柔性电子纸显示装置及其制造方法

【技术领域】

本申请涉及显示领域，尤其涉及一种柔性电子纸显示装置及其制造方法。

【背景技术】

电子纸显示屏也常被称为反射式显示屏，完全不需要背光源，在观看者眼中与传统的纸张无异，此外，电子纸仅在更换画面时才需要消耗电量，拥有极低的能耗。在电子价签、公交站牌等方面有着较多的应用。而使用柔性基底的电子纸器件赋予了这款显示屏可弯折的特性。电子纸显示屏目前已广泛应用于各个领域，其一般包括贴合在一起的电子纸和TFT玻璃，现有的贴附工艺是先将TFT玻璃原材和电子纸原材分别切割成一小片一小片后再将小片的TFT玻璃和小片的电子纸贴合在一起，此种贴附方式由于电子纸和TFT玻璃贴合时是一个个进行对位贴附的，因此也导致效率较低，生产产能较低。

目前的电子纸显示器件会使用基于玻璃的基板，而在柔性电子纸器件的制备过程中，柔性基底的制备工艺非常重要。其中，如何在柔性基底上制备TFT是最核心的难点。在柔性基底上的TFT制备工艺决定了基材的选择范围、工艺流程等众多后续问题。由于目前的柔性电子纸显示屏基板采用光刻的工艺制备TFT，因此，存在光刻TFT制备步骤复杂，配套生产流程复杂，产品良率较低的问题。

另外，在应用柔性基板时，常规的薄膜晶体管会由于其中的材料，会导致薄膜晶体管稳定性下降，会影响到电子纸显示装置的寿命，因此在所属技术领域，如何简化生产工艺、节约生产成本，并在此基础上仍保持器件性能稳定、具有较高的可靠性，是领域中研究人员一直研究的课题。

【发明内容】

本申请的目的在于提供一种柔性电子纸显示装置，其通过使用柔性基板，通过印刷工艺简化柔性电子纸显示装置生产工艺，同时还能够延长器件的使用寿命、提高可靠性，另外，新结构及方法相对于现有技术节省了步骤，能提高生产效率。在制造方法中，可以通过卷对卷工艺实现大规模的批量制备，并且能够将不同信号膜片进行集成，提高设备对于不同型号产品的兼容性，从而降低生产运营成本。

本申请的目的是通过以下技术方案实现：本申请提供的柔性电子纸显示装置包括柔性基板、电子纸膜片以及保护膜层，所述柔性基板包括贴覆区、驱动芯片邦定区及连接区，有机薄膜晶体管、驱动芯片、电子线路设置在所述柔性基板上；

