CN113748528B - 显示基板及其制备方法、显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种显示基板及其制备方法、显示装置。显示基板包括衬底基板(10)、设置在衬底基板(10)上的发光元件(20)以及设置在发光元件(20)上的封装层(40)；显示基板还包括驱动电路，驱动电路与发光元件(20)连接，被配置为驱动发光元件(20)，驱动电路包括驱动晶体管(11)，驱动晶体管(11)包括有源层，有源层位于衬底基板(10)的内部；封装层(40)包括沿着远离衬底基板(10)的方向叠设的第一梯度层(41)和第二梯度层(42)，沿着远离衬底基板(10)的方向，第一梯度层(41)中氧元素的含量逐渐减少，第二梯度层(42)中碳元素的含量逐渐增加。
Description
技术领域
本公开涉及但不限于显示技术领域，具体涉及一种显示基板及其制备方法、显示装置。
背景技术
微型有机发光二极管(Micro Organic Light-Emitting Diode，简称Micro-OLED)是近年来发展起来的微型显示器，硅基OLED是其中一种。硅基OLED不仅可以实现像素的有源寻址，并且可以实现在硅基衬底上制备像素驱动电路、时序控制(TCON)电路、过电流保护(OCP)电路等，有利于减小系统体积，实现轻量化。硅基OLED采用成熟的互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，简称CMOS)集成电路工艺制备，具有体积小、高分辨率(Pixels Per Inch，简称PPI)、高刷新率的优点，广泛应用在虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)或增强现实(Augmented Reality，简称AR)近眼显示领域中。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本公开提供了一种显示基板，包括衬底基板、设置在所述衬底基板上的发光元件以及设置在所述发光元件上的封装层；所述显示基板还包括驱动电路，所述驱动电路与所述发光元件连接，被配置为驱动所述发光元件，所述驱动电路包括驱动晶体管，所述驱动晶体管包括有源层，所述有源层位于所述衬底基板的内部；所述封装层包括沿着远离所述衬底基板的方向叠设的第一梯度层和第二梯度层，沿着远离所述衬底基板的方向，所述第一梯度层中氧元素的含量逐渐减少，所述第二梯度层中碳元素的含量逐渐增加。
在一些可能的实现方式中，所述第一梯度层中的元素包括硅、氧和氮，邻近所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮氧化硅，远离所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮化硅。
在一些可能的实现方式中，所述第二梯度层中的元素包括硅、碳和氮，邻近所述发光元件的第二梯度层的材料包括氮化硅，远离所述发光元件的第二梯度层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项。
在一些可能的实现方式中，所述封装层还包括均质层，所述均质层设置在所述第一梯度层与第二梯度层之间，所述均质层中每种元素的含量不变。
在一些可能的实现方式中，所述均质层的材料包括氮化硅。
在一些可能的实现方式中，所述第一梯度层的厚度小于第二梯度层的厚度，所述均质层的厚度小于第二梯度层的厚度。
在一些可能的实现方式中，所述显示基板还包括彩膜层和保护层，所述彩膜层设置在所述第二梯度层上，所述保护层设置在所述彩膜层上，所述保护层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项。
本公开还提供了一种显示装置，包括前述的显示基板。
本公开还提供了一种显示基板的制备方法，包括：
在衬底基板上形成驱动电路和发光元件；所述驱动电路与所述发光元件连接，被配置为驱动所述发光元件，所述驱动电路包括驱动晶体管，所述驱动晶体管包括有源层，所述有源层位于所述衬底基板的内部；
在同一个设备腔室内通过连续沉积形成封装层，所述封装层包括沿着远离所述衬底基板的方向依次形成的第一梯度层和第二梯度层，沿着远离所述衬底基板的方向，所述第一梯度层中氧元素的含量逐渐减少，所述第二梯度层中碳元素的含量逐渐增加。
在一些可能的实现方式中，在同一个设备腔室内通过连续沉积形成封装层，包括：在同一个设备腔室内，
在所述发光元件上形成第一梯度层，沿着远离所述衬底基板的方向，所述第一梯度层中氧元素的含量逐渐减少；
在所述第一梯度层上形成均质层，所述均质层中每种元素的含量不变；
在所述均质层上形成第二梯度层，沿着远离所述衬底基板的方向，所述第二梯度层中碳元素的含量逐渐增加。
在一些可能的实现方式中，在所述发光元件上形成第一梯度层，包括：
采用硅氢化合物气体、氧化合物气体、氮氢化合物气体和氮化合物气体进行膜层沉积，在沉积过程中，所述氧化合物气体占总气体的比例逐渐降低到0，使邻近所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮氧化硅，远离所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮化硅；在沉积开始时，所述硅氢化合物气体占总气体的比例为2％到6％，所述氧化合物气体占总气体的比例为14％到22％，所述氮氢化合物气体占总气体的比例为14％到22％，氮化合物气体占总气体的比例为50％到70％。
在一些可能的实现方式中，在所述第一梯度层上形成均质层，包括：
采用硅氢化合物气体和氮化合物气体进行膜层沉积，在所述第一梯度层上形成氮化硅层。
在一些可能的实现方式中，在所述均质层上形成第二梯度层，包括：
采用硅氢化合物气体、碳氢化合物气体、氮氢化合物气体和氮化合物气体进行膜层沉积，在沉积过程中，所述碳化合物气体占总气体的比例从0开始逐渐增加，使邻近所述发光元件的第二梯度层的材料包括氮化硅，远离所述发光元件的第二梯度层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项；在沉积结束时，所述硅氢化合物气体占总气体的比例为10％到15％，所述碳氢化合物气体占总气体的比例为10％到15％，所述氮氢化合物气体占总气体的比例为20％到30％，所述氮化合物气体占总气体的比例为40％到60％。
在一些可能的实现方式中，所述显示基板还包括显示区域和绑定区域；在同一个设备腔室内通过连续沉积形成封装层，包括：
在同一个设备腔室内采用一个掩膜板通过连续沉积形成封装层。
在一些可能的实现方式中，所述制备方法还包括：
在所述封装层上形成彩膜层；
在所述彩膜层上形成保护层，所述保护层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项。
在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。
附图说明
附图用来提供对本公开技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本公开内容。
图1为本公开显示基板的结构示意图；
图2为本公开硅基衬底一种电路原理的示意图；
图3为本公开电压驱动电路和像素驱动电路一种电路实现的示意图；
图4为本公开显示基板一种结构的平面示意图；
图5为图4所示显示基板的剖面示意图；
图6为本公开显示基板中封装层的一种结构示意图；
图7为本公开一种显示基板制备硅基衬底后的示意图；
图8为本公开一种显示基板形成第一绝缘层后的示意图；
图9为本公开一种显示基板形成连接电极后的示意图；
图10为本公开一种显示基板形成第二绝缘层后的示意图；
图11为本公开一种显示基板形成阳极层后的示意图；
图12为本公开一种显示基板形成有机发光层和阴极后的示意图；
图13为本公开一种显示基板形成封装层后的示意图；
