一种显示面板的制作方法

1.本发明涉及oled技术领域，尤其涉及一种显示面板。


背景技术：

2.随着增强现实/虚拟现实技术(以下简称“ar/vr”)市场持续扩大，oled微显示技术产品(也称为硅基oled)以其自发光、厚度薄、质量轻等优异特性，在ar/vr领域商机日渐凸显。
3.由于目前的硅基oled微显示屏彩色化大多采用白光加彩色滤光膜(colorfilter，简称cf)的方案，由于彩色滤光膜的存在，导致整体能量利用率较低，需要串联两个电致发光器件以保证较高的亮度，串联设置的电致发光器件导致光学微腔系统的腔长过长，在屏幕边缘的大出射角度下，色彩偏移情况非常严重。
4.因此，目前亟需解决现有技术中的显示面板容易受屏幕边缘的大出射角度影响而导致出现色偏的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提出一种显示面板，以解决背景技术中提及的问题。
6.基于上述目的，本发明提供了一种显示面板，包括：
7.衬底基板；
8.多个像素单元，位于所述衬底基板之上，至少一个所述像素单元包括多个子像素；
9.多个光控区域，位于所述像素单元的出光侧，所述光控区域沿所述衬底基板的中心向边缘方向依次间隔设置；至少部分所述光控区域中布设有控光元件，至少部分所述控光元件分别对应设置有不同的预设偏折角度；所述控光元件被配置为能够折射所述像素单元发出的光线，以使所述光线沿预设方向出光；
10.其中，各所述光控区域折射光线的偏折角度沿所述衬底基板的中心向边缘方向渐变增大。
11.进一步地，所述光控区域被配置为以所述衬底基板的中心点为圆心的环形区域，各所述光控区域的环宽相同。
12.进一步地，所述控光元件与所述像素单元一一对应设置。
13.进一步地，所述控光元件包括偏光棱镜，所述偏光棱镜包括多个沿所述衬底基板的中心向边缘的方向厚度依次减薄的直棱镜。
14.进一步地，各所述偏光棱镜靠近所述衬底基板的中心的一侧厚度相同。
15.进一步地，所述控光元件包括超表面结构，所述超表面结构包括多个直径不同的纳米柱，在同一个光控区域，各所述纳米柱的直径沿所述衬底基板的中心向边缘方向渐变减小。
16.进一步地，所述衬底基板沿光线传播路径的方向间隔设有至少两层所述超表面结构，相邻层所述超表面结构匹配的预设波段不同。
17.进一步地，还包括基础晶圆，所述控光元件能够通过纳米压印技术压印至所述基础晶圆上，所述基础晶圆被配置为连接至所述像素单元的出光侧。
18.进一步地，还包括：彩色滤光膜，位于所述像素单元远离所述衬底基板的一侧，所述彩色滤光膜与所述子像素一一对应；所述控光元件位于所述彩色滤光膜的出光侧。
19.进一步地，还包括：
20.微透镜阵列层，所述微透镜阵列层位于所述彩色滤光膜和所述控光元件之间，所述微透镜阵列层与所述彩色滤光膜对应设置。
21.从上面所述可以看出，本发明提供的显示面板，在衬底基板上设有多个像素单元，至少一个所述像素单元包括多个子像素，由于像素单元发出光线的出射角度不同，至少部分控光元件分别对应各像素单元设置有不同的预设偏折角度；当控光元件接收像素单元的光线时能够折射光线，由于各光控区域折射光线的偏折角度沿衬底基板的中心向边缘方向渐变增大，光线能够沿预设方向出光，从而使衬底基板上不同位置的光线均保证良好的色彩视觉体验，避免出现大角度出射光线的色偏情况。
附图说明
22.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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1a为本发明实施例中微腔效应的示意图；
24.图1b为本发明实施例中串联两电致发光器件时微腔效应的仿真模拟图；
25.图2为本发明实施例中显示面板的整体结构示意图；
26.图3为本发明实施例中衬底基板的光控区域分布图；
27.图4a为本发明实施例中偏光棱镜在衬底基板上的结构示意图；
28.图4b为本发明实施例中微透镜阵列层的结构示意图。
29.图5为本发明实施例中偏光棱镜的一种结构形式图；
