电路与发光元件一一对应电连接导电层通过贯穿柔性衬底的通孔内的连接部电连接对应驱动电路,由于导电层与柔性显示屏中的其他结构均异层设置,其线宽及分布均不受其他结构影响,因此可通过线宽、材料及分布等方式上的改进获得低电阻的导电层,进而采用导电层作为驱动信号线的柔性显示屏的显示均一性较好,功耗较低。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明实施例提供的一种柔性显示屏的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的一种柔性显示装置的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的一种柔性显示屏的制备方法的流程示意图;
图4至图7是本发明实施例提供的柔性显示屏的制备过程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例,对依据本发明提出的一种柔性显示屏及其制备方法、柔性显示装置的具体实施方式、结构、特征及其功效,详细说明如后。
本发明实施例提供了一种柔性显示屏,其特征在于,包括:
导电层、柔性衬底、连接部、驱动电路层和发光元件层;
其中,所述驱动电路层和所述发光元件层依次层叠于所述柔性衬底上;
所述导电层从所述柔性衬底远离所述驱动电路层的一侧嵌入所述柔性衬底内,且所述导电层与所述柔性衬底远离所述驱动电路层的一侧表面位于同一平面内;
所述驱动电路层包括多个驱动电路,所述发光元件层包括多个发光元件,所述驱动电路与所述发光元件一一对应电连接;
所述导电层通过贯穿所述柔性衬底的通孔内的所述连接部电连接对应所述驱动电路。
本发明实施例柔性显示屏包括导电层、柔性衬底、连接部、驱动电路层和发光元件层,其中,驱动电路层和发光元件层依次层叠于柔性衬底上,导电层从柔性衬底远离驱动电路层的一侧嵌入柔性衬底内,且导电层与柔性衬底远离驱动电路层的一侧表面位于同一平面内,驱动电路层包括多个驱动电路,发光元件层包括多个发光元件,驱动电路与发光元件一一对应,电连接导电层通过贯穿柔性衬底的通孔内的连接部电连接对应驱动电路,由于导电层与柔性显示屏中的其他结构均异层设置,其线宽及分布均不受其他结构影响,因此可通过线宽、材料及分布等方式上的改进获得低电阻的导电层,进而采用导电层作为驱动信号线的柔性显示屏的显示均一性较好,功耗较低。
以上是本申请的核心思想,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下,所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
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,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他实施方式来实施,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推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次,本发明结合示意图进行详细描述,在详述本发明实施例时,为便于说明,表示装置器件结构的示意图并非按照一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明保护的范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度以及高度的三维空间尺寸。
