一种像素单元及其制作方法、显示装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种像素单元及其制作方法、显示装置。其中所述像素单元包括：阳极层、像素定义层、有机发光层与阴极层；其中，所述阳极层包括阵列分布的多个像素阳极，所述像素定义层位于所述阳极层之上，且包括多个具有一定间隔的像素定义单元；所述像素定义单元与所述像素阳极一一对应，且每个像素定义单元在对应的所述像素阳极上界定出一发光区域，所述有机发光层位于所述发光区域中，所述阴极层位于所述有机发光层上。本发明通过改进像素单元的结构，使得光取出效率大大增加。
【专利说明】一种像素单元及其制作方法、显示装置【技术领域】
[0001]本发明涉及显示【技术领域】，尤其涉及一种像素单元及其制作方法。
【背景技术】
[0002]有机电致发光(OrganicLight-EmittingDiode, 0LED)器件的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了:空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时，正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合，产生光亮，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩。
[0003]—般来说，OLED的外部量子效率取决于其内部量子效率(internal quantumefficiency)以及光取出效率。目前限制OLED器件出光效率的原因主要有以下两种:
[0004]第一、光在电极-空气界面、玻璃-空气界面处发生的全反射会限制光取出，这主要是由于不同介质材料之间折射率差异较大产生的，这一差异导致发光点源仅在一定角度内才可以把光线出射出去，所以不在该角度范围内的光线无论经过多少次反射均无法逃逸到器件外部形成出射光线，最终在器件内部逐渐被材料吸收；
[0005]第二、经界面反射后的光线在介质材料内形成波导模式，经传导后被材料吸收。
[0006]图1示出了现有技术中OLED单元的横截面结构示意图。如图1所示,所述OLED单元包括:阳极层 1、像素定义层2、有机发光层3和阴极层4。所述阳极层I包括多个阵列分布的像素阳极；所述像素定义层2覆盖在所述阳极层I之上，并在每个像素阳极上露出发光区域，所述有机发光层3位于所述发光区域内，且所述阴极层位于所述有机发光层3上。从形成的结构看，每个发光区域内的有机发光层3之间完全被所述像素定义层2所填充。此外，所述像素阳极的面积与所述发光区域的面积大小差不多，因此导致所述有机发光层3从侧面出射的光线L在像素定义层2中的光程较长，且有一部分光线经过像素定义层2之后直接入射至底层的玻璃基板后被吸收，而无法从显示屏出射出去。
【发明内容】
[0007]本发明为解决OLED背板的光取出效率低下的问题，提出了一种像素单元及其制作方法、显示装置，用以提高光取出效率。
[0008]根据本发明一方面，其提供了一种像素单元，包括:阳极层、像素定义层、有机发光层与阴极层；其中，所述阳极层包括阵列分布的多个像素阳极，所述像素定义层位于所述阳极层之上，且包括多个具有一定间隔的像素定义单元；所述像素定义单元与所述像素阳极一一对应，且每个像素定义单元在对应的所述像素阳极上界定出一发光区域，所述有机发光层位于所述发光区域中，所述阴极层位于所述有机发光层上。
[0009]其中，相邻的所述像素定义单元之间的间隔大于其对应的相邻的所述像素阳极之间的间隔。
[0010]其中，所述像素定义单元的高度高于所述有机发光层和阴极层厚度之和。[0011 ] 其中，所述像素定义单元的厚度范围介于3?5 μ m之间，高度介于1.3-2.0 μ m之间。
[0012]其中，相邻的所述像素阳极之间的间隔介于0.5-1.5 μ m。
