CN107359262A - 一种透明oled微显示器件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种透明OLED微显示器件，包括SOI衬底、OLED微显示器发光单元、密封层和玻璃盖板，所述SOI衬底具有CMOS驱动电路，所述OLED微显示器发光单元形成在SOI衬底上，所述密封层覆盖在OLED微显示器发光单元上，所述玻璃盖板覆盖在密封层上。本发明公开的透明OLED微显示器件，最大程度地提高了微显示器件的透光率，使得微显示器件能够呈现透明状态。

Description

一种透明OLED微显示器件及其制作方法
技术领域
本发明涉及OLED领域，尤其涉及一种透明OLED微显示器件及其制备方法。
背景技术
OLED显示器，也称为有机电致发光显示器，是一种新兴的平板显示装置，具有功耗低、自发光且发光亮度高、工作温度适应范围广、体积轻薄、响应速度快，而且易于实现彩色显示、易于实现和集成电路驱动器相匹配、易于实现柔性显示等优点。
硅基OLED微显示技术是OLED光电子技术与硅基集成电路微电子技术的结合，主要应用在微显示领域，其利用成熟的CMOS集成电路工艺，在芯片制作完好后，再进行OLED器件的制作，从而提高了整个显示器的良率。
OLED微显示器体积小，非常便于携带，并且其凭借小体积提供的近眼显示效果较为理想，所以主流高端虚拟现实设备均采用OLED微显示器件。
伴随着虚拟现实（VR）的进一步发展，增强现实（AR）与混合现实（MR）技术随之出现，需要将所显示的图像与实际物体相结合，但是目前的硅基OLED微显示器件透光率差，无法实现上述需求。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种透明OLED微显示器件及其制备方法。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种透明OLED微显示器件，包括：SOI衬底、OLED微显示器发光单元、密封层和玻璃盖板，所述SOI衬底具有CMOS驱动电路，所述OLED微显示器发光单元形成在SOI衬底上，所述密封层覆盖在OLED微显示器发光单元上，所述玻璃盖板覆盖在密封层上。
进一步地，所述SOI衬底的Si层厚度在2~20um。
进一步地，所述OLED微显示器发光单元包括阳极层、有机功能层和阴极层，所述阳极层厚度在10~1200nm，所述阴极层的厚度在5~20nm。
进一步地，所述有机功能层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层，所述有机功能层在阳极层上依次沉积制备。
进一步地，所述SOI衬底的像素对应位置至少部分覆盖有镜层结构，所述SOI衬底的像素尺寸在2.2~3.3um，像素之间的距离在0.1~1.5um。
进一步地，所述镜层结构为分布式布拉格反射镜结构，或分布式布拉格反射镜结构加全方向反射镜结构，或选自高反射率材料Al、Ag形成的结构。
进一步地，所述发光层为白光或混合白光发光层，所述密封层和玻璃盖板之间设有色彩过滤层。
进一步地，所述发光层为RGB发光层。
本发明还提出一种透明OLED微显示器件的制备方法，包括以下步骤：
提供一包含CMOS驱动电路的SOI衬底，其中，SOI衬底的Si层厚度在2~20um；
在SOI衬底上逐层沉积形成OLED微显示器件发光单元，OLED微显示器件发光单元包括发光层；
对OLED显示器件发光单元进行薄膜封装，形成薄膜封装层；
若发光层为白光或混合白光层，在薄膜发光层上制作彩色滤光片，形成彩色滤光层，其后在彩色滤光层上贴合玻璃盖板；若发光层为RGB发光层，在薄膜封装成上直接贴合玻璃盖板。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明制备方法工艺简单，将SOI衬底与OLED薄层电极结合，能够使微显示器件达到半透明甚至全透明的状态。由于SOI衬底具有CMOS驱动电路，SOI衬底的Si层越薄，微显示器件的透光率越高，但是CMOS驱动电路也越难制备。本发明Si层厚度在2~20um，采用传统制备工艺即可稳定制备含CMOS驱动电路的SOI衬底，并最大限度地提高了微显示器件的透光率，使之呈现透明状态。
附图说明
图1是本发明提出的透明OLED微显示器件制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
实施例1
