CN115943750A - 柔性显示设备中的组合薄膜封装及其制造方法 - Google Patents

柔性显示设备中的组合薄膜封装及其制造方法 Download PDF

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伊尔卡·尼梅拉
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Abstract

一种柔性显示设备(1)，包括有机发光层(2)和薄膜封装(thin film encapsulation，TFE)层(3)，通过在第一无机层(31)与第二无机层(32)之间的有机层(33)内嵌入黑矩阵层(4)和滤色层(5)，提供封装、偏振和滤色的组合功能。所述黑矩阵层(4)优选包括金属层，以额外地与所述第一无机层(31)和所述第二无机层(32)结合形成电介质‑金属‑电介质(dielectric‑metal‑dielectric，DMD)结构，以获得额外的灵活性。所述黑矩阵层(4)优选地还包括金属丝栅网(41)，以在所述TFE层(3)内形成偏振器层，以提高显示性能和减小显示器堆叠厚度。

Description

柔性显示设备中的组合薄膜封装及其制造方法
技术领域
本发明涉及显示设备，更具体地，涉及柔性显示设备。具体地，本发明涉及一种用于柔性OLED显示设备的新型薄膜封装层及其制造方法。
背景技术
随着信息化社会的进步，最近对设备上的图像显示提出了各种要求。因此，正在使用和制造各种显示设备，如液晶显示(liquid crystal display，LCD)装置、等离子体显示面板(plasma display panel，PDP)装置、有机发光显示(organic light-emittingdisplay，OLED)装置。
OLED是一种扁平发光技术，在两个导体之间使用一系列有机薄膜。当施加电流时，会发出明亮的光。因此，OLED是不需要背光的发射显示器，因此比需要白色背光的LCD显示器更薄、更高效。OLED显示设备具有能耗低、亮度高、响应时间快、视角宽、重量轻等优点，并在移动通信终端、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)和便携式计算机等设备中得到了广泛的应用。OLED显示设备分为无源矩阵型和有源矩阵型，其中，有源矩阵型OLED显示设备利用薄膜晶体管(thin film transistor，TFT)驱动OLED。OLED显示模块还需要额外的层来实现耐用性、用户界面和光学功能。通常包括盖窗(cover window，CW)、触摸传感器(touch sensor，TS)和圆偏振器(circular polarizer，CP)各至少一层，这些必须与光学透明粘合剂(optically clear adhesive，OCA)或液体光学透明粘合剂(liquidoptically clear adhesive，LOCA)层压在一起，以获得最佳对比度、亮度和机械耐用性。
由于OLED显示器中的有机材料对氧气和水分非常敏感，因此使用封装层对于保护设备和确保所需寿命至关重要。在早期的几代产品中，OLED显示器是刚性的，密封在玻璃屏障中。但是，这些早期的OLED显示器无法确保提供灵活外形尺寸，而对这种外形尺寸的需求正在上升。具体地，对基于显示的消费电子产品的需求增加，同时消费者也倾向于使用节能、灵活的小工具。
为了解决这个问题，从根本上重新设计了显示器堆叠的结构，并开发了柔性显示器的概念。在这个概念中，主要的刚性部件，即基板玻璃和盖玻璃，被柔性部件取代。基板被高温电阻聚酰亚胺膜取代，而盖玻璃被薄膜封装层(thin film encapsulation，TFE)取代。
TFE层的主要目标是防止水和氧气向OLED层扩散。因此，TFE层在透水性方面有非常严格的要求。通常，TFE层包括多个层，包括无机层和有机层。在大多数情况下，3层结构具有最好的性能，其中，两个无机层通常通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)方法沉积，因此被称为“CVD 1”和“CVD 2”层。这些CVD层(即无机层)主要由氧化硅或氮化物组成，这两层提供主要的阻挡性能。有机层主要是基于丙烯酸的有机化合物，它提供了柔性。有机层的另一个重要作用是覆盖颗粒。在第一CVD层的沉积过程中，一些大小为3μm至5μm的颗粒可能沉积在表面上。当这些颗粒移动时，它们可能会机械损坏封装层，并导致OLED显示器故障。为了避免这些颗粒的移动，在沉积第二CVD层之前，第一CVD层被有机组分覆盖。有机组分通常是无色的，并且具有非常确定的反射指数，以提供来自OLED设备的最佳光。