图1是本发明实施例提供的一种柔性显示屏的结构示意图。如图1所示,柔性显示屏包括导电层100、柔性衬底200、连接部300、驱动电路层400和发光元件层500,其中,驱动电路层400和发光元件层500依次层叠于柔性衬底200上,导电层100从柔性衬底200远离驱动电路层400的一侧嵌入柔性衬底200内,且导电层100与柔性衬底200远离驱动电路层400的一侧表面位于同一平面内,驱动电路层400包括多个驱动电路,发光元件层500包括多个发光元件,驱动电路与发光元件一一对应电连接,导电层100通过贯穿柔性衬底200的通孔内的连接部300电连接对应驱动电路。
示例性的,导电层100的材料可以为铜或银。导电层100包括多条驱动信号线,例如扫描线、数据线以及触控信号线等,本实施例不对导电层100中的驱动信号线的种类进行限定,可根据显示面板的实际需求进行设计。
需要说明的是,柔性衬底200包裹导电层100,并在靠近发光元件层500一侧形成平整表面,起到平坦化的作用,一方面为形成于柔性衬底200上的驱动电路层400提供平整的沉积表面,有利于驱动电路层400中各膜层质量的提升,另一方面,导电层100形成于柔性衬底200远离驱动电路层400的一侧,其能够在柔性衬底200和驱动电路层400层叠方向的垂直方向上,与驱动电路层400等结构交叠,其线宽有足够的空间增大而不影响上层结构的设置,也不会增大显示面板的尺寸,在此基础上,可将导电层100中的驱动信号线的线宽做的较大,以减小驱动信号线的电阻,进而提升柔性显示屏的显示均一性,降低显示面板的功耗。
此外,暴露的导电层100能够用于绑定驱动芯片,进而在实现驱动芯片正常性能的同时,能够避免驱动芯片占用显示面板的平面空间,有利于显示面板的小型化。
示例性的,柔性衬底200的厚度与导电层100的厚度之差可以为0.5μm。
需要说明的是,柔性衬底200的厚度与导电层100的厚度之差过小会导致柔性衬底200无法在远离导电层100的一侧形成平整表面,影响驱动电路层400等膜层的质量,进而影响显示面板的性能。柔性衬底200的厚度与导电层100的厚度之差过大会导致显示面板的整体厚度较大,不利于显示面板的薄化。实验证明,柔性衬底200的厚度与导电层100的厚度之差等于0.5μm时,柔性衬底200远离导电层100的表面平整,且显示面板的整体厚度适宜。
可选的,柔性衬底200的厚度a的取值范围可以为:10μm≤a≤25μm。
可以理解的是,在导电层100厚度一定时,柔性衬底200的厚度小会导致柔性衬底200与导电层100之间的厚度之差小,柔性衬底200的厚度大会导致柔性衬底200与导电层100之差的厚度大,基于上述对柔性衬底200和导电层100之差的取值情况的分析可知,柔性衬底200的厚度过小不利于显示面板性能的提升,过厚不利于显示面板的薄化。基于此,将导电层100厚度的变化考虑在内,且考虑到为获得低电阻导电层100并利于显示面板薄化,导电层100的厚度取值不能过大或过小,设置10μm≤a≤25μm。
在本实施例中,发光元件可以为LED或者OLED。
其中,LED为无机LED,OLED为有机LED,两者均适用于本实施例提供的技术方案。具体的,无机LED的成本低,制作工艺简单,有机LED的发光效果好且功耗低。
图2是本发明实施例提供的一种柔性显示装置的结构示意图。如图2所示,柔性显示装置包括本发明任意实施例所述的柔性显示屏。本发明实施例提供的柔性显示装置2包括本发明任意实施例的柔性显示屏1,具有本发明任意实施例提供的柔性显示屏1的技术特征,其具有其所包括的柔性显示屏1相同或相应的有益效果,此处不再赘述。
图3是本发明实施例提供的一种柔性显示屏的制备方法的流程示意图。该制备方法用于制备本发明任意实施例提供的柔性显示屏。如图3所示,柔性显示屏的制备方法具体可以包括如下:
步骤11、在刚性基板上形成导电层。
如图4所示,在刚性基板600上形成导电层100。
示例性的,刚性基板600例如可以为玻璃基板或者陶瓷基板。
需要说明的是,导电层100包括多条驱动信号线,具体制备过程中,可先在刚性基板600上形成整层的导电膜层,然后对导电膜层进行图形化获得包括多条驱动信号线的导电层100。或者,可以直接在刚性基板600上形成图案化的导电膜层,例如采用掩膜版遮挡或直接涂覆线条的方式。
