CN111816798A - 一种三维自卷曲oled面板的制备方法及oled面板 - Google Patents
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Abstract
本申请属于OLED器件技术领域，提供了一种三维自卷曲OLED面板的制备方法及OLED面板，该三维自卷曲OLED面板的制备方法包括：制备面板基板，其中，所述面板基板包括第一金属层和第二金属层，所述第二金属层上设有依序排列的凹槽，所述第一金属层与所述第二金属层的固有应力不匹配，所述凹槽内设有有机聚合物；在所述面板基板上依序制备隔热层、金属纳米线层、有机功能层、阴极层以及封装层，以形成平面OLED面板；采用激光对所述面板基板进行照射，以对所述面板基板进行塑形，解决了现有的三维OLED器件的造型设计上存在的工艺复杂、良率较低的问题。
Description
技术领域
本申请属于OLED器件技术领域，尤其涉及一种三维自卷曲OLED面板的制备方法及OLED面板。
背景技术
随着科学技术的不断进步，人们对于光源的需求越来越多样化。OLED利用超薄有机层发光原理，具有超轻，超薄，柔性，透明等诸多优点，在照明与显示领域有着广阔的应用前景，可望成为未来照明的主流。
然而，OLED作为一种面光源，在实际应用中多应用于二维平面光源，而较少的应用在三维照明器件上，而三维OLED器件的制备工艺一般需要定制蒸镀的掩膜版或者采用柔性OLED对灯具发光面进行包裹。这样一来，不仅大大限制了三维OLED器件的造型设计，同时也降低了三维OLED器件的制备良率。
发明内容
本申请的目的在于提供一种三维自卷曲OLED面板的制备方法及OLED面板，旨在解决现有的三维OLED器件的造型设计上存在的工艺复杂、良率较低的问题。
本申请实施例的第一方面提供了一种三维自卷曲OLED面板的制备方法，所述三维自卷曲OLED面板的制备方法包括：
制备面板基板，其中，所述面板基板包括第一金属层和第二金属层，所述第二金属层上设有依序排列的凹槽，所述第一金属层与所述第二金属层的固有应力不匹配，所述凹槽内设有有机聚合物；
在所述面板基板上依序制备隔热层、金属纳米线层、有机功能层、阴极层以及封装层，以形成平面OLED面板；
采用激光对所述面板基板进行照射，以对所述面板基板进行塑形。
可选的，所述制备面板基板包括：
在所述第一金属层上形成所述第二金属层；
采用掩膜版在所述第二金属层上定义出多个依序排列的凹槽区域；
对所述凹槽区域进行刻蚀，得到多个依序排列的凹槽；
在所述凹槽内填充所述有机聚合物。
可选的，所述在所述面板基板上依序制备隔热层、金属纳米线层、有机功能层、阴极层以及封装层，以形成平面OLED面板包括：
在所述第一金属层上形成隔热层；
在所述隔热层上采用蒸镀的方式形成所述金属纳米线层；
在所述金属纳米线层上依次蒸镀功能层材料，以形成所述有机功能层；
在所述有机功能层上依序形成所述阴极层以及所述封装层。
可选的，所述采用激光对所述面板基板进行照射包括：
将所述平面OLED面板设于样品台上，其中，所述样品台用于根据激光控制信号调节所述平面OLED面板的位置；
采用激光器根据所述激光控制信号对所述面板基板上对应的区域进行激光照射。
可选的，所述样品台为四轴连动系统。
可选的，所述有机聚合物的玻璃化温度为40摄氏度。
可选的，所述第一金属层的材料为铬，所述第二金属层的材料为金或者铜。
可选的，所述第一金属层的固有应力大于所述第二金属层的固有应力。
可选的，所述金属纳米线层包括银纳米线。
本申请实施例第二方面还提供了一种OLED面板，所述OLED面板采用如上述任一项所述的三维自卷曲OLED面板的制备方法制成。
本申请实施例提供了一种三维自卷曲OLED面板的制备方法及OLED面板，该三维自卷曲OLED面板的制备方法包括：制备面板基板，其中，所述面板基板包括第一金属层和第二金属层，所述第二金属层上设有依序排列的凹槽，所述第一金属层与所述第二金属层的固有应力不匹配，所述凹槽内设有有机聚合物；在所述面板基板上依序制备隔热层、金属纳米线层、有机功能层、阴极层以及封装层，以形成平面OLED面板；采用激光对所述面板基板进行照射，以对所述面板基板进行塑形，解决了现有的三维OLED器件的造型设计上存在的工艺复杂、良率较低的问题。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种三维自卷曲OLED面板的制备方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的一种三维自卷曲OLED面板的制备方法中步骤10的流程示意图；