所述电子纸膜片贴覆在所述柔性基板的所述贴覆区上；

所述驱动芯片邦定在所述驱动芯片邦定区；

所述有机薄膜晶体管、所述驱动芯片邦定区及所述连接区通过所述电子线路中线路连接；

所述保护膜层覆盖所述电子纸膜片。

在其中一个实施例中，所述有机薄膜晶体管的栅极与所述电子线路在一个印刷步骤中同时形成。

在其中一个实施例中，所述驱动芯片邦定区及所述连接区中的连接图案与所述电子线路在一个印刷步骤中同时形成。

本申请还提供了一种柔性电子纸显示装置制造方法，包括如下步骤：

步骤S1，在柔性基板上通过印刷方法，形成有机薄膜晶体管和电子线路；

步骤S2，将电子纸膜片与经过步骤S1处理后的柔性基板贴附；

步骤S3，根据所需的电子纸显示屏尺寸对经过步骤S2获得的组合体进行切割；

步骤S4，在所述电子纸膜片表面进行保护膜贴附。

在其中一个实施例中，在所述步骤S1前还包括将所述柔性基板附着在刚性载体上。

在其中一个实施例中，在完成所述步骤S1后将经过处理后的柔性基板与所述刚性载体分离。

在其中一个实施例中，在所述步骤S2中，还包括在电子纸膜片上形成耳孔、点银胶的步骤。

在其中一个实施例中，所述步骤S2中的贴合采用卷对卷工艺进行电子纸膜片和柔性基板的贴附。

在其中一个实施例中，所述步骤S1中在同一个印刷步骤中，同时印刷所述有机薄膜晶体管的栅极与所述电子线路。

在其中一个实施例中，所述有机薄膜晶体管的阻挡层、有机沟道层、源极、漏极通过印刷方式分别形成。

与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：

1、本申请通过印刷TFT的方式制备电子纸的柔性基板，柔性基板能够满足印刷工艺的应用要求，采用柔性基板作为电子纸显示装置的基板，扩展了电子纸显示装置的应用场景。

2、本申请通过印刷方式形成有机TFT，有机TFT相对于无机TFT减少了刚性和应力，可以延长柔性基板的使用寿命，从而增强电子纸显示装置的可靠性。

3、本申请通过印刷形成有机TFT的同时，可以在柔性基板上印刷电子线路，在一个步骤中形成不同部分的结构，可以简化生产工艺、降低成本。

4、采用柔性基板，可以通过切割方式形成连接电路板的部分，可以代替原FPC，相对于现有技术，无需单独制作FPC，在显示装置制造过程中无需FOG步骤，提高连接稳定性，节约生产成本。

5、另外，以卷对卷工艺进行柔性基板与电子纸膜片之间的贴附，可以合并不同型号膜片的贴附流程，简化生产工艺。

【附图说明】

图1是本申请的柔性电子纸显示装置的结构示意图。

图2是本申请中通过印刷方式形成的有机薄膜晶体管的结构示意图。

图3是本申请柔性电子纸显示装置制造方法的流程示意图。

图4是本申请制造过程中的结构示意图。

【具体实施方式】

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1，图1是本申请的柔性电子纸显示装置的结构示意图，本申请的一较佳实施例中的柔性电子纸显示装置，其使用柔性基板100形成电子纸显示装置，扩展了电子纸显示装置的应用场景，可以通过卷对卷工艺实现大规模的批量制备，简化柔性电子纸显示装置的生产工艺。

本申请提供的柔性电子纸显示装置包括柔性基板100、电子纸膜片200以及保护膜层300，所述柔性基板100包括贴覆区、驱动芯片邦定区及连接区(未具体图示)，有机薄膜晶体管、驱动芯片400、电子线路设置在所述柔性基板100上；

所述电子纸膜片200贴覆在所述柔性基板100的所述贴覆区上；

所述驱动芯片400邦定在所述驱动芯片邦定区；

所述有机薄膜晶体管、所述驱动芯片邦定区及所述连接区通过所述电子线路中线路连接；

所述保护膜层300覆盖所述电子纸膜片200。

采用柔性基板100作为电子纸显示装置的基板，能够通过印刷工艺在柔性基板100上形成有机薄膜晶体管，引入了柔性基板100使器件的刚性和应力得到了降低，所述柔性基材层的材料包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯或经表面处理的聚合物软膜，而在采用柔性基板100时，相对于现有技术，可以在通过印刷方法在柔性基材上形成电子线路时，可以设计相应的连接部分，后序过程中直接切割并形成相应的柔性连接部分，无需单独制作FPC，在不独立制造并邦定的情形下，在整个制造过程中无需FOG步骤，避免了FOG邦定有可能带来的问题，从而相对于现有技术可以提高连接稳定性。

具体的，所述有机薄膜晶体管的栅极与所述电子线路在一个印刷步骤中同时形成。在有机薄膜晶体管形成时，多个层可以均采用印刷方式形成，电子线路层直接形成在柔性基板100上形成，在一个优选的方式下，采用底栅结构的薄膜晶体管结构，在使用底栅结构时，将栅极与电子线路层在一个步骤中印刷形成，均是直接对于柔性基板100表面形成，此时柔性基板100表面无其它相关结构，是一个平面整体，能够确保工艺的稳定性。

