CN111223904A - 显示面板及其制备方法、显示装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种显示面板及其制备方法、显示装置及显示装置的控制方法,涉及显示技术领域。显示面板包括衬底基板;设置在所述衬底基板上的像素限定层,通过所述像素限定层划分出多个子像素;多个子像素中的至少一个子像素包括多个亚像素;所述多个子像素中的每一个亚像素包括层叠设置的阳极、发光层、阴极,同一个子像素中,相邻所述亚像素的阳极相互绝缘且与所述衬底基板的距离不同。
Description
技术领域
本公开涉及一种显示面板及其制备方法、显示装置及其控制方法。
背景技术
有机电致发光器件(OLED,Organic Light Emitting Device)具有色域宽、响应快、广视角、高对比度等优点,已经在显示领域得到广泛的应用。采用金属遮罩(FMM,FineMetal ShadowMask)技术制备的OLED显示装置,受到FMM制作精度的限制,导致显示装置的分辨率较低。
发明内容
本公开至少一个实施例提供一种显示面板,包括:衬底基板;位于所述衬底基板上的像素限定层,通过所述像素限定层划分出多个子像素;所述多个子像素中的至少一个子像素包括多个亚像素;所述多个子像素中的每一个亚像素包括层叠设置的阳极、发光层、阴极,同一个子像素中,相邻所述亚像素的阳极相互绝缘且与所述衬底基板的距离不同。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示面板中,所述多个亚像素包括相邻的第一亚像素和第二亚像素,所述第一亚像素包括第一阳极,所述第二亚像素包括第二阳极,所述第一阳极的侧壁和所述第二阳极的侧壁通过绝缘层隔开。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示面板中,所述第一阳极在衬底基板上的正投影和所述第二阳极在衬底基板上的正投影的间距小于等于0。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示面板中,所述显示面板还包括设置在衬底基板和所述阳极之间的多个薄膜晶体管和覆盖在所述薄膜晶体管上的平坦层,所述第一阳极通过贯穿平坦层的第一过孔与薄膜晶体管电连接,所述第二阳极通过贯穿平坦层的第二过孔与薄膜晶体管电连接。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示面板中,所述绝缘层至少部分位于平坦层和所述第二阳极之间,所述第二阳极还贯穿所述绝缘层与所述薄膜晶体管电连接。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示面板中,所述显示面板包括设置在所述阳极远离所述衬底基板一侧的发光层,同一个子像素中不同亚像素的发光层连续设置。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示面板中,所述显示面板包括设置在所述发光层远离所述衬底基板一侧的阴极,同一个子像素中不同亚像素的阴极连续设置。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示面板中,所述多个子像素的发光层被配置为发白光,所述显示面板的出光侧设置有彩色滤光层;或所述多个子像素的发光层分别被配置为发红光、绿光和蓝光。
本公开至少一个实施例还提供一种显示装置,包括上述的显示面板,所述显示装置还包括设置在所述显示面板出光侧的透镜阵列,所述透镜阵列包括多个透镜单元,所述多个透镜单元和所述多个子像素在至少一个方向上一一对应。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示装置中,所述多个透镜单元和所述多个子像素一一对应。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示装置中,所述多个透镜单元为球透镜。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示装置中,所述多个亚像素的发光层基本位于与其对应的所述透镜单元的焦平面上。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示装置中,所述多个亚像素的发光层与其对应的所述透镜单元的距离H为:H=n′×f,其中n'为发光层与其对应的透镜单元之间的介质的等效折射率;f为透镜单元的焦距,f为:其中n为透镜单元的折射率,R1、R2分别为透镜单元两个曲面的曲率半径。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示装置中,所述透镜单元在衬底基板上的正投影与其对应的所述子像素的正投影基本重合。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示装置中,所述多个透镜单元为圆透镜,且和所述多个子像素一一对应。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示装置中,所述显示装置还包括设置在显示面板出光侧的彩色滤光层,所述透镜阵列位于所述彩色滤光层远离所述衬底基板的一侧。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示装置中,所述显示装置还包括设置在显示面板出光侧的彩色滤光层,所述透镜阵列位于所述彩色滤光层靠近所述衬底基板的一侧,所述透镜阵列和所述彩色滤光层之间设置有缓冲层。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示装置中,所述子像素中包括a*b个所述亚像素,其中a为沿第二方向排列的亚像素个数,b为沿第一方向排列的亚像素个数,a等于b。