[0013]其中，所述像素定义单元的凸起表面为具有一定弧度的表面。
[0014]根据本发明另一方面，其提供了一种像素单元的制备方法，其包括:
[0015]形成阳极层，并对其进行刻蚀形成阵列分布的多个像素阳极；
[0016]在所述阳极层上形成像素定义层，并对其刻蚀形成多个具有一定间隔的像素定义单元，所述像素定义单元与所述像素阳极一一对应，且使得每个像素定义单元在其对应的所述像素阳极上界定出一发光区域；
[0017]在所述发光区域内形成有机发光层；
[0018]在有机发光层上形成阴极层。
[0019]所述方法还包括:减薄所述多个像素定义单元的厚度，使得相邻的所述像素定义单元之间的间隔大于其对应的相邻的所述像素阳极之间的间隔。
[0020]所述方法还包括:侧面减薄所述多个像素定义单元，使得其凸起表面具有一定弧度。
[0021]本发明还公开了一种显示装置，其包括如上所述的像素单元。
[0022]本发明通过将像素定义层设置成多个相互独立且具有一定间隔的像素定义单元，相较于现有技术，有机发光层周围的像素定义层厚度减薄，使得有机发光层出射的光线在像素定义层中的光程变短；本发明还通过减小各像素阳极之间的间隔使得像素阳极的面积增大，同时由于像素定义层厚度减薄，从有机发光层发出的光经过像素定义层折射后，被像素阳极反射的概率增大，而被基板吸收的概率减小，使得出光效率大大增加。此外，本发明还通过将像素定义单元的凸起表面设置成具有一定弧度的表面，使得光线从所述具有弧度的像素定义单元表面出射时不容易发生全反射，减少了出射光线的损失，提高了光取出效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是现有技术中OLED单元的结构示意图；
[0024]图2是本发明实施例提供的一种像素单元的横截面结构示意图；
[0025]图3(a)?(b)是本发明中有机发光层侧面出射光线经过像素定义单元时的光路图；
[0026]图4是本发明实施例提供的一种像素单元的制备方法流程图；
[0027]图5(a)?(d)是本发明实施例提供的一种像素单元的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0028]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
[0029]本发明针对现有技术中像素定义层结构影响侧面光线的取出效率，经阳极反射后的光线在像素界定层内传输经过的光程较长，被材料吸收较多的能量，以及光从像素界定层结构出射时发生全反射等，导致出射光线的损失的问题，提供了一种像素单元及其制作方法、显示装置，能够缩短光线在像素界定层中的光程，减少光吸收，防止全反射，提高OLED器件的光取出效率，进而提高OLED器件的外部量子效率。
[0030]图2示出了本发明实施例提供的一种像素单元的横截面结构示意图。如图2所示，所述像素单元包括阳极层101、像素定义层102、有机发光层103与阴极层104 ;其中，所述阳极层101包括阵列分布的多个像素阳极1011，所述像素定义层102位于阳极层101之上，且包括具有一定间隔的多个四周环绕型像素定义单元1021 ;所述像素定义单元1021与所述像素阳极1011 —一对应；每个像素定义单元1021在对应的所述像素阳极1011界定出一发光区域，所述有机发光层103位于所述发光区域中，所述阴极层104位于所述有机发光层103上。
[0031]所述多个像素阳极1011以阵列形式分布在基板上，且每个像素阳极1011之间具有一定间隔，在制作工艺允许范围内，所述像素阳极1011之间的间隔可以尽可能小，只要保证所述像素阳极之间不导电就行。这样做的目的是为了使得所述像素阳极1011的面积尽可能大，进而使得未被所述像素定义单元1021所覆盖的面积增大，从有机发光层103侧面出射的光经所述像素定义单元1021折射后能够尽可能多的被所述像素阳极1011所反射。
