OLED顯示基板及其製作方法、顯示裝置與流程

2023-06-24 05:35:26

本發明涉及顯示技術領域，特別是指一種oled顯示基板及其製作方法、顯示裝置。

背景技術：

構成oled(有機電致發光二極體)器件的各膜層包括有機發光(organicelectroluminescence，oel)層、透明電極和基板等材料膜層，這些膜層的折射率均高於空氣的折射率。由於全反射原因，有機發光層發出的光線中只有在設定出光方向上各界面入射角小於全反射角的部分可以直接出射。某一發光點(或次級光源點)可以經過各膜層界面出射的光線方向角度構成一個錐形，被稱為出射錐(escapecone)。在底發射(bottomemission，be)模式的oled器件中，光線方向在出射錐以內的光線可以直接出射，光線方向在出射錐以外的部分會在不同的界面發生全反射，以波導(waveguide)模式在相應膜層中傳輸，這些波導模式的光線的比例經常會大於直接出射的光線，嚴重影響了oled器件的出光效率的提升。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種oled顯示基板及其製作方法、顯示裝置，能夠提高oled顯示裝置的出光效率。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供技術方案如下：

一方面，提供一種oled顯示基板，包括位於襯底基板上的薄膜電晶體陣列層、第一電極、像素界定層、有機發光層和第二電極，所述像素界定層限定出多個亞像素區域，環繞亞像素區域設置有反光結構，所述反光結構能夠反射所述有機發光層發出的位於出射錐外的光線，使至少部分所述光線進入所述出射錐。

進一步地，環繞亞像素區域形成有凹槽結構，所述反光結構為形成在所述凹槽結構的側壁上的反光層。

進一步地，所述凹槽結構形成在所述像素界定層上，所述凹槽結構的深度不大於所述像素界定層的厚度。

進一步地，所述環繞亞像素區域形成有所述薄膜電晶體陣列層和位於所述薄膜電晶體陣列層上的像素界定層，所述凹槽結構形成在環繞亞像素區域的所述薄膜電晶體陣列層和所述像素界定層組成的疊層結構上，所述凹槽結構的深度大於所述像素界定層的厚度且不大於所述像素界定層和所述薄膜電晶體陣列層的厚度之和。

進一步地，所述環繞亞像素區域形成有所述薄膜電晶體陣列層和位於所述薄膜電晶體陣列層上的像素界定層，所述凹槽結構形成在所述環繞亞像素區域的所述襯底基板、所述薄膜電晶體陣列層和所述像素界定層組成的疊層結構上，所述凹槽結構的深度大於所述薄膜電晶體陣列層和所述像素界定層的厚度之和且小於所述像素界定層、所述薄膜電晶體陣列層和所述襯底基板的厚度之和。

進一步地，所述第一電極為透明電極，所述第二電極為反光金屬電極，所述反光層與所述第二電極採用相同的材料製成。

進一步地，所述薄膜電晶體陣列層在所述環繞亞像素區域設置有開口，所述開口中具有部分所述像素界定層。

進一步地，所述反光層包括與所述薄膜電晶體陣列層之間成第一角度的第一部分和與所述像素界定層之間成第二角度的第二部分，所述第一角度與所述第二角度不同。

進一步地，所述反光層在垂直於其自身延伸方向上的截面為v字形或梯形。

本發明實施例還提供了一種顯示裝置，包括如上所述的顯示基板。

本發明實施例還提供了一種oled顯示基板的製作方法，包括在襯底基板上依次形成薄膜電晶體陣列層、第一電極、像素界定層、有機發光層和第二電極，所述像素界定層限定出多個亞像素區域，所述方法還包括：