本公开至少一个实施例还提供一种显示装置的控制方法,包括:为每个亚像素中的所有子像素单元提供相同的电信号,以使得所述显示面板实现2D显示;为每个亚像素中的所有子像素单元提供不同的电信号,以使得所述显示面板实现3D显示。
本公开至少一个实施例还提供一种显示面板的制备方法,包括:提供衬底基板;在所述衬底基板上制备像素限定层,通过所述像素限定层划分出多个子像素;所述多个子像素中的至少一个子像素包括多个亚像素;所述多个子像素中的每一个亚像素包括层叠设置的阳极、发光层、阴极,同一个子像素中,相邻所述亚像素的阳极相互绝缘且与所述衬底基板的距离不同。
例如,在本公开至少一个实施例提供的显示面板的制备方法中,所述多个子像素中的每一个亚像素包括层叠设置的阳极、发光层、阴极,同一个子像素中,相邻所述亚像素的阳极相互绝缘且与所述衬底基板的距离不同,包括:形成第一阳极;形成绝缘层材料和第二阳极材料;涂覆光刻胶,形成光刻胶保留区域和光刻胶去除区域;在所述光刻胶的保护下进行第一次刻蚀工艺,刻蚀掉所述光刻胶去除区域对应的所述第二阳极材料;在所述光刻胶的保护下进行第二次刻蚀工艺,刻蚀掉所述光刻胶去除区域对应的所述绝缘层材料;形成绝缘层和第二阳极。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本公开的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本公开至少一实施例提供的显示面板的横截面图;
图2为对应图1所示的显示面板的局部放大图;
图3为本公开至少一实施例提供的显示面板的横截面图;
图4为本公开至少一实施例提供的显示面板的横截面图;
图5-1为本公开至少一实施例提供的显示面板的俯视图;
图5-2为本公开至少一实施例提供的显示面板的俯视图;
图6为本公开至少一实施例提供的显示装置的横截面图;
图7为本公开至少一实施例提供的显示装置的横截面图;
图8-1为本公开至少一实施例提供的显示装置的俯视图;
图8-2为本公开至少一实施例提供的显示装置的俯视图;
图9为本公开至少一实施例提供的显示装置的透镜单元作用原理示意图;
图10-1为本公开至少一实施例提供的显示装置实现2D显示的原理示意图;
图10-2为本公开至少一实施例提供的显示装置实现3D显示的原理示意图;
图11-1为本公开至少一实施例提供的薄膜晶体管的制备过程示意图;
图11-2为本公开至少一实施例提供的平坦层的制备过程示意图;
图11-3为本公开至少一实施例提供的第一阳极的制备过程示意图;
图11-4为本公开至少一实施例提供的绝缘层的制备过程示意图;
图11-5为本公开至少一实施例提供的第二阳极的制备过程示意图;
图11-6为本公开至少一实施例提供的绝缘层的开口区域制备过程示意图;
图11-7为本公开至少一实施例提供的显示面板的制备过程示意图;
图12-1为本公开至少一实施例提供的纳米压印的制备过程示意图;
图12-2为本公开至少一实施例提供的涂覆压印胶的制备过程示意图;
图12-3为本公开至少一实施例提供的压印工艺的制备过程示意图;
图12-4为本公开至少一实施例提供的透镜阵列的制备过程示意图;
图13为本公开至少一实施例提供的显示装置随视角变化的各3D视点亮度分布图;
图14为随视角变化的2D亮度分布图。
附图标记:
1-显示装置;10-显示面板;110-衬底基板;111-平坦层;112-绝缘层;113-封装层;114-偏光片;115-阴极;116-像素限定层;117-遮光层;121-第一过孔;122-第二过孔;130-阳极;131-第一阳极;132-第二阳极;140-开口区域;150-薄膜晶体管所在层;151-薄膜晶体管;160-彩色滤光层;161-红色滤光单元;162-绿色滤光单元;163-蓝色滤光单元;170-发光层;171-红光OLED;172-绿光OLED;173-蓝光OLED;180-透镜阵列;181-透镜单元;190-缓冲层;1001-基板;1002-压印模版;1003-凹陷结构;1004-凸起结构。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
除非另外定义,本公开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。“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。
相关技术中,通常采用像素限定层来限定每个像素的发光区域,因此像素限定层的尺寸限制了像素间距的减小,不利于提高显示面板的PPI(Pixel per inch)。
基于此,本公开的实施例提供了一种显示面板,可以减小显示面板的像素间距。如图1和图2所示,显示面板10包括衬底基板110,设置在衬底基板110上的像素限定层116,通过像素限定层116划分出多个子像素P,每个子像素P被配置为发出单色光;
多个子像素P中的至少一个子像素P包括多个亚像素S;
多个子像素P中的每一个亚像素S包括层叠设置的阳极130、发光层170、阴极115,同一个子像素P中,相邻亚像素S的阳极相互绝缘且与衬底基板的距离不同。