一种透明OLED微显示器件，包括：SOI衬底、OLED微显示器发光单元、密封层和玻璃盖板。所述SOI衬底具有CMOS驱动电路，所述SOI衬底的Si层厚度在2~20um。所述OLED微显示器发光单元形成在SOI衬底上，所述OLED微显示器发光单元包括阳极层、有机功能层和阴极层，所述阳极层厚度在10~1200nm，所述阴极层的厚度在5~20nm，所述有机功能层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层，所述有机功能层在阳极层上依次沉积制备。其中，所述发光层为白光或混合白光发光层，所述密封层和玻璃盖板之间设有色彩过滤层。所述密封层覆盖在OLED微显示器发光单元上，所述玻璃盖板覆盖在密封层上。
为提高器件亮度，在SOI衬底的像素对应位置至少部分覆盖有镜层结构，所述SOI衬底的像素尺寸在2.2~3.3um，像素之间的距离在0.1~1.5um。具体地，所述镜层结构为分布式布拉格反射镜结构，或分布式布拉格反射镜结构加全方向反射镜结构，或材料选自反射性较好的Al、Ag等金属。
本实施例中，所述透明OLED微显示器件采用如下步骤制备：
提供一包含CMOS驱动电路的SOI衬底，SOI衬底的Si层厚度在2~20um，对SOI衬底进行清洗干燥；在硅基板1上先涂上反光阻，厚度为0.1um，然后再涂上i-线的正光阻，厚度为1.5um，均匀度不少于0.5%；将SOI衬底在i-线的曝光机上曝光，曝光强度为300mj/cm²；将曝光后的SOI衬底置于显影液中显影，显影时间为1~2min，其后清洗干净；将显影后的SOI衬底置于100~150℃的烤箱内脱水，脱水时间为20~30min；将脱水后的SOI衬底置于等离子清洗机中进行等离子清洗，清洗温度为100~120℃，清洗时间为1~2min。
采用除射频溅镀法外的PVD法工艺分别将铬、铝、钼镀于阳极，也可采用Ti/TiN/Al/Ti/TiN的阳极结构形成像素电极金属层，所述阳极像素金属层厚度不超过1um，然后在所述阳极像素金属层上蒸镀约200nm的ITO层；所述阳极像素金属层与ITO层共同构成像素阳极，所述阳极层也可以由厚度在200nm的ITO层构成；所述阳极层也可以由不超过1um的像素电极金属层构成。
在阳极层上沉积空穴注入层和空穴传输层，空穴传输层采用真空蒸镀方式制备，其包括150A的CuPc，250A的NPB有机独膜层。
在空穴传输层上真空蒸镀发光层，该发光层为白光发光层或混合白光发光层。
在发光层上真空蒸镀Alq3形成250A的电子传输层。
在电子传输层上真空蒸镀LiF形成200A的电子注入层。
在电子注入层上真空蒸镀Ag/Mg形成100A的阴极层。
采用原子层沉积、旋转涂覆或者热蒸发等方法制备密封层，所述密封层材料选自Al2O3，厚度为100nm。
在密封层上制作RGB彩色滤光片，形成RGB滤光层，RGB彩色滤光片采用如下工艺：
在每个色彩之间设置小于1um的隔离层；
采用i-线色彩光阻，每个色彩光胶按以下工艺步骤完成：
上光阻：形成一层1～1.5um厚的彩色感光阻；
曝光：彩色感光阻在i-线曝光机上色彩像素点实施曝光，曝光条件为200～400mj/cm²；
显影：显影采用负胶显影为基础的显影剂，显影时间为40～60s；
烘烤：显影后的色彩感光材料进行高温烘烤，烘烤温度为120℃，时间为60min；
将完成的每种色彩以条状结构直接覆盖在各自的像素点上，每个色彩尺寸与各自的像素尺寸相同。
在RGB滤光层上贴玻璃保护盖片。
本制备方法中，在SOI衬底上制作OLED器件发光单元之前，可将DBR或DBR/ODR结构或是反射性较好的AL、Ag等金属蒸镀于SOI衬底对应的像素结构上。
实施例2
一种透明OLED微显示器件，包括：SOI衬底、OLED微显示器发光单元、密封层和玻璃盖板。所述SOI衬底具有CMOS驱动电路，所述SOI衬底的Si层厚度在2~20um。所述OLED微显示器发光单元形成在SOI衬底上，所述OLED微显示器发光单元包括阳极层、有机功能层和阴极层，所述阳极层厚度在10~1200nm，所述阴极层的厚度在5~20nm，所述有机功能层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层，所述有机功能层在阳极层上依次沉积制备。其中，所述发光层RGB发光层，所述密封层覆盖在OLED微显示器发光单元上，所述玻璃盖板覆盖在密封层上。
为提高器件亮度，在SOI衬底的像素对应位置至少部分覆盖有镜层结构，所述SOI衬底的像素尺寸在2.2~3.3um，像素之间的距离在0.1~1.5um。具体地，所述镜层结构为分布式布拉格反射镜结构，或分布式布拉格反射镜结构加全方向反射镜结构，或材料选自反射性较好的Al、Ag等金属。
本实施例中，所述透明OLED微显示器件采用如下步骤制备：
