一种显示基板、显示装置以及显示基板的制作方法与流程

1.本发明涉及显示的技术领域，特别涉及一种显示基板、显示装置以及显示基板的制作方法。


背景技术：

2.有机电致发光器件(oled,organic light emitting device)相比led具有可制备面光源、发光柔和等优点，近年来在车载照明领域的应用日趋普及。作为信号灯，车载照明oled在不同视角下发光颜色保持稳定尤为重要。
3.oled显示器件按照出光方向主要分为两种，即：底发射oled显示器件和顶发射oled显示器件，其中，底发射oled显示器件是光从衬底基板方向射出的显示器件；顶发射oled显示器件是光从器件顶部方向射出的显示器件。顶发射oled显示器件的正负极之间构成的微腔结构有一系列效应，即，“微腔效应”，但是顶发射器件结构的oled微腔效应导致的显著视角色差。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种显示基板、显示装置以及显示基板的制作方法，用于减小出光角度、产生出光汇聚效果，从而有效补强底发射出光。
5.为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
6.第一方面，本发明提供一种显示基板，包括：
7.衬底基板；
8.像素界定层，所述像素界定层位于所述衬底基板的一侧，所述像素界定层具有开口，所述开口设有发光结构，所述发光结构的出光方向朝向所述衬底基板；
9.出光汇聚结构层，所述出光汇聚结构层位于所述像素界定层和所述衬底基板之间；
10.其中，所述出光汇聚结构层包括第一折射膜层和第二折射膜层，所述第一折射膜层位于所述衬底基板朝向所述发光结构的一侧，所述第一折射膜层具有使所述衬底基板部分暴露的镂空区域，所述发光结构在所述衬底基板上的正投影位于所述镂空区域内，所述像素界定层在所述衬底基板上的正投影覆盖所述第一折射膜层在所述衬底基板上的正投影；所述第二折射膜层位于所述第一折射膜层背离所述衬底基板的一侧，所述第二折射膜层覆盖所述第一折射膜层，且与所述衬底基板的暴露部分接触；
11.所述第二折射膜层的折射率大于所述第一折射膜层的折射率。
12.在衬底基板上设置像素界定层，像素界定层位于衬底基板的一侧，像素界定层具有与发光结构对应的开口，发光结构位于开口内，并且发光结构的出光方向朝向衬底基板，为了将发光结构发出的光汇聚，在像素界定层和衬底基板之间设置有出光汇聚结构层，其中出光汇聚结构层包括第一折射膜层和第二折射膜层，第一折射膜层位于衬底基板朝向发光结构的一侧，第二折射膜层位于第一折射膜层背离衬底基板的一侧；第一折射膜层以环
绕的方式设置，即第一折射膜层具有使衬底基板部分暴露的镂空区域，第二折射膜层覆盖第一折射膜层，且与衬底基板的暴露部分接触；当发光结构层处于发光状态下，底发射光线穿过第二折射膜层到达第二折射膜层与第一折射膜层的界面；由于发光结构在衬底基板上的正投影位于镂空区域内，像素界定层在衬底基板上的正投影覆盖第一折射膜层在衬底基板上的正投影，因此使更大角度范围的底发射出光接触到第一折射膜层的内侧面而不是上表面。由于第二折射膜层的折射率大于第一折射膜层的折射率，当光线入射角大于临界角时将产生全反射，光线结果第二折射膜层射向第一折射膜层的内侧面时将会发生全反射，发生全反射后的光线将减小出光角度，产生出光方向汇聚的效果。通过上述技术方案实现底发射出光汇聚、提高发光结构的发光效率。
13.可选地，沿与所述衬底基板平行的方向，所述第一折射膜层在所述衬底基板的正投影的内边缘与所述像素界定层在所述衬底基板的正投影的外边缘之间存在预设间隙d，d≥5μm。
14.可选地，所述第一折射膜层的横截面为倒梯形，所述第一折射膜层的侧面均为倾斜面；
15.沿所述衬底基板指向所述发光结构的方向，所述第一折射膜层的宽度由小变大。
16.可选地，所述第一折射膜层的折射率n1满足：1.3≤n1≤1.5；
17.所述第二折射膜层的折射率n2满足：1.7≤n2≤1.9。
18.可选地，还包括：依次设置在所述出光汇聚结构层背离所述衬底基板一侧的第一电极层、中间介电层和第二电极层；
19.所述像素界定层具有开口，所述发光结构位于所述开口内。
20.可选地，所述第一折射膜层在垂直于所述衬底基板方向上的厚度为h1；
21.所述第二折射膜层的在垂直于所述衬底基板方向上的厚度为h2；
22.其中，2≤h2/h1≤5。