图2是图1中一个子像素区域的放大图。可以理解的,相邻亚像素的阳极相互绝缘是指相邻亚像素的阳极间不形成电连接,其可以是通过断开的方式形成相互绝缘,也可以是通过在相邻亚像素的阳极间设置绝缘层的方式形成相互绝缘。
每一个亚像素S的阳极130包括靠近衬底基板的第一表面和远离衬底基板的第二表面,相邻亚像素的阳极与衬底基板的距离不同指相邻亚像素的阳极的第一表面距离衬底基板的表面的距离不同,或者相邻亚像素的阳极的第二表面距离衬底基板的表面的距离不同。
每一个亚像素的阳极130连接一个单独的薄膜晶体管151,相邻亚像素的阳极通过其与衬底基板的距离不同而相互绝缘,可以实现每个亚像素的单独控制驱动,从而不需要通过在相邻亚像素之间设置像素限定层等方式实现相邻亚像素的隔开,亚像素所占面积仅由其所对应的薄膜晶体管的尺寸决定,可以显著减小相邻亚像素之间的间距。对于相同显示面积的显示面板而言,相邻亚像素之间的间距越小,显示面板上可设置的亚像素数目越多,则可以达到提高显示PPI的效果。
示例的,同一个子像素中包括的多个亚像素,可以是多个亚像素的阳极与衬底基板的距离均不相同,从而实现相邻亚像素的阳极相互绝缘。也可以是同一个子像素中包括的多个亚像素,沿第一方向和第二方向依次位于奇数位置和偶数位置,位于奇数位置的多个亚像素的阳极与衬底基板的距离相同,位于偶数位置的多个亚像素的阳极与衬底基板的距离相同,相邻的奇数位置的亚像素的阳极和偶数位置的亚像素的阳极与衬底基板的距离不同,从而实现相邻亚像素的阳极相互绝缘,通过这种方式,可以仅设置两种亚像素的阳极与衬底基板的距离,即可实现同一子像素中所有亚像素相互隔开,避免形成过大段差,并减小了显示面板的厚度,缩短了工艺流程,降低了制作难度。可选的,如图2所示,多个亚像素包括相邻的第一亚像素S1和第二亚像素S2,第一亚像素S1包括第一阳极131,第二亚像素S2包括第二阳极132,第一阳极的侧壁和第二阳极的侧壁通过绝缘层112隔开。通过设置绝缘层112将第一亚像素S1的第一阳极131和第二亚像素S2的第二阳极132隔开,可以保证良好的绝缘效果,在减小相邻亚像素之间的间距时,防止相邻的亚像素的阳极间发生短路。采用这种结构时,可以采用一次构图工艺同时形成第二阳极图案和绝缘层图案,减少工艺流程,降低生产成本。
如图2所示,第一亚像素S1的第一阳极131包括靠近衬底基板的第一表面1311和远离衬底基板的第二表面1312,第一阳极131的第一表面1311是指第一阳极131与平坦层111接触的表面;第二亚像素S2的第二阳极132包括靠近衬底基板的第一表面1321和远离衬底基板的第二表面1322,第二阳极132的第一表面1321是指第二阳极132与绝缘层112接触的表面。第一阳极131的第二表面1312距离衬底基板110的表面的距离为h1,第二阳极132的第二表面1322距离衬底基板110的表面的距离为h2。示例的,绝缘层112的厚度为t1时,h2=h1+t1。
可选的,第一亚像素S1的第一阳极131在衬底基板上的正投影和第二亚像素S2的第二阳极132在衬底基板上的正投影的间距小于等于0,即第一亚像素S1的第一阳极131在衬底基板上的正投影和第二亚像素S2的第二阳极132在衬底基板上的正投影可以直接相邻,也可以有部分重叠。第一阳极131远离衬底基板的第二表面1312包括平坦表面和侧壁,平坦表面是指该表面与衬底基板基本平行。本公开的实施例不限制第一阳极的侧壁与衬底基板之间的夹角,可选的,如图2所示,第一阳极的侧壁所在平面与衬底基板所在平面之间的夹角为锐角,可以理解的,第一阳极的侧壁与衬底基板之间的夹角越小,后续在第一阳极上方形成其他膜层时,在第一阳极的侧壁对应的位置处的坡度越平缓,可以避免其他膜层在侧壁对应位置处发生裂纹等缺陷,提高膜层质量。
在形成第一阳极131的图案后形成绝缘层112,并在绝缘层上设置有开口区域140,该开口区域140暴露出第一阳极131的部分第二表面1312,以实现第一阳极131与后续功能膜层的电连接,开口区域140在衬底基板上的正投影面积小于等于第一阳极131在衬底基板上的正投影面积,可选的,开口区域140在衬底基板上的正投影面积小于等于第一阳极131的平坦表面在衬底基板上的正投影面积,以改善后续功能膜层与第一阳极131接触表面的平坦度,提高发光均匀性。
第二亚像素S2的第二阳极132设置在绝缘层112上,第二阳极132位于第一阳极侧壁对应位置处形成倾斜表面,相应的,第二阳极132的侧壁所在平面与衬底基板所在平面之间的夹角也为锐角,第二阳极132的侧壁在衬底基板上的正投影与第一阳极131的侧壁在衬底基板上的正投影具有部分重叠区域。通过第一阳极在衬底基板上的正投影和第二阳极在衬底基板上的正投影至少部分重叠,可以进一步减小相邻亚像素之间的间距。将绝缘层开口区域140暴露出的第一阳极131的部分第二表面1312定义为第一亚像素S1的发光区,将第二阳极132的上表面定义为第二亚像素S2的发光区,通过使第二阳极132的侧壁在衬底基板上的正投影与第一阳极131的侧壁在衬底基板上的正投影具有部分重叠区域,可以减小第一亚像素S1的发光区和第二亚像素S2的发光区之间的间距。可以理解的,可以通过调节开口区域的面积,实现第一亚像素S1的发光区和第二亚像素S2的发光区之间的间距为零,即可以实现发光区的连续。示例的,第一亚像素S1的发光区和第二亚像素S2的发光区的间距小于等于0。
可选的,如图1和图2所示,显示面板包括设置在衬底基板110和阳极130之间的多个薄膜晶体管151(图1中用150表示薄膜晶体管151所在层),和覆盖在薄膜晶体管151上的平坦层111,第一阳极131通过贯穿平坦层111的第一过孔121与薄膜晶体管151电连接,第二阳极132通过贯穿平坦层111的第二过孔122与薄膜晶体管151电连接。