提供一包含CMOS驱动电路的SOI衬底，SOI衬底的Si层厚度在2~20um，对SOI衬底进行清洗干燥；在硅基板1上先涂上反光阻，厚度为0.1um，然后再涂上i-线的正光阻，厚度为1.5um，均匀度不少于0.5%；将SOI衬底在i-线的曝光机上曝光，曝光强度为300mj/cm²；将曝光后的SOI衬底置于显影液中显影，显影时间为1~2min，其后清洗干净；将显影后的SOI衬底置于100~150℃的烤箱内脱水，脱水时间为20~30min；将脱水后的SOI衬底置于等离子清洗机中进行等离子清洗，清洗温度为100~120℃，清洗时间为1~2min。
采用除射频溅镀法外的PVD法工艺分别将铬、铝、钼镀于阳极，也可采用Ti/TiN/Al/Ti/TiN的阳极结构形成像素电极金属层，所述阳极像素金属层厚度不超过1um，然后在所述阳极像素金属层上蒸镀约200nm的ITO层；所述阳极像素金属层与ITO层共同构成像素阳极，所述阳极层也可以由厚度在200nm的ITO层构成；所述阳极层也可以由不超过1um的像素电极金属层构成。
在阳极层上沉积空穴注入层和空穴传输层，空穴传输层采用真空蒸镀方式制备，其包括150A的CuPc，250A的NPB有机独膜层。
在空穴传输层上真空蒸镀发光层，该发光层包括一个各约50A的红、绿光发光单元与一个层约50A的蓝光发光单元。
在发光层上真空蒸镀Alq3形成250A的电子传输层。
在电子传输层上真空蒸镀LiF形成200A的电子注入层。
在电子注入层上真空蒸镀Ag/Mg形成100A的阴极层。
采用原子层沉积、旋转涂覆或者热蒸发等方法制备密封层，所述密封层材料选自Al2O3，厚度为100nm。
在密封层上贴合玻璃盖片。
本制备方法中，在SOI衬底上制作OLED器件发光单元之前，可将DBR或DBR/ODR结构或是反射性较好的AL、Ag等金属蒸镀于SOI衬底对应的像素结构上。
本发明中，“透明”是指半透明、部分透明或完全透明，其中透明允许至少5%的入射光穿透微显示器件。
本发明制备方法工艺简单，将SOI衬底与OLED薄层电极结合，能够使微显示器件达到半透明甚至全透明的状态。由于SOI衬底具有CMOS驱动电路，SOI衬底的Si层越薄，微显示器件的透光率越高，但是CMOS驱动电路也越难制备。本发明Si层厚度在2~20um，采用传统制备工艺即可稳定制备含CMOS驱动电路的SOI衬底，并最大限度地提高了微显示器件的透光率，使之呈现透明状态。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种透明OLED微显示器件，其特征在于，包括：SOI衬底、OLED微显示器发光单元、密封层和玻璃盖板，所述SOI衬底具有CMOS驱动电路，所述OLED微显示器发光单元形成在SOI衬底上，所述密封层覆盖在OLED微显示器发光单元上，所述玻璃盖板覆盖在密封层上。
2.根据权利要求1所述的透明OLED微显示器件，其特征在于，所述SOI衬底的Si层厚度在2~20um。
3.根据权利要求1所述的透明OLED微显示器件，其特征在于，所述OLED微显示器发光单元包括阳极层、有机功能层和阴极层，所述阳极层厚度在10~1200nm，所述阴极层的厚度在5~20nm。
4.根据权利要求3所述的透明OLED微显示器件，其特征在于，所述有机功能层包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层，所述有机功能层在阳极层上依次沉积制备。
5.根据权利要求1所述的透明OLED微显示器件，其特征在于，所述SOI衬底的像素对应位置至少部分覆盖有镜层结构，所述SOI衬底的像素尺寸在2.2~3.3um，像素之间的距离在0.1~1.5um。
6.根据权利要求5所述的透明OLED微显示器件，其特征在于，所述镜层结构为分布式布拉格反射镜结构，或分布式布拉格反射镜结构加全方向反射镜结构，或选自高反射率材料Al、Ag形成的结构。
7.根据权利要求4所述的透明OLED微显示器件，其特征在于，所述发光层为白光或混合白光发光层，所述密封层和玻璃盖板之间设有色彩过滤层。
8.根据权利要求4所述的透明OLED微显示器件，其特征在于，所述发光层为RGB发光层。
9.一种透明OLED微显示器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供一包含CMOS驱动电路的SOI衬底，其中，SOI衬底的Si层厚度在2~20um；
在SOI衬底上逐层沉积形成OLED微显示器件发光单元，OLED微显示器件发光单元包括发光层；
对OLED显示器件发光单元进行薄膜封装，形成薄膜封装层；
若发光层为白光或混合白光层，在薄膜发光层上制作彩色滤光片，形成彩色滤光层，其后在彩色滤光层上贴合玻璃盖板；若发光层为RGB发光层，在薄膜封装成上直接贴合玻璃盖板。
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