CN220155098U - 一种双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，该装置由双侧玻璃薄膜基板组成，每侧玻璃薄膜基板至少有一层玻璃薄膜。装置的两个玻璃薄膜基板内侧附有薄膜，并且在两玻璃薄膜基板之间有显示材料，四周密封部分的外缘不超过较小玻璃薄膜基板的外缘。在四周密封部分外部，其中一侧玻璃薄膜基板附着有电极引线和绝缘膜。在形成独立显示装置前，多个显示装置组成阵列，这些阵列共用相同的母基板，然后分割、绑定IC形成独立的显示装置。在切割线和电极引线交叉部分且临近被切割基板的内侧和引线之间设有隔离层。该装置具有优异的可弯曲性能，其制造方法适用于含有数微米厚的超薄玻璃薄膜基板。

Description

一种双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置

技术领域

本发明涉及一种双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，特别是低成本的液晶柔性显示装置。

背景技术

随着物联网的发展，物联网技术使得孤立的设备能够连接到互联网。柔性显示装置是应用于物联网领域的重要组成部分，可以适应不同的显示安装环境，为电子设备提供更广泛的应用可能性。柔性显示装置成本的降低可以推动其更广泛的应用，例如在手机、平板电脑、笔记本电脑和显示器等设备中，能够带来更好的视觉体验和更便利的安装、无感移动体验。随着显示领域技术的不断迭代，特别是在显示屏幕薄型化、轻量化和柔性化方面的进展，新的基板材料对于整机外观设计变得越来越重要。在追求逼真的大型曲面显示和追求便携性、便利性和安全性的移动设备中，柔性且耐冲击的显示装置变得越来越不可或缺。多种设备融为一体的物联网世界对于低成本、轻量化和柔性化的显示装置需求不断增加。

现有技术中，有机发光显示装置和电泳型电子纸正在快速地实现轻量化和柔性化。在大规模商业化的柔性显示中，以塑料基板为主以获得良好的弯曲性能。然而，由于塑料基板的材料和工艺与传统工艺有着显著的差异，制造出的显示装置成本很高且有难以克服的固有缺陷。比如，容易刮伤，弯折时容易出现折痕，阻水阻氧性能差。因此，人们又开始关注玻璃材料，若能赋予玻璃基板柔性功能并实现柔性化显示，就可以克服上述缺陷。通过降低基板厚度使得基板具有可弯曲特性是可能的。特别是当玻璃薄膜基板总厚度小于等于100μm时，玻璃薄膜基板具有可弯曲基板薄膜的特性。随着玻璃薄膜厚度的减少，其厚度减少到数微米量级可以达到类似于塑料基板薄膜的可弯曲程度。然而，玻璃薄膜越薄，其耐冲击性越弱，容易碎裂，也容易留下缺陷。在显示屏的制造工序中，玻璃薄膜基板容易碎裂，也容易在使用过程中发生碎裂，特别是瞬间过度弯曲容易造成玻璃薄膜的隐性缺陷爆发，从而在加工和使用过程中发生龟裂。

如果基板中含有双层玻璃薄膜材料，为了实现弯曲性能，需要将单层玻璃薄膜材料的厚度降低到50μm以下，甚至数微米。这样制成的超薄玻璃具有较好的弯曲特性，高透光性，同时具有较好的热稳定性和化学性，水汽和氧气的阻挡性也基本不受影响。此外，超薄玻璃材料还具有高表面平整度，是目前最理想的显示绝缘基板材料，也是理想的柔性显示装置的衬底材料。

与塑料衬底相比，超薄玻璃衬底具有如下优点。首先，超薄玻璃具有高透光率，光学各向同性，没有相位延迟。其折射率在1.5左右，透光率在90％以上，适合用作液晶显示装置的衬底。在可见光光谱区，其透光率非常高，远高于PET、PEN和PI等塑料衬底，甚至可以逼近石英玻璃。其次，超薄玻璃具有高温度稳定性、尺寸稳定性和低温度延展系数，比PET、PEN和PI的应力应变好很多，具有良好的热稳定性与尺寸稳定性。使用热收缩少的玻璃薄膜材料，有助于降低材料成本及生产效率，提高显示装置的性能。其三，超薄玻璃具有高化学抵抗力和对水蒸气和氧气的阻挡能力强，能够很好地抵抗多种化学成分的侵蚀和浸透。最后，超薄玻璃具有耐刮擦性强、耐擦洗性强、硬度高等机械特性，能够保证生产过程中的精度和纯度，有利于提高显示装置的寿命。