23.可选地，所述发光结构包括有机发光层、阳极层和阴极层；
24.所述阳极层位于所述第二折射膜层背离所述衬底基板的一侧，所述阴极层位于所述阳极层背离所述衬底基板的一侧，所述有机发光层位于所述阳极层和所述阴极层之间。
25.可选地，所述显示基板还包括缓冲层，所述缓冲层位于所述衬底基板朝向所述发光结构的一侧。
26.第二方面，本发明提供的一种显示装置，包括第一方面提供的任一项所述的显示基板。
27.第三方面，本发明提供的一种显示基板的制作方法，包括：
28.提供一衬底基板；
29.在所述衬底基板的一侧形成有像素界定层，所述像素界定层位于所述衬底基板的一侧，所述像素界定层具有开口，所述开口设有发光结构，所述发光结构的出光方向朝向所述衬底基板；
30.形成在所述像素界定层和所述衬底基板之间的出光汇聚结构层；
31.其中，所述出光汇聚结构层包括第一折射膜层和第二折射膜层，所述第一折射膜层位于所述衬底基板朝向所述发光结构的一侧，所述第一折射膜层具有使所述衬底基板部分暴露的镂空区域，所述发光结构在所述衬底基板上的正投影位于所述镂空区域内，所述
像素界定层在所述衬底基板上的正投影覆盖所述第一折射膜层在所述衬底基板上的正投影；所述第二折射膜层位于所述第一折射膜层背离所述衬底基板的一侧，所述第二折射膜层覆盖所述第一折射膜层，且与所述衬底基板的暴露部分接触；
32.所述第二折射膜层的折射率大于所述第一折射膜层的折射率。
附图说明
33.图1为现有技术中发光结构中的不同阴极层厚度对光学特性的影响示意图；
34.图2为现有技术中发光结构中的不同阴极层厚度的发光效率示意图；
35.图3为本发明实施例提供的一种显示基板的截面示意图；
36.图4为本发明实施例提供的一种显示基板中的第一折射膜层的俯视图；
37.图5为本发明实施例提供的一种显示基板中的第一折射膜层的曝光过程的俯视图；
38.图6为本发明实施例提供的一种显示基板中的第一折射膜层的曝光过程的侧视图；
39.图7a-图7d为本发明实施例提供的一种显示基板的制备过程截面图；
40.图8为本发明实施例提供的一种显示基板的中的发光结构中不同阴极层厚度的发光效率示意图。
41.图标：a-掩膜版；1-衬底基板；2-发光结构；21-有机发光层；22-阳极层；23-阴极层；3-出光汇聚结构层；31-第一折射膜层；311-镂空区域；32-第二折射膜层；4-第一电极层；5-中间介电层；6-第二电极层；7-像素界定层；71-开口；8-缓冲层。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.作为信号灯，车载照明oled在不同视角下发光颜色保持稳定尤为重要，为了避免顶发射器件结构的oled因为微腔效应导致的显著视角色差，车载照明oled通常采用底发射器件结构。下面将顶发射器件结构简称为顶发射结构，底发射器件结构简称为底发射结构。
44.由于底发射oled的阴极层作用是反射发光层出光而不再是透射光，因此需要将阴极层厚度从顶发射结构的左右增加到左右，即阴极层厚度增加6倍以上，来增强阴极层反射、降低顶发射方向(也就是阴极层方向)的漏光。实际生产中为保持产能不降低，即对比顶发射结构保持单片基板上阴极层蒸镀时长不变，制备底发射结构阴极层的金属(例如ag或者al)蒸镀速率也需相应提升大约6倍。具体而言，通常顶发射结构阴极层制备采用共蒸mg和ag形成mg:ag＝1:9和厚度左右的合金膜层，其中ag的厚度约为蒸镀速率大约而底发射结构阴极层制备采用蒸镀ag形成大约金属膜层，ag镀率需增大到
45.并且在实际生产过程发现，即使将ag的蒸发源从1个增加到2个，即每个蒸发源镀
率来实现的总镀率，因为每个蒸发源的镀率从顶发射结构的增加到底发射结构的需要更高的蒸镀温度(1100℃增加到1200℃)，蒸镀过程随时长增加蒸发源口会出现ag颗粒沉积，造成蒸发源堵口；此时为保持金属镀率需要给蒸发源持续升温，进一步加剧蒸发源堵口。
46.为解决以上问题，有以下技术方案，技术方案一：控制蒸镀时长，例如每间隔50小时降温开腔、更换阴极金属坩埚，来防止蒸发源堵口；但是这种方案一方面会延长生产周期、增加人工工时和成本，另一方面在多次升降温过程造成材料空烧和浪费。技术方案二：降低阴极金属镀率和增加单片基板金属蒸镀时间，保证阴极层厚同时避免蒸发源堵口，但单片基板阴极金属蒸镀时长增加会降低产能、同时造成其他功能层材料的空烧和浪费。技术方案三：进一步增加阴极金属材料蒸发源的数量，从而保持总的蒸镀速率不变，同时降低单个蒸发源的镀率。因为每个蒸发源都需要添加金属锅底料，增加蒸发源数量会相应增加金属耗量和成本。技术方案四：从器件结构设计角度减薄阴极层厚度，例如从减薄到从而降低阴极金属的镀率和蒸发源堵口风险。但因为阴极层减薄导致阴极漏光增加，将会牺牲发光效率。