[0032]可选地，所述像素阳极之间的间隔介于0.5-1.5μπι之间。
[0033]所述像素定义单元1021与所述多个像素阳极1011 —一对应，且位于所述多个像素阳极1011之上。所述像素定义单元1021为四周环绕型结构，即其横截面为环状结构，且具有一定的壁厚，其中间区域为空，用于在其所对应的所述像素阳极之上界定出一发光区域，有机发光层设置在所述发光区域中。在保证有机发光层面积不受影响的情况下，所述像素定义单元1021之间的间隔最好尽可能大。
[0034]可选地，相邻两个所述像素定义单元1021之间的间隔大于其对应的相邻两个所述像素阳极1011之间的间隔。
[0035]如图2所示，每个像素阳极1011上方具有一个像素定义单元1021，相邻两个像素阳极1011上方的相邻两个像素定义单元1021之间具有一定的间隔区域Α，这样可以使得有机发光层103周围的像素定义层材质变少，即有机发光层103出射的光线在像素定义单元1021中经过的光程较短，被像素定义层材质吸收的能量相对较少。而传统的像素定义层材质则充满了两个相邻发光区域之间，使得发光区域中的发光层出射的光线在像素定义层中的光程较长，被像素定义层材料吸收较多的能量。
[0036]此外，本发明中相邻两个所述像素阳极1011之间的间隔在工艺允许范围内尽可能小，这样可以使得像素阳极1011的面积变大；另外，在保证发光区域的面积不受影响的情况下，尽可能保证界定发光区域的像素定义单元1021的厚度较薄，这样可使得其所覆盖像素阳极1011面积较小。从结构上可以看出，相邻两个所述像素定义单元1021之间的间隔大于其对应的相邻两个所述像素阳极1011之间的间隔，使得所述像素阳极1011未被所述像素定义单元1021覆盖的边缘区域面积变大。这样不但保证了有机发光层103侧面出射的光线经过像素定义层的光程较短，且大部分光线在照射到像素阳极1011未被所述像素定义单元1021覆盖的边缘区域时被反射至显示屏外部，提高了光的取出效率。
[0037]可选地，可以通过选择所述像素定义单元1021的形状，和/或尽量减薄其厚度来增加所述像素定义单元1021之间的间隔。所述像素定义单元1021横截面可以为圆环形、椭圆环形、长方环形、正环方形等，其厚度范围介于3?5μπι之间。
[0038]所述有机发光层103位于所述像素定义单元1021界定出的发光区域，使得所述像素定义单元1021围住所述有机发光层103。
[0039]可选地，所述像素定义单元1021的高度大于所述有机发光层103的高度，更进一步地，所述像素定义单元1021的高度大于所述有机发光层103和阴极层104的厚度之和。所述有机发光层103的高度介于0.2-0.3 μ m之间，而所述像素定义单元1021的高度介于
1.3?2.0 μ m之间，优选为1.5μπι。
[0040]本发明提出的上述结构中，所述多个像素定义单元1021为各自独立的单元，且每个像素定义单元1021具有较小的厚度，且它们之间具有足够大的间隔，且其对应的像素阳极1011之间的间隔又足够小，这样使得位于每个像素定义单元1021中间的有机发光层103发出的光经过像素定义单元1021的光程较短，且当其从所述像素定义单元1021的侧面出射并折射以后，大量的光会照射在所述像素阳极1011上，经所述像素阳极反射后输出。因此，这种方式能够大大增加光的出光效率，减少了光的损失。
[0041]此外，本发明中的像素定义单元的凸起表面还可以是带有一定弧度的表面，SP如图2所示，其凸起表面成拱形。这样的话，当有机发光层103出射的光线从所述像素定义单元1021的凸起表面出射时，由于能够减小出射光线的入射角，使得原本入射角大于临界角的出射光线的入射角小于临界角，从而减少出射光线在透明覆盖层内部的全反射，减少出射光线的光损失，进一步提高了 OLED器件的光取出效率。