图14为本公开一种显示基板形成彩膜层后的示意图；
图15为本公开一种显示基板形成盖板后的示意图；
图16为本公开有机发光层一种结构的示意图；
图17为本公开显示基板另一种结构的剖面示意图。
附图标记说明:
10—硅基衬底； 11—驱动晶体管； 12—第一绝缘层；
13—第一导电柱； 14—连接电极； 15—第二绝缘层；
16—第二导电柱； 20—发光元件； 21—反射层；
22—阳极层； 23—有机发光层； 24—阴极层；
30—焊盘组件； 31—阳极； 32—像素定义层；
33—有机发光层； 34—阴极； 40—封装层；
41—第一梯度层； 42—第二梯度层； 43—均质层；
50—彩膜层； 60—盖板； 70—密封胶；
80—保护层； 100—显示区域； 101—像素驱动电路；
102—发光器件； 110—电压驱动电路； 200—外围区域；
201—供电电极； 202—第一中间电极； 203—第二中间电极；
300—绑定区域； 301—绑定电极； 302—绑定过孔。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本公开的实施例进行详细说明。实施方式可以以多个不同形式来实施。所属技术领域的普通技术人员可以很容易地理解一个事实，就是方式和内容可以在不脱离本公开的宗旨及其范围的条件下被变换为各种各样的形式。因此，本公开不应该被解释为仅限定在下面的实施方式所记载的内容中。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图中，有时为了明确起见，夸大表示了各构成要素的大小、层的厚度或区域。因此，本公开的实施方式并不一定限定于该尺寸，附图中各部件的形状和大小不反映真实比例。此外，附图示意性地示出了理想的例子，本公开的实施方式不局限于附图所示的形状或数值。
本说明书中的“第一”、“第二”、“第三”等序数词是为了避免构成要素的混同而设置，而不是为了在数量方面上进行限定的。
在本说明书中，为了方便起见，使用“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。构成要素的位置关系根据描述各构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在说明书中说明的词句，根据情况可以适当地更换。
在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，或可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，或连接；可以是直接相连，或通过中间件间接相连，或两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在本说明书中，晶体管是指至少包括栅电极、漏电极以及源电极这三个端子的元件。晶体管在漏电极(漏电极端子、漏区域或漏电极)与源电极(源电极端子、源区域或源电极)之间具有沟道区域，并且电流能够流过漏电极、沟道区域以及源电极。在本说明书中，沟道区域是指电流主要流过的区域。
在本说明书中，可以是第一极为漏电极、第二极为源电极，或者可以是第一极为源电极、第二极为漏电极。在使用极性相反的晶体管的情况或电路工作中的电流方向变化的情况等下，“源电极”及“漏电极”的功能有时互相调换。因此，在本说明书中，“源电极”和“漏电极”可以互相调换。
在本说明书中，“连接”包括构成要素通过具有某种电作用的元件连接在一起的情况。“具有某种电作用的元件”只要可以进行连接的构成要素间的电信号的授受，就对其没有特别的限制。“具有某种电作用的元件”的例子不仅包括电极和布线，而且还包括晶体管等开关元件、电阻器、电感器、电容器、其它具有各种功能的元件等。
在本说明书中，“平行”是指两条直线形成的角度为-10°以上且10°以下的状态，因此，也包括该角度为-5°以上且5°以下的状态。另外，“垂直”是指两条直线形成的角度为80°以上且100°以下的状态，因此，也包括85°以上且95°以下的角度的状态。
在本说明书中，“膜”和“层”可以相互调换。例如，有时可以将“导电层”换成为“导电膜”。与此同样，有时可以将“绝缘膜”换成为“绝缘层”。
一种硅基OLED显示装置包括集成有驱动电路的硅基衬底，形成在硅基衬底上的OLED发光元件，包裹OLED发光元件的薄膜封装结构，以及提供保护功能的盖板。由于外界空气中的水氧入侵到OLED发光元件会使有机发光材料和金属电极受水氧侵蚀，发生氧化反应，致使像素收缩或不发光，器件性能劣化，影响显示装置的使用寿命，因此薄膜封装结构阻隔水氧的封装效果极其重要。传统显示装置(如手机)中，薄膜封装结构采用三叠层封装结构和堤坝(DAM)结构。三叠层封装结构包括两个无机层以及设置在两个无机层之间的有机层，堤坝结构设置在显示区域周边，以延长水氧入侵的路径。由于硅基OLED往往很小，仅零点几英寸，堤坝结构延缓水氧入侵的效果比较微弱，因此传统显示装置的薄膜封装结构不适用于硅基OLED。
硅基OLED显示装置的一种制备方法包括：先在显示母板上制备多个显示基板，每个显示基板包括设置在硅基衬底上的OLED发光元件以及覆盖OLED发光元件的封装膜层，然后切割显示母板形成多个显示基板。研究表明，虽然封装方式有多种，但均存在工艺复杂和质量低问题，不适于量产。例如，一种封装方式是采用热蒸发设备、化学气相沉积(CVD)设备和喷墨打印(Inkjet)设备形成多个封装膜层，由于需要采用多种设备，工艺复杂，节拍时间(tact time)长，因而不适于量产。又如，另一种封装方式是采用原子层沉积(ALD)设备直接形成多个封装膜层，由于膜层存在很大的应力，容易出现微裂纹或剥落问题，且沉积速率较慢，因而不适于量产。此外，对于ALD设备或分子层沉积(MLD)设备，由于硅基OLED面板尺寸较小，使用掩模板难以实现有效的遮挡，因而成膜工艺中没有使用掩模板，所形成的封装膜层是整面的。
由于封装膜层是整面的，后续切割显示母板过程中，封装膜层随着显示基板被切割，封装膜层边缘会产生许多裂纹，外界空气中的水氧从裂纹入侵，影响模组信赖性，导致封装失效。由于封装膜层是覆盖显示区域和绑定区域的整面结构，因而需要增加将绑定区域打开的工艺，以便于后续的模组绑定(bonding)操作，在打开封装膜层过程中，封装膜层也会产生裂纹，导致外界水氧入侵，影响模组信赖性。此外，ALD或MLD节拍时间较长，腔室的周期性维护(PM)十分困难，腔室内易出现残余的膜层碎片，落在产品上会导致封装失效或显示失效，增加了产品失效风险。
本公开提供一种显示基板，包括衬底基板、设置在所述衬底基板上的发光元件以及设置在所述发光元件上的封装层；所述显示基板还包括驱动电路，所述驱动电路与所述发光元件连接，被配置为驱动所述发光元件，所述驱动电路包括驱动晶体管，所述驱动晶体管包括有源层，所述有源层位于所述衬底基板的内部；所述封装层包括沿着远离所述衬底基板的方向叠设的第一梯度层和第二梯度层，沿着远离所述衬底基板的方向，所述第一梯度层中氧元素的含量逐渐减少，所述第二梯度层中碳元素的含量逐渐增加。
在一些可能的实现方式中，所述第一梯度层中的元素包括硅、氧和氮，邻近所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮氧化硅，远离所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮化硅。
在一些可能的实现方式中，所述第二梯度层中的元素包括硅、碳和氮，邻近所述发光元件的第二梯度层的材料包括氮化硅，远离所述发光元件的第二梯度层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项。
在一些可能的实现方式中，所述封装层还包括均质层，所述均质层设置在所述第一梯度层与第二梯度层之间，所述均质层中每种元素的含量不变。
在一些可能的实现方式中，所述均质层的材料包括氮化硅。