图3为本申请实施例提供的面板基板的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种三维自卷曲OLED面板的制备方法中步骤20的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的一种三维自卷曲OLED面板的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的面板基板的二维到三维应力形变的示意图；
图7为本申请实施例提供的制备方法的应用实施例示意图；
图8为本申请实施例提供的加工示意图。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
本申请实施例提供了一种三维自卷曲OLED面板的制备方法，参见图1所示，本实施例中的制备方法包括步骤10、步骤20以及步骤30。
步骤10：制备面板基板00，其中，所述面板基板00包括第一金属层01和第二金属层02，所述第二金属层02上设有依序排列的凹槽，所述第一金属层01与所述第二金属层02的固有应力不匹配，所述凹槽内设有有机聚合物03。
在本实施例中，通过两种固有应力不匹配的第一金属层01和第二金属层02组成面板基板00，并结合有机聚合物03的玻璃化温度的基本特性，实现面板基板00的自弯曲且曲率可控的目的，进而基于平面OLED面板制备三维自卷曲OLED面板。
具体的，参见图2所示，本实施例中的步骤10具体可以包括步骤11、步骤12、步骤13以及步骤14。
步骤11：在所述第一金属层01上形成所述第二金属层02。
步骤12：采用掩膜版在所述第二金属层02上定义出多个依序排列的凹槽区域。
步骤13：对所述凹槽区域进行刻蚀，得到多个依序排列的凹槽。
步骤14：在所述凹槽内填充所述有机聚合物03。
在本实施例中，参见图3所示，第一金属层01和第二金属层02贴合，具体的，可以通过镀膜的形式在第一金属层01上形成与第一金属层01应力完全不匹配的第二金属层02，然后在第二金属层02表面形成掩膜版，定义出需要刻蚀形成凹槽的凹槽区域，然后对所述凹槽区域进行刻蚀，得到多个依序排列的凹槽，在所述凹槽内填充所述有机聚合物03。
在一个实施例中，可以根据用户需要定制特定的器件衬底形成面板基板00，例如，可以通过涂胶-光刻-金属化-溶脱的工艺来制备满足设计要求的面板基板00。进一步的，面板基板00采用三种材料制作，包括两种固有应力不匹配的金属材料及高分子聚合物，即第一金属层01、第二金属层02以及有机聚合物03。
在一个实施例中，可以根据要求预设计出所需的三维OLED照明器件的形貌及性能参数，其中形貌是指的成品OLED面板的外形，而性能参数包括OLED面板的效率，面板的刚性参数及面板的寿命。
步骤20：在所述面板基板00上依序制备隔热层20、金属纳米线层101、有机功能层102、阴极层103以及封装层104，以形成平面OLED面板。
在本实施例中，金属纳米线层101、有机功能层102、阴极层103以及封装层104组成OLED器件，通过在OLED器件与面板基板00之间设置隔热层20可以避免后续的工艺对OLED器件产生影响。
在一个实施例中，根据设计需求，阴极层103可以为透明阴极层。
在一个实施例中，参见图4所示，步骤20：在所述面板基板00上依序制备隔热层20、金属纳米线层101、有机功能层102、阴极层103以及封装层104，以形成平面OLED面板包括步骤21、步骤22、步骤23以及步骤24。
步骤21：在所述第一金属层01上形成隔热层20。
步骤22：在所述隔热层20上采用蒸镀的方式形成所述金属纳米线层101。
步骤23：在所述金属纳米线层101上依次蒸镀功能层材料，以形成所述有机功能层102。
步骤24：在所述有机功能层102上依序形成所述阴极层103以及所述封装层104。
在本实施例中，图5为本申请实施例提供的三维自卷曲OLED面板的结构示意图，参见图5所示，面板基板00中的第一金属层01与隔热层20接触，隔热层20上依次设有金属纳米线层101、有机功能层102、阴极层103以及封装层104，金属纳米线层101、有机功能层102、阴极层103以及封装层104组成OLED器件，通过在OLED器件与面板基板00之间设置隔热层20可以避免因面板基板00温度升高而造成OLED器件损坏。