[0042]图3示出了本发明中发光层侧面出射光经过像素定义单元时的光路图。如图3(a)所示，从有机发光层103发出的一部分光L从像素定义单元1021的侧面出射进入空气后发生折射，所述折射光的大部分光照射在所述像素阳极1011后被反射，反射后的绝大部分光能够直接出射至外部。如图3(b)所示，从有机发光层103发出的还有一部分光L'从像素定义单元1021的凸起表面出射，由于该部分光L'的入射面即所述凸起表面具有一定的弧度，使得相较于平面入射面其入射角要小，因此能够降低该部分光L'发生全反射的几率。图3(b)的虚框中示出了凸起表面为平面和具有弧度的表面时光路的对比图，可以看出，在平面的情况下发生全反射的光，则在具有一定弧度的表面下不发生全反射，而能够直接出射出去。
[0043]本发明实施例还提供了 一种显示装置，包括如上所述的像素单元。其中，像素单元的结构同上述实施例，在此不再赘述。另外，显示装置其他部分的结构可以参考现有技术，对此本文不再详细描述。该显示装置可以为:电子纸、电视、显示器、数码相框、手机、平板电脑等具有任何显示功能的产品或部件。
[0044]图4示出了本发明实施例提供的一种像素单元的制作方法流程示意图。图5示出了本发明实施例提供的一种像素单元的制作工艺流程图。如图4和5所示，所述像素单元的制作方法包括:
[0045]步骤401:在基板上沉积金属材料形成阳极层101，并对其进行光刻和刻蚀形成阳极层的图案，所述阳极层的图案包括阵列分布的多个像素阳极1011 ；
[0046]可选地，形成所述阳极层的金属材料可以为不透明且具有高反射率的金属材料，如银或铝等，可通过磁控溅射、热蒸发或其它成膜方法在基板上沉积所述金属材料而形成所述阳极层。[0047]可选地，在进行光刻和刻蚀形成阵列分布的多个像素阳极时，使得所述多个像素阳极1011的面积尽可能大，即它们之间的间隔尽可能小，只要保证相邻两个像素阳极1011之间不导电即可。这是因为，像素阳极1011的面积越大，有机发光层发出的光线照射在基板上的可能性就越小,被基板吸收的光也就越少，有利于光的出射。
[0048]可选地，所述像素阳极之间的间隔可以介于0.5-1.5μπι之间。
[0049]步骤402:在所述阳极层表面涂覆一层像素定义层102，并对其进行光刻工艺形成多个具有一定间隔的像素定义单元1021，其中所述像素定义举元1021为具有开口部分的四周环绕型结构，且每个所述像素定义单元1021对应一个像素阳极1011，使得每个像素定义单元1021在所对应的像素阳极上界定出一发光区域，所述发光区域位于所述开口部分；
[0050]可选地，所述像素定义层材料选自高透光率的绝缘材料，具体包括透明的有机材料，如聚酰亚胺系列的材料等。
[0051]可选地，在形成所述多个像素定义单元之后，尽可能地减薄所述像素定义单元的厚度。所述像素定义单元的厚度范围介于3?5μπι之间。在保证稳定性的情况下，所述像素定义单元的厚度可以尽可能地薄，这样可以减少有机发光层发出的光在像素定义单元中的传输路径，而且还能增大像素阳极上用于反射有机发光层发出光的面积，从而有利于光的出射。另外，还可以通过选择适当的像素定义单元的形状来增大像素阳极上用于反射有机发光层发出光的面积。所述像素定义单元的形状包括圆环形、椭圆环形、长方环形、正方环形等。
[0052]可选地，通过侧面减薄所述像素定义单元，使得其凸起表面形成为带有一定弧度的表面，其弧度大小以尽可能减少光在凸起表面上的全反射为准进行选择。
[0053]步骤403:在每个所述像素定义单元1021界定出的发光区域内形成有机发光层103 ；
[0054]可选地，所述有机发光层103可以是利用掩膜板在所述像素定义单元1021界定出的发光区域依次蒸镀多种发光材料而形成，所述多种发光材料为形成空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层的材料。
[0055]所述有机发光层103位于所述像素定义单元1021的开口部分，且其高度小于所述像素定义单元1021的高度。所述有机发光层103的高度介于0.2-0.3 μ m之间，而所述像素定义单元1021的高度介于1.3?2.0 μ m之间,优选为1.5μηι。