如前文所述，超薄玻璃薄膜材料存在一些缺点，例如韧性差、脆性大，容易出现裂缝和破裂现象，对微裂纹缺陷更敏感。此外，超薄玻璃薄膜材料的应用受到一定限制，因为其抗折和抗张强度不高。机械强度测试表明，玻璃薄膜材料的破损速率不仅取决于表面损伤，还取决于衬底边缘的损伤，而超薄玻璃薄膜材料的边缘部位在切割操作时比较容易出现微裂纹缺陷，接近90％的玻璃破损是由边缘损伤引起的。

发明内容

为了解决现有技术中柔性显示装置存在在切割一层基板时对另一层基板的电极引线造成损伤或短路的问题仍然难以解决的如下技术问题：

一种双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，包括：两个相对设置的玻璃薄膜基板；

每侧玻璃薄膜基板至少有一层玻璃薄膜；

在两侧玻璃薄膜基板内侧附有功能薄膜、且两玻璃薄膜基板之间有显示材料，并且围绕显示材料的四周密封部分的外缘不超过较小玻璃薄膜基板的外缘；

在四周密封部分外部，其中一侧玻璃薄膜基板附着有电极引线和绝缘膜；

通过电极引线依次连接驱动IC或控制IC；

在玻璃薄膜基板的内侧和电极引线之间设有隔离层。

进一步地：所述玻璃薄膜材料位于相对的两玻璃薄膜基板内侧；

所述玻璃薄膜材料外侧附有塑料薄膜；

每侧玻璃薄膜材料为多层，层与层之间使用塑料薄膜叠加。

进一步地：所述玻璃薄膜材料总厚度小于50μm。

进一步地：所述四周密封部分采用的材料为环氧树脂或有机硅。

进一步地：所述隔离层采用一层或数层薄膜；所述薄膜材料组成依次为：BM膜，R滤光膜，G滤光膜，B滤光膜和PS间隔薄膜。

进一步地：所述显示装置为带有滤光片的液晶显示装置。

本发明提供的双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，具有许多优点。首先，它使用了双层玻璃薄膜基板，通过激光切割方法，避免了切割玻璃薄膜基板对其它薄膜的损伤，从而提高了抗跌落和耐冲击性。其次，通过本发明的激光切割方法，玻璃薄膜基板的横向裂纹长度缩小到0.5μm以内，比刀轮切割方式缩短十数倍，有效避免了边缘缺陷的发生。这使得本发明的制造工艺简单，具有优异的可弯曲性，避免了机械冲击和热冲击造成玻璃薄膜断裂或裂纹产生。此外，本发明不需要附加的高成本材料和复杂的工艺，可以实现可弯曲显示装置的低成本制造，与塑料薄膜相比，具有性价比高、工艺简化、效率提高、成本优势等特点。

附图说明

图1是本发明双侧玻璃薄膜基板的切割示意图。

图2是本发明双侧玻璃薄膜基板的切割的结构示意图；

图3是本发明的实施方式所涉及的切割轨迹处的薄膜结构示意图；

图中：1、上玻璃薄膜基板，2、下玻璃薄膜基板，3、电极引线，4、切割轨迹，5、隔离层，6、BM膜，7、R滤光膜，8、G滤光膜，9、B滤光膜，10、PS间隔薄膜。

具体实施方式

本发明采用双侧玻璃薄膜基板，并且每侧玻璃薄膜基板至少有一层玻璃薄膜材料的方式进行实施。除了前文提到的优点之外，在液晶显示器制造过程中，传统工艺不需要进行任何更改，只需使用适当的显示模式，如IPS，就可以实现高性能的柔性显示。即使是其他显示模式，也可以显著提高其可弯曲性。当玻璃薄膜基板的厚度降至5μm时，液晶显示器的性能将与当前厚度超过100μm的单一玻璃基板相比，具有轻量化、可弯曲、长寿命和低成本等优点。

一种双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，包括：两个相对设置的玻璃薄膜基板；包括上玻璃薄膜基板1和下玻璃薄膜基板2；

