微型显示器件和在彩色滤光膜表面形成微结构的方法与流程

本发明涉及微型显示器件以及刻蚀方法。

背景技术：

目前微型显示器件的主流技术是使用白光有机发光层搭配彩色滤光膜实现全彩化。图1示出现有技术的显示器件的结构，其中，包括彩色滤光膜1、背板2和子像素3。该现有技术的有机发光器件所发出的光在向外传播的过程中有较大的损失，光取出效率不高。

因此，有必要进一步增加微型显示器件的光取出效率。

技术实现要素：

本发明目的之一在于提供一种能够提高光取出效率的微型显示器件。

本发明之另一目的之一在于提供一种在彩色滤光膜表面形成微结构的方法，以提高微型显示器件的光取出效率。

为此，本发明提供一种微型显示器件，其包括白色有机发光层和彩色滤光膜，在该彩色滤光膜的表面形成有由刻蚀工艺图形化的微结构，在该彩色滤光膜的表面形成有由刻蚀工艺图形化的微结构，以减少由所述白光有机发光层所发出的光在向外传播的过程中在界面的损失。

作为优选，所述刻蚀工艺包括涂胶、曝光、刻蚀和去胶。

由于在该彩色滤光膜的表面形成有由刻蚀工艺图形化的微结构，本发明的微型显示器件能够减少有机发光器件所发出的光在向外传播的过程中的损失，可实现更高的光取出效率，从而实现了显示器件的低功耗化，并降低了发热。

另外，本发明还提供一种在彩色滤光膜的表面图形化微结构的方法，其包括：(1)涂胶，在彩色滤光膜的表面上涂光刻胶；(2)曝光，通过光刻方式在彩色滤光膜表面形成遮挡图案；(3)刻蚀，在该彩色滤光膜的表面形成微结构；以及(4)去胶，去除光刻胶。

所述彩色滤光膜具有基体和三个不同透通带宽的滤光片，所述滤光片按单个队列排列设置在基体上，所述滤光片表层还设有透明的保护层；所述基体选自氧化铝基或复合无机非金属材料基；所述基体的厚度为5-10mm；所述的基体为光学薄膜介质材料。

所述复合无机非金属材料基体的原料组份及重量配比为碳化硅5-15份，氮化硅15-20份，碳化硼15-20份，六方氮化硼1-5份，玻璃纤维7-10份，氧化铝1-5份，氧化锆1-5份，石墨20-30份，酚醛树脂50-100份。

所述彩色滤光膜为氧化锆-氧化硅薄膜，所述氧化锆-氧化硅薄膜的制备方法为其构成包括沉积在基体上的氧化锆-氧化硅薄膜和旋涂在氧化锆-氧化硅薄膜上的腙类金属螯合物有机薄膜；所述的氧化锆-氧化硅薄膜的厚度为50～500nm，该氧化锆-氧化硅薄膜的成分比为氧化锆：氧化硅＝50-60mol％：50-40mol％；所述的腙类金属螯合物有机薄膜为厚度50～150nm的腙镍螯合物、或腙钴螯合物、或腙铜螯合物、或腙锌螯合物。

所述方法包括下列步骤：

步骤一、基体清洗：所述的基体表面粗糙度小于2nm，基体经去离子水浸泡超声清洗，无水乙醇超声清洗，最后取出用纯度99.9％的高压氮气吹干，置于干燥器中备用；PC片表面粗糙度小于2nm，制备薄膜之前用纯度99.9％的高压氮气清洁；

步骤二、基体和溅射靶材安装：将所述的基体固定在磁控溅射仪的基体托上，然后把基体托夹持在磁控溅射仪真空腔里的基体座上，把所述的氧化锆-氧化硅靶材置于靶基座上固定好，调节靶材与基体之间的距离到6cm，然后关闭真空腔盖开始抽真空，直至腔内真空度优于1×10^-4Pa；将装有待刻蚀的氧化锆-氧化硅薄膜的支架置于磁控溅射设备的真空腔室中，向真空腔室通入惰性气体，惰性气体的流速为25-30sccm；

步骤三、溅射氧化锆-氧化硅薄膜，调节真空腔室的抽气阀门，使真空腔室的气压为0.1-0.4Pa，调节磁控溅射仪的射频电源控制溅射功率并利用计算机控制程序控制溅射时间进行溅射，溅射完成后，依次关闭射频电源、气体流量计，打开闸板阀抽气10min后关闭闸板阀，放气，打开磁控溅射仪的真空腔，取出制备的单层氧化锆-氧化硅薄膜样品；打开阴极灯丝电源、接着打开加速极电源，最后打开中和灯丝电源，使电离惰性原子的阴极灯丝电流为0.1-1A，中和惰性离子的中和灯丝电流为5-15A，实现对氧化锆-氧化硅薄膜的刻蚀；