形成環繞亞像素區域的反光結構，所述反光結構能夠反射所述有機發光層發出的位於出射錐外的光線，使至少部分所述光線進入所述出射錐。

進一步地，形成所述薄膜電晶體陣列層還包括：

形成在所述環繞亞像素區域具有開口的所述薄膜電晶體陣列層。

進一步地，形成所述反光結構包括：

形成所述環繞亞像素區域的凹槽結構，並在所述凹槽結構的側壁上形成反光層。

進一步地，形成所述反光層包括：

通過一次工藝形成所述第二電極和所述反光層。

進一步地，形成所述反光層包括：

形成與所述薄膜電晶體陣列層之間成第一角度的反光層的第一部分和與所述像素界定層之間成第二角度的反光層的第二部分，所述第一角度與所述第二角度不同。

本發明的實施例具有以下有益效果：

上述方案中，環繞亞像素區域設置有反光結構，反光結構能夠反射有機發光層發出的位於出射錐外的光線，使得其中的至少一部分光線能夠進入出射錐的角度範圍，脫離波導模式向顯示有效方向出射，從而可以顯著地提高be模式oled顯示裝置的出光效率。

附圖說明

圖1為現有底發射oled顯示器件發出的光的損耗示意圖；

圖2為現有底發射oled顯示器件發出的光在內部傳播的示意圖；

圖3為現有底發射oled顯示器件發出的光的傳播和耗散的示意圖；

圖4為本發明實施例一oled顯示基板的結構示意圖和光線傳播示意圖；

圖5為本發明實施例二oled顯示基板的結構示意圖和光線傳播示意圖；

圖6和圖7為本發明實施例二oled顯示基板的製作流程示意圖；

圖8為本發明實施例三oled顯示基板的結構示意圖和光線傳播示意圖；

圖9-圖16為本發明實施例三oled顯示基板的製作流程示意圖；

圖17為本發明實施例四oled顯示基板的結構示意圖和光線傳播示意圖；

圖18為本發明實施例四oled顯示基板的製作流程示意圖；

圖19為本發明實施例五oled顯示基板的結構示意圖和光線傳播示意圖；

圖20-圖21為本發明另一實施方式oled顯示基板的結構示意圖和光線傳播示意圖。

附圖標記

1襯底基板2透明電極3有機發光層4反光金屬電極

5薄膜電晶體陣列層6像素界定層7反光層

a、a1、a2、a3出射錐

具體實施方式

為使本發明的實施例要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

be模式oled顯示器件相關膜層結構相對複雜，首先在像素周邊會有限定像素髮光區的像素限定層(pixeldefinelayer,pdl)。pdl對應區域沒有電流通過因此不發光。由於pdl材料折射率通常與oeld發光材料接近，有機發光層產生的光會在有機發光層和透明電極膜層的終端進入pdl層傳播；其次oled像素結構中還包括薄膜電晶體陣列層，有機發光層產生的光還會進入薄膜電晶體陣列層中傳播。這些光線在pdl層、薄膜電晶體陣列層的傳輸過程中會發生損耗，不能成為有效顯示出射光線。由圖1和圖2可以看出，有機發光層3發出的光還會在襯底基板1與空氣之間的界面發生反射，還會在透明電極2與襯底基板1之間的界面發生反射，進一步減小了有效顯示出射光線。

如圖2和圖3所示，be模式的oled顯示器件有機發光層3發出的光線中，只有相對於設定出光方向上各界面入射角小於全反射角(在出射錐a內)的光線可以從設定出光面直接出射。方向在出射錐a之外的光線因全反射原因會成為波導模式光在各相關膜層內傳輸並最終耗散，包括有機發光層/透明電極模式光、薄膜電晶體陣列層模式光、襯底基板模式光等。波導模式光的傳輸耗散降低了oled顯示器件的出光效率。

本發明的實施例針對現有技術中的上述問題，提供一種oled顯示基板及其製作方法、顯示裝置，能夠提高oled顯示裝置的出光效率。

本發明實施例在像素的有機發光層周邊的pdl層、薄膜電晶體陣列層等膜層結構中製作反光結構，截取在其中傳播的波導模式光線並反射轉向，通過選取反光面的坡度角，使經反射轉向的光線方向整體上指向設定的出射方向，其中部分光線的方向進入出射錐的角度範圍，脫離波導模式向顯示有效方向出射。本發明實施例可以顯著地提高be模式的oled顯示器件的出光效率。