47.因此底发射oled的阴极层厚度过厚虽然保证了反射有机发光层出光效率，但是在制备阴极层时会出现蒸发源堵口等问题；如果要将阴极层厚度减薄，虽然可以避免蒸发源堵口，但是阴极层减薄导致阴极漏光增加，将会牺牲发光效率。
48.如图1和图2所示，为解决底发射oled厚阴极层制备时蒸镀速率大、蒸镀温度高造成蒸发源堵口的问题，而将阴极层厚度减薄，从而在不变更单片基板阴极层金属蒸镀时长前提下，降低金属蒸镀镀率和所需蒸镀温度，可以有效避免蒸发源堵口的问题，但是因此阴极层厚度减薄造成了顶发射漏光比例增加和效率损失。例如当阴极层厚度从减薄到单个蒸发源的镀率从减少到(蒸镀温度降低大约60℃)，可有效降低蒸发源堵口风险。但如图1所示，随着阴极层厚度减薄到顶发射漏光(即阴极层方向漏光)与底发射出光(阳极层方向出光)的亮度比例将从原来的大约0.3％增大到1.4％；如图2所示，相应的发光效率下降6％。
49.针对上述问题，下面结合说明书附图对本发明实施例提供的一种显示基板做进一步详细描述。
50.如图3所示，第一方面，本发明实施例提供了一种显示基板，包括：
51.衬底基板1；
52.像素界定层7，像素界定层7位于衬底基板1的一侧，像素界定层7具有开口71，开口设有发光结构2，发光结构2的出光方向朝向衬底基板1；
53.出光汇聚结构层3，出光汇聚结构层3位于像素界定层7和衬底基板1之间；
54.其中，出光汇聚结构层3包括第一折射膜层31和第二折射膜层32，第一折射膜层31位于衬底基板1朝向发光结构2的一侧，第一折射膜层31具有使衬底基板1部分暴露的镂空区域311，发光结构2在衬底基板1上的正投影位于镂空区域311内，像素界定层7在衬底基板1上的正投影覆盖第一折射膜层31在衬底基板1上的正投影；第二折射膜层32位于第一折射膜层31背离衬底基板1的一侧，第二折射膜层32覆盖第一折射膜层31，且与衬底基板1的暴
露部分接触；
55.第二折射膜层32的折射率大于第一折射膜层31的折射率。
56.需要说明的是，在衬底基板1上设置像素界定层7，像素界定层7位于衬底基板1的一侧，像素界定层7具有与发光结构2对应的开口71，发光结构2位于开口71内，并且发光结构2的出光方向朝向衬底基板1，为了将发光结构2发出的光汇聚，在像素界定层7和衬底基板1之间设置有出光汇聚结构层3，其中出光汇聚结构层3包括第一折射膜层31和第二折射膜层32，第一折射膜层31位于衬底基板1朝向发光结构2的一侧，第二折射膜层32位于第一折射膜层31背离衬底基板1的一侧；第一折射膜层31以环绕的方式设置，即第一折射膜层31具有使衬底基板1部分暴露的镂空区域311，第二折射膜层32覆盖第一折射膜层31，且与衬底基板1的暴露部分接触；当发光结构2层处于发光状态下，底发射光线穿过第二折射膜层32到达第二折射膜层32与第一折射膜层31的界面；由于发光结构2在衬底基板1上的正投影位于镂空区域311内，像素界定层7在衬底基板1上的正投影覆盖第一折射膜层31在衬底基板1上的正投影，因此使更大角度范围的底发射出光接触到第一折射膜层31的内侧面而不是上表面。由于第二折射膜层32的折射率大于第一折射膜层31的折射率，当光线入射角大于临界角时将产生全反射，光线结果第二折射膜层32射向第一折射膜层31的内侧面时将会发生全反射，发生全反射后的光线将减小出光角度，产生出光方向汇聚的效果。通过上述技术方案实现底发射出光汇聚、提高发光结构2的发光效率。
57.另外，第二折射膜层32覆盖第一折射膜层31能够使表面更加平坦，减少发光结构2的色偏情况。
58.当然，发光结构2以底发射oled为例进行说明，其中发光结构2具体包括有机发光层21、阳极层22和阴极层23；阳极层22位于第二折射膜层32背离衬底基板1的一侧，阴极层23位于阳极层22背离衬底基板1的一侧，有机发光层21位于阳极层22和阴极层23之间。
59.由于在避免蒸发源堵口问题的出现，底发射oled阴极层将做减薄设计，但是阴极层减薄又会导致底发射oled发光效率损失，为了补偿底发射oled阴极层减薄时漏光增加导致的发光效率损失，在衬底基板1上设置出光汇聚结构层3。