示例的,薄膜晶体管151可以为非晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管、LTPS(低温多晶硅)薄膜晶体管等不同的薄膜晶体管类型,本公开的实施例对薄膜晶体管的类型不进行限制。
薄膜晶体管包括栅极、有源层、源极、漏极等结构,薄膜晶体管的源极或漏极与亚像素的阳极连接,以实现薄膜晶体管对发光器件的控制驱动。
亚像素的阳极130可以采用金属或透明导电氧化物等材料形成,例如Ag、ITO、IZO、ITO/Ag/ITO等材料,第一阳极131和第二阳极132的材料可以相同,也可以采用不同的材料。
平坦层111覆盖在薄膜晶体管151上,用于平坦薄膜晶体管的表面,便于后续制作发光器件。示例的,平坦层可以采用有机材料或无机材料制作,有机材料包括聚酰亚胺材料、亚克力材料等,无机材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅材料等,本公开的实施例对平坦层的材料和厚度不进行限制,只要能起到良好的平坦和绝缘效果即可。
可选的,绝缘层112至少部分位于平坦层111和第二阳极132之间,以使第二阳极132与衬底基板110的距离h2和第一阳极131与衬底基板110的距离h1不同,第二阳极132还贯穿绝缘层112与薄膜晶体管151电连接。从图2中可以看出,为了实现第一阳极131和第二阳极132的隔开,第二阳极132设置在绝缘层112上,进一步的,为了实现第二阳极132和薄膜晶体管151的连接,第二过孔122需要同时贯穿绝缘层112和平坦层111。
绝缘层112的材料可以采用无机材料,如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅材料等,本公开的实施例对绝缘层的材料不进行限制,只要能起到良好的绝缘效果即可。
可选的,在制作完第一电极131后,整面沉积绝缘层材料,然后进行绝缘层的图案化工艺,在同一次构图工艺中同时形成开口区域140和第二过孔122。可选的,在进行平坦层的图案化工艺时,只形成第一过孔121,在进行绝缘层的图案化工艺时,形成同时贯穿绝缘层112和平坦层111的第二过孔122。
如图1和图2所示,显示面板10还包括设置在阳极130远离衬底基板一侧的发光层170,可选的,发光层被配置为发白光。示例的,可以采用白光OLED,白光OLED可以通过整面蒸镀工艺形成,制备工艺简单,成本较低,在白光OLED的出光面设置有彩色滤光层160,彩色滤光层包括多个滤光单元,如图1所示,彩色滤光层160包括红色滤光单元161、绿色滤光单元162和蓝色滤光单元163,多个滤光单元与多个子像素P一一对应,滤光单元在衬底基板上的正投影覆盖其对应的子像素P在衬底基板上的正投影,用于将白光OLED发出的白光转化为不同颜色的光,每个子像素P发出单色光。根据不同的显示需求,可以设置为RGB、RGGB、RGBW等不同的模式。彩色滤光层可以采用彩色色阻材料,也可以在彩色色阻材料中添加量子点材料,以提高色域,达到更好的显示效果。可以理解的,由于一个子像素P对应一种颜色的彩色滤光单元,多个子像素发出的光的颜色不同,而同一个子像素P中的多个亚像素S发出的光的颜色相同。在同一个子像素中,多个亚像素的发光层连续设置,每个亚像素由单独的薄膜晶体管控制驱动,可以实现不同的显示灰阶。不同子像素的发光层可以如图1所示连续设置,也可以在像素限定层116处断开。
可选的,如图3所示,多个子像素的发光层170可以分别被配置为发出不同颜色的光。示例的,可以采用发出不同颜色光的OLED材料,例如多个子像素的发光层170可以分别为红光OLED 171、绿光OLED 172和蓝光OLED 173,发出不同颜色光的OLED材料采用FMM工艺分别单独蒸镀形成,可以直接实现彩色显示,从而减少了彩色滤光层的设置,减薄了显示面板的整体厚度,有利于实现器件轻薄化。根据不同的显示需求,OLED发光层也可以设置为RGB、RGGB、RGBW等不同的模式。同一个子像素中,多个亚像素对应的发光层OLED膜层连续设置,多个亚像素发出的光的颜色相同。
发光器件除包括发光层外,还可以包括电子传输层(Electron Transport Layer,简称ETL)、电子注入层(Electron Injection Layer,简称EIL)、空穴传输层(HoleTransport layer,简称HTL)以及空穴注入层(Hole Injection layer,简称HIL)等功能性膜层,以调节电子、空穴的注入平衡,提高发光效率,改善发光器件的性能。
可选的,显示面板包括设置在发光层170远离衬底基板一侧的阴极115,阴极115可以通过整面蒸镀工艺或者溅射工艺形成。同一个子像素中,多个亚像素对应的阴极膜层连续设置,不同子像素的阴极膜层可以如图1所示连续设置,也可以如图3所示在像素限定层116处断开。阴极115可以采用金属或透明导电氧化物等材料形成,例如ITO、IZO、ITO/Ag/ITO等透明金属氧化物材料,或者Ag、Mg、Mg/Ag合金等透明金属材料。本公开对阴极的材料和厚度不进行限制。
可选的,显示面板包括设置在阴极115远离衬底基板一侧的封装层113,封装层113用于阻隔空气中的水汽和氧气进入发光器件内部,延长发光器件寿命,提升显示面板的信赖性。封装层113可以采用无机材料或有机材料,也可以采用无机材料和有机材料层叠设置的混合封装膜层,以达到更好的阻隔水氧的效果。