步骤12、在导电层和钢性基板上形成柔性衬底。
如图5所示,在导电层100和钢性基板600上形成柔性衬底200。
示例性的,柔性衬底200的材料可以为PI,具体可通过涂覆PI溶液再烘干的方式形成柔性衬底200。
步骤13、在柔性衬底上依次形成驱动电路层,在柔性衬底上形成通孔,通孔贯穿柔性衬底露出导电层远离刚性基板一侧的部分表面,在通孔内形成覆盖部分表面的连接部,连接部电连接导电层和驱动电路层。
如图6所示,在柔性衬底200上形成驱动电路层400,在柔性衬底200上形成通孔,通孔贯穿柔性衬底200露出导电层100远离刚性基板600一侧的部分表面,在通孔内形成覆盖部分表面的连接部300,连接部300电连接导电层100和驱动电路层400。
需要说明的是,驱动电路层400包括多个金属层和多个绝缘层,导电层100中不同的驱动信号线通过对应连接部300与驱动电路层400中的不同金属层电连接,示例性的,驱动信号线包括扫描线和数据线,导电层100中作为扫描线的驱动信号线通过对应的连接部300与驱动电路层400中的栅极金属层电连接,导电层100中作为数据线的驱动信号线通过对应的连接部300与驱动电路层400中的源漏金属层电连接。基于上述分析,实际结构中,如图5所示,连接部300位于驱动电路层400中部分膜层410上侧,同时位于部分膜层420下侧,连接部300后于其下侧膜层410形成且先于其上侧膜层420形成。
步骤14、在驱动电路层上形成发光元件层。
如图7所示,在驱动电路层400上形成发光元件层500。
可以理解的是,在发光元件层500形成后,还可以在发光元件层500上形成封装层,以保护发光元件免受外界水汽影响而失效。此外,还可以在显示面板中添加触控功能层,以实现触控功能。
需要说明的是,根据发光元件种类不同,合理设置形成发光元件层500的工艺。
步骤15、去除刚性基板。
去除刚性基板,获得如图1所示的柔性显示屏。
需要说明的是,本实施例对去除刚性基板的工艺不做限定,例如采用激光剥离方式或化学剥离方式去除刚性基板。
本发明实施例提供的技术方案,通过在刚性基板上形成导电层,在导电层和钢性基板上形成柔性衬底,在柔性衬底上形成驱动电路层,在柔性衬底上形成通孔,通孔贯穿柔性衬底露出导电层远离刚性基板一侧的部分表面,在通孔内形成覆盖部分表面的连接部,连接部电连接导电层和驱动电路层,在驱动电路层上形成发光元件层,去除刚性基板,使得导电层与柔性显示屏中的其他结构均异层设置,其线宽及分布均不受其他结构影响,因此可通过线宽、材料及分布等方式上的改进获得低电阻的导电层,进而采用导电层作为驱动信号线的柔性显示屏的显示均一性较好,功耗较低。
可选的,在刚性基板上形成导电层可以包括:采用丝网印刷工艺或电镀工艺在刚性基板上形成导电层。
具体的,在刚性基板上形成导电层可采用如下方式:1、采用丝网印刷工艺在刚性基板上形成银浆图案;2、采用溅射工艺在刚性基板上形成种子层,然后通过电镀工艺制备整层铜膜,再采用黄光工艺对铜膜进行图案化,获得导电层。
示例性的,在导电层和钢性基板上形成柔性衬底可以包括:在导电层和刚性基板上涂覆PI溶液,在无氧环境中对涂覆后的PI溶液进行烘烤,获得柔性衬底。
示例性的,无氧环境能够避免PI溶液在烘干过程中被氧化,影响柔性衬底性能。烘烤PI溶液的温度例如可以是300~480℃。
需要说明的是,采用烘烤PI溶液形成柔性衬底的方式,其工艺简单且材料成本低,形成的柔性衬底韧性好。
在本实施例中,在柔性衬底上形成通孔可以包括:采用飞秒激光或干法刻蚀工艺在柔性衬底上形成通孔。
需要说明的是,飞秒激光工艺仅需预设激光切割路线,再采用激光沿预设路线切割形成对应通孔,其工艺过程简单,且激光切割边缘整齐。
另一方面,干法刻蚀成本低且工艺成熟,能够与显示面板中原有膜层图案化工艺兼容,进而降低设备成本。