在一个实施例中，通过金属纳米线组成金属纳米线层101作为阳极层，可以避免面板基板00在弯曲时出现断裂而导致OLED器件损坏，进一步的，金属纳米线层101可以由银纳米线组成，Ag纳米线在基板弯曲时不会断裂而导致器件不亮。
在一个实施例中，可以通过将面板基板00放入OLED蒸镀产线的腔室内，并依次蒸镀功能层材料形成有机功能层102，并采用薄膜封装形成封装层104。
步骤30：采用激光对所述面板基板00进行照射，以对所述面板基板00进行塑形。
在本实施例中，采用激光对面板基板00进行照射，可以对面板基板00进行塑形，从而形成三维自卷曲OLED面板，具体的，参见图6所示，有机聚合物03在激光照射下受热软化，由于第一金属层01和第二金属层02应力不匹配，此时凹槽内的有机聚合物03软化导致发生应力形变，从而导致面板基板00变形。
在一个实施例中，在步骤30中，所述采用激光对所述面板基板00进行照射包括：将所述平面OLED面板设于样品台上，其中，所述样品台用于根据激光控制信号调节所述平面OLED面板的位置；采用激光器根据所述激光控制信号对所述面板基板00上对应的区域进行激光照射。
参见图7所示，A为激光光斑，B为封装后的平面OLED面板，H代表的是激光在平面OLED器件的辐照路径，其中实现是激光辐照加热的区域，而虚线则是非辐照加热的区域，而平面OLED器件与激光发生器的相对位置则是通过图8所示的样品台的移动来实现，在图8中，C为样品台，D为样品台的控制装置，E为激光发生器，J为加工腔室。如图7所示，预先设计的OLED三维面板的造型为一圆柱形照明面板，是通过一块平面OLED照明面板的自卷曲加工而成。通过样品台的控制，激光发生器所产生的光斑A在器件基板上沿着辐照路径H对器件基板进行辐照加热。所述平面OLED面板被光斑辐照的区域为类似与图6所示的三层结构，所述激光光斑不直接辐照金属表面，而是辐照有机聚合物03，有机聚合物03在激光照射下加热融化，并在激光照射移开后慢慢冷却，此时在所述辐照的区域引发应力形变，从而导致面板基板发生形变。进一步的，通过控制样品台的移动，平面OLED器件的部分区域被激光辐照变形，进而实现圆柱形三维OLED器件面板的制备。
优选的，本实施例中所提到的平面OLED面板为顶发射OLED器件，顶层阴极采用透明电极，而底层阳极则采用Ag纳米线，中间的有机动能层采用蒸镀的方法依次堆叠，所述OLED器件采用薄膜封装，且在器件层与衬底层之间隔有一个隔热材料，避免后续的工艺对OLED器件层产生影响。
在一个实施例中，所述样品台为四轴连动系统，其可控方向包括xyz轴及旋转轴，可以通过编程控制样品台，并通过样品台来实现激光光斑与OLED平面板相对位置的控制，进而实现三维OLED器件面板形貌的精确加工。
在一个实施例中，所述有机聚合物03的玻璃化温度为40摄氏度。
在本实施例中，面板基板00选用两种内应力大小不匹配的材料，结合有机聚合物03特有的玻璃化温度(Tg)的基本特性，进而实现自弯曲且可控的三维OLED器件的制备。
在一个实施例中，本实施例中的衬底层主要是由两种固有应力不匹配的材料构成，在面板基板00发生形貌应变的地方有一层高分子聚合物(即有机聚合物03)，所述聚合物的玻璃化温度(Tg)为40℃，在受到激光辐照时，聚合物受热变软，且在接口处的温度升高，由于材料之间的固有应力不匹配，导致材料发生形变，而在温度回复正常温度时，聚合物变硬，可以有效阻止材料的形变，进而对面板的形貌进行定型。
在一个实施例中，三维自卷曲OLED面板的制备主要包括衬底基板的制备，蒸镀区OLED器件的制备及三维塑形三个过程。优选的，为了实现可控的三维OLED面板制备，在制备基板的过程中需要根据设计来两种材料的厚度及面积进行调整。
在一个实施例中，三维自卷曲OLED面板的三维塑形是根据激光来进行驱动面板基板00发形变，进而达到塑形的效果。在加工过程中，所述的激光的位置不发生改变，通过改变基板样品台的位置来变换激光辐照区域，进而实现三维器件的定点加工。优选的，所述基板位置的改变是通过编程控制样品台与激光光源的相对位置来实现，进一步的，所述制备方案针对不同的三维OLED面板不需要额外的特定掩膜版或者蒸镀模具，只需要通过编程，即可实现不同需求，不同形貌的三维OLED面板的设计及加工。
优选的，所述三维OLED面板的加工方案，是一种基于二维OLED平面器件的应变加工，是一种二维到三维的自卷曲加工方案。