步骤四、旋涂腙类金属螯合物有机薄膜：称取150mg腙类金属螯合物溶解于5mL四氟丙醇中，超声波振荡至完全溶解，配制成30mg/mL的四氟丙醇溶液，然后用孔径为0.22μm的微孔过滤器过滤，滤液用作涂膜溶液，制膜在室温(25±2℃)和相对湿度45％下进行，将旋涂液滴加在上述制备的氧化锆-氧化硅薄膜样品上，控制匀胶阶段转速1000～2000转/分和时间10～15秒，在高速溶液旋涂薄膜制备设备上完成腙类金属螯合物有机薄膜的制备；

步骤五、激光辐照：将所述的有机无机复合激光热刻蚀薄膜置于激光直写装置的高精度二维工作平台上，依次打开计算机程序、激光器和信号发生器，采用波长350nm的半导体脉冲激光直接辐照该有机无机复合激光热刻蚀薄膜；

步骤六、去除有机薄膜：用四氟丙醇淋洗激光辐照后的有机无机复合激光热刻蚀薄膜表面5～6遍，溶解去除腙类金属螯合物有机薄膜；

步骤七、显影：将45wt％的分析纯氢氟酸稀释到15wt％，然后加入分析纯氟化铵，配制成氢氟酸和氟化铵的质量比为1∶1的溶液，以该溶液作为显影液对所述的氧化锆-氧化硅薄膜显影20～300s，便可制备出需要的微纳图形结构。

有益效果

上述技术方案提供了一种在彩色滤光膜的表面图形化微结构的方法，采用涂胶、曝光、刻蚀、去胶的工艺流程在彩色滤光膜表面形成微结构，从而减少光发射出来过程中在界面的损失，可实现更高的光取出效率，从而实现了显示器件的低功耗化，并降低了发热。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，本申请的附图仅仅是用于帮助解释和说明本发明的构思。

图1示出现有技术的显示器件的结构。

图2示出本发明的显示器件的结构。

图3示出本发明的显示器件的彩色滤光膜的加工工艺。

图4是本发明的显示器件的彩色滤光膜的加工流程图。

附图标记说明：

1是彩色滤光膜；2是背板；3是子像素；4是微结构；5是遮挡图案。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明的显示器件的实施例以及在彩色滤光膜表面形成微结构的方法的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。相同的参考标记用于表示相似的部分。此外，在参照附图进行描述时，为了表述方便，采用了方位词如“上”、“下”等，它们并不构成对特征的结构特定地限制。

图2示出本发明的微型显示器件的结构，其包括彩色滤光膜1、背板2和子像素3，背板2和子像素3构成白色有机发光层，在彩色滤光膜1的上表面已形成有微结构5。微结构5是由刻蚀工艺图形化而形成的。

由于在该彩色滤光膜的上表面形成有由刻蚀工艺图形化的微结构，本发明的微型显示器件能够减少有机发光器件所发出的光在向外传播的过程中的损失，由此，可实现更高的光取出效率，从而实现了显示器件的低功耗化，并降低了发热。

如前所述，本发明中的微结构5是由刻蚀工艺图形化而形成的。图3示出本发明的显示器件的彩色滤光膜的加工工艺，具体而言是示出在彩色滤光膜1的表面上形成有遮挡图案4，以进行后续的刻蚀操作。图4是本发明的显示器件的彩色滤光膜的加工流程图。

参见图3和4，本发明的形成微结构5的刻蚀工艺包括涂胶、曝光、刻蚀、去胶的四个步骤，更具体地说，该刻蚀工艺包括：

(1)涂胶，在彩色滤光膜1的表面上涂光刻胶；

(2)曝光，通过光刻方式在彩色滤光膜1的表面形成遮挡图案4；

(3)刻蚀，在该彩色滤光膜1的表面形成微结构5；以及

(4)去胶，去除光刻胶。

刻蚀步骤的目的是把经曝光、显影后光刻胶微图形中下层材料的裸露部分去掉，即在下层材料上重现与光刻胶相同的图形。经过刻蚀后，已经不再需要光刻胶做保护层，因此可以将光刻胶从硅表面除去，形成微结构4。

本发明的刻蚀既可以采用干法刻蚀，也可以采用湿法刻蚀。干法刻蚀是以等离子体进行薄膜刻蚀的技术，一般是借助等离子体中产生的粒子轰击刻蚀区，它是各向异性的刻蚀技术，即在被刻蚀的区域内，各个方向上的刻蚀速度不同。湿法刻蚀是将被刻蚀材料浸泡在腐蚀液内进行腐蚀的技术，这是各向同性的刻蚀方法，利用化学反应过程去除待刻蚀区域的薄膜材料。