在一些可能的实现方式中，所述第一梯度层的厚度小于第二梯度层的厚度，所述均质层的厚度小于第二梯度层的厚度。
在一些可能的实现方式中，所述显示基板还包括彩膜层和保护层，所述彩膜层设置在所述第二梯度层上，所述保护层设置在所述彩膜层上，所述保护层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项。
图1为本公开显示基板的结构示意图。如图1所示，显示基板包括作为衬底基板的硅基衬底10、设置在硅基衬底10上的发光元件20以及包裹发光元件20的封装层40。硅基衬底10也称之为IC晶片(IC wafer)，集成有驱动电路，驱动电路包括用于产生驱动信号的像素驱动电路、用于产生栅极驱动信号的栅极驱动电路和用于产生数据信号的数据驱动电路，像素驱动电路与发光元件连接，被配置为驱动发光元件。像素驱动电路包括驱动晶体管，驱动晶体管包括有源层，有源层位于硅基衬底的内部。发光元件20包括在硅基衬底10上叠设的阳极层、有机发光层和阴极层。封装层40包裹发光元件20是指，封装层40设置在发光元件20远离硅基衬底10一侧的上表面上，以及设置在发光元件20的所有侧表面上，使封装层40与硅基衬底10构成的密封空间，发光元件20设置在该密封空间内。在平行于硅基衬底10和垂直于硅基衬底10的平面内，封装层40在硅基衬底10上的正投影均包含发光元件20在硅基衬底10上的正投影。本公开中，封装层40包括包裹发光元件20的第一梯度层41和包裹第一梯度层41的第二梯度层42，沿着远离硅基衬底10的方向，第一梯度层41中氧元素的含量逐渐减少，第二梯度层42中碳元素的含量逐渐增加，形成具有材料功能梯度变化的薄膜封装结构。
图2为本公开硅基衬底一种电路原理的示意图。如图2所示，硅基衬底10包括位于显示区域100(AA区)中的多个显示单元和位于外围区域200中的驱动电路，显示区域100中的多个显示单元规则排布，形成多个显示行和多个显示列，每个显示单元包括像素驱动电路101以及与像素驱动电路101连接的发光器件102，像素驱动电路101至少包括驱动晶体管。驱动电路至少包括多个电压驱动电路110，每个电压驱动电路110与多个像素驱动电路101连接。例如，一个电压驱动电路110与一个显示行中的像素驱动电路101连接，该显示行像素驱动电路101中驱动晶体管的第一极共同连接该电压驱动电路110，每个驱动晶体管的第二极与本显示单元的发光器件102的阳极连接，发光器件102的阴极连接第二电源信号VSS的输入端。电压驱动电路110分别与第一电源信号VDD的输入端、初始化信号Vinit的输入端、复位控制信号RE的输入端和发光控制信号EM的输入端连接，电压驱动电路110被配置为响应于复位控制信号RE，将初始化信号Vinit输出至驱动晶体管的第一极，控制对应的发光器件102复位。电压驱动电路110还被配置为响应于发光控制信号EM，将第一电源信号VDD输出至驱动晶体管的第一极，以驱动发光器件102发光。通过一个显示行中的像素驱动电路101共同连接电压驱动电路110，可以简化显示区域100中像素驱动电路101的结构，降低显示区域100中像素驱动电路101的占用面积，从而使显示区域100设置更多的像素驱动电路101和发光器件102，实现高PPI显示。电压驱动电路110在复位控制信号RE的控制下将初始化信号Vinit输出至驱动晶体管的第一极，控制对应的发光器件102复位，可以避免上一帧发光时加载于发光器件102上的电压对下一帧发光的影响，可以改善残影现象。
在示例性实施方式中，3个不同颜色的显示单元组成1个像素，3个显示单元可以分别为红色显示单元、绿色显示单元以及蓝色显示单元。在一些可能的实现方式中，1个像素可以包括4个、5个或更多的显示单元，可以根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。在一些可能的实现方式中，一个电压驱动电路110可以连接同一显示行中两个相邻的显示单元中的像素驱动电路101，或可以连接同一显示行中三个或更多的显示单元中的像素驱动电路101，在此不作限定。
图3为本公开电压驱动电路和像素驱动电路一种电路实现的示意图。如图3所示，发光器件可以包括OLED，OLED的阳极与驱动晶体管M0的第二极D连接，OLED的阴极与第二电源信号VSS的输入端连接，第二电源信号VSS的电压一般为负电压或接地电压VGND(一般为0V)，初始化信号Vinit的电压也可以设置为接地电压VGND。在示例性实施方式中，OLED可以是微型OLED(Micro-OLED)或次毫米OLED(Mini-OLED)，有利于实现高PPI显示。
在示例性实施方式中，电压驱动电路110与一显示行中的两个像素驱动电路101连接，像素驱动电路101包括驱动晶体管M0、第三晶体管M3、第四晶体管M4和存储电容Cst，电压驱动电路110包括第一晶体管M1和第二晶体管M2。驱动晶体管M0、第一晶体管M1、第二晶体管M2、第三晶体管M3、第四晶体管M4均是制备在硅基衬底中的金属氧化物半导体场效应管(Metal Oxide Scmiconductor，简称MOS)。
第一晶体管M1的控制极与复位控制信号RE的输入端连接，用于接收复位控制信号RE，第一晶体管M1的第一极与初始化信号Vinit的输入端连接，用于接收初始化信号Vinit，第一晶体管M1的第二极分别与对应的驱动晶体管M0的第一极S和第二晶体管M2的第二极连接。第二晶体管M2的控制极与发光控制信号EM的输入端连接，用于用于接收发光控制信号EM，第二晶体管M2的第一极与第一电源信号VDD的输入端连接，用于接收第一电源信号VDD，第二晶体管M2的第二极分别与对应的驱动晶体管M0的第一极S和第一晶体管M1的第二极连接。在示例性实施方式中，第一晶体管M1与第二晶体管M2的类型可以不同，第一晶体管M1为N型晶体管，第二晶体管M2为P型晶体管，或者，第一晶体管M1为P型晶体管，第二晶体管M2为N型晶体管。在一些可能的实现方式中，第一晶体管M1与第二晶体管M2的类型可以相同，可以根据实际应用环境来设计确定，在此不作限定。
像素驱动电路101包括驱动晶体管M0、第三晶体管M3、第四晶体管M4和存储电容Cst。驱动晶体管M0的控制极G，驱动晶体管M0的第一极S与第一晶体管M1的第二极和第二晶体管M2的第二极连接，驱动晶体管M0的第二极D与OLED的阳极连接。第三晶体管M3的控制极与第一扫描信号S1的输入端连接，用于接收第一扫描信号S1，第三晶体管M3的第一极与数据信号DA的输入端连接，用于接收数据信号DA，第三晶体管M3的第二极与驱动晶体管M0的控制极G连接。第四晶体管M4的控制极与第二扫描信号S2的输入端连接，用于接收第二扫描信号S2，第四晶体管M4的第一极与数据信号DA的输入端连接，用于接收数据信号DA，第四晶体管M4的第二极与驱动晶体管M0的控制极G连接。存储电容Cst的第一端与驱动晶体管M0的控制极G连接，存储电容Cst的第二端与接地端GND连接。在示例性实施方式中，驱动晶体管M0可以为N型晶体管，第三晶体管M3与第四晶体管M4的类型可以不同，例如，第三晶体管M3为N型晶体管，第四晶体管M4为P型晶体管。若数据信号DA的电压为高灰阶对应的电压时，通过P型的第四晶体管M4导通以将数据信号DA传输给驱动晶体管M0的控制极G，可以避免数据信号DA的电压受例如N型的第三晶体管M3的阈值电压的影响。若数据信号DA的电压为低灰阶对应的电压时，通过N型的第三晶体管M3导通以将数据信号DA传输给驱动晶体管M0的控制极G，可以避免数据信号DA的电压受P型的第四晶体管M4的阈值电压的影响。这样，可以提高输入到驱动晶体管M0的控制极G上的电压范围。在一些可能的实现方式中，第三晶体管M3与第四晶体管M4的类型可以是，第三晶体管M3为P型晶体管，第四晶体管M4为N型晶体管。在一些可能的实现方式中，像素驱动电路可以是3T1C、5T1C或7T1C电路结构，或可以是具有内部补偿或外部补偿功能的电路结构，本公开对此不作限制。