每侧玻璃薄膜基板至少有一层玻璃薄膜；

在两侧玻璃薄膜基板内侧附有功能薄膜、且两玻璃薄膜基板之间有显示材料，并且围绕显示材料的四周密封部分的外缘不超过较小玻璃薄膜基板的外缘；

在四周密封部分外部，其中一侧玻璃薄膜基板附着有电极引线3和绝缘膜；

通过电极引线3依次连接驱动IC或控制IC；

在玻璃薄膜基板的内侧和电极引线3之间设有隔离层5。

TN显示模式的液晶显示器可分为无源和有源两类；在无源显示器中，带有滤光片的应用场景较少，但是带有内丝印的产品可以使用相同的方法。在有源显示器中，TN显示模式的液晶显示器通常带有彩色滤光片。STN显示模式的液晶显示器通常使用无源类，应用场景中有无彩色滤光片和有滤光片的情况都很多。无滤光片的STN显示模式不适用于本发明的方式，但是带有内丝印的产品例外。PDLC、无源VA和无源FLC液晶盒带有滤光片或内丝印的都适用于本发明。有源类的产品通常都配置彩色滤光片，因此适用于本发明；在这些显示模式中，个别应用场景不配置彩色滤光片的显示器不适用于本发明的方案。

该文描述了一种显示装置的结构和制造方法。

在密封区域中，一侧玻璃薄膜基板附着有显示电极、绝缘膜和显示功能薄膜，

另一侧玻璃薄膜基板附着有滤光片、BM膜6、功能性薄膜和公共电极薄膜。

两玻璃薄膜基板之间有显示材料，两玻璃薄膜基板内侧附有薄膜，并且围绕显示材料的四周密封部分的外缘不超过较小玻璃薄膜基板的外缘。其中第一玻璃薄膜基板一侧玻璃薄膜基板附着有电极引线3和绝缘膜；

该显示装置采用至少两张玻璃薄膜基板，两张玻璃薄膜基板之间有电极，

切割玻璃薄膜基板时，切割轨迹4的垂直投影线与电极线之间有交叉。

制造该显示装置时，激光切割单张玻璃薄膜基板可能会造成导电材料融化和短路或断路的问题，特别是当玻璃薄膜基板厚度小于15μm时。

在形成独立显示装置之前，多个显示装置会组成阵列，这些阵列共用相同的母基板，然后进行分割并绑定IC以形成独立的显示装置。

对于较厚的基板，这种切割比较容易。当单张基板的厚度小于50μm时，使用机械切割会造成诸多不良后果。通常使用激光切割会更好，主要原因是在切割一张基板时，激光能量会辐射到另一张基板并对其造成影响。在本发明中，必须消除只切割一张基板时对另一张基板的影响，以防止这种影响。为了解决这个问题，可以设置特殊的隔离层5，该隔离层5使用制造过程中的材料和工艺，以避免增加成本。每个显示装置通过电极引线3连接驱动或控制IC。在切割线和电极引线3的投影交叉部分，以及临近被切割基板的内侧和另一张附着电极引线3的玻璃薄膜基板之间，都设置有隔离层5。

这些隔离层5可以是各种滤光膜材料、电极材料、图案和位置的组合，最大限度地避免激光辐射到其他基板并损坏基板上的各种薄膜层。隔离层5不能影响液晶盒的各种参数，例如液晶盒的厚度和平整度，玻璃基板的刚性、韧性和可弯曲性。切割后，隔离层5也不能残留在基板上。通过充分发挥激光切割的优势，并规避玻璃薄膜基板的劣势，可以提高显示器的性能和寿命。滤光片型柔性显示装置的描述，它由双侧玻璃薄膜基板组成，每张基板至少有一层玻璃薄膜，且这些薄膜位于相对的两个基板内侧。

每张基板的玻璃薄膜也可以有多层，这些层之间使用塑料薄膜叠加。玻璃薄膜位于整个基板的最内侧，利用了其平整性，而外侧的PI薄膜或其它塑料薄膜则提高了其可弯曲性和抗震能力。这种柔性液晶显示装置通常具有BM6膜、R滤光膜7、G滤光膜8、B滤光膜9和PS间隔层等彩色滤光膜。彩色滤光膜(Color Filter，CF)包括黑矩阵(Black Matrix，BM6)、红/绿/蓝三基色色阻(Color Resist，CR)、柱状间隔物(Photo Spacer，PS)。此外，还包括平坦化层(Over Coater，OC)、ITO薄膜和球状间隔物(Photo Spacer，PS)。

