1.3 柔性显示制程关键技术概述

目前应用十分广泛的是基于 OLED 主动发光显示的柔性显示技术，它的关键技术包含了 OLED 显示相关技术及平板显示的柔性相关技术。下面将基于目前典型柔性OLED显示面板结构逐层简单介绍一下相关关键技术。

1.柔性衬底

柔性显示离不开柔性衬底。然而，目前的大规模显示面板制造技术大多基于传统刚性的玻璃衬底制作各功能膜层。所以，新型柔性衬底技术既要包括材料的选择，又要包括工艺的优化，使柔性衬底能够在较为成熟的既有生产技术基础上改进从而实现量产。从中长期技术发展来说，柔性衬底技术可能要涉及卷对卷等新型制造工艺。

基于上述分析，柔性衬底的关键属性可以分为柔性的机械特性，如可弯折性及可恢复性；某些应用场合所需要的光学特性，如高透明性；根据生产工艺及使用环境的要求必须满足的一些热学特性，如耐高温、一定温度范围内长期使用不变质、不释放杂质气体等；电学特性，如绝缘性；化学特性，如耐受面板工艺中的刻蚀液和溶剂；其他特性，如防静电能力、易于从刚性衬底上剥离等。

目前的柔性衬底材料主要是超薄可弯折玻璃和有机塑料。超薄可弯折玻璃通常具有较好的透明性、热稳定性、绝缘性等，然而其柔性性能有限，成本较高，且容易折断。有机塑料则具有较好的柔性特性，在透明性、绝缘性方面展示出较好的水平，其生产工艺也较为简单，是目前的主流方向。但有机塑料在热稳定性等方面尚需改善，并且需要结合专门的水氧阻挡技术才能保护发光层。金属的耐高温性要远远好于塑料和玻璃，在制作柔性显示器过程中使用金属箔片衬底不会存在耐热方面的问题，所以不锈钢衬底是一种常见的选择，甚至包括具有化学惰性的钛箔片衬底。除可弯折玻璃衬底、有机塑料衬底和金属衬底外，还有其他的一些选择，如纸质衬底、复合薄膜衬底等。这些衬底各具特色，在不同的应用场合下有不同的优势。

2.柔性TFT器件与阵列

在柔性衬底上制作驱动发光像素需要TFT阵列。由于OLED、QLED等新型发光技术需要精准的电流驱动，因此对相关 TFT 阵列的要求不同于传统LCD面板，对TFT的性能，包括电流大小、热稳定性、阈值电压、光照下的稳定性等，都提出了更为严格的要求。在柔性应用的前提下满足这些要求则更具挑战。例如，由于柔性基板很可能采用塑料材料，耐高温能力有限，因此TFT的制作工艺必须进行相应调整，避免过高的加工温度。这在一定程度上会影响 TFT的性能。此外，柔性应用很可能要求面板经历多次反复弯折、卷曲，因此 TFT 阵列的性能必须保持稳定。这就对材料选择及线路设计等都提出了更高的要求。可以说，柔性 TFT 器件与阵列技术是整个柔性显示技术中的核心环节。

TFT 沟道层材料的选择主要有①非晶硅 TFT，工艺相对成熟，但驱动OLED等新型显示存在电流过小的问题，且阈值电压容易漂移，造成电流不稳定。②多晶硅TFT，它是基于非晶硅TFT的改进，通过晶化提高了材料的载流子迁移率，从而增大了电流，可以满足 OLED 驱动要求。但如何降低制备工艺温度，提高 TFT 器件的性能稳定性，以及如何在大面积制造中保证均一性依然是一项挑战。目前多晶硅TFT已经应用于一些小屏幕OLED显示，包括柔性屏幕的制作。③氧化物TFT，如IGZO TFT，相较于非晶硅TFT具有更高的载流子迁移率，可以满足OLED驱动要求。氧化物TFT的性能较为稳定，更利于大面积显示面板制造中实现器件性能的均一性。目前氧化物 TFT 技术已经得到应用，被认为是大面积柔性 OLED 屏幕制作较为可行的方案之一，但器件本身的性能还需要进一步提高。此外，有机半导体TFT等新型TFT技术基于其对柔性应用或大面积低成本生产等方面的优势，也正被广泛研究。但目前，这些 TFT 技术器件的性能尚需提高才能满足实际应用，尤其是满足高分辨率微小像素尺寸显示的需要。

3.柔性发光层

使用新型材料，如OLED材料或QLED材料之后，其柔性与非柔性显示在发光层制作方面差别不大。例如，在现有的柔性显示面板中，发光层往往通过目前已经成熟且广泛量产应用的蒸镀 OLED 技术实现。随着新型显示应用的不断扩展，尤其应对大面积制造的需要，新型的制造技术在不断发展，其中比较突出的是印刷显示技术。

印刷显示技术通过直接打印的方式实现发光层制作。与传统蒸镀工艺相比，印刷显示技术具有材料利用率高，适应大面积制造等优势。在 QLED 主动发光显示技术中，相关发光层的制造需要通过印刷显示技术才能实现。由于印刷显示技术本身较容易与卷对卷（Roll to Roll）的制造技术结合，因此它是未来显示产业实现低成本大规模制造的关键技术之一。与此同时，印刷显示技术与柔性显示技术的兼容性显而易见。全球主要面板企业已经将印刷显示技术应用到柔性显示屏发光层的制造中并成功制作了样机。印刷显示技术在未来柔性显示领域必将越来越重要。