去胶步骤可以进一步包括以下步骤：(1)使用湿法刻蚀去除光刻胶；(2)使用酸溶液洗涤光纤面板的光刻胶残留；(3)加热碱溶液，使用碱溶液洗涤；(4)将使用碱溶液洗涤完的光纤面板放入水中，持续通入臭氧；(5)加入氯水；(6)使用有机溶剂浸泡。

实施例1

所述复合无机非金属材料基体的原料组份及重量配比为碳化硅5份，氮化硅15份，碳化硼15份，六方氮化硼1份，玻璃纤维7份，氧化铝1份，氧化锆1份，石墨20份，酚醛树脂50份。

所述彩色滤光膜为氧化锆-氧化硅薄膜，所述氧化锆-氧化硅薄膜的制备方法为其构成包括沉积在基体上的氧化锆-氧化硅薄膜和旋涂在氧化锆-氧化硅薄膜上的腙类金属螯合物有机薄膜；所述的氧化锆-氧化硅薄膜的厚度为50nm，该氧化锆-氧化硅薄膜的成分比为氧化锆：氧化硅＝50mol％：50mol％；所述的腙类金属螯合物有机薄膜为厚度50nm的腙镍螯合物、或腙钴螯合物、或腙铜螯合物、或腙锌螯合物。

所述方法包括下列步骤：

步骤一、基体清洗：所述的基体表面粗糙度小于2nm，基体经去离子水浸泡超声清洗，无水乙醇超声清洗，最后取出用纯度99.9％的高压氮气吹干，置于干燥器中备用；PC片表面粗糙度小于2nm，制备薄膜之前用纯度99.9％的高压氮气清洁；

步骤二、基体和溅射靶材安装：将所述的基体固定在磁控溅射仪的基体托上，然后把基体托夹持在磁控溅射仪真空腔里的基体座上，把所述的氧化锆-氧化硅靶材置于靶基座上固定好，调节靶材与基体之间的距离到6cm，然后关闭真空腔盖开始抽真空，直至腔内真空度优于1×10^-4Pa；将装有待刻蚀的氧化锆-氧化硅薄膜的支架置于磁控溅射设备的真空腔室中，向真空腔室通入惰性气体，惰性气体的流速为25sccm；

步骤三、溅射氧化锆-氧化硅薄膜，调节真空腔室的抽气阀门，使真空腔室的气压为0.1Pa，调节磁控溅射仪的射频电源控制溅射功率并利用计算机控制程序控制溅射时间进行溅射，溅射完成后，依次关闭射频电源、气体流量计，打开闸板阀抽气10min后关闭闸板阀，放气，打开磁控溅射仪的真空腔，取出制备的单层氧化锆-氧化硅薄膜样品；打开阴极灯丝电源、接着打开加速极电源，最后打开中和灯丝电源，使电离惰性原子的阴极灯丝电流为0.1A，中和惰性离子的中和灯丝电流为5A，实现对氧化锆-氧化硅薄膜的刻蚀；

步骤四、旋涂腙类金属螯合物有机薄膜：称取150mg腙类金属螯合物溶解于5mL四氟丙醇中，超声波振荡至完全溶解，配制成30mg/mL的四氟丙醇溶液，然后用孔径为0.22μm的微孔过滤器过滤，滤液用作涂膜溶液，制膜在室温(25±2℃)和相对湿度45％下进行，将旋涂液滴加在上述制备的氧化锆-氧化硅薄膜样品上，控制匀胶阶段转速1000～2000转/分和时间10秒，在高速溶液旋涂薄膜制备设备上完成腙类金属螯合物有机薄膜的制备；

步骤五、激光辐照：将所述的有机无机复合激光热刻蚀薄膜置于激光直写装置的高精度二维工作平台上，依次打开计算机程序、激光器和信号发生器，采用波长350nm的半导体脉冲激光直接辐照该有机无机复合激光热刻蚀薄膜；

步骤六、去除有机薄膜：用四氟丙醇淋洗激光辐照后的有机无机复合激光热刻蚀薄膜表面5～6遍，溶解去除腙类金属螯合物有机薄膜；

步骤七、显影：将45wt％的分析纯氢氟酸稀释到15wt％，然后加入分析纯氟化铵，配制成氢氟酸和氟化铵的质量比为1∶1的溶液，以该溶液作为显影液对所述的氧化锆-氧化硅薄膜显影20s，便可制备出需要的微纳图形结构。