图4为本公开显示基板一种结构的平面示意图，图5为图4所示显示基板中显示区域的剖面示意图。如图4所示，在平行于显示基板的平面内，显示基板包括显示区域100、位于显示区域100周边的外围区域200以及在外围区域200内位于显示区域100一侧的绑定区域300，显示区域100中设置有规则排布的多个显示单元，外围区域200中设置有阴极环，绑定区域300中设置用于与外部柔性线路板(FPC)或布线(Wire)绑定连接的焊盘组件。如图5所示，在垂直于显示基板的平面内，显示基板的显示区域包括硅基衬底10、设置在硅基衬底10上的发光元件20、设置在发光元件20上的封装层40以及设置在封装层40上的彩膜层50。发光元件20包括在硅基衬底10上叠设的反射层21、阳极层22、有机发光层23和阴极层24，反射层21用于与阴极层24构成微腔结构，使得有机发光层23直接出射的光线与反射层21反射的光线相互干涉，提高出射光的色域，强化出射光的的亮度。在一示例性实施方式中，发光元件20还可以包括像素定义层或平坦层。
本公开的封装层40包括在发光元件20上沿着远离硅基衬底10的方向叠设的第一梯度层41和第二梯度层42，沿着远离硅基衬底10的方向，第一梯度层41中氧元素的含量逐渐减少，第二梯度层42中碳元素的含量逐渐增加，形成具有材料功能梯度变化的薄膜封装结构。
本公开的显示基板采用白光+彩膜的方式实现全彩显示，彩膜层(Color Filter，简称CF)50位于封装层40上，包括与显示单元对应的第一颜色单元、第二颜色单元和第三颜色单元。本公开采用白光+彩膜方式可以实现大于2000的高分辨率，能够适应VR/AR需求。
本公开的显示基板还包括盖板60，盖板60设置在彩膜层50的上方，可以实现保护彩膜50的功能，为阻隔水氧入侵提供进一步的保障，使硅基OLED显示基板寿命大幅提升。在一示例性实施方式中，密封胶70可以设置于盖板60的侧面，盖板60的四周侧面与硅基衬底10之间通过密封胶70密封，密封胶70远离硅基衬底10一侧的端面位于盖板60邻近硅基衬底10一侧的表面与盖板60远离硅基衬底10一侧的表面之间，由此既可以确保密封效果，又可以防止密封胶高出盖板导致显示基板的厚度增加。在另一示例性实施方式中，密封胶70可以设置于硅基衬底10与盖板60之间。在示例性实施方式中，盖板60设置在显示区域100，可以较好地实现对位和密封，避免在切割过程中导致盖板破裂。
图6为本公开显示基板中封装层的一种结构示意图。如图6所示，本公开的封装层40包括沿着远离硅基衬底的方向依次叠设的第一梯度层41、均质层43和第二梯度层42，即第一梯度层41设置在发光元件20上，均质层43设置在第一梯度层41上，第二梯度层42设置在均质层43上。沿着远离硅基衬底的方向，第一梯度层41中氧元素的含量逐渐减少，均质层43中每种元素的含量不变，第二梯度层42中碳元素的含量逐渐增加，形成具有材料功能梯度变化的薄膜封装结构。
在示例性实施方式中，第一梯度层41的材料包括硅化合物、氧化合物和氮化合物，沿着第一梯度层41到均质层43的方向，第一梯度层41中氧化合物的含量逐渐减少，在远离均质层43的一侧，第一梯度层41的材料为氮氧化硅(SiONx)，在邻近均质层43的一侧，第一梯度层41的材料为氮化硅(SiNx)。均质层43的材料包括硅化合物和氮化合物，硅化合物和氮化合物的含量不变，均质层43的材料为SiNx。第二梯度层42的材料包括硅化合物、碳化合物和氮化合物，沿着第二梯度层42远离均质层43的方向，第二梯度层42中碳化合物的含量逐渐增加，在邻近均质层43的一侧，第二梯度层42的材料为SiNx，在远离均质层43的一侧，第二梯度层42的材料为碳化硅(SiC)或硅碳氮(SiCNx)。
下面通过显示基板的制备过程的示例说明显示基板的结构。本公开所说的“构图工艺”包括沉积膜层、涂覆光刻胶、掩模曝光、显影、刻蚀和剥离光刻胶处理。沉积可以采用溅射、蒸镀和化学气相沉积中的任意一种或多种，涂覆可以采用喷涂和旋涂中的任意一种或多种，刻蚀可以采用干刻和湿刻中的任意一种或多种。“薄膜”是指将某一种材料在基底上利用沉积或涂覆工艺制作出的一层薄膜。若在整个制作过程中该“薄膜”无需构图工艺，则该“薄膜”还可以称为“层”。若在整个制作过程中该“薄膜”需构图工艺，则在构图工艺前称为“薄膜”，构图工艺后称为“层”。经过构图工艺后的“层”中包含至少一个“图案”。本公开中所说的“A和B同层设置”是指，A和B通过同一次构图工艺同时形成。本公开中所说的“A的正投影包含B的正投影”是指，B的正投影落入A的正投影范围内，或者A的正投影覆盖B的正投影。
(1)制备硅基衬底10，硅基衬底10包括显示区域100、外围区域200和绑定区域300，显示区域100包括多个显示单元，每个显示单元的硅基衬底10集成有像素驱动电路，像素驱动电路可以是2T1C、3T1C、5T1C或7T1C电路结构，或可以是具有内部补偿或外部补偿功能的电路结构，像素驱动电路至少包括第一扫描线、第一电源线、数据线、开关晶体管和驱动晶体管，第一扫描线用于传输第一扫描信号，第一电源线用于传输第一电源信号，数据线用于传输数据信号。外围区域200设置在显示区域100的外围，外围区域200的硅基衬底10内集成有传输第二电源信号的第二电源线和供电组件，第二电源信号与供电组件连接。绑定区域300设置在外围区域200远离显示区域100的一侧，绑定区域300的硅基衬底10内集成有焊盘组件，焊盘组件分别与前述传输第一扫描信号的第一扫描线、传输第一电源信号的第一电源线、传输第二电源信号的第二电源线以及传输数据信号的数据线连接，如图7所示。作为一种示例性说明，图7中示意了显示区域100的三个显示单元：第一显示单元100A、第二显示单元100B和第三显示单元100C，每个显示单元中硅基衬底10的像素驱动电路以驱动晶体管11示意，外围区域200中硅基衬底10的供电组件以一个供电电极201示意，绑定区域300中硅基衬底10的焊盘组件以一个绑定电极301示意。在一示例性实施方式中，硅基衬底10包括硅基底(衬底基板)以及设置在硅基底上的电路层。在显示区域100，硅基底包括开关晶体管有源层的源连接区和漏连接区，以及驱动晶体管有源层的源连接区和漏连接区，电路层包括覆盖源连接区和漏连接区的第一氧化物绝缘层，设置在第一氧化物绝缘层上的栅金属层，覆盖栅金属层的第二氧化物绝缘层，以及设置在第二氧化物绝缘层上的源漏金属层。栅金属层至少包括第一扫描线、开关晶体管的栅电极和驱动晶体管的栅电极，源漏金属层至少包括第一电源线、数据线、开关晶体管的源电极和漏电极、以及驱动晶体管的源电极和漏电极。源电极和漏电极分别通过导电柱与相应晶体管的源连接区和漏连接区连接，在源连接区和漏连接区之间形成导电沟道。第一电源线与驱动晶体管的源电极连接，数据线与开关晶体管的源电极连接，第一扫描线与开关晶体管的栅电极连接，开关晶体管的漏电极通过导电柱与驱动晶体管的栅电极连接。开关晶体管被配置为在第一扫描线输出的第一扫描信号控制下，接收数据线传输的数据信号，使驱动晶体管的栅电极接收所述数据信号。驱动晶体管被配置为在其栅电极所接收的数据信号控制下，在漏电极产生相应的电流，以驱动发光元件出射相应亮度的光。在外围区域200，电路层包括设置在硅基底上的第一氧化物绝缘层和第二氧化物绝缘层，以及设置在第二氧化物绝缘层上的供电电极201和第二电源线，供电电极201与第二电源线连接，供电电极201用于向发光元件的阴极提供电压。在绑定区域300，电路层包括设置在硅基底上的第一氧化物绝缘层和第二氧化物绝缘层，以及设置在第二氧化物绝缘层上的绑定电极301，绑定电极301与前述的第一扫描线、第一电源线、第二电源线和数据线连接，绑定电极301用于与外部的柔性线路板(FPC)或布线(Wire)绑定连接。制备硅基衬底10可以采用成熟的CMOS集成电路工艺，本公开对此不作限制。制备完成后，硅基衬底10的表面暴露出显示区域100的驱动晶体管11的漏电极、外围区域200的供电电极201以及绑定区域300的绑定电极301。在一些可能的实现方式中，像素驱动电路还可以包括感测晶体管和第二扫描线。