4.柔性封装技术

封装是显示制造必不可少的一环。尤其对于柔性显示来说，封装质量是至关重要的。在 QLED 显示等新型显示技术中，水氧阻挡对于保证显示器件的寿命有决定性的影响。但是，在柔性显示的应用场合中，很可能包含多次弯折等的需要，这就对水氧阻挡结构的可弯折性和稳定性提出了很高要求。

对柔性显示来说，传统的盖板加密封填充物的封装模式因为难以弯折已经不能适用。目前主流的柔性封装技术是薄膜封装（TFE）结合面封装（Face Seal），其大致流程是首先用化学气相沉积（CVD）、原子层沉积（ALD）、喷墨印刷（IJP）等不同工艺，在发光层上交叠形成致密的薄膜从而阻挡水氧渗透，然后贴合有一定水氧阻挡功能的柔性面板材料。材质的选择、制作工艺等都对最终的水氧阻挡能力有着决定性影响。

柔性封装层除需要考虑柔性应用条件下的水氧阻挡能力外，在某些场合还需要考虑透光性。为了追求更好的画质和更高的对比度，显示面板常常采用顶发射的模式，也就是从发光层顶部的封装一侧出光。在这种情况下，为了减少光损失，就要求封装层具有很高的透光性。在此基础上，为进一步增加出光，改善显示效果，新型光学结构设计可能与封装层结合在一起。

5.柔性基板剥离技术

为了兼容量产工艺制程，柔性显示面板往往在刚性支撑衬底上逐层制作完毕后，再进行柔性基板的剥离，最后得到独立的柔性显示面板。在剥离过程中，如何避免损坏，避免器件性能变异成为关键。剥离力必须控制在较小的范围内。目前常见的剥离技术是基于激光烧蚀的激光剥离技术，它通过高能激光烧蚀掉柔性基板和刚性支撑衬底之间的连接部分，从而实现两者的分离。在这项技术中，如何控制激光功率、照射时间、照射聚焦位置等条件是关键，既要保证有效烧蚀产生分离，又要保证不伤害柔性基板甚至器件。除激光剥离技术外，机械剥离技术也是研究的热点之一。机械剥离技术通过在刚性支撑衬底和柔性基板之间制造一层黏合力合适的介面层来实现剥离。该介面层的黏合力一般很小，但足够在生产中保持柔性基板与刚性支撑衬底的贴合，避免脱落错位。相比激光剥离技术，机械剥离技术具有低成本且易操作的优势，材料的合理选择和工艺优化是该项技术的关键。

6.柔性传感与模组技术

在现代新型显示应用中，智能化已经成为不可逆转的趋势。显示产品不仅要具备显示功能，还要具备多种智能化通信和交互功能。这就要求柔性显示与其他柔性传感器、柔性电路等结合在一起。柔性触控、柔性力学感应、柔性光学感应、柔性热感应等模块，均可以考虑与柔性显示集成在一起形成叠构。相应地，这些集成叠构的柔性力学仿真与模组的柔性翻折卷曲机构设计、显示效果的光学设计与仿真、电学仿真与设计就成为需要我们研究的重要技术。

7.卷对卷生产技术

柔性显示技术要实现低成本大规模制造的目标，需要进一步简化现有的片式加工技术。基于柔性基板的特色及印刷显示等新技术，卷对卷生产成为技术发展的方向之一。卷对卷生产是指基于柔性基板通过成卷连续的方式生产柔性显示器。图1-15所示为卷对卷柔性显示器生产概念简图。相比于传统的片式加工技术，卷对卷生产技术可以带来革命性的改变，极大地提升柔性显示器的制造产能，降低成本，简化工艺，由此可大幅度减轻对设备维护的复杂度，提高产品良率。

将卷对卷生产技术应用到电子类产品中的概念约在 19 世纪末 20 世纪初由爱迪生等人提出，但直到20世纪70年代，随着柔性基材聚酰亚胺（PI）的发展成熟，卷对卷生产技术才逐步在实际中得到应用。目前卷对卷生产技术在电子行业的典型应用是制造柔性电路板（FPC），考虑到产品良率，其加工精度一般可满足50μm线宽/50μm间距的生产要求。借鉴FPC制造中已知的经验，卷对卷生产技术继续发展必须接受的挑战主要是①选择适合弯折的基板材料，避免卷绕过程中出现褶皱或断裂。②提高加工过程中的对位精度，保证控制电路和像素等精细复杂结构的多工序制造按设计进行。③在贴敷功能膜层时，对两侧膜层材料的力学性能要进行充分研究和优化，保证贴合平整、无气泡、无皱折，干膜的附着力达标，密合度高。④根据柔性显示的需要，结合工艺的优化，有针对性地设计和不断改进柔性显示卷对卷生产设备。总之，卷对卷生产技术对材料、工艺、设备等都提出了大量新的要求，需要各方技术联合研发才可能实现。

以上就是根据目前主流的柔性 OLED 显示面板结构和工艺流程列出的一些关键技术。除此以外，柔性显示还包括前面所介绍的柔性LCD显示面板的各项技术、柔性电子纸技术、相关墨水技术等。这些技术在各自的应用领域有独特的优势，所有这些柔性显示相关技术都将在本书后面的章节中进行更为详细的介绍。