可选的,如图4所示,显示面板还包括遮光层117,遮光层设置在相邻的子像素P之间,以避免相邻子像素之间发生串色,达到更好的显示效果。显示面板在设置有遮光层117的情况下,可以不用设置像素限定层,使用遮光层117将显示面板划分为多个子像素P。遮光层117可以采用黑矩阵等材料,黑矩阵可以设置在彩色滤光层160靠近衬底基板110的一侧,也可以设置在彩色滤光层160远离衬底基板110的一侧,本公开对遮光层的位置不进行限制。
同一个子像素中包括的多个亚像素,多个亚像素在子像素中可以具有不同的排列方式,示例的,如图5-1和图5-2所示,显示面板具有第一方向X和第二方向Y,第一方向X和第二方向Y相交,同一个子像素中包括a*b个亚像素,a为沿第二方向Y排列的亚像素个数,b为沿第一方向X排列的亚像素个数,a和/或b≥2,即同一个子像素中在至少一个方向上具有至少两个亚像素。在子像素的面积相同的情况下,a和b的值越大,则显示PPI越高,显示效果越细腻。示例的,当每一个子像素P中包括四个亚像素S时,可以如图5-1所示,排列方式为a=4,b=1,即四个亚像素沿第二方向Y排列;也可以如图5-2所示,排列方式为a=2,b=2,即四个亚像素呈阵列方式排布。
亚像素可以根据显示设计需求设置为不同的形状,示例的,亚像素可以为正方形、长方形、菱形、圆形等。
本公开的显示面板,通过使相邻亚像素的阳极与衬底基板的距离不同而实现相互绝缘,从而不需要通过在相邻亚像素之间设置像素限定层等方式实现相邻亚像素的隔开,可以减小相邻亚像素之间的间距,提高显示PPI。
本公开的实施例还提供了一种显示装置1,如图6所示,其包括以上实施例所述的显示面板10,还包括设置在显示面板10出光侧的透镜阵列180,透镜阵列包括多个透镜单元181,多个透镜单元181和多个子像素P在至少一个方向上一一对应。透镜单元作为光输出定向装置,将其所对应的多个子像素发出的光投影到空间的不同位置,为位于显示装置前用户的双眼提供来自显示面板的不同图像,从而可以使本公开的显示装置实现3D显示效果。
可选的,如图8-1所示,多个子像素P呈阵列排布,透镜阵列的多个透镜单元181沿显示装置的第二方向Y延伸,沿显示装置的第一方向X重复设置,每个透镜单元181与其延伸方向的多个子像素P相对应,即透镜单元181与子像素P在第一方向X上一一对应。透镜单元在衬底基板上的正投影,覆盖其对应的多个子像素P在衬底基板上的正投影。可以理解的,由于子像素P和亚像素S位于透镜单元181的下方,示意图8-1中采用虚线表示子像素P和亚像素S,示意图为显示清楚,将子像素P和亚像素S的虚线边框设置为大于透镜单元181,实际方案中,透镜单元181在衬底基板上的正投影,覆盖其对应的多个子像素P在衬底基板上的正投影。示例的,透镜单元可以是半圆柱形透镜。
可选的,如图8-2所示,多个子像素P呈阵列排布,透镜阵列的多个透镜单元181也呈阵列排布,多个透镜单元181与多个子像素P一一对应,透镜单元181在衬底基板上的正投影,覆盖其对应的子像素P在衬底基板上的正投影。可以理解的,由于子像素P和亚像素S位于透镜单元181的下方,示意图8-2中采用虚线表示子像素P和亚像素S,示意图为显示清楚,将子像素P和亚像素S的虚线边框设置为大于透镜单元181,实际方案中,透镜单元181在衬底基板上的正投影,覆盖其对应的多个子像素P在衬底基板上的正投影。示例的,示意图8-2中子像素P呈长方形,透镜单元181可以是半圆柱形透镜。当子像素P为正方形或圆形时,透镜单元181也可以是球透镜。
可以理解的,对于每一个子像素对应一个透镜单元,每一个子像素中的所有亚像素均对应此透镜单元。一个子像素中包括a*b个亚像素时,a为沿第二方向Y排列的亚像素个数,b为沿第一方向X排列的亚像素个数,则显示装置在第二方向Y具有a个视场,在第一方向X具有b个视场,即亚像素个数越多,则对应方向的视场越多,显示画面越连续,并且可以在扩展视角上形成瓣角连续,大幅增加3D视角,可选的,a≥9,b≥9。一个透镜对应的亚像素a和b相同时,则在第一方向和第二方向的视场相同,可选的,a等于b。(瓣角是指自由立体显示器件的像素组对应每一个透镜,每个像素组的光线形成瓣,当光线从相应的透镜通过时,会形成主瓣和旁瓣,在瓣的结合处,会感知到立体图像被破环,宽瓣角可减少这种现象。)
当前的3D显示技术在显示产品上应用,存在PPI低、信息量少(视图数少)、3D视角小等缺陷。本公开实施例提供的3D显示装置,通过使相邻亚像素的阳极与衬底基板的距离不同而相互绝缘,减小了相邻亚像素之间的间距,可以达到提高PPI的效果,而每个透镜单元对应的亚像素数量决定了显示的视图数量,亚像素数量越多,视图数越多,3D显示的视角越大,从而使本公开实施例提供的3D显示装置改善了3D显示效果。
以下对本公开实施例的3D显示原理进行介绍。3D立体图像是利用用户的两眼视觉差别和光折射原理在一个平面内使用户可以直接看到一幅3D立体图,立体图是由两个或多个二维子图像图层组成。
透镜单元的作用如图9所示,亚像素发出的光通过透镜的折射,在空间上形成近似平行光束的投影。如图13和图14所示,横坐标是观看视角,纵坐标是亮度值,图13代表随观看视角变化的各3D视点亮度分布图,图14是随视角变化的2D亮度图,为了保证每个亚像素在空间上的投影互相不干扰又视图连续,需要使亚像素间如图13所示尽可能连续发光,即亚像素的发光区的间距接近为零,此时可消除摩尔纹,用户在空间移动时,从显示屏接收的图像不会出现如图14所示的明暗交替变化的现象。