30.图6为本发明实施例中控光元件为偏光棱镜时的一种制备流程图；
31.图7a为本发明实施例中超表面结构柱的一种结构形式图；
32.图7b为本发明实施例中超表面结构柱的仿真模型示意图；
33.图7c为图7b的具体仿真结构示意图；
34.图7d为本发明实施例中超表面结构在衬底基板上的一种结构形式图；
35.图8a为本发明实施例中显示面板的一种制备流程图；
36.图8b为本发明实施例中显示面板的另一种制备流程图。
37.附图标记说明
38.1、衬底基板；2、光控区域；3、偏光棱镜；4、超表面结构柱；5、直棱镜；6、微透镜阵列层；7、彩色滤光膜；8、tfe封装层；9、el层；10、基础晶圆；11、玻璃盖板。
具体实施方式
39.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，对本发明进一步详细说明。
40.需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
41.本实施例中出现的名词对应解释如下：
42.角度定制：
43.在vr/ar中，光学模组需要将较小的屏幕放大，并投射到远端，在人眼前形成放大的虚像，已获得较好的视觉感受。由于图像被放大，整个光学系统对屏幕不同位置的出光方向有不同的需求，越靠近屏幕边缘，通过光学系统进入人眼的光的出射角度越大。因此，显示面板的边缘位置的光线需要做一定的偏折处理，即对不同位置的光线进行“角度定制”。
44.光学的微腔效应：
45.对于oled器件，来自阴极的电子和来自阳极的空穴能够在发光层进行复合，以光子的形式向外辐射能量，该过程类似于偶极子振荡，可以看作一个点光源，向四周同时辐射能量。当阳极面和阴极面均具有一定的反射率的时候，光可以在两个反射面间进行多次反射振荡，根据波的相关原理，满足特定波长条件的波会得到加强，不满足条件的波会被减弱，这个过程被称为微腔效应。
46.微腔效应具有两个显著的特点：1、其可以有效收窄发射谱的半峰宽，且适当的微腔能够提升出光效率；2、微腔效应具有很强的腔长依赖性，随着观看视角变化，等效腔长也会发生变化，进而导致出射峰的最高点随着变化，通常情况下，随着视角的变大，微腔效应的峰值点出现蓝移。
47.其中，图1a为本实施例中微腔效应的示意图，微腔效应中相关光谱应满足以下公式：
[0048][0049]
其中，t2、r2、r1为出光面的透过率、反射率和发射面的反射率。l1为发光面到反射面的距离，l为总腔长的长度，φ1和φ2分别为反射面和出射面的反射光的相位偏移，ω为光波的角频。可知在并且的情况下，增益效果取得最大值，此值对应下的波长即为微腔增益峰的波长。
[0050]
图1b为串联两个el(electroluminescent，电致发光器件)时微腔效应的仿真模拟图，其横坐标为波长，纵坐标为观看角度，纵向最中心为正视角，向两侧偏移后为大视角，可
以看出，随着视角的增大，微腔效应的增益峰出现蓝移；图中下半部分为rbg三色el的本征光谱，其中，整个器件所呈现出的最终视觉效果，实际上是本征峰和增益峰的乘积。
[0051]
可以看出，在正视角下，b色光谱和g色光谱的本征峰和增益峰是重合的，而r色光谱的是错开的，而在大视角情况下，b色光谱和g色光谱的本征峰和增益峰是错开的，而r色光谱的是逐渐重合，这就意味着，随着视角的增大，b色光谱和g色光谱的亮度会逐渐衰减，而r色光谱的亮度则会逐渐增大。这种特定结构下的峰位变化，导致了el器件在大视角下会严重偏红。
[0052]
目前的解决方法一般通过microlens(显微镜头)与实际像素相互精确错位的情况，出射光线的角度偏折定制。通过microlens实现对光线的偏折作用时，由于需要一一对应不同像素点的光源位置偏移设置，光源出射光线容易达到相邻的microlens上，导致偏折效果不理想；另外，microlens对于正视角光线和边缘位置的大视角光线的折射程度不同，容易出现实际展示颜色坐标点不同。
[0053]
基于上述问题描述，本实施例中提出了一种显示面板，以便于更好的实现对oled大角度光线的偏折作用，进而避免出现色偏问题。