示例性的,在通孔内形成覆盖部分表面的连接部可以包括:采用喷墨打印技术在通孔内形成覆盖部分表面的连接部。
需要说明的是,喷墨打印技术采用的设备以及材料的成本均较低,且能够精准打印出线条窄的结构。
下面以具体示例方式对本申请技术方案进行说明:
一、制备导电层
示例1
采用物理气相沉积工艺在玻璃衬底上制备厚度为5/30/200nm的Ti/Ni/Cu叠层作为种子层。采用电镀工艺基于种子层形成整层导电膜层,整层导电膜层的厚度为20μm。采用黄光工艺图案化整层导电膜层,形成导电层。可选的,在导电层表面,使用PECVD,在370℃的温度下,使用SiH4,HN3,N2作为反应气体,制备SiNx薄膜作为防氧化层。在电气接触位置的防氧化层,可以使用干法刻蚀,或是激光烧蚀的方式移除。
示例2
采用丝网印刷工艺在玻璃衬底上制备线宽为70um~100um的Ag浆层,在加热温度为500℃的高温烧结炉中加热30min,烧结为Ag线,并通过Ag浆固含量控制Ag线厚度为15um。
示例3
采用物理气相沉积工艺在玻璃衬底上制备厚度为20/10 000nm的Mo/Cu叠层。采用黄光工艺,图案化整层导电膜层,形成导电层。可选的,在导电层表面,使用PECVD,在370℃温度下,使用SiH4,HN3,N2作为反应气体,制备SiNx薄膜作为防氧化层。在电气接触位置的防氧化层,可以使用干法刻蚀,或是激光烧蚀的方式移除。
二、制备柔性衬底
示例1
使用宇部公司的PI溶液U-Varnish-S 1003,在形成有导电层的玻璃基板上涂敷成膜,并静置1min,使其自流平。然后在加热温度为480℃的无氧烘箱中烘烤1小时,制成25um厚的PI薄膜,作为柔性衬底。
示例2
使用东丽公司的PI溶液SP020,在形成有导电层的玻璃基板上涂敷成膜,并静置1min,使其自流平。然后在加热温度为420℃的无氧烘箱中烘烤2小时,制成20um厚的PI薄膜,作为柔性衬底。
三、制备驱动电路层
在柔性衬底上形成厚度为150nm/150nm的SiNx/SiO2叠层作为缓冲层;
在缓冲层上形成图案化的有源层,有源层为金属氧化物(Metal Oxide,MO)半导体薄膜。其材料分子式为(MO)x(RO)y,其中0<x<1,0.0001≤y≤0.2,x+y=1。
金属氧化物MO中,M为In、Zn、Ga、Sn、Si、Al、Mg、Zr、Hf、Ta中的一种元素或两种以上的任意组合。
稀土氧化物RO材料包含:氧化镨、氧化铽、氧化镝、氧化镱中的一种或任意两种以上材料组合。
优选地,0.001≤y≤0.1;更优选为0.001≤y≤0.05。
采用PECVD在有源层远离缓冲层的一侧沉积厚度为100~300nm的SiO2层,作为栅极绝缘层;
采用PVD工艺在栅极绝缘层远离缓冲层的一侧沉积栅极金属层,栅极金属层可以为Mo、Ti、Al、Cu或W等金属形成的单层结构,或以上述金属为主的合金材料形成单层结构,或为上述单层结构形成的叠层结构,栅极金属层的厚度为100~600nm;
图案化栅极绝缘层和栅极金属层;
使用He、CHF3和NH3中的至少一种气体对上述图案化后的样品进行plasma处理,对无栅极绝缘层覆盖的有源层进行高导化处理;
采用PECVD沉积厚度为100nm~500nm的SiO2层,作为钝化层,并在钝化层上形成过孔;
采用PVD工艺沉积厚度为100~600nm的源漏金属层,源漏金属层填充钝化层上的过孔,并与有源层电连接,源漏金属层可以为Mo、Ti、Al、Cu或W等金属的单层结构,或以上述金属为主的合金材料形成单层结构,或为上述单层结构形成的叠层结构,并图案化源漏金属层;
采用PECVD沉积厚度为200nm~500nm SiO2作为层间绝缘层,采用高分子聚合物形成厚度为1um~2um平坦化层,具体高分子聚合物可采用台湾全化的EOC130光刻胶,或是东丽的DL1001C;
形成厚度为0.3um~1um的电极层,电极层的材料为Ni、Cu或Au的单层结构或至少两种金属材料层的叠层结构。