如图10-1和图10-2所示,以每个透镜单元对应一列子像素、一列子像素包括两列亚像素为例,每一列亚像素分别提供相应的二维子图像图层L或R,透镜单元将这两个图层以及来自其他透镜单元相关联的亚像素列的对应图层定向到位于显示面板前用户的左眼和右眼,以使用户观察到单一的立体图像,如图10-1所示,当二维子图像图层L和R完全相同时,用户观察到的是普通的二维图像,如图10-2所示,当L和R是不同的二维子像素图层时,则用户可以观察到由L和R组合而成的立体图像。
当每个透镜单元在行方向上与一组三个或更多个相邻亚像素相关联,透镜单元在不同方向对一组的每个亚像素进行投影,定向输出到不同的空间位置,这些位置都在所谓的视锥中,以形成若干不同的视图,在其他视锥中重复视图,其由穿过相邻透镜的像素光产生。每组中的不同亚像素提供相应二维子图像的图层,当用户的头从左向右移动时,用户的眼睛会依次接收若干视图中不同的视图,感知一系列连续、不同、立体的图像。
因此,每个透镜对应的亚像素数量决定了显示的视图数量,亚像素数量越多,视图数越多,3D显示的画面越连续,视角越广。
本公开实施例的显示装置,通过使相邻亚像素的阳极与衬底基板的距离不同而相互隔开,实现每个亚像素的单独驱动,减小了亚像素之间的间距,提高了PPI,并通过透镜的折射,形成3D视差,从而使本公开实施例提供的3D显示装置增加了视图数,增大了视角,并可以使亚像素的发光区的间距接近为零,实现了亚像素的连续发光,消除摩尔纹,改善了3D显示效果。
示例的,如图6所示,透镜单元可以为平凸透镜,平面靠近显示面板,凸面远离显示面板。
可选的,多个亚像素的发光层基本位于与其对应的透镜单元的焦平面上。当发光层基本位于其对应的透镜单元的焦平面时,各个视点之间的投影近似为平行光束,相互间的串扰很低。
多个亚像素的发光层与其对应的透镜单元靠近发光层一侧的表面的距离H为:
H=n′×f
其中n'为发光层与其对应的透镜单元之间的介质的等效折射率;f为透镜单元的焦距,f为:
其中n为透镜单元的折射率,R1、R2分别为透镜单元两个曲面的曲率半径,可以理解的,本实施例中所采用的透镜单元为平凸透镜,即R1为无穷大。
如图6所示,本公开实施例中相邻亚像素的阳极与衬底基板的距离不同,则相邻亚像素的发光层与衬底基板的距离也不同,同一个子像素中的多个亚像素的发光层不处在同一个平面内,因此,这里所描述的多个亚像素的发光层基本位于与其对应的透镜单元的焦平面上,是指亚像素的发光层不要求位于透镜单元的准确的焦平面上,可以存在一定偏差,偏差范围与透镜的光圈相关,可以为4.88λ(F/#)2,λ为波长,F/#是光圈,即相对孔径的倒数,发光层与透镜单元的焦平面之间的距离偏差处在4.88λ(F/#)2的范围内便可以。
从图6中可以看出,相邻亚像素的发光层170与衬底基板的距离差近似为绝缘层112的厚度,示例的,绝缘层的厚度可以为1500A~3500A,相邻亚像素的发光层与透镜单元的距离差处于可接受的偏差范围内,即亚像素的发光层基本位于与其对应的透镜单元的焦平面上,以降低相邻视点之间的串扰。
可选的,透镜单元在衬底基板上的正投影与其对应的子像素的正投影基本重合。示例的,基本重合是指透镜单元在衬底基板上的正投影与其对应的子像素的正投影的重合率可以大于等于99.7%。
可选的,如图6所示,透镜阵列位于显示面板出光侧。本公开的实施例不限制透镜阵列的材料和制作方式,其可以通过图案化工艺直接在显示面板10上制作,也可以单独制作完成后,通过OCA(透明光学胶)等材料贴合在显示面板上。示例的,透镜阵列可以采用有机树脂材料,通过纳米压印工艺制作。
可选的,如图6所示,显示装置可以包括位于显示面板出光侧的偏光片114,用于防止环境光反射,降低外界光线对显示画面的干扰。
可选的,如图6所示,不同子像素的发光层连续设置,发光层可以为白光OLED,通过阳极与衬底基板的距离不同实现亚像素的划分,可以实现非常高的PPI的3D显示装置的制作,与采用FMM方式制备的OLED显示面板相比,不受像素限定层的限制,可以大幅增加3D视角,将主瓣角与多级瓣角连接起来,是更适宜于中大尺寸OLED面板的3D显示屏方案。
可选的,如图7所示,当显示面板设置有彩色滤光层160时,透镜阵列180也可以位于彩色滤光层160靠近衬底基板的一侧,透镜阵列180和彩色滤光层160之间设置有缓冲层190,缓冲层190的作用是提高透镜阵列180表面的平坦性,并对透镜阵列180起到保护作用,防止透镜阵列表面发生磨损,缓冲层190的折射率小于透镜阵列180的折射率。
本公开实施例的显示装置,通过使相邻亚像素的阳极与衬底基板的距离不同而相互隔开,实现每个亚像素的单独驱动,减小了亚像素之间的间距,提高了PPI,并通过透镜的折射,形成3D视差,从而使本公开实施例提供的3D显示装置增加了视图数,增大了视角。并可以使亚像素的发光区的间距接近为零,实现了亚像素的连续发光,消除摩尔纹,改善了3D显示效果。
本公开的实施例还提供了一种显示装置的控制方法:
为每个子像素中的所有亚像素单元提供相同的电信号,以使得显示面板实现2D显示;
为每个子像素中的所有亚像素单元提供不同的电信号,以使得显示面板实现3D显示。
本公开的实施例通过对每个子像素中的亚像素单元的电信号的控制,可以实现2D/3D显示的切换。
示例的,每个亚像素单元通过单独的薄膜晶体管进行控制,通过给亚像素单元的阳极提供不同驱动电压,以实现2D/3D显示的切换。当为每个子像素中的所有亚像素单元的阳极提供相同的驱动电压,则所有亚像素单元的灰阶相同,显示面板实现2D显示;当为每个子像素中的所有亚像素单元的阳极提供不同的驱动电压,则所有亚像素单元的灰阶不同,显示面板实现3D显示。
本公开的实施例还提供了一种显示面板的制备方法,包括:
提供衬底基板;
在衬底基板上制备像素限定层,通过像素限定层划分出多个子像素;