60.可选地，沿衬底基板1平行的方向，第一折射膜层31在衬底基板1的正投影的内边缘与像素界定层7在衬底基板1的正投影的外边缘之间存在预设间隙d，d≥5μm。当发光结构2层处于发光状态下，由于第一折射膜层31在衬底基板1的正投影的内边缘与像素界定层7在衬底基板1的正投影的外边缘之间存在预设间隙d，发光结构2发出的光将不会射到第一折射膜层31朝向发光结构2的一侧，也就是发光结构2发出的光将不会射到第一折射膜层31的顶部表面。发光结构2发出的光将会射到第一折射膜层31的内侧面。
61.在一种具体的实施方式中，如图4所示，如4为本发明实施例提供的一种显示基板中的第一折射膜层31的俯视图，其中第一折射膜层31的横截面积为倒梯形，第一折射膜层31的侧面均为倾斜面；沿衬底基板1指向发光结构2的方向，第一折射膜层的宽度由小变大。
62.继续参考图3，为保证从发光结构2发出的光从第二折射膜层32射向第一折射膜层31发生全反射，关于产生全发射的条件是：光必须由光密介质射向光疏介质，并且入射角必须大于或等于临界角c。将第一折射膜层31的侧面设计为倾斜面，使得发光结构2的入射角θ大于或等于临界角c，并且第二折射膜层32的折射率大于第一折射膜层31的折射率，例如，第一折射膜层31的折射率n1满足：1.3≤n1≤1.5；第二折射膜层32的折射率n2满足：1.7≤
n2≤1.9。
63.具体地，出光汇聚结构层3制备工艺包括以下步骤：第一步制备第一折射膜层31，制备过程如图5和图6所示，图5和图6为使用掩膜版a曝光过程示意图，第一折射膜层31的材料选择为负性胶，采用整面涂覆负性胶制备涂覆层，随后对每个发光结构2的发光区边缘外扩至少5μm的方形环状区域进行曝光，负性胶涂覆层的曝光部分将在显影后保留且形成截面呈现倒梯形的第一折射膜层31；当然第一折射膜层31的材料也可以选择为正性胶，具体制备方式在此不再赘述。第一折射膜层31制备完成后，第二步沉积，在第一折射膜层31上沉积光刻胶，通过狭缝式涂胶完成对第一折射膜层31的填充和覆盖。
64.在一种具体的实施方式中，第一折射膜层31在垂直于衬底基板1方向上的厚度为h1；第二折射膜层32的在垂直于衬底基板1方向上的厚度为h2；
65.其中，2≤h2/h1≤5。
66.具体地，第一折射膜层31的高度h1为6μm-10μm，而第二折射膜层32的高度h2为20μm到30μm。像素界定层7的开口71宽度w为20μm-24μm，而第一折射膜层31上表面水平尺寸l为6μm到10μm，即相比像素界定层7的开口71宽度w可以至少内缩10μm。在图3中发光结构2为发光状态下，发射光线穿过第二折射膜层32到达第一折射膜层31和第二折射膜层32的交界面。
67.例如，第一折射膜层的横截面可以为倒梯形，由于倒梯形第一折射膜层31顶部边缘相比发光结构2的阳极层边缘水平方向至少外扩5μm，因此使更大角度范围的出光接触到倒梯形第一折射膜层31的侧面而不是上表面。当入射角大于临界角产生全反射时，光线经过倒梯形第一折射膜层31侧面的全反射将减小出光角度，产生出光方向汇聚的效果。通过上述方案实现底发射结构出光汇聚、提高正视角发光效率，从而补偿阴极层减薄和漏光增加造成的效率损失。当然，第一折射膜层的横截面不仅限于倒梯形的形状，也可以设计成其他图案化的形状，只要满足从发光结构发出的光从第二折射膜层射向第一折射膜层发生全反射达到出光汇聚的效果即可。
68.本发明实施例提供的显示基板还包括：依次设置在出光汇聚结构层3背离衬底基板1一侧的第一电极层4、中间介电层5、第二电极层6和像素界定层7；
69.像素界定层7具有开口71，发光结构2位于开口71内。
70.继续参考图3，第一电极层位于出光汇聚结构层3背离衬底基板1的一侧，中间介电层5包覆所述第一电极层4，中间介电层5在出光汇聚结构层3上的正投影覆盖第一电极层4在出光汇聚结构层3的正投影；将位于第一电极层4上方的中间介电层5设置有过孔，第二电极层6位于过孔内，并且第二电极层6在出光汇聚结构层3的正投影位于第一电极层4在出光汇聚结构层3的正投影内；像素界定层7在出光汇聚结构层3的正投影完全覆盖第一电极层4、中间介电层5、第二电极层6中任意结构层在出光汇聚结构层3的正投影；并且像素界定层7在衬底基板1上的正投影覆盖第一折射膜层31在衬底基板1上的正投影.