采用共晶焊接方式安装LED,焊接材料为Sn或In。
三、制备柔性衬底中的过孔以及连接部
示例1
使用大族激光生产的25W FPC切割设备(PL50VM)对导电层上的柔性衬底进行切割移除形成过孔,暴露出导电层的部分表面,然后使用日本Fuji film喷墨打印设备dimatix2502,采用ANP公司的纳米银浆材料(DGP 40LT-15C)在过孔中形成连接部。
示例2
使用Ulvac公司的ICP设备(NE950)采用O2作为刻蚀气体,对柔性衬底进行干法刻蚀处理形成过孔,暴露出导电层的部分表面,然后使用日本Fuji film喷墨打印设备dimatix2502,采用ANP公司的纳米银浆材料(DGH 55LT-25C)在过孔中形成连接部。
四、可选的,去除刚性基板
使用大族激光的excimer激光光源照射导电层、柔性衬底以及刚性基板之间的界面,通过瞬时加热的方式解除其与玻璃表面的粘附力,进而去除刚性基板。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (11)
1.一种柔性显示屏,其特征在于,包括:
导电层、柔性衬底、连接部、驱动电路层和发光元件层;
其中,所述驱动电路层和所述发光元件层依次层叠于所述柔性衬底上;
所述导电层从所述柔性衬底远离所述驱动电路层的一侧嵌入所述柔性衬底内,且所述导电层与所述柔性衬底远离所述驱动电路层的一侧表面位于同一平面内;
所述驱动电路层包括多个驱动电路,所述发光元件层包括多个发光元件,所述驱动电路与所述发光元件一一对应电连接;
所述导电层通过贯穿所述柔性衬底的通孔内的所述连接部电连接对应所述驱动电路。
2.根据权利要求1所述的柔性显示屏,其特征在于,所述柔性衬底的厚度与所述导电层的厚度之差为0.5μm。
3.根据权利要求1所述的柔性显示屏,其特征在于,所述柔性衬底的厚度a的取值范围为:10μm≤a≤25μm。
4.根据权利要求1所述的柔性显示屏,其特征在于,所述发光元件为LED或者OLED。
5.一种柔性显示装置,其特征在于,包括权利要求1-4任一项所述的柔性显示屏。
6.一种柔性显示屏的制备方法,其特征在于,包括:
在刚性基板上形成导电层;
在所述导电层和所述钢性基板上形成柔性衬底;
在所述柔性衬底上形成驱动电路层,在所述柔性衬底上形成通孔,所述通孔贯穿所述柔性衬底露出所述导电层远离所述刚性基板一侧的部分表面,在所述通孔内形成覆盖所述部分表面的连接部,所述连接部电连接所述导电层和所述驱动电路层;
在所述驱动电路层上形成发光元件层;
去除所述刚性基板。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在刚性基板上形成导电层包括:
采用丝网印刷工艺或电镀工艺在所述刚性基板上形成所述导电层。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在所述导电层和所述钢性基板上形成柔性衬底包括:
在所述导电层和所述刚性基板上涂覆PI溶液;
在无氧环境中对涂覆后的所述PI溶液进行烘烤,获得所述柔性衬底。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在所述柔性衬底上形成通孔包括:
采用飞秒激光或干法刻蚀工艺在所述柔性衬底上形成所述通孔。
10.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,在所述通孔内形成覆盖所述部分表面的连接部包括:
采用喷墨打印技术在所述通孔内形成覆盖所述部分表面的连接部。
11.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,去除所述刚性基板包括:
采用激光剥离方式或化学剥离方式去除所述刚性基板。
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