本發明實施例提供一種oled顯示基板，包括位於襯底基板上的薄膜電晶體陣列層、第一電極、像素界定層、有機發光層和第二電極，所述像素界定層限定出多個亞像素區域，環繞亞像素區域設置有反光結構，所述反光結構能夠反射所述有機發光層發出的位於出射錐外的光線，使至少部分所述光線進入出射錐。

本實施例中，環繞亞像素區域設置有反光結構，反光結構能夠反射有機發光層發出的位於出射錐外的光線，使得其中的至少一部分光線能夠進入出射錐的角度範圍，脫離波導模式向顯示有效方向出射，從而可以顯著地提高be模式oled顯示裝置的出光效率。

具體地，環繞亞像素區域形成有凹槽結構，所述反光結構為形成在所述凹槽結構的側壁上的反光層。

一具體實施例中，所述凹槽結構形成在所述像素界定層上，所述凹槽結構的深度不大於所述像素界定層的厚度。

另一具體實施例中，環繞亞像素區域形成有所述薄膜電晶體陣列層和位於所述薄膜電晶體陣列層上的像素界定層，所述凹槽結構形成在環繞亞像素區域的所述薄膜電晶體陣列層和所述像素界定層組成的疊層結構上，所述凹槽結構的深度大於所述像素界定層的厚度且不大於所述像素界定層和所述薄膜電晶體陣列層的厚度之和。

另一具體實施例中，環繞亞像素區域形成有所述薄膜電晶體陣列層和位於所述薄膜電晶體陣列層上的像素界定層，所述凹槽結構形成在環繞亞像素區域的所述襯底基板、所述薄膜電晶體陣列層和所述像素界定層組成的疊層結構上，所述凹槽結構的深度大於所述薄膜電晶體陣列層和所述像素界定層的厚度之和且小於所述像素界定層、所述薄膜電晶體陣列層和所述襯底基板的厚度之和。

進一步地，所述第一電極為透明電極，所述第二電極為反光金屬電極，所述反光層與所述第二電極採用相同的材料製成，這樣反光層可以與第二電極通過同一次光刻工藝同時形成，能夠減少製作顯示基板的光刻工藝次數。

進一步地，所述薄膜電晶體陣列層在環繞亞像素區域設置有開口，所述開口中具有部分所述像素界定層。

進一步地，所述反光層包括與所述薄膜電晶體陣列層之間成第一角度的第一部分和與所述像素界定層之間成第二角度的第二部分，所述第一角度與所述第二角度不同。

具體地，所述反光層在垂直於其自身延伸方向上的截面為v字形或梯形。

本發明實施例還提供了一種顯示裝置，包括如上所述的顯示基板。所述顯示裝置可以為：電視、顯示器、數碼相框、手機、平板電腦等任何具有顯示功能的產品或部件，其中，所述顯示裝置還包括柔性電路板、印刷電路板和背板。

本發明實施例還提供了一種oled顯示基板的製作方法，包括在襯底基板上依次形成薄膜電晶體陣列層、第一電極、像素界定層、有機發光層和第二電極，所述像素界定層限定出多個亞像素區域，所述方法還包括：

形成環繞亞像素區域的反光結構，所述反光結構能夠反射所述有機發光層發出的位於出射錐外的光線，使至少部分所述光線進入出射錐。

本實施例中，形成環繞亞像素區域的反光結構，反光結構能夠反射有機發光層發出的位於出射錐外的光線，使得其中的至少一部分光線能夠進入出射錐的角度範圍，脫離波導模式向顯示有效方向出射，從而可以顯著地提高be模式oled顯示裝置的出光效率。