71.如图7a-图7d所示，在出光汇聚结构层3上通过磁控溅射和干法刻蚀制备图案化第一电极层4，例如第一电极层4包括多层层叠设置的金属子层，由上到下金属子层的材料为ti、al和ti，厚度分别为和即仅保留像素定义层下方的金属。然后在第一电极层4上通过物理气相沉积(pvd,physical vapor deposition)和干刻制备图案化中间介电层5(ild,inter-layer dielectric)，例如中间界定层的材料为sinx，厚度为
中间介电层5包覆第一电极层4仅预留一小段第二电极层的过孔。接着在图案化中间介电层5上通过磁控溅射和湿法刻蚀制备图案化第二电极层6和发光结构中的阳极层，例如，阳极层的材料为氧化铟锡(ito，indium tin oxides)，厚度为第二电极层通过中间介电层5过孔和第一电极层4搭接，同时沿着单个发光结构2发光区边缘绕行半圈，最终和发光结构2的阳极层22搭接。最后在图案化阳极层22上通过pvd和干刻沉积图案化像素定义层(pdl，pixel definition layer)，裸露出发光结构2的阳极层22同时包覆中间介电层5和第二电极层6，本技术中的第二电极层6为阳极走线。
72.继续参考图7d，第一电极层4在衬底基板1上的正投影位于第一折射膜层31在衬底基板1上的正投影内；另外，第二折射膜层32覆盖第一折射膜层31能够使表面更加平坦，减少发光结构的色偏情况。
73.在一种具体的实施例中，显示基板还包括缓冲层8，缓冲层8位于衬底基板1朝向发光结构2的一侧。由于缓冲层8的存在，当显示基板发生跌落等冲击力时，可以起到缓冲和保护作用。
74.具体地，通过在衬底基板1上通过物理气相沉积(pvd,physical vapor deposition)制备缓冲层8(buffer)，例如缓冲层8材料为siox，厚度为
75.如图8所示，尽管发光结构2中的阴极层厚度减薄到造成发光效率降低6％，但通过出光汇聚结构层3后发光效率提升8％，从而通过出光汇聚结构层3有效补偿了因为发光结构2中的阴极层减薄导致的阴极层方向漏光，从而增加了阴极层减薄造成的效率损失。
76.并且出光汇聚结构层3中的第二折射膜层的材料为光学透明胶，也就是发光结构的出光方向为光学透明胶，透过率高，因此发光结构的光损耗极少。
77.第二方面，本发明实施例提供一种显示装置，包括第一方面任一项所述的显示基板。
78.第三方面，本发明实施例提供一种显示基板的制作方法，包括：
79.提供一衬底基板1；
80.在衬底基板1的一侧形成有发光结构2，发光结构2的出光方向朝向衬底基板1；
81.形成在发光结构2和衬底基板1之间的出光汇聚结构层3；
82.其中，出光汇聚结构层3包括第一折射膜层31和第二折射膜层32，第一折射膜层31位于衬底基板1朝向发光结构2的一侧，第二折射膜层32位于第一折射膜层31背离衬底基板1的一侧；第一折射膜层31具有镂空区域311，发光结构2与镂空区域311一一对应并设置于对应的镂空区域311内：
83.沿与衬底基板1平行的方向，第一折射膜层31在衬底基板1的正投影的内边缘与发光结构2在衬底基板1的正投影的外边缘之间存在预设间隙；
84.第二折射膜层32的折射率大于第一折射膜层31的折射率。
85.显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。