在一个实施例中，所述第一金属层01的材料为铬，所述第二金属层02的材料为金或者铜。
在本实施例中，所述两种固有应力不匹配的材料可以是Cr/Au，Cr/Cu等。金属的固有应力即固有应变，在具体应用中，经过热循环后，残留在物体中的引起物体残余应力和变形的应变，从而导致物体发生形变，也可以称为残余塑变，是物体产生应力和变形的根源。
在一个实施例中，三维自卷曲OLED面板的三维加工工艺中所涉及的形变后曲率半径的问题，可以通过控制激光辐照区域的两种材料的相对厚度，激光辐照时间来进行控制。进一步的，通过激光辐照时间的控制，可以实现在短时间内，同一基板上不同位置温度不同，进而对基板的形变进行精确的控制。
具体的，在一个实施例中，第一金属层01的表面可以呈点阵凸起结构，通过凹凸不平的结构增加薄膜接触面积，从而避免金属纳米线层101由于弯曲导致OLED器件无法点亮。
在一个实施例中，所述第一金属层01的固有应力大于所述第二金属层02的固有应力。
在一个实施例中，所述金属纳米线层101包括银纳米线。
在本实施中，通过在隔热层20表面镀上一层Ag纳米线，相比于ITO作为阳极材料，Ag纳米线在基板弯曲时不会断裂而导致器件不亮。
本申请实施例提供了一种三维自卷曲OLED面板的制备方法及OLED面板，该三维自卷曲OLED面板的制备方法包括：制备面板基板，其中，所述面板基板包括第一金属层和第二金属层，所述第二金属层上设有依序排列的凹槽，所述第一金属层与所述第二金属层的固有应力不匹配，所述凹槽内设有有机聚合物；在所述面板基板上依序制备隔热层、金属纳米线层、有机功能层、阴极层以及封装层，以形成平面OLED面板；采用激光对所述面板基板进行照射，以对所述面板基板进行塑形，解决了现有的三维OLED器件的造型设计上存在的工艺复杂、良率较低的问题。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三维自卷曲OLED面板的制备方法，其特征在于，所述三维自卷曲OLED面板的制备方法包括：
制备面板基板，其中，所述面板基板包括第一金属层和第二金属层，所述第二金属层上设有依序排列的凹槽，所述第一金属层与所述第二金属层的固有应力不匹配，所述凹槽内设有有机聚合物；
在所述面板基板上依序制备隔热层、金属纳米线层、有机功能层、阴极层以及封装层，以形成平面OLED面板；
采用激光对所述面板基板进行照射，以对所述面板基板进行塑形。
2.如权利要求1所述的三维自卷曲OLED面板的制备方法，其特征在于，所述制备面板基板包括：
在所述第一金属层上形成所述第二金属层；
采用掩膜版在所述第二金属层上定义出多个依序排列的凹槽区域；
对所述凹槽区域进行刻蚀，得到多个依序排列的凹槽；
在所述凹槽内填充所述有机聚合物。
3.如权利要求1所述的三维自卷曲OLED面板的制备方法，其特征在于，所述在所述面板基板上依序制备隔热层、金属纳米线层、有机功能层、阴极层以及封装层，以形成平面OLED面板包括：
在所述第一金属层上形成隔热层；
在所述隔热层上采用蒸镀的方式形成所述金属纳米线层；
在所述金属纳米线层上依次蒸镀功能层材料，以形成所述有机功能层；
在所述有机功能层上依序形成所述阴极层以及所述封装层。
4.如权利要求1所述的三维自卷曲OLED面板的制备方法，其特征在于，所述采用激光对所述面板基板进行照射包括：
将所述平面OLED面板设于样品台上，其中，所述样品台用于根据激光控制信号调节所述平面OLED面板的位置；
采用激光器根据所述激光控制信号对所述面板基板上对应的区域进行激光照射。
5.如权利要求4所述的三维自卷曲OLED面板的制备方法，其特征在于，所述样品台为四轴连动系统。
6.如权利要求1所述的三维自卷曲OLED面板的制备方法，其特征在于，所述有机聚合物的玻璃化温度为40摄氏度。
7.如权利要求1所述的三维自卷曲OLED面板的制备方法，其特征在于，所述第一金属层的材料为铬，所述第二金属层的材料为金或者铜。
8.如权利要求1所述的三维自卷曲OLED面板的制备方法，其特征在于，所述第一金属层的固有应力大于所述第二金属层的固有应力。
9.如权利要求1所述的三维自卷曲OLED面板的制备方法，其特征在于，所述金属纳米线层包括银纳米线。
10.一种OLED面板，其特征在于，所述OLED面板采用如权利要求1-9任一项所述的三维自卷曲OLED面板的制备方法制成。
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