在一示例性实施方式中，硅基衬底的材料可以采用硅、锗和化合物半导体中的任意一种或更多种，化合物半导体可以包括硅锗、碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和锑化铟中的任意一种或更多种，硅基衬底可以是掺杂的，或者是未掺杂的。
(2)在硅基衬底10上沉积第一绝缘薄膜，通过构图工艺对第一绝缘薄膜进行构图，形成覆盖硅基衬底10的第一绝缘层12图案，显示区域100和外围区域200的第一绝缘层12形成多个第一过孔，绑定区域300的第一绝缘层12形成至少一个绑定过孔302，多个第一过孔分别暴露出显示区域100每个显示单元的漏电极和外围区域200的供电电极201，绑定过孔302暴露出绑定电极301。随后，在第一绝缘层12上的第一过孔内形成多个第一导电柱13，在显示区域100，第一过孔内的第一导电柱13与所在显示单元的漏电极连接，在外围区域200，第一过孔内的第一导电柱13与供电电极201连接，如图8所示。在示例性实施方式中，第一导电柱13可以由金属材料制成，通过填充处理形成第一导电柱13后，还可以进行抛光处理，通过抛光工艺对第一绝缘层12和第一导电柱13的表面进行腐蚀和摩擦，去除第一绝缘层12和第一导电柱13的部分厚度，使第一绝缘层12和第一导电柱13形成平齐的表面。在一些可能的实现方式中，第一导电柱13可以采用金属钨(W)，由钨金属填充的过孔称为钨过孔(W-via)。在第一绝缘层12厚度较大的情况下，采用钨过孔可以保证导电通路的稳定性，由于制作钨过孔的工艺成熟，所得到的第一绝缘层12的表面平坦度好，有利于降低接触电阻。本公开中，钨过孔不仅适用于硅基衬底10与反射层之间的连接，还适用于反射层与阳极层之间的连接，以及其它布线层之间的连接。
(3)在形成前述结构的硅基衬底10上沉积第一金属薄膜，通过构图工艺对第一金属薄膜进行构图，在显示区域100的第一绝缘层12上形成多个连接电极14，在外围区域200的第一绝缘层12上形成至少一个第一中间电极202，在每个显示单元内，连接电极14通过第一导电柱13与驱动晶体管11的漏电极连接，第一中间电极202通过第一导电柱13与供电电极201连接，如图9所示。在示例性实施方式中，连接电极14作为反射电极，每个显示单元的连接电极14用于与后续形成的阴极构成微腔结构，利用反射电极的强反射效应，使得有机发光层直接出射的光线与连接电极反射的光线相互干涉，提高了出射光的色域，强化了出射光的的亮度。本次构图工艺中，绑定区域300的膜层结构没有变化，包括设置在硅基衬底10上的第一绝缘层12，第一绝缘层12上开设有暴露出绑定电极301的绑定过孔302。
(4)在形成前述结构的硅基衬底10上沉积第二绝缘薄膜，通过构图工艺对第二绝缘薄膜进行构图，在显示区域100和外围区域200形成第二绝缘层15图案，第二绝缘层15上形成多个第二过孔，显示区域100的多个第二过孔分别暴露出每个显示单元的连接电极14，外围区域200的第二过孔暴露出第一中间电极202。随后，在第二绝缘层15上的第二过孔内分别形成多个第二导电柱16，显示区域100的第二过孔内的第二导电柱16与所在显示单元的连接电极14连接，外围区域200的第二过孔内的第二导电柱16与第一中间电极202连接，如图10所示。在示例性实施方式中，第二导电柱16可以由金属材料制成，通过填充处理形成第二导电柱16后，还可以进行抛光处理，通过抛光工艺对第二绝缘层15和第二导电柱16的表面进行腐蚀和摩擦，去除第二绝缘层15和第二导电柱16的部分厚度，使第二绝缘层15和第二导电柱16形成平齐的表面。在一些可能的实现方式中，第二导电柱16可以采用金属钨(W)。本次构图工艺中，绑定区域300没有覆盖第二绝缘层15，绑定区域300的膜层结构没有变化。
(5)在形成前述结构的硅基衬底10上沉积透明导电薄膜，通过构图工艺对透明导电薄膜进行构图，在第二绝缘层15上形成阳极层图案，阳极层包括设置在显示区域100的多个阳极31和设置在外围区域200的第二中间电极203，在显示区域100的每个显示单元内，阳极31通过第二导电柱16与连接电极14连接，外围区域200的第二中间电极203通过第二导电柱16与第一中间电极202连接，如图11所示。本公开中，阳极31通过第二导电柱16与连接电极14连接，连接电极14通过第一导电柱13与驱动晶体管11的漏电极连接，这样像素驱动电路提供的电信号通过连接电极14传输到阳极31，连接电极14一方面形成像素驱动电路与阳极之间的导电通道，另一方面形成微腔结构，不仅有利于像素驱动电路对发光器件的控制，而且使显示基板的结构更紧凑，有利于硅基OLED显示装置的微型化。本次构图工艺后，绑定区域300的膜层结构没有变化。
(6)在形成前述结构的硅基衬底10上涂覆像素定义薄膜，通过掩膜、曝光、显影工艺，在显示区域100和外围区域200形成像素定义层(PDL)32图案，在显示区域100的每个显示单元，像素定义层32开设有像素开口，像素开口暴露出阳极31的表面，在外围区域200，像素定义层32开设有阴极过孔，阴极过孔暴露出第二中间电极203。随后，在显示区域100依次形成有机发光层33和阴极34，在显示区域100的每个显示单元，有机发光层33与所在显示单元的阳极31连接。面状的阴极34形成在显示区域100和外围区域200，显示区域100的阴极34通过像素开口与每个显示单元的有机发光层33连接，外围区域200的阴极34通过阴极过孔与第二中间电极203连接，如图12所示。由于阴极34通过阴极过孔与第二中间电极203连接，第二中间电极203通过第二导电柱16与第一中间电极202连接，第一中间电极202通过第一导电柱13与供电电极201连接，这样第一中间电极202和第二中间电极203形成阴极与供电电极201之间的导电通道，供电电极201提供的电压信号通过该导电通道传输到阴极34，实现了阴极环结构。为了保证刻蚀均一性，外围区域200阴极环的图案设计与显示区域100的图案设计一致。在示例性实施方式中，阴极34为半透半反电极，与前述形成的作为反射电极的连接电极14构成微腔结构。本次构图工艺后，绑定区域300的膜层结构没有变化。
前述制备过程中，第一绝缘薄膜和第二绝缘薄膜可以采用硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)和氮氧化硅(SiON)中的任意一种或更多种，可以是单层结构，或者可以是多层复合结构。第一金属薄膜可以采用金属材料，包括银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)和钼(Mo)中的任意一种或更多种，或者可以采用由金属组成的合金材料，如铝钕合金(AlNd)或钼铌合金(MoNb)，或者可以是多层复合结构，如Mo/Cu/Mo的复合结构。透明导电薄膜可以采用氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)，或ITO/Ag/ITO的复合结构，像素定义层可以采用聚酰亚胺、亚克力或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
(7)在形成前述结构的硅基衬底10上形成封装层图案。封装层形成在显示区域100，为具有材料功能梯度变化的薄膜封装结构，采用CVD或PECVD设备使用一个掩膜板在同一个腔室内通过连续沉积完成，如图13所示。封装层40包括在阴极34上依次叠设的第一梯度层41、均质层43和第二梯度层42，沿着远离硅基衬底10的方向，第一梯度层41中氧元素的含量逐渐减少，均质层43中每种元素的含量不变，第二梯度层42中碳元素的含量逐渐增加。
在示例性实施方式中，形成封装层40图案可以包括三个时段，每个时段制备完成一个材料层，下面详细说明制备过程。
A、在第一时段T1形成第一梯度层41。