進一步地，形成所述薄膜電晶體陣列層還包括：

形成在環繞亞像素區域具有開口的所述薄膜電晶體陣列層。

一具體實施例中，形成所述反光結構包括：

形成環繞亞像素區域的凹槽結構，並在所述凹槽結構的側壁上形成反光層。

進一步地，形成所述反光層包括：

通過一次工藝形成所述第二電極和所述反光層，這樣能夠減少製作顯示基板的光刻工藝次數。

進一步地，形成所述反光層包括：

形成與所述薄膜電晶體陣列層之間成第一角度的反光層的第一部分和與所述像素界定層之間成第二角度的反光層的第二部分，所述第一角度與所述第二角度不同。

下面結合附圖對本發明的技術方案進行進一步地介紹：

實施例一

如圖4所示，在顯示基板環繞亞像素區域的像素界定層6上形成有凹槽結構，凹槽結構的深度等於像素界定層6的厚度。在凹槽結構的側壁上形成有反光層7，凹槽結構的側壁坡度角θ按像素界定層內波導模式光經反射轉向後，儘可能多的部分進入出射錐a2，成為出射模式光的原理選取。

若不製備發光結構，則有機發光層3發出的光線僅位於出射錐a1內的光線能夠成為出射模式光，在製備反光結構後，部分有機發光層/透明電極(即陽極)模式光首先在有機發光層3和透明電極2的終端進入像素界定層6，然後在像素界定層6內傳輸至反光層7經反射轉向，轉向後部分光線進入出射錐a2成為出射模式光，可以提高oled顯示器件的出光效率。

在製作顯示基板時，在襯底基板1上製備像素界定層6，通過光刻工藝形成像素界定層6限定出的像素開口區域時，同步在像素開口區域周邊區域的像素界定層6膜層形成凹槽結構，隨後可按常規工藝製作有機發光層膜層，在製作反光電極(即陰極)的同時在凹槽結構側壁形成反光層7。

實施例二

如圖5所示，相鄰亞像素區域之間形成有位於襯底基板1上的像素界定層6，亞像素周邊區域未設置薄膜電晶體陣列層5，環繞亞像素區域的像素界定層6上形成有凹槽結構，凹槽結構的深度等於像素界定層6和薄膜電晶體陣列層5的厚度之和。凹槽結構的側壁上形成有反光層7，凹槽結構的側壁坡度角θ按像素界定層內波導模式光經反射轉向後，儘可能多的部分進入出射錐a2，成為出射模式光的原理選取。

本實施例的顯示基板無薄膜電晶體陣列層模式光，波導模式光只有有機發光層/透明電極模式光和襯底基板模式光。若不製備發光結構，則有機發光層3發出的光線僅位於出射錐a1內的光線能夠成為出射模式光，在製備反光結構後，有機發光層/透明電極模式光首先在有機發光層3終端和透明電極1(即陽極)終端進入像素界定層6，然後在像素界定層6內傳輸至反光層7經反射轉向，轉向後部分光線進入出射錐a2成為出射模式光，可以提高oled顯示器件的出光效率。

如圖6和圖7所示，本實施例在襯底基板1上形成薄膜電晶體陣列層5後，增加一次光刻工藝，去除亞像素周邊區域的薄膜電晶體陣列層5。也可以利用顯示基板最後一次或幾次光刻工藝(通常是過孔製作的光刻工藝)同步去除亞像素周邊區域的薄膜電晶體陣列層5，然後按常規工藝流程形成像素界定層6及其上的其他膜層。

實施例三

如圖8所示，環繞亞像素區域形成有位於襯底基板1上的像素界定層6，亞像素周邊區域還設置薄膜電晶體陣列層5，環繞亞像素區域的像素界定層6和薄膜電晶體陣列層5組成的疊層結構上形成有凹槽結構，凹槽結構的深度等於像素界定層6和薄膜電晶體陣列層5的厚度之和。凹槽結構的側壁上形成有反光層7，凹槽結構對應像素界定層6部分的側壁坡度角θ1、凹槽結構對應薄膜電晶體陣列層5部分的側壁坡度角θ2按像素界定層和薄膜電晶體陣列層內波導模式光經反射轉向後，儘可能多的部分進入出射錐a2和a3，成為出射模式光的原理選取。具體可以根據膜層內波導模式光的分布和材料的光學特性(主要是折射率)分別取值。