具体的，所述驱动芯片邦定区及所述连接区中的连接图案与所述电子线路在一个印刷步骤中同时形成。驱动芯片邦定区以及连接区中的连接图案也可以通过印刷方式形成，其主要也是形成在柔性基板100的表面，因此可以与电子电路层在一个印刷步骤中形成，即在一个印刷步骤中，形成电子线路、有机薄膜晶体管的底栅、驱动芯片邦定区的连接图案、连接区中的连接图案，目前的印刷方式已经比较成熟，其制造工艺简单、成本低、能够通过批量生产提高生产效率，将其结合到柔性电路板中，能充分发挥其优势，在结合柔性基板100特点的基础上，能够简化生产工艺、节约生产成本。

参阅图2，图2是通过印刷方法形成的有机薄膜晶体管的结构，在PET基板220上形成基于并五苯的有机薄膜晶体管，具体的有机薄膜晶体管通过印刷方式形成的示例如下：将PET基板220附着在相同尺寸的玻璃载体210上，通常玻璃基板采用无碱玻璃，在PET基板220上形成阻挡层230，阻挡层230可以通过印刷的方式形成，在阻挡层230上通过印刷方式形成合金栅电极240，合金栅电极240的厚度可以选择200～600nm，具体地可以选择300nm，合金栅电极240的材料可选择从如下金属的合金组成的组中选择的一种形成：Al、Ag、Cu、Au、Ru、Ti、Zr、Cr、Mo、W、Mn、Co、Pt，本申请中具体的材料具体选择Al-Nd，其中Nd含量为3wt％左右，在形成了A1-Nd合金栅电极240后，对Al-Nd栅电极进行阳极氧化，在表面形成包含氧化铝的栅极绝缘层250，通过印刷方式进一步形成有机沟道层270，有机沟道层270的材料具体选择并五苯(PENTACENE)，在并五苯层和栅极绝缘层250之间包括氟树脂层260，例如选择Cytop材料，该材料的层的厚度可以选择40nm，然后通过印刷方法进一步印刷并五苯薄膜，厚度选择为80nm，在形成了并五苯薄膜后，进一步通过印刷方式形成源极280/漏极290，最终在柔性衬底上通过印刷方式形成基于并五苯的有机薄膜晶体管，通过印刷的制备工艺形成有机薄膜晶体管，使得基板可以不再是刚性的玻璃，制备的薄膜晶体管也可以不再是无机薄膜晶体管，有机薄膜晶体管可以减小刚性和应力，从而延长柔性基板100的使用寿命、增加可靠性。

参阅图3、图4，图3是本申请柔性电子纸显示装置制造方法的流程示意图，图4是本申请制造过程中的结构示意图，本申请还提供了一种柔性电子纸显示装置制造方法，包括如下步骤：

步骤S1，在柔性基板100上通过印刷方法，形成有机薄膜晶体管和电子线路；柔性基板100能够满足印刷工艺的应用要求，形成有机TFT的同时，可以在柔性基板100上印刷电子线路，在一个步骤中形成不同部分的结构，可以简化生产工艺、降低成本。

步骤S2，将电子纸膜片200与经过步骤S1处理后的柔性基板100贴附；该过程中需要将电子纸膜片200需要连接的位置与柔性基板100上的目标位置进行对准，在对准后进行贴附建立相关连接。

步骤S3，根据所需的电子纸显示屏尺寸对经过步骤S2获得的组合体进行切割；切割

步骤S4，在所述电子纸膜片200表面进行保护膜贴附。保护膜贴附电子纸膜的表面，至少保护电子纸膜片200的上表面，侧面可以进一步采用边胶进行保护，从而对电子纸膜片200进行更好的保护。

具体的，在所述步骤S1前还包括将所述柔性基板100附着在刚性载体上。将柔性基板100附着在刚性载体上，在印刷时能够将柔性基板100进行位置相对固定，能够便于在柔性基板100上形成金属线路等。

具体的，在完成所述步骤S1后将经过处理后的柔性基板100与所述刚性载体分离。将刚性载体分离后，柔性基板100能够进行卷绕，将柔性基板100卷绕后，便于后序能够通过卷对卷工艺进行电子纸膜片200和柔性基板100的贴附。