在第一时段T1的开始时刻，采用甲硅烷(SiH4)、一氧化二氮(N2O)、氨气(NH3)和氮气(N2)进行膜层沉积，SiH4、N2O、NH3、N2的气体比例为1:5:5:16，所形成膜层的材料为氮氧化硅(SiONx)。在开始时刻之后，逐渐减少N2O占总气体的比例，在第一时段T1的结束时刻，N2O占总气体的比例降到0，所形成膜层的材料为氮化硅(SiNx)。这样，第一时段所形成的第一梯度层41中，邻近阴极的膜层为SiONx膜层，远离阴极的膜层为SiNx膜层，从SiONx到SiNx膜层，之间材料中氧含量逐渐减小，直至氧含量为0。
在示例性实施方式中，SiH4可以替换为其它的硅氢化合物气体，N2O可以替换为其它的氮氧化合物或氧化合物气体，NH3和N2可以替换为其它的氮氢化合物或氮化合物气体。以采用硅氢化合物气体、氧化合物气体、氮氢化合物气体和氮化合物气体进行膜层沉积为例，硅氢化合物气体占总气体的比例可以为2％到6％，氮氧化合物或氧化合物气体占总气体的比例可以为14％到22％，氮氢化合物气体占总气体的比例可以为14％到22％，氮化合物气体占总气体的比例可以为50％到70％。在一些可能的实现方式中，硅氢化合物气体占总气体的比例可以为4％，氮氧化合物或氧化合物气体占总气体的比例可以为18％，氮氢化合物气体占总气体的比例可以为18％，氮化合物气体占总气体的比例可以为60％。
在一些可能的实现方式中，膜层沉积过程中减少N2O占总气体的比例，可以是在第一时段T1内连续减少，或者可以是在第一时段T1内阶梯性减少。若采用连续减少方式，N2O占总气体比例的减少速率可以为(T1E-T1B)/M1。其中，T1B为第一时段的开始时刻，T1E为第一时段的结束时刻，M1为开始时刻N2O占总气体的比例。若采用阶梯性减少方式，可以将第一时段T1划分为N个子时段，每个子时段的时长为(T1E-T1B)/N，在第i子时段，设置N2O占总气体比例的为M1-(i-1)*M1/(N-1)，i＝1到N。在一些可能的实现方式中，M1为14％到22％，N为3到10，T1为50s到150s。
在一些可能的实现方式中，可以通过降低N2O的供给量来减少N2O占总气体的比例，或者可以通过降低N2O的供给量和增加SiH4、NH3和N2的供给量来减少N2O占总气体的比例，本公开对此不作限制。
B、在第二时段T2形成均质层43。
在第一时段T1的结束时刻，沉积气体中N2O占总气体的比例减少到0，因而在第二时段T2的开始时刻，采用SiH4、NH3和N2进行膜层沉积，所形成膜层的材料为SiNx。在膜层沉积过程中，SiH4、NH3和N2的气体比例不变，在第二时段T2的结束时刻，所形成膜层的材料仍为SiNx。这样，第二时段所形成的均质层43，邻近第一梯度层41和远离第一梯度层41的膜层均为SiNx膜层，膜层材料中每种元素的含量不变。在一些可能的实现方式中，第二时段T2为50s到150s。
在示例性实施方式中，SiH4可以替换为其它的硅氢化合物气体，NH3和N2可以替换为其它的氮氢化合物或氮化合物气体。在一些可能的实现方式中，第二时段T2的膜层沉积过程中可以改变SiH4、NH3和N2的气体比例，以改变均质层的膜层特性，满足封装层折射率或透过率要求。
C、第三时段T3形成第二梯度层42。
在第二时段T2的结束时刻，沉积气体包括SiH4、NH3和N2，因而在第三时段T3的开始时刻，采用SiH4、NH3和N2进行膜层沉积，所形成膜层的材料为SiNx。在开始时刻之后，开始在沉积气体中增加乙炔(C2H2)，且逐渐增加C2H2占总气体的比例，在第三时段T3的结束时刻，使SiH4、C2H2、NH3、N2的气体比例为1:1:2:4，所形成膜层的材料为碳化硅(SiC)或硅碳氮(SiCNx)。这样，第三时段所形成的第二梯度层42，邻近均质层43的膜层为SiNx膜层，远离均质层43的膜层为SiC/SiCNx膜层，之间材料中碳含量从0逐渐增加到占总气体的12.5％。
在示例性实施方式中，SiH4可以替换为其它的硅氢化合物气体，C2H2可以替换为其它的碳氢化合物，NH3和N2可以替换为其它的氮氢化合物或氮化合物气体。以采用硅氢化合物气体、碳氢化合物、氮氢化合物气体和氮化合物气体进行膜层沉积为例，硅氢化合物气体占总气体的比例可以为10％到15％，碳氢化合物气体占总气体的比例可以为10％到15％，氮氢化合物气体占总气体的比例可以为20％到30％，氮化合物气体占总气体的比例可以为40％到60％。在一些可能的实现方式中，硅氢化合物气体占总气体的比例可以为12.5％，碳氢化合物气体占总气体的比例可以为12.5％，氮氢化合物气体占总气体的比例可以为25％，氮化合物气体占总气体的比例可以为50％。
在一些可能的实现方式中，膜层沉积过程中增加C2H2占总气体的比例，可以是在第三时段T3连续增加，或者可以是在第三时段T3内阶梯性增加。若采用连续增加方式，C2H2占总气体的比例的增加速率可以为(T3E-T3B)/M3。其中，T3B为第三时段的开始时刻，T3E为第三时段的结束时刻，M3为结束时刻C2H2占总气体的比例。若采用阶梯性增加方式，可以将第三时段T3划分为N个子时段，每个子时段的时长为(T3E-T3B)/N，在第i子时段，设置C2H2占总气体比例的为(i-1)*M3/(N-1)，i＝1到N。在一些可能的实现方式中，M3为10％到15％，N为3到10，T3为20s到60s。
这样，本公开通过在同一个CVD或PECVD设备中进行连续沉积，通过调节沉积气体的不同组合以及组合中各成分的比例，形成氧元素含量和碳元素含量逐渐变化的膜层，制备出具有材料功能梯度变化的封装层，如图13所示。由于本公开封装层采用CVD或PECVD工艺设备，因而可以在形成封装结构的工艺中使用掩膜板，通过掩膜板的遮挡使得绑定区域300和切割道不形成封装层，所形成的封装层不是整面结构，不仅在后续切割过程中不会切割到封装层，避免了封装层产生裂纹，而且避免了后续打开绑定区域的工艺，消除了封装失效的风险，提高了模组的信赖性。
由于第一梯度层41具有无机特性，因而不仅具有良好的封装特性，而且具有良好的与阴极粘附性，保证了封装层的包裹效果和隔绝水氧的封装效果。均质层43具有无机特性，良好的封装特性可以进一步保证封装效果。第二梯度层42具有有机特性，不仅具有较佳的有机封装特性，而且具有较好的粒子(particle)包覆能力，可以很好的包覆膜层上的粒子，防止刺穿膜层，保证了工艺质量和产品品质。此外，具有有机特性的SiC/SiCNx材料可以很好的释放无机层之间的应力，防止膜层由于应力大而产生微裂纹或剥落(peeling)缺陷。SiC/SiCNx材料还具有较好的平坦特性，可以为后续的彩膜层制作提供较平坦的基底，防止彩膜层制程对第一梯度层和均质层产生损伤。
在示例性实施方式中，第一梯度层41的厚度小于第二梯度层42的厚度，均质层43的厚度小于第二梯度层42的厚度。在一些可能的实现方式中，封装层40的厚度为1μm到5μm，第一梯度层41的厚度为0.25μm到1.25μm，均质层43的厚度为0.25μm到1.25μm，第二梯度层42的厚度为0.5μm到2.5μm。在一些可能的实现方式中，封装层40的厚度为2μm，第一梯度层41的厚度为0.5μm，均质层43的厚度为0.5μm，第二梯度层42的厚度为1μm。相比于采用喷墨打印方式形成的封装结构，本公开减小了封装层的厚度，因此减小了硅基OLED显示装置的总厚度。在一些可能的实现方式中，封装层40的厚度可根据出光需求、显示性能以及封装要求来确定。
在示例性实施方式中，制备封装层40的时间为2分钟到4分钟，制备第一梯度层41的第一时段T1为0.75分钟到1.5分钟，制备均质层43的第二时段T2为0.75分钟到1.5分钟，制备第二梯度层42的第三时段T3为0.5分钟到1分钟。在一些可能的实现方式中，制备封装层40的时间为3分钟，制备第一梯度层41的第一时段T1为1.25分钟，制备均质层43的第二时段T2为1.25分钟，制备第二梯度层42的第三时段T3为0.5分钟。封装层制备工艺的压力可以根据气体流量变化而变化，例如，压力可以为1000mtorr到2000mtorr。