[0054]
如图2和图3所示，本实施例中的显示面板包括衬底基板1和位于衬底基板上的多个像素单元，至少一个像素单元包括多个子像素，还包括位于像素单元的出光侧的多个光控区域，光控区域沿衬底基板的中心向边缘方向依次间隔设置；至少部分光控区域中布设有控光元件，至少部分控光元件分别对应设置有不同的预设偏折角度；控光元件被配置为能够折射像素单元发出的光线，以使光线沿预设方向出光；其中，各光控区域折射光线的偏折角度沿衬底基板的中心向边缘方向渐变增大。
[0055]
通过上述描述可以看出，本发明提供的显示面板，当控光元件接收像素单元的光线时能够折射光线，由于各光控区域折射光线的偏折角度沿衬底基板的中心向边缘方向渐变增大，光线能够沿预设方向即正向视角方向偏折出光，从而使衬底基板上不同位置的光线均保证良好的色彩视觉体验，避免出现大角度出射光线的色偏情况。
[0056]
在一些实施例中，衬底基板上设有多个像素单元，各像素单元均包括多个子像素，子像素由红蓝绿(rgb)三原色组成，其中，各子像素的排列组成像素单元的形式可以采用现有成熟的排列形式，例如pentile排列。
[0057]
如图4a所示，在一些实施例中，前述的衬底基板1一般包括el层9及封装层8，在此，显示面板还包括一层彩色滤光膜7，彩色滤光膜7位于像素单元远离衬底基板的一侧，彩色滤光膜7与子像素一一对应；控光元件位于所述彩色滤光膜7的出光侧，本实施例中，彩色滤光膜7与子像素一一对应设置的装配工艺可以采用现有成熟技术，下文中均以在衬底基板1上布设有彩色滤光膜7的结构进行说明。
[0058]
在一些实施例中，如图4b所示，于彩色滤光膜7和控光元件之间还布设有微透镜阵列层6，微透镜阵列层6位于彩色滤光膜7和控光元件之间，微透镜阵列层6与彩色滤光膜7对应设置.微透镜阵列层6用于收束电致发光层的发出光线，以使位于边缘位置的光线汇集至正向视角。
[0059]
在此，微透镜阵列层6为现有技术中成熟的microlens，microlens在本实施例中并不用于起到偏折光线的作用，而是一一对应各像素点的光源位置对准设置，并仅起到用于收束光线的作用；这是由于microlens在现有技术中用于偏折光线时，需要相对像素点的光
源位置稍偏移一定距离，该设置需要较高的对准精度，同时，位于相邻像素点的光源容易误穿经偏移一定距离的microlens，导致出现颜色的误差；因此，本方案中将microlens用于对光线的收束作用，再利用控光元件进行光线的偏折，此设置能够降低microlens的设置精度，并可在保证光线亮度的前提下，实现对边缘位置的光线偏折。
[0060]
本实施例中，光控元件与像素单元一一对应设置，由于边缘位置的像素单元的光线偏折角度较大，如图2所示，图2中的箭头方向即为经过控光元件偏折后的光线方向，也就是对应的预设方向，预设方向是指位于边缘位像素发出光偏折至大视场时的偏折方向，由于所处边缘位置不同，各边缘位置对应的预设方向也不同；预设偏折角度即用于将光线偏折至大视场的预设方向时的角度。
[0061]
如图2和图4a所示，在一些实施例中，控光元件为一偏光棱镜3，任意两相邻的所述偏光棱镜3中，靠近所述衬底基板1中心的所述偏光棱镜3的折射角度小于靠近所述衬底基板1的边缘的所述偏光棱镜3的折射角度。具体的，根据折射的原理，由显示面板的衬底基板1发出的、本应该正向发射的光在遇到斜棱镜的时候改变了传播方向，而前后传播方向的夹角和棱镜的预设偏折角度相关。
[0062]
在一些实施例中，各所述偏光棱镜3靠近所述衬底基板1的中心的一侧厚度相同，此设置能够进一步提升偏光棱镜偏折光线后的均应性，有利于提升整体视觉体验；需要说明的是，在上述实施例中，各偏光棱镜的靠近衬底基板1的中心的一侧厚度允许在一定误差范围内视为相同，例如，厚度的最大值与最小值之间的差不大于一设定值，该设定值应根据实际使用场景设定，只要避免过大差距的偏光棱镜影响光线的偏折视觉效果即可。
[0063]