黑矩阵的作用是遮挡液晶层的杂乱散射光，防止亚像素之间混色和防止环境光照射到TFT沟道(TFT型液晶显示装置)。彩色光阻的作用是吸收自然光中的一部分光谱，仅透过与之匹配的单色光谱，形成彩色显示中的基色。平坦化层的作用是在BM6与R/G/B的段差之间形成一个平坦平面，有利于提高液晶的取向均匀性，同时隔离R滤光膜7/G滤光膜8/B滤光膜9中的重金属杂质与取向层接触而污染液晶。柱状隔垫物的作用是维持液晶盒的厚度，一般有主PS和辅PS两种，液晶盒的厚度大致等于柱状间隔物的高度。ITO层在有源的TN模式和VA模式中充当公共电极，在FFS模式和IPS模式中与电路板上的地线相连，用于屏蔽外部电场并释放静电。为了获得更好的可曲性，通常需要将玻璃基板厚度减少至最小。玻璃薄膜的厚度可以小至数微米或亚微米。将这样的玻璃薄膜与塑料薄膜结合制作的液晶显示装置具有卓越的可曲性能力。单张基板所含的玻璃薄膜总厚度须小于50μm才具有一定的可曲性。

本发明涉及双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，四周密封部分由环氧树脂或有机硅组成。密封材料不仅可以封止液晶，还可以使液晶盒的厚度保持均匀。为了保证液晶盒的均匀性，本发明使用了隔离层5，隔离层5及附近两基板的间隔高于其他部分，需要保证密封部分的粘接力。在基板被切割之前，必须确保密封材料的粘结强度能承受基板形变带来的剥离应力，从而确保两个基板能够有效连接在一起。单侧基板被切割后，密封部分使原来基板变形的高度恢复到和液晶盒内部一致。要达到最佳效果，密封部分、密封胶的厚度、玻璃薄膜的厚度、以及隔离层5和密封部分的距离都需要达到最佳值。虽然玻璃薄膜弯曲，但在切割后能恢复平直，不会造成液晶盒厚度的变化。

所述的双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，隔离层5通常由一层或数层薄膜组成，其材料组成依次为BM膜6、R滤光膜7、G滤光膜8、B滤光膜9和PS间隔薄膜10。这个顺序根据制造线的工艺可能有所不同。薄膜的生产顺序和彩色滤光片的生产顺序是一致的。薄膜的形状用光刻工艺形成，依次堆叠在一起，形成了比液晶盒内部CF高度高数倍的隔离层5。如果单独形成隔离层5与CF的生产工艺不兼容，使用不同种类材料或不同顺序的光刻工艺会造成生产效率大幅降低，成本急剧增加。

在制作由双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置时，通常会使用激光切割来分割基板，并使分割线通过或邻近隔离层5。这样可以确保分割后的基板在显示装置部分不会残留隔离层5材料。与其他加工方式相比，激光切割对玻璃薄膜的分割具有非常大的优势，因为它不仅边缘缺陷少，而且不会在基板上残留机械应力，只有热膨胀会对基板产生短暂的影响，随着温度的降低，膨胀效应也会消失。

本发明的制造方法用于生产双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，包括以下步骤：

S1:通过前母基板及后母基板构成显示面板，所述显示面板多个显示模块：

所述多个显示模块在两个相对设置的玻璃薄膜基板内侧附有功能薄膜、且两玻璃薄膜基板之间有显示材料，并且围绕显示材料的四周密封部分的外缘不超过较小玻璃薄膜基板的外缘；每个所述玻璃薄膜基板至少有一层玻璃薄膜；在四周密封部分外部，其中一侧玻璃薄膜基板附着有电极引线3和绝缘膜；在显示模块切割线和电极引线3交叉部分且临近被切割基板的内侧和引线之间设有隔离层5；

S2:在前母基板或后母基板上形成制造阵列的薄膜并图案化，包括BM、绝缘膜、金属电极、透明电极、PS和其他功能材料，金属电极或透明电极也用于制造从显示区域延伸出来的引线，在前基板或后母基板上形成彩色滤光薄膜及并图案化；