若不製備發光結構，則有機發光層3發出的光線僅位於出射錐a1內的光線能夠成為出射模式光，在製備反光結構後，有機發光層/透明電極模式光首先在有機發光層3終端和透明電極1(即陽極)終端進入像素界定層6，然後在像素界定層6內傳輸至反光層7經反射轉向，轉向後部分光線進入出射錐a2成為出射模式光，同樣地，薄膜電晶體陣列層5中的波導模式光傳輸至反光層7經反射轉向，轉向後部分光線進入出射錐a3成為出射模式光，從而可以提高oled顯示器件的出光效率。

如圖9所示，在製作顯示基板時，首先在襯底基板1上形成薄膜電晶體陣列層5；如圖10所示，在薄膜電晶體陣列層5工藝完成後增加一次光刻工藝，去除像素髮光區域周邊的薄膜電晶體陣列層5，也可以利用顯示基板製作工藝最後一次或幾次光刻工藝(通常是過孔製作)同步去除相應區域的薄膜電晶體陣列層5；如圖11所示，之後形成透明電極2；如圖12所示，通過光刻工藝形成像素界定層6的圖形。

如圖13和圖14所示，還可以在像素界定層6的凹槽結構形成後，利用像素界定層6和透明電極2作為掩膜增加刻蝕工藝去除像素髮光區外周邊的薄膜電晶體陣列層5，採用這種方法像素界定層6的凹槽結構和薄膜電晶體陣列層5的凹槽結構自行對準，有利於反光界面形狀的整體控制和反光特性的改善。

如圖15所示，之後在像素髮光區形成有機發光層3，可以通過列印或蒸鍍的方式形成有機發光層3；如圖16所示，整層蒸鍍反光金屬，同時形成反光電極4和反光層7，落入凹槽結構側壁上的反光金屬自然形成反光層7。

實施例四

如圖17所示，環繞亞像素區域形成有位於襯底基板上的薄膜電晶體陣列層5和位於薄膜電晶體陣列層5上的像素界定層6，凹槽結構形成在環繞亞像素區域的襯底基板1、薄膜電晶體陣列層5和像素界定層6組成的疊層結構上，凹槽結構的深度等於像素界定層6、薄膜電晶體陣列層5和部分襯底基板1的厚度之和，即凹槽結構延伸至襯底基板1內一定深度。凹槽結構的側壁上形成有反光層7，凹槽結構對應像素界定層6部分的側壁坡度角、凹槽結構對應薄膜電晶體陣列層5部分的側壁坡度角、凹槽結構對應襯底基板1部分的側壁坡度角按像素界定層、襯底基板和薄膜電晶體陣列層內波導模式光經反射轉向後，儘可能多的部分進入出射錐a2和a3，成為出射模式光的原理選取。具體可以根據膜層內波導模式光的分布和材料的光學特性(主要是折射率)分別取值。

考慮到刻蝕工藝的特點，在薄膜電晶體陣列層5側壁的底端相對於襯底基板1表面的坡度，很難與凹槽結構側壁的主體部分保持一致，而容易形成一個過渡弧面，因此將凹槽結構延伸至襯底基板內有利於保持整個凹槽結構側壁上反光層7的一致性，確保反光效果。另外，延伸進入襯底基板1部分的反光層7還可以對部分襯底基板模式的波導模式光起反射轉向作用，有增加出射光的作用。

如圖18所示，在去除部分薄膜電晶體陣列層5的刻蝕工藝後，以薄膜電晶體陣列層5作為掩膜，增加襯底基板刻蝕工藝，使凹槽結構延伸入襯底基板1。

實施例五

如圖19所示，環繞亞像素區域形成有位於襯底基板1上的像素界定層6，環繞亞像素區域未設置薄膜電晶體陣列層5，環繞亞像素區域的像素界定層6上形成有凹槽結構，凹槽結構的深度等於像素界定層6和薄膜電晶體陣列層5的厚度之和。凹槽結構的側壁上形成有反光層7，凹槽結構的側壁坡度角按像素界定層和薄膜電晶體陣列層內波導模式光經反射轉向後，儘可能多的部分進入出射錐a2和a3，成為出射模式光的原理選取。具體可以根據膜層內波導模式光的分布和材料的光學特性(主要是折射率)分別取值。