进一步地，由于在ar或者vr中，越靠近屏幕边缘，通过光学系统进入人眼的光的出射角度越大，因此，越靠近衬底基板1中心的正向视角的光线实际要偏折的角度越小，越靠近衬底基板1的边缘的大角度的光线实际要偏折的角度越大。通过合理地设计各个偏光棱镜3的预设偏折角度，能够使得边缘像素正向发出的光被偏折到了大视场去，从而避免了大角度光线的亮度地衰减，并使边缘大角度发出的光线与中心正视角发出的光线具有相近的色坐标，抑制了大视角色偏的问题。
[0064]
如图3和图4a所示，在一些实施例中，光控区域2为以衬底基板1的中心点为圆心的多个同心环状区域，各个光控区域2的环宽、也就是内环和外环之间的间距相同，在各个光控区域2中，控光元件所对应的偏光棱镜3为一顺沿光控区域2布设的环状偏光棱镜3，在此，由于光线的散射均匀性，环状设置的偏光棱镜3能够使衬底基板1的光线被均匀的偏折发射出偏光棱镜3。在此，由于光线的散射角度不同，光控区域2的分界线并不明确，因此，控光元件对应衬底基板1的对位需求精度较低，有利于快速、高效的将控光元件装配至衬底基板1上。
[0065]
在一些实施例中，可以设定一定的散射区间，在该散射区间内的光控区域2布设一组控光元件。例如，0
°‑
10
°
之间内的散射区域作为一个光控区域2，在此光控区域2内布设一组用以折射0
°
到10
°
光线的控光元件；10
°‑
20
°
之间内的散射区域作为一个光控区域2，在此光控区域2内布设一组用以折射10
°
到20
°
光线的控光元件；20
°‑
30
°
之间内的散射区域作为一个光控区域2，在此光控区域2内布设一组用以折射20
°
到30
°
的光线的控光元件。当然，本实施例中对此仅做举例说明，该光控区域2的分隔也可以设定于其他角度区间内。
[0066]
需要说明的是，在一些实施例中，每个光控区域中均布设有一组控光元件，且每组
控光元件分别对应设置有不同的预设偏折角度，此设置能够进一步提升对入射光向的折射均匀性，从而保证良好的色彩视觉体验；作为一种可替换的实施方式，不同光控区域中的控光元件可以省略，例如，每间隔一个光控区域内的控光元件省略，或者仅省略其中一个光控区域内的控光元件；作为另一种可替换的实施方式，相邻的光控区域中的控光元件可以设置相同的预设偏折角度，以简化装配工艺。
[0067]
在一些实施例中，偏光棱镜3被设置为非环状的条状棱镜，该条形棱镜也由衬底基板1的中心向边缘方向间隔设置，各条状棱镜的预设偏折角度朝向边缘方向依次增大。
[0068]
进一步地，如图5所示，偏光棱镜3包括多个沿所述衬底基板的中心向边缘的方向厚度依次渐薄的直棱镜5，由于偏光棱镜3需要实现对光波的相位调节，偏光棱镜3的折射精度要求较高，采用上述多个直棱镜5组合的方式制作能够避免平滑过渡的偏光棱镜3加工工艺复杂而影响效率和成本，便于实际加工和生产。
[0069]
如图6所示，该偏光棱镜3采用对一整体的直棱镜进行阶梯曝光后固化的方式制作成形，具体的可以采用如下步骤：
[0070]
s1，获取直棱镜，在直棱镜上涂覆光刻胶。
[0071]
s2，对直棱镜进行阶梯曝光。
[0072]
s3，固化得到偏光棱镜3。
[0073]
在一些实施例中，在步骤s2中，可以根据实际需要的预设偏折角度，进行多次阶梯曝光，每次阶梯曝光后均会成型一新厚度的棱镜，例如，依次进行图6中示例的三次曝光，或者进行其他次数的曝光等。在此，图6中curing即为本实施例中提及的固化操作。
[0074]
在一些实施例中，如图7a所示，控光元件为超表面结构，超表面结构包括多个直径不同的纳米柱，在同一个光控区域，各所述纳米柱的直径沿所述衬底基板的中心向边缘方向渐变减小。由于超表面结构能够调节光线的相位和/或振幅，所述光线经过所述超表面结构调节后能够沿预设方向出光。在此，超表面结构可以采用现有技术中成熟的超表面结构柱4，其基于广义斯涅尔定律，通过亚波长的微结构调控电磁波的相位和/或振幅等特性，实现对光线的偏转。
[0075]