印刷或光刻四周密封部分，填充显示材料，前母基板及后母基板带有图案化的一侧向内相对贴合；

S3:在形成独立显示装置前，多个子显示模块组成阵列，所述阵列共用相同的母基板，然后分割成独立的显示装置，再绑定IC；每个显示模块通过电极引线3依次连接驱动IC或控制IC；在没有引线的区域，激光强度只要不损伤基板的表面即可。

S4:把贴合后的母基板形成的显示模块阵列进行激光切割，得到所需尺寸的柔性显示装置；激光切割轨迹是任意形状；切割前母基板的轨迹与后母基板中的引线垂直投影交叉，切割后母基板的轨迹与前母基板中的引线垂直投影交叉。

S1在前母基板或后母基板上形成阵列薄膜及适当的图案；金属电极膜或透明电极膜存在从显示区域延伸出来的引线，并与IC连接；在后(或前)母基板上形成CF薄膜及适当的图案；S2印刷或光刻密封部分，填充显示材料，母基板贴合；S3对贴合后的母基板进行激光切割，得到所需尺寸的单个显示装置，激光切割轨迹4可以是任意形状。

在前母基板或后母基板在切割时，两侧同时切割或单层切割，但至少有一侧需要单层切割。

所述切割是通过激光切割实现的，且分割线通过或邻近隔离层5，需要保证被切割基板留在显示装置的部分不残留隔离层5。

所述隔离层5的设置通过在后母基板或前母基板垂直投影交叉附近设置一个区域，区域的边缘和激光切割线重合或间隔距离小于两毫米，所述隔离层5的厚度为5μm以上。该区域的边缘应与激光切割线相交或相隔一段距离，切割后显示装置上不应残留该区域的基板。在该区域应设置隔离层5，隔离层5的厚度应大于等于5μm。隔离层5的厚度应大于液晶盒的厚度，而且该隔离区域必须在切割后不残留在显示装置的基板上。这样做的主要目的是为了防止隔离层5的材料随着时间的迁移而腐蚀基板，或者其应力影响基板的强度。隔离层5的厚度也不应影响密封圈的粘结强度，而且隔离层5造成的极板弯曲必须在隔离层5消失后，能够使基板恢复到平整状态。

本发明所述的显示装置为带有滤光片的液晶显示装置。对于没有滤光片的液晶显示装置，虽然可以形成隔离层5但需要增加更多的成本，因此在实际应用中很难实现，通常没有现实意义。

本发明的制造工艺简单，具有优异的机械强度，成本低廉。由于隔离层5的厚度和形状调整方便，与各世代的生产线或各种类型的生产线兼容度高。因此，易于降低双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置的生产成本和材料成本，利用玻璃薄膜的优良阻水阻气和抗刮伤耐磨擦性能，使得柔性显示装置的寿命得以显著提高。

以上所述仅为本发明的最佳实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员，在本发明揭示的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思进行等同替换或改变的，都应该被涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，其特征在于：包括：两个相对设置的玻璃薄膜基板；

每侧玻璃薄膜基板至少有一层玻璃薄膜；

在两侧玻璃薄膜基板内侧附有功能薄膜、且两玻璃薄膜基板之间有显示材料，并且围绕显示材料的四周密封部分的外缘不超过较小玻璃薄膜基板的外缘；

在四周密封部分外部，其中一侧玻璃薄膜基板附着有电极引线和绝缘膜；

通过电极引线依次连接驱动IC或控制IC；

在玻璃薄膜基板的内侧和电极引线之间设有隔离层。

2.根据权利要求1所述的双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，其特征在于：所述玻璃薄膜位于相对的两玻璃薄膜基板内侧；

所述玻璃薄膜外侧附有塑料薄膜；

每侧玻璃薄膜为多层，层与层之间使用塑料薄膜叠加。

3.根据权利要求2所述的双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，其特征在于：所述玻璃薄膜总厚度小于50μm。

4.根据权利要求1所述的双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，其特征在于：所述四周密封部分采用的材料为环氧树脂或有机硅。

5.根据权利要求1所述的双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，其特征在于：所述隔离层采用一层或数层薄膜；所述薄膜组成依次为：BM膜，R滤光膜，G滤光膜，B滤光膜和PS间隔薄膜。

6.根据权利要求1所述的双侧玻璃薄膜基板组成的滤光片型柔性显示装置，其特征在于：所述显示装置为带有滤光片的液晶显示装置。