多个子像素中的至少一个子像素包括多个亚像素;
多个子像素中的每一个亚像素包括层叠设置的阳极、发光层、阴极,同一个子像素中,相邻亚像素的阳极相互绝缘且与衬底基板的距离不同。
可选的,同一个子像素中,使相邻亚像素的阳极相互绝缘且与衬底基板的距离不同的制备方法进一步包括:
多个亚像素包括相邻的第一亚像素和第二亚像素,第一亚像素包括第一阳极,第二亚像素包括第二阳极;
制备绝缘层,使得第一阳极的侧壁和第二阳极的侧壁通过绝缘层相互隔开。
下面对本公开实施例提供的显示面板的制备方法进行详细描述:
如图11-1所示,提供衬底基板,采用构图工艺在衬底基板上形成薄膜晶体管151,薄膜晶体管例如可以包括有源层、栅极、源极和漏极等结构,每个功能层的形成过程例如可以包括采用溅射或沉积等方法形成材料层以及采用构图工艺对材料层进行构图等。该构图工艺例如可以包括光刻胶的涂覆、曝光、显影和刻蚀等过程。本公开的实施例对各功能层的形成材料以及形成方法不做具体限定。
如图11-2所示,在形成薄膜晶体管151后,可以在薄膜晶体管远离衬底基板的一侧形成平坦层111,使得平坦层111覆盖薄膜晶体管151,并在平坦层111中形成第一过孔121,以便薄膜晶体管的源极或漏极与其他结构连接。平坦层111可以采用无机材料或有机材料,无机材料可以包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等材料,有机材料可以包括亚克力、聚酰亚胺等材料。例如,平坦层111采用无机材料时,可以采用沉积等方法先形成一层无机材料层,然后采用光刻工艺对无机材料层进行图案化处理以形成第一过孔121。或者,当平坦层111采用有机材料时,可以通过涂覆或旋涂方法先形成一层有机材料层,然后通过曝光、显影等过程形成第一过孔121。
如图11-3所示,在形成平坦层111后,可以在平坦层远离衬底基板的一侧形成第一阳极131,第一阳极131通过第一过孔121与薄膜晶体管151的源极或漏极连接。例如,可以采用沉积或溅射等方法形成一层导电材料层,然后采用光刻工艺对导电材料层进行图案化处理以形成第一阳极131。第一阳极131可以采用金属或透明导电氧化物等材料形成,例如Ag、ITO、IZO、ITO/Ag/ITO等材料。
如图11-4所示,第一阳极131形成后,可以形成绝缘层112,并形成第二过孔122,第二过孔122贯穿绝缘层112和平坦层111。例如,可以采用沉积等方法先形成一层绝缘材料层,然后采用光刻工艺对绝缘材料层进行图案化处理以形成第二过孔122。绝缘层112可以采用氧化硅、氮化硅或氮氧化硅等绝缘材料。
如图11-7所示,绝缘层112形成后,可以在绝缘层112远离衬底基板的一侧形成第二阳极132,第二阳极132通过第二过孔122与薄膜晶体管151的源极或漏极连接,并可以同时形成绝缘层112的开口区域140。例如,可以采用沉积或溅射等方法形成一层导电材料层,然后采用光刻工艺对导电材料层进行图案化处理以形成第二阳极132和绝缘层112的开口区域140。具体可以包括,在导电材料层表面涂覆光刻胶,通过光刻工艺形成光刻胶保留区域和光刻胶去除区域,在光刻胶的保护下进行第一次刻蚀工艺,第一次刻蚀工艺是对导电材料层进行刻蚀,第一次刻蚀工艺例如可以采用湿法刻蚀,根据导电材料的类型选择合适的刻蚀液。刻蚀掉光刻胶去除区域对应的导电材料后,得到如图11-5所示的第二阳极132的图案,第一次刻蚀结束后,光刻胶为图中191的图案。然后在光刻胶191的保护下继续进行第二次刻蚀工艺,对绝缘层112进行刻蚀,以形成开口区域140图案,第二次刻蚀工艺例如可以采用干刻工艺,根据绝缘层材料的类型,选择合适的气体对绝缘层进行刻蚀。由于在干法刻蚀的过程中,刻蚀气体对光刻胶也有一定的腐蚀作用,在对绝缘层材料进行刻蚀的同时,光刻胶也会产生相应的缩进,如图11-6所示,最终形成的光刻胶图案192与绝缘层的开口尺寸相对应。刻蚀结束后,剥离残留的光刻胶图案192,如图11-7所示,形成第二阳极132和绝缘层112的开口区域140,绝缘层112的开口区域140暴露出第一阳极131的上表面。采用本实施例的结构可以通过一次构图工艺同时形成第二阳极132和绝缘层的开口区域140,减少了工艺流程,降低了生产成本。第二阳极可以采用金属或透明导电氧化物等材料形成,例如Ag、ITO、IZO、ITO/Ag/ITO等材料。第一阳极131和第二阳极132的材料可以相同,也可以采用不同的材料。
通过图11-1至图11-7的上述工艺,即可形成相邻亚像素的相互绝缘且与衬底基板的距离不同的阳极。
示例的,在形成第一阳极131前,可以在显示面板上形成像素限定层116,通过像素限定层116将显示面板划分出多个子像素。也可以在形成第二阳极后,再形成像素限定层116。像素限定层116可以采用有机材料,包括亚克力、聚酰亚胺等材料。例如,可以通过涂覆或旋涂方法先形成一层有机材料层,然后通过曝光、显影等过程形成像素限定层。
如图2所示,在形成第二阳极132后,可以形成发光器件的发光层170、阴极115等结构,同一个子像素中,多个亚像素的发光层170、阴极115连续设置,不同子像素的发光层170、阴极115可以连续设置,也可以在像素限定层116处断开。发光层170可以采用有机发光材料,阴极115和阳极130共同作用以驱动发光层170发光。有机发光材料例如可以采用蒸镀等方式形成,根据不同的器件结构,蒸镀相应的白光OLED材料或者红光、蓝光、绿光等不同的OLED材料。阴极115可以采用ITO、IZO等透明金属氧化物材料,或者可以采用Ag、Mg、Mg/Ag合金等透明金属材料。