[0056]步骤404:在所述有机发光层103上沉积金属材料形成阴极层104。
[0057]在形成有有机发光层103的基板上沉积一层金属材料,所述金属材料可选自银、铝和镁中的一种，并通过曝光和刻蚀的方式将有机发光层之外区域的阴极层除去，最终仅保留在有机发光层表面的阴极层。
[0058]可选地，为了保证透光性，所述阴极层的厚度优选为0.1-0.3p m之间，且所述阴极层选用透光率较高的透明导电材质。
[0059]可选地，所述步骤402具体可包括以下步骤:
[0060]步骤4021:在所述阳极层上涂覆一层像素定义层材料；
[0061]步骤4022:在所述像素定义层材料上涂覆一层光刻胶；
[0062]步骤4023:利用掩膜板对所述光刻胶进行曝光，并对所述像素定义层进行刻蚀形成多个具有一定间隔的像素定义单元，每个像素定义单元对应一个像素阳极。[0063]本发明通过将像素定义层设置成多个相互独立且具有一定间隔的像素定义单元，以便光线在像素定义单元中的光程变短；本发明还通过减小像素阳极之间的间隔以及将有机发光层四周的像素定义单元厚度减薄的方式，使得像素阳极的面积增大，有机发光层发出的光在像素定义层中的光程缩短，被像素阳极反射的概率增大，而被基板吸收的概率减小，使得出光效率大大增加。
[0064]此外，本发明还通过将像素定义单元的凸起表面设置成具有一定弧度的表面，使得光线从所述像素定义单元的凸起表面出射时不容易发生全反射，减少了出射光线的损失，提高了光取出效率。
[0065]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种像素单元，包括:阳极层、像素定义层、有机发光层与阴极层；其中，所述阳极层包括阵列分布的多个像素阳极，所述像素定义层位于所述阳极层之上，且包括多个具有一定间隔的像素定义单元；所述像素定义单元与所述像素阳极一一对应，且每个像素定义单元在对应的所述像素阳极上界定出一发光区域，所述有机发光层位于所述发光区域中，所述阴极层位于所述有机发光层上。
2.如权利要求1所述的像素单元，其中，相邻的所述像素定义单元之间的间隔大于其对应的相邻的所述像素阳极之间的间隔。
3.如权利要求1所述的像素单元，其中，所述像素定义单元的高度高于所述有机发光层和阴极层厚度之和。
4.如权利要求1-3任一项所述的像素单元，其中，所述像素定义单元的厚度范围介于3?5 μ m之间，高度介于1.3-2.0 μ m之间。
5.如权利要求1-3任一项所述的像素单元，其中，相邻的所述像素阳极之间的间隔介于 0.5~1.5 μ m。
6.如权利要求1所述的像素单元，其中，所述像素定义单元的凸起表面为具有一定弧度的表面。
7.一种像素单元的制备方法，其包括: 形成阳极层，并对其进行刻蚀形成阵列分布的多个像素阳极； 在所述阳极层上形成像素定义层，并对其刻蚀形成多个具有一定间隔的像素定义单元，所述像素定义单元与所述像素阳极一一对应，且使得每个像素定义单元在其对应的所述像素阳极上界定出一发光区域； 在所述发光区域内形成有机发光层； 在有机发光层上形成阴极层。
8.如权利要求7所述的像素单元的制备方法，其还包括:减薄所述多个像素定义单元的厚度，使得相邻的所述像素定义单元之间的间隔大于其对应的相邻的所述像素阳极之间的间隔。
9.如权利要求7所述的像素单元的制备方法，其还包括:侧面减薄所述多个像素定义单元，使得其凸起表面具有一定弧度。
10.一种显示装置，其包括如权利要求1-6任一项所述的像素单元。
【文档编号】H01L27/32GK103996697SQ201410208922
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年5月16日 优先权日:2014年5月16日
【发明者】石磊, 皇甫鲁江, 许晓伟 申请人:京东方科技集团股份有限公司