具体的，在所述步骤S2中，还包括在电子纸膜片200上形成耳孔500、点银胶的步骤。在电子纸膜片200上在对应的位置进行耳孔500制作，制作好耳孔500后，在位置上点银胶，形成银胶600，形成耳孔500和点银胶的步骤在电子纸膜片200与柔性基板100贴覆前完成，在卷对卷方式下，可以将相关机构设置在电子纸膜片200平整展开位置至与柔性基板100贴附的位置之间，将相关功能直接集成至卷对卷装置中，从而优化相关制造设备的结构，降低设备成本、提高生产效率。

具体的，所述步骤S2中的贴合采用卷对卷工艺进行电子纸膜片200和柔性基板100的贴附。在通过印刷方式形成有机薄膜晶体管和电子线路后，具体地采用卷对卷的方式进行电子纸膜片200和柔性基板100的贴附，采用卷对卷的方式时，电子纸膜片200和柔性基板100，柔性基板100可以采用能够卷绕的大尺寸基材，大尺寸基材指的是能够在该基材上能够形成多个经切割能够作为一个独立的显示装置的基板的区域，而电子纸膜片200也可以将多个单元一起形成，可以通过卷绕方式进行自动化处理，在柔性的基础上，能够使用卷对卷方式进行电子纸膜片200和柔性基板100的贴合。

在该方式下，可以将不同型号的显示装置同时进行制造，在柔性基板100中形成不同型号显示装置所需的柔性TFT背板单元，在其上根据不同的需求，不同单元内形成对应的有机薄膜晶体管、电子线路、驱动芯片邦定区、连接区中的连接图案等，由于采用印刷方式制造，因此可以调整印刷工艺的参数实现不同型号显示装置所需的结构的同时制作，且能够较方便地进行适应性调整。

在将柔性基板100和电子纸膜片200进行贴合后，对贴合后的结构进行切割，不同型号的显示装置在制作完成后，根据不同型号的形状、尺寸等进行相应的切割，根据设定参数进行切割，该过程中能够实现不同型号显示装置的同步制备，而在基于无机薄膜晶体管及玻璃TFT背板时，通常背板和电子纸膜层需要先进行大片到小片的切割步骤，过程中需要对背板和电子纸膜层分别设置相应的切割、放置、转移机械结构，会导致生产工序繁琐，而本申请中，采用柔性基板100及有机薄膜晶体管时，能够通过卷对卷方式进行贴合，贴合后进行切割，这种方式工艺流程得到了简化。

进行切割时，可以分别切割电子纸膜片200和柔性基板100，电子纸膜片200还可以包括承载基底，切割时不贯穿承载基底，在贴附完成后，将承载基底移除，仅将所需形状、大小的电子纸膜片200留在柔性基板100上，对应地，柔性基板100也可以包括剥离基底，在所述贴附步骤完成后，从剥离基底上取下贴合电子膜片的柔性基板100。

具体的，所述步骤S1中在同一个印刷步骤中，同时印刷所述有机薄膜晶体管的栅极与所述电子线路。在有机薄膜晶体管形成时，多个层可以均采用印刷方式形成，电子线路层直接形成在柔性基板100上形成。

具体的，所述有机薄膜晶体管的阻挡层230、有机沟道层270、源极280、漏极290通过印刷方式分别形成。相关结构都通过印刷方式形成时，无需设置其它的制造装置或设备，能够将所有相关工序集成至同一印刷设备中，从而降低了设备成本，并减少了在不同设备之间转移的步骤，从而提高生产效率。

由前述可知，本申请通过印刷TFT的方式制备电子纸的柔性基板，柔性基板能够满足印刷工艺的应用要求，扩展了电子纸显示装置的应用场景，通过印刷方式形成有机TFT，能减少了刚性和应力，从而延长柔性基板的使用寿命、增强电子纸显示装置的可靠性。通过印刷形成有机TFT的同时，可以在柔性基板上印刷电子线路，在一个步骤中形成不同部分的结构，可以简化生产工艺、降低成本。通过切割方式形成连接电路板的部分，可以代替原FPC，相对于现有技术，无需单独制作FPC，在显示装置制造过程中无需FOG步骤。另外，以卷对卷工艺进行柔性基板与电子纸膜片之间的贴附，可以合并不同型号膜片的贴附流程，简化生产工艺。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。