(8)在形成前述结构的硅基衬底10上形成彩膜层50图案，彩膜层50设置在显示区域100，包括与显示单元对应的第一颜色单元、第二颜色单元和第三颜色单元，如图14所示。在一示例性实施方式中，彩膜层40中每种颜色单元之间可以相互交叠作为黑矩阵，或者每种颜色单元之间设置黑矩阵。在示例性实施方式中，第一颜色单元可以为绿色单元，第二颜色单元可以为红色单元，第三颜色单元可以为蓝色单元。在一些可能的实现方式中，彩膜层50的制备过程包括：先形成蓝色单元，然后形成红色单元，然后形成绿色单元。蓝色彩膜的粘附性较大，先形成蓝色单元可以减小彩膜层50从阴极上剥离的可能性。由于红色单元的粘附性较小，但流动性好，因而在形成红色单元的过程中，可以减少蓝色单元和红色单元远离阴极一侧表面的气泡数量，从而可以提高蓝色单元和红色单元二者交叠位置处膜厚的均一性。由于绿色单元的基体材料和红色单元的基体材料大致相同，因而绿色单元和红色单元之间的粘附力较大，可以减小彩膜层50从阴极上剥离的可能性。在一些可能的实现方式中，彩膜层50可以包括其它颜色单元，例如白色或黄色。
后续工艺中，采用密封工艺形成盖板60，盖板60与硅基衬底10之间通过密封胶70固定，如图15所示。完成上述工艺后，绑定区域300的膜层结构没有变化。由于硅基衬底10、盖板60和密封胶70一起形成封闭的空间，因而额外提供了阻隔水氧的保障，使硅基OLED显示基板的寿命大幅提升。随后，对形成的显示母板进行切割，形成单独的显示基板。由于封装层40是采用掩膜板的沉积工艺形成，因而可以控制在绑定区域300和切割道不形成封装层，因而在后续切割显示母板过程中，不会切割到封装层，避免了封装层产生裂纹。由于绑定区域300没有封装层，因而不需要后续打开绑定区域300的处理，避免了封装失效的风险，提高了模组的信赖性。
图16为本公开有机发光层一种结构的示意图。如图16所示，本公开有机发光层的结构包括在阳极与阴极之间依次叠设的第一发光子层331、第一电荷产生层332、第二发光子层333、第二电荷产生层334和第三发光子层335。第一发光子层331用于出射第一颜色光，包括依次叠设的第一空穴传输层(HTL)3311、第一发光材料层(EML)3312和第一电子传输层(ETL)3313。第二发光子层333用于出射第二颜色光，包括依次叠设的第二空穴传输层3331、第二发光材料层3332和第二电子传输层3333。第三发光子层335用于出射第三颜色光，包括依次叠设的第三空穴传输层3351、第三发光材料层3352和第三电子传输层3353。第一电荷产生层332设置在第一发光子层331与第二发光子层333之间，用于将两个发光子层串联起来，实现载流子的传递。第二电荷产生层334设置在第二发光子层333与第三发光子层335之间，用于将两个发光子层串联起来，实现载流子的传递。由于本公开有机发光层包括出射第一颜色光的第一发光材料层、出射第二颜色光的第二发光材料层和出射第三颜色光的第三发光材料层，因而有机发光层最终出射的光为混合光。例如，可以设置第一发光材料层是出射红光的红光材料层，第二发光材料层是出射绿光的绿光材料层，第三发光材料层是出射蓝光的蓝光材料层，因而有机发光层最终出射白光。
在示例性实施方式中，图16所示的有机发光层仅仅是一种示例结构，本公开对此不作限制。实际实施时，可以根据实际需要设计有机发光层的结构。例如，每个发光子层中，为了能够提高电子和空穴注入发光材料层的效率，还可以设置空穴注入层(HIL)和电子注入层(EIL)。又如，为了简化有机发光层的结构，可以取消第一电子传输层3313、第一电荷产生层332和第二空穴传输层3331，即第二发光材料层3332可以直接设置在第一发光材料层3312上。
在一些可能的实现方式中，有机发光层可以采用出射第一颜色光的有机发光层和出射第一颜色光的互补光的有机发光层，该两个有机发光层相对于硅基衬底依次堆叠，从而整体上发白光，本公开对此不作限制，只要可以实现发白光即可。
通过以上描述的显示基板的结构及其制备过程可以看出，本公开通过在同一个CVD或PECVD腔室内通过连续沉积形成封装层，避免了采用多种设备，降低了工艺复杂性，提高了膜层沉积速率，缩短了节拍时间，降低了生产成本，有利于实现量产。通过在连续沉积中调节气体的不同组合以及组合中各成分的比例，形成具有材料功能梯度变化的封装层，先形成的膜层具有无机特性，良好的封装特性可以保证了封装层的封装效果，后形成的膜层具有有机特性，不仅有较好的粒子包覆能力，很好的释放无机层之间的应力，而且具有较好的平坦特性，保证了工艺质量和产品品质。通过使用掩膜板进行沉积，实现了单个显示基板的封装，显示基板的绑定区域和切割道没有形成封装层，不仅在后续切割过程中不会切割到封装层，避免了封装层产生裂纹，而且无需使用其它工艺进行绑定区域打开的处理，节省了工艺流程，消除了封装失效的风险，提高了模组的信赖性。
本公开的制备工艺利用成熟的制备设备即可实现，对工艺改进较小，兼容性高，工艺流程简便，易于设备周期性维护，生产效率高，生产成本低，良品率高，便于大规模量产，所制备的显示基板可以应用在虚拟现实设备或增强显示设备中，或应用在其它类型的显示装置中，具有良好的应用前景。
图17为本公开显示基板另一种结构的剖面示意图。如图17所示，显示基板的显示区域100包括硅基衬底10、设置在硅基衬底10上的发光元件20、包裹发光元件20的封装层40、设置在封装层40上的彩膜层50以及设置在彩膜层50上的保护层80，保护层80覆盖显示区域100的彩膜层50和外围区域200的封装层40。在一示例性实施方式中，保护层80可以采用SiC和SiCNx中的至少一项，由于SiC或SiCNx倾向于具有无机特性，一方面可以保护彩膜层50，减少彩膜层50的老化损伤，增加使用寿命，另一方面可以形成平坦表面，便于后续贴合盖板工艺中胶材的流平，提高盖板贴合质量。
在一示例性实施方式中，硅基衬底10、发光元件20、封装层40、彩膜层50以及外围区域200和绑定区域300的结构与前述实施例的结构相同，因此这里省略其描述。显示基板的制备过程中，形成彩膜层图案后，先在彩膜层上形成保护层80，然后采用密封工艺形成盖板60。
本公开所示结构及其制备过程仅仅是一种示例性说明，在示例性实施方式中，可以根据实际需要变更相应结构以及增加或减少构图工艺。例如，每个显示单元微腔结构的长度可以相同，或者可以不同。又如，在显示区域形成连接电极的工艺中，绑定区域可以形成相应焊盘。再如，显示区域形成的连接电极可以不作为反射电极，而是在制备阳极的工艺中将反射电极和阳极一起制备，本公开在此不做具体的限定。
本公开还提供了一种显示基板的制备方法，包括：
S1、在硅基衬底上形成驱动电路和发光元件；所述驱动电路与所述发光元件连接，被配置为驱动所述发光元件，所述驱动电路包括驱动晶体管，所述驱动晶体管包括有源层，所述有源层位于所述衬底基板的内部；
S2、在同一个设备腔室内通过连续沉积形成封装层，所述封装层包括沿着远离所述衬底基板的方向依次形成的第一梯度层和第二梯度层，沿着远离所述衬底基板的方向，所述第一梯度层中氧元素的含量逐渐减少，所述第二梯度层中碳元素的含量逐渐增加。
在示例性实施方式中，步骤S2包括：在同一个设备腔室内，
在所述发光元件上形成第一梯度层，沿着远离所述发光元件的方向，所述第一梯度层中氧元素的含量逐渐减少；
在所述第一梯度层上形成均质层，所述均质层中每种元素的含量不变；
在所述均质层上形成第二梯度层，沿着远离所述发光元件的方向，所述第二梯度层中碳元素的含量逐渐增加。
在示例性实施方式中，在所述发光元件上形成第一梯度层，包括：
采用硅氢化合物气体、氧化合物气体、氮氢化合物气体和氮化合物气体进行膜层沉积，在沉积过程中，所述氧化合物气体占总气体的比例逐渐降低到0，使邻近所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮氧化硅，远离所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮化硅；在沉积开始时，所述硅氢化合物气体占总气体的比例为2％到6％，所述氧化合物气体占总气体的比例为14％到22％，所述氮氢化合物气体占总气体的比例为14％到22％，氮化合物气体占总气体的比例为50％到70％。