本公开的实施例还提供了一种显示装置的制备方法,包括,在如上所述的显示面板的出光侧设置透镜阵列,透镜阵列可以采用图案化工艺或者纳米压印工艺直接在显示面板的出光侧制作,也可以是单独制作完成后,通过光学透明胶OCA(Optical ClearAdhesive)等具有粘附性的材料贴合在显示面板的出光侧,以保证透镜阵列的平整度和制作质量。
可选的,本公开实施例中的透镜阵列可以采用纳米压印工艺制备,包括:
如图12-1所示,提供基底1001和压印模版1002。根据不同的器件结构,当在显示面板上直接制作透镜阵列时,基底1001即可以是本公开实施例中的显示面板;当采用贴合方式将透镜阵列贴附到显示面板上时,基底1001可以是普通透明基板。压印模版1002上具有周期性的凸起或凹陷结构,示意图以压印模版1002上具有周期性的凹陷结构1003为例。
如图12-2所示,在基底1001上涂覆压印胶1003,使用压印模版1002对压印胶1003进行压印后脱模,使压印胶1003表面形成与压印模版图案互补的凹陷或凸起结构,示意图以压印胶1003表面形成周期性的凸起结构1004为例。采用UV光照射压印后的压印胶进行固化,即得到透镜阵列。
本公开的范围并非由上述描述的实施方式来限定,而是由所附的权利要求书及其等同范围来限定。
Claims (20)
1.一种显示面板,包括:
衬底基板;
位于所述衬底基板上的像素限定层,通过所述像素限定层划分出多个子像素,其中,
所述多个子像素中的至少一个子像素包括多个亚像素;
所述多个子像素中的每一个亚像素包括层叠设置的阳极、发光层、阴极,同一个子像素中,相邻所述亚像素的阳极相互绝缘且与所述衬底基板的距离不同。
2.根据权利要求1所述的显示面板,其中,所述多个亚像素包括相邻的第一亚像素和第二亚像素,所述第一亚像素包括第一阳极,所述第二亚像素包括第二阳极,所述第一阳极的侧壁和所述第二阳极的侧壁通过绝缘层隔开。
3.根据权利要求2所述的显示面板,其中,所述第一阳极在衬底基板上的正投影和所述第二阳极在衬底基板上的正投影的间距小于等于0。
4.根据权利要求2所述的显示面板,其中,所述显示面板还包括设置在衬底基板和所述阳极之间的多个薄膜晶体管和覆盖在所述薄膜晶体管上的平坦层,所述第一阳极通过贯穿平坦层的第一过孔与薄膜晶体管电连接,所述第二阳极通过贯穿平坦层的第二过孔与薄膜晶体管电连接。
5.根据权利要求4所述的显示面板,其中,所述绝缘层至少部分位于平坦层和所述第二阳极之间,所述第二阳极贯穿所述绝缘层与所述薄膜晶体管电连接。
6.根据权利要求2所述的显示面板,其中,同一个子像素中不同亚像素的发光层连续设置。
7.根据权利要求2所述的显示面板,其中,同一个子像素中不同亚像素的阴极连续设置。
8.根据权利要求1所述的显示面板,其中,所述多个子像素的发光层被配置为发白光,所述显示面板的出光侧设置有彩色滤光层;或
所述多个子像素的发光层分别被配置为发红光、绿光和蓝光。
9.一种显示装置,包括根据权利要求1-8中任一项所述的显示面板,其中,所述显示装置还包括设置在所述显示面板出光侧的透镜阵列,所述透镜阵列包括多个透镜单元,所述多个透镜单元和所述多个子像素在至少一个方向上一一对应。
10.根据权利要求9所述的显示装置,其中,所述多个透镜单元和所述多个子像素一一对应。
11.根据权利要求10所述的显示装置,其中,所述多个透镜单元为球透镜。
12.根据权利要求9所述的显示装置,其中,所述多个亚像素的发光层基本位于与其对应的所述透镜单元的焦平面上。
14.根据权利要求9所述的显示装置,其中,所述透镜单元在所述衬底基板上的正投影与其对应的所述子像素的正投影基本重合。
15.根据权利要求9所述的显示装置,其中,所述显示装置还包括设置在显示面板出光侧的彩色滤光层,所述透镜阵列位于所述彩色滤光层远离所述衬底基板的一侧。
16.根据权利要求9所述的显示装置,其中,所述显示装置还包括设置在显示面板出光侧的彩色滤光层,所述透镜阵列位于所述彩色滤光层靠近所述衬底基板的一侧,所述透镜阵列与所述彩色滤光层之间设置有缓冲层。
17.根据权利要求9所述的显示装置,其中,所述子像素中包括a*b个所述亚像素,其中a为沿第二方向排列的亚像素个数,b为沿第一方向排列的亚像素个数,a等于b。
18.一种显示装置的控制方法,包括:
为每个亚像素中的所有子像素单元提供相同的电信号,以使得所述显示面板实现2D显示;
为每个亚像素中的所有子像素单元提供不同的电信号,以使得所述显示面板实现3D显示。
19.一种显示面板的制备方法,包括:
提供衬底基板;
在所述衬底基板上制备像素限定层,通过所述像素限定层划分出多个子像素,其中,
所述多个子像素中的至少一个子像素包括多个亚像素;
所述多个子像素中的每一个亚像素包括层叠设置的阳极、发光层、阴极,同一个子像素中,相邻所述亚像素的阳极相互绝缘且与所述衬底基板的距离不同。
20.根据权利要求18所述的显示面板的制备方法,其中,所述多个子像素中的每一个亚像素包括层叠设置的阳极、发光层、阴极,同一个子像素中,相邻所述亚像素的阳极相互绝缘且与所述衬底基板的距离不同,包括:
形成第一阳极;
形成绝缘层材料和第二阳极材料;
涂覆光刻胶,形成光刻胶保留区域和光刻胶去除区域;
在所述光刻胶的保护下进行第一次刻蚀工艺,刻蚀掉所述光刻胶去除区域对应的所述第二阳极材料;
在所述光刻胶的保护下进行第二次刻蚀工艺,刻蚀掉所述光刻胶去除区域对应的所述绝缘层材料;
形成绝缘层和第二阳极。
Priority Applications (2)
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