具体的，本实施例中在衬底基板1上布设多个直径不同的超表面结构柱4，超表面结构柱4的直径在亚波长范围内，高度在百纳米量级，由于实际调节的光线的角度不同，需要计算尺寸覆盖的相位变化和透过率变化，根据超表面结构柱4的要求，结构应覆盖2pi的相位变化，透过率尽量高，在此，由于各个角度实际需要偏折角度不同，需要布设对应的超表面结构柱4，对于超表面结构柱4的布设间距可以基于现有成熟的计算方法计算得出，只要能够使光线穿过超表面结构柱4后折射沿预设方向出光即可。
[0076]
如图7b所示，图7b为基于商业软件fdtd建立的超表面结构柱4的仿真模型，该模型由不同直径的超表面结构柱4和位于超表面结构柱4下的隔垫玻璃层组成，通过对超表面纳米柱的精确计算，实现对光线的折射沿预设方向出光。
[0077]
图7c为图中所述仿真模型的具体仿真结构，在此，超表面结构柱4具体偏折角度为20
°
，由结果可以看出，沿着正向发出的光，在经过偏折透镜后，光路发生了偏折，最终的传播方向为与正向的夹角为20
°
，与设计结果相一致。此结果说明，通过纳米柱超透镜的结构，能够实现显示面板角度定制的需求。
[0078]
进一步地，如图7d所示，衬底基板1沿光线传播路径的方向间隔设有两层超表面结
构，各层超表面结构上布设有多组超表面结构柱4，各层超表面结构柱4匹配的预设波段不同，具体的，在彩色滤光膜7上层制备第一层针对特定波段的超表面结构，经过平坦工艺以后，在制备第二层针对其他波段的超表面结构，通过超表面结构在空间上的叠加，实现对显示面板的各个波段的相位调节，从而实现在显示面板的特定位置的预设方向出光。在此，对于特定波段的设定应匹配该位置的光线对应预设方向设置。
[0079]
在一些实施例中，如图8a所示，超表面结构柱连接至衬底基板上的方式可以采用如下方式：
[0080]
a1，制备oled衬底基板1。
[0081]
a2，制备前述的超表面结构。
[0082]
a3，通过纳米压印技术将超表面结构压印至所述oled衬底基板1上。
[0083]
oled衬底基板1可以采用现有成熟的技术制备，制备oled衬底基板1并在其表面胶合一层基础晶圆10，以便于后续的干法蚀刻工艺；利用纳米压印技术(图8a中的nil标识)结合干法蚀刻工艺(图8a中的dry etch标识)将超表面结构压印至oled衬底基板1的基础晶圆10上，经过平坦后将得到产品利用树脂胶合玻璃盖板11，形成成品显示面板；此设置无需精确对位设计，有利于超表面技术的实际量产设计延伸。
[0084]
在上述实施例中，基础晶圆10的作用为用于后续的干法蚀刻工艺，其可以采用玻璃盖板11层上垫设氮化硅材料；从而将超表面结构柱4转移到基础晶圆10上。当然，在此本实施例中对基础晶圆的制作方式仅做举例说明。
[0085]
在一些实施例中，如图8b所示，超表面结构柱连接至衬底基板上的方式还可以采用如下方式：
[0086]
b1，制备oled衬底基板1。
[0087]
b2，利用纳米压印技术将超表面结构压印于基体晶圆上。
[0088]
b3，将oled衬底基板1和基体晶圆贴合。
[0089]
b4，切割出成品显示面板。
[0090]
在上述实施例中，oled衬底基板1可以采用现有成熟的技术制备，制备oled衬底基板1后，利用纳米压印技术(图8b中的nil标识)结合干法蚀刻技术(图8b中的dry etch标识)将超表面结构先行压印至基体晶圆上，基体晶圆平坦后利用树脂等胶合剂贴合至oled衬底基板1上，最终切割出具有具有超表面结构的成品显示面板，此设置相比布设microlens无需精确对位设计，有利于降低制备工序整体精度，并利于超表面技术的实际量产设计延伸。
[0091]
在上述实施例中，基体晶圆的作用为用于后续的干法蚀刻工艺，其可以采用玻璃盖板11层上垫设氮化硅材料；从而将超表面结构柱4转移到基体晶圆上。当然，在此本实施例中对基体晶圆的制作方式仅做举例说明，基体晶圆可以采用与基础晶圆10相同的材料构造。
[0092]
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
[0093]
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进
等，均应包含在本发明的保护范围之内。