在示例性实施方式中，硅氢化合物气体可以采用甲硅烷，占总气体的比例可以为4％；氮氧化合物可以采用一氧化二氮，占总气体的比例可以为18％；氮氢化合物气体可以氨气，占总气体的比例可以为18％；氮化合物气体可以采用氮气，占总气体的比例可以为60％。
在示例性实施方式中，在所述第一梯度层上形成均质层，包括：
采用硅氢化合物气体和氮化合物气体进行膜层沉积，在所述第一梯度层上形成氮化硅层。
在示例性实施方式中，在所述均质层上形成第二梯度层，包括：
采用硅氢化合物气体、碳氢化合物气体、氮氢化合物气体和氮化合物气体进行膜层沉积，在沉积过程中，所述碳化合物气体占总气体的比例从0开始逐渐增加，使邻近所述发光元件的第二梯度层的材料包括氮化硅，远离所述发光元件的第二梯度层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项；在沉积结束时，所述硅氢化合物气体占总气体的比例为10％到15％，所述碳氢化合物气体占总气体的比例为10％到15％，所述氮氢化合物气体占总气体的比例为20％到30％，所述氮化合物气体占总气体的比例为40％到60％。
在示例性实施方式中，硅氢化合物气体可以采用甲硅烷，占总气体的比例可以为12.5％；碳氢化合物气体可以采用乙炔，占总气体的比例可以为12.5％；氮氢化合物气体可以采用氨气，占总气体的比例可以为25％；氮化合物气体可以采用氮气，占总气体的比例可以为50％。
在示例性实施方式中，所述第一梯度层的厚度小于第二梯度层的厚度，所述均质层的厚度小于第二梯度层的厚度。
在示例性实施方式中，所述显示基板包括显示区域和绑定区域；在同一个设备腔室内通过连续沉积形成封装层，包括：
在同一个设备腔室内采用一个掩膜板通过连续沉积形成封装层。
在示例性实施方式中，步骤S2之后还包括：
在所述封装层上形成彩膜层；
在所述彩膜层上形成保护层，所述保护层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项。
本公开还提供了一种显示装置，包括前述的显示基板。显示装置可以为虚拟现实装置、增强现实装置或近眼显示装置，或者可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框或导航仪，或任何其它具有显示功能的产品或部件。
虽然本公开所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本公开而采用的实施方式，并非用以限定本公开。任何本公开所属领域内的技术人员，在不脱离本公开所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (15)
1.一种显示基板，包括衬底基板、设置在所述衬底基板上的发光元件以及设置在所述发光元件上的封装层；所述显示基板还包括驱动电路，所述驱动电路与所述发光元件连接，被配置为驱动所述发光元件，所述驱动电路包括驱动晶体管，所述驱动晶体管包括有源层，所述有源层位于所述衬底基板的内部；所述封装层包括沿着远离所述衬底基板的方向叠设的第一梯度层和第二梯度层，沿着远离所述衬底基板的方向，所述第一梯度层中氧元素的含量逐渐减少，所述第二梯度层中碳元素的含量逐渐增加。
2.根据权利要求1所述的显示基板，其中，所述第一梯度层中的元素包括硅、氧和氮，邻近所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮氧化硅，远离所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮化硅。
3.根据权利要求1所述的显示基板，其中，所述第二梯度层中的元素包括硅、碳和氮，邻近所述发光元件的第二梯度层的材料包括氮化硅，远离所述发光元件的第二梯度层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项。
4.根据权利要求1到3任一项所述的显示基板，其中，所述封装层还包括均质层，所述均质层设置在所述第一梯度层与第二梯度层之间，所述均质层中每种元素的含量不变。
5.根据权利要求4所述的显示基板，其中，所述均质层的材料包括氮化硅。
6.根据权利要求4所述的显示基板，其中，所述第一梯度层的厚度小于第二梯度层的厚度，所述均质层的厚度小于第二梯度层的厚度。
7.根据权利要求1到3任一项所述的显示基板，其中，所述显示基板还包括彩膜层和保护层，所述彩膜层设置在所述第二梯度层上，所述保护层设置在所述彩膜层上，所述保护层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项。
8.一种显示装置，包括权利要求1到7任一项所述的显示基板。
9.一种显示基板的制备方法，包括：
在衬底基板上形成驱动电路和发光元件；所述驱动电路与所述发光元件连接，被配置为驱动所述发光元件，所述驱动电路包括驱动晶体管，所述驱动晶体管包括有源层，所述有源层位于所述衬底基板的内部；
在同一个设备腔室内通过连续沉积形成封装层，所述封装层包括沿着远离所述衬底基板的方向依次形成的第一梯度层和第二梯度层，沿着远离所述衬底基板的方向，所述第一梯度层中氧元素的含量逐渐减少，所述第二梯度层中碳元素的含量逐渐增加。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，在同一个设备腔室内通过连续沉积形成封装层，包括：在同一个设备腔室内，
在所述发光元件上形成第一梯度层，沿着远离所述衬底基板的方向，所述第一梯度层中氧元素的含量逐渐减少；
在所述第一梯度层上形成均质层，所述均质层中每种元素的含量不变；
在所述均质层上形成第二梯度层，沿着远离所述衬底基板的方向，所述第二梯度层中碳元素的含量逐渐增加。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其中，在所述发光元件上形成第一梯度层，包括：
采用硅氢化合物气体、氧化合物气体、氮氢化合物气体和氮化合物气体进行膜层沉积，在沉积过程中，所述氧化合物气体占总气体的比例逐渐降低到0，使邻近所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮氧化硅，远离所述发光元件的第一梯度层的材料包括氮化硅；在沉积开始时，所述硅氢化合物气体占总气体的比例为2％到6％，所述氧化合物气体占总气体的比例为14％到22％，所述氮氢化合物气体占总气体的比例为14％到22％，氮化合物气体占总气体的比例为50％到70％。
12.根据权利要求10所述的制备方法，其中，在所述第一梯度层上形成均质层，包括：
采用硅氢化合物气体和氮化合物气体进行膜层沉积，在所述第一梯度层上形成氮化硅层。
13.根据权利要求10所述的制备方法，其中，在所述均质层上形成第二梯度层，包括：
采用硅氢化合物气体、碳氢化合物气体、氮氢化合物气体和氮化合物气体进行膜层沉积，在沉积过程中，所述碳氢化合物气体占总气体的比例从0开始逐渐增加，使邻近所述发光元件的第二梯度层的材料包括氮化硅，远离所述发光元件的第二梯度层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项；在沉积结束时，所述硅氢化合物气体占总气体的比例为10％到15％，所述碳氢化合物气体占总气体的比例为10％到15％，所述氮氢化合物气体占总气体的比例为20％到30％，所述氮化合物气体占总气体的比例为40％到60％。
14.根据权利要求9到13任一项所述的制备方法，其中，所述显示基板还包括显示区域和绑定区域；在同一个设备腔室内通过连续沉积形成封装层，包括：
在同一个设备腔室内采用一个掩膜板通过连续沉积形成封装层。
15.根据权利要求9到13任一项所述的制备方法，其中，所述制备方法还包括：
在所述封装层上形成彩膜层；
在所述彩膜层上形成保护层，所述保护层的材料包括碳化硅和硅碳氮中的至少一项。
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