若不製備發光結構，則有機發光層3發出的光線僅位於出射錐a1內的光線能夠成為出射模式光，在製備反光結構後，有機發光層/透明電極模式光首先在有機發光層3終端和透明電極1(即陽極)終端進入像素界定層6，然後在像素界定層6內傳輸至反光層7經反射轉向，轉向後部分光線進入出射錐a2成為出射模式光，同樣地，薄膜電晶體陣列層5中的波導模式光傳輸至反光層7經反射轉向，轉向後部分光線進入出射錐a3成為出射模式光，從而可以提高oled顯示器件的出光效率。

本實施例在襯底基板1上形成薄膜電晶體陣列層5後，增加一次光刻工藝，去除環繞亞像素區域的薄膜電晶體陣列層5。也可以利用顯示基板最後一次或幾次光刻工藝(通常是過孔製作的光刻工藝)同步去除環繞亞像素區域的薄膜電晶體陣列層5，然後按常規工藝流程形成像素界定層6及其上的其他膜層。

本發明上述實施例中的顯示基板的有機發光層都是按(子)像素分立的局域膜層，可以通過fmm(精細金屬掩模板)蒸鍍或列印方式實現。在現有技術條件下，由於主流fmm蒸鍍工藝成本和良率問題，傾向於儘量避免需要fmm工藝技術的圖形化對位蒸鍍。

還有一種方式是僅部分有機發光層採用按(子)像素對準的局域圖形製作膜層，如圖20和圖21所示，其餘為整個顯示區域一體蒸鍍製作整體膜層。電子和空穴的注入層和傳輸層一體蒸鍍，但不同顏色子像素的有機發光材料層則利用fmm技術按子像素對準分別製作局域圖形的膜層，如圖21所示，僅像素界定層6限定出的像素開口區域有電流(有機發光層3中的黑線)通過發光。

以上兩種情況中的整體有機膜層在工藝流程上會先於反光層7澱積於像素界定層6或像素界定層6+薄膜電晶體陣列層5的中的凹槽結構的側壁上，這樣嚴格地講，側壁上的反射界面就不是反光層7與像素界定層6或薄膜電晶體陣列層5的界面，而是側壁位置的有機發光層3和反光層7的界面。由於有機發光層3透明且折射率與像素界定層6接近，因此在適用本發明技術方面與所舉實施例在光學上並沒有差異，故不作特別說明。

對於逆向(inverted)be模式的oled器件來說，即按從襯底基板向上的順序來說，依次是透明陰極，有機發光層(多層)，反光陽極。目前逆向器件工藝上不成熟，主要問題是陰極(多採用ito)採用濺射工藝成膜過程對有機發光層存在損傷，因此尚未在量產中應用。如果逆向器件技術成熟，則對於be模式的逆向底發射oled顯示器來說，本發明中所述的發光層也可以和反光陽極採用同一次光刻工藝同步形成。

除非另外定義，本公開使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本公開中使用的「第一」、「第二」以及類似的詞語並不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。「包括」或者「包含」等類似的詞語意指出現該詞前面的元件或者物件涵蓋出現在該詞後面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。「連接」或者「相連」等類似的詞語並非限定於物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。「上」、「下」、「左」、「右」等僅用於表示相對位置關係，當被描述對象的絕對位置改變後，則該相對位置關係也可能相應地改變。

可以理解，當諸如層、膜、區域或基板之類的元件被稱作位於另一元件「上」或「下」時，該元件可以「直接」位於另一元件「上」或「下」，或者可以存在中間元件。

以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。