上述技术方案提供了一种在彩色滤光膜的表面图形化微结构的方法，采用涂胶、曝光、刻蚀、去胶的工艺流程在彩色滤光膜表面形成微结构，从而减少光发射出来过程中在界面的损失，可实现更高的光取出效率，从而实现了显示器件的低功耗化，并降低了发热。

实施例2

所述复合无机非金属材料基体的原料组份及重量配比为碳化硅15份，氮化硅20份，碳化硼20份，六方氮化硼5份，玻璃纤维10份，氧化铝5份，氧化锆5份，石墨30份，酚醛树脂100份。

所述彩色滤光膜为氧化锆-氧化硅薄膜，所述氧化锆-氧化硅薄膜的制备方法为其构成包括沉积在基体上的氧化锆-氧化硅薄膜和旋涂在氧化锆-氧化硅薄膜上的腙类金属螯合物有机薄膜；所述的氧化锆-氧化硅薄膜的厚度为500nm，该氧化锆-氧化硅薄膜的成分比为氧化锆：氧化硅＝60mol％：40mol％；所述的腙类金属螯合物有机薄膜为厚度150nm的腙镍螯合物、或腙钴螯合物、或腙铜螯合物、或腙锌螯合物。

所述方法包括下列步骤：

步骤一、基体清洗：所述的基体表面粗糙度小于2nm，基体经去离子水浸泡超声清洗，无水乙醇超声清洗，最后取出用纯度99.9％的高压氮气吹干，置于干燥器中备用；PC片表面粗糙度小于2nm，制备薄膜之前用纯度99.9％的高压氮气清洁；

步骤二、基体和溅射靶材安装：将所述的基体固定在磁控溅射仪的基体托上，然后把基体托夹持在磁控溅射仪真空腔里的基体座上，把所述的氧化锆-氧化硅靶材置于靶基座上固定好，调节靶材与基体之间的距离到6cm，然后关闭真空腔盖开始抽真空，直至腔内真空度优于1×10^-4Pa；将装有待刻蚀的氧化锆-氧化硅薄膜的支架置于磁控溅射设备的真空腔室中，向真空腔室通入惰性气体，惰性气体的流速为30sccm；

步骤三、溅射氧化锆-氧化硅薄膜，调节真空腔室的抽气阀门，使真空腔室的气压为0.4Pa，调节磁控溅射仪的射频电源控制溅射功率并利用计算机控制程序控制溅射时间进行溅射，溅射完成后，依次关闭射频电源、气体流量计，打开闸板阀抽气10min后关闭闸板阀，放气，打开磁控溅射仪的真空腔，取出制备的单层氧化锆-氧化硅薄膜样品；打开阴极灯丝电源、接着打开加速极电源，最后打开中和灯丝电源，使电离惰性原子的阴极灯丝电流为1A，中和惰性离子的中和灯丝电流为15A，实现对氧化锆-氧化硅薄膜的刻蚀；

步骤四、旋涂腙类金属螯合物有机薄膜：称取150mg腙类金属螯合物溶解于5mL四氟丙醇中，超声波振荡至完全溶解，配制成30mg/mL的四氟丙醇溶液，然后用孔径为0.22μm的微孔过滤器过滤，滤液用作涂膜溶液，制膜在室温(25±2℃)和相对湿度45％下进行，将旋涂液滴加在上述制备的氧化锆-氧化硅薄膜样品上，控制匀胶阶段转速2000转/分和时间15秒，在高速溶液旋涂薄膜制备设备上完成腙类金属螯合物有机薄膜的制备；

步骤五、激光辐照：将所述的有机无机复合激光热刻蚀薄膜置于激光直写装置的高精度二维工作平台上，依次打开计算机程序、激光器和信号发生器，采用波长350nm的半导体脉冲激光直接辐照该有机无机复合激光热刻蚀薄膜；

步骤六、去除有机薄膜：用四氟丙醇淋洗激光辐照后的有机无机复合激光热刻蚀薄膜表面6遍，溶解去除腙类金属螯合物有机薄膜；

步骤七、显影：将45wt％的分析纯氢氟酸稀释到15wt％，然后加入分析纯氟化铵，配制成氢氟酸和氟化铵的质量比为1∶1的溶液，以该溶液作为显影液对所述的氧化锆-氧化硅薄膜显影300s，便可制备出需要的微纳图形结构。

上述技术方案提供了一种在彩色滤光膜的表面图形化微结构的方法，采用涂胶、曝光、刻蚀、去胶的工艺流程在彩色滤光膜表面形成微结构，从而减少光发射出来过程中在界面的损失，可实现更高的光取出效率，从而实现了显示器件的低功耗化，并降低了发热。

以上对本发明的显示器件以及彩色滤光膜图形化微结构的方法的实施方式进行了说明。对于本发明的微结构的具体特征如形状、尺寸和位置可以上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。