柔性显示面板发生的问题是，当柔性显示器的层压结构折曲(弯曲、折叠、滚动等)时，由于内周界与外周界之间的差异而形成位移。换句话说，当显示器堆叠弯曲时，在外周上测量的距离比在内周上测量的距离长。根据模量和厚度等薄膜特性，可以观察到两种根本不同的情况(或这两种情况的混合)。
在第一种情况下，当层的模量彼此接近时，应变分布相等，并形成中性平面(neutral plan，NP)。NP意味着在该层中，应变等于0。在NP以上可能形成拉伸应变，而在NP以下可能形成压缩应变。在单个NP的情况下，最外层可能会发生非常高的应变(应力)，这导致薄膜变形，显示面板可能会在远离NP的区域开裂。
在第二种情况下，层(膜)的模量可能非常不同，从而导致在层压堆叠中形成多个NP。尽管在后一种情况下，薄膜上的应变显著减小，但粘合剂层中的剪切应变可能成为一个非常大的问题。高剪切应变导致粘合剂层的分层、蠕变和失效。
当柔性显示器被折曲(弯曲、滚动、折叠)并且TFE层中的应变超过临界应变值时，可能会发生另一个问题。原因是TFE包括薄无机层(主要是SiNx和SiO2，有时是SiOxNy)。这些薄膜的临界应变取决于厚度，但在大多数情况下(0.6μm至1μm)裂纹开始应变为0.6％。因此，如果TFE层中的应变超过0.6％，则显示器将开裂和故障。
这种显示设备的另一个问题是，为了确保足够的对比度和避免洗色效果，显示器堆叠必须包括偏振器(polarizer，POL)层。但是，该POL层具有相对高的模量，因此显著增加了柔性显示器的刚度。POL层还增加了总厚度，因此可能导致增加共享应变，这可能是显示器堆叠故障的原因。此外，POL层屈服点低，容易开裂，特别是在较低的温度下。尽管减小POL层厚度有助于解决刚度问题，但也导致其可靠性差，特别是在高温高湿环境下。
这些问题限制了柔性显示器的广泛应用，降低了制造过程中的良率，降低了可靠性，增加了成本，并可能显著缩短柔性显示设备的寿命。因此，解决这些问题变得势在必行，技术方案备受期待。
发明内容
目的是提供一种改进的显示设备及其制造方法，其通过提供改进的薄膜封装方案来克服或至少减少上述问题。
上述和其它目的通过独立权利要求的特征实现。其它实现方式在从属权利要求、说明书和附图中显而易见。
根据第一方面，提供了一种显示设备，包括：发光层；封装层，设置在所述发光层上方；黑矩阵层，设置在所述发光层上方；滤色层，设置在所述发光层上方；其中，所述黑矩阵层和所述滤色层中的至少一个嵌入所述封装层内。
在显示器堆叠内提供黑矩阵(black matrix，BM)层和滤色(color filter，CF)层允许从显示设备中消除偏振器(polarizer，POL)层，从而消除了由POL层引起的上述问题，例如刚度增加和屈服点显著降低。该方案还可以减小显示器堆叠的总厚度，同时提高封装层本身的机械性能。
消除可能吸收50％光的POL层进一步改善了显示设备的能耗，因为它可以在POL层的50％能量消耗下实现相同的亮度。这又延长了电池操作时间和显示器的一般寿命，特别是对于OLED设备。
此外，将BM层和/或CF层嵌入封装层中可以避免在使用BM+CF层的组合替换POL层时可能出现的与子像素之间的光的锁定和对比度差引起的洗色效果相关的技术问题，同时还进一步减小了显示器堆叠的总厚度。
在封装层内移动通常嵌入在封装层顶部的层中的滤色层，进一步使显示设备的视角改善，从而改进了用户体验。
因此，这种封装布置将显示设备的多个关键功能(封装、滤色、偏振)组合成一个紧凑的方案。
在一个实施例中，封装层被布置成邻近发光层，以确保显示器堆叠的总厚度减小。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述封装层是薄膜封装(thin filmencapsulation，TFE)层，所述薄膜封装(thin film encapsulation，TFE)层包括：第一无机层；第二无机层，设置在所述第一无机层上方；有机层，设置在所述第一无机层与所述第二无机层之间；其中，所述黑矩阵层和所述滤色层中的所述至少一个嵌入所述有机层内。在显示设备中使用TFE层确保了对水和氧气向发光层扩散的最佳抵抗力。
在一个实施例中，第一无机层是包含SiO2、SiNx或Al2O3中的任一种的无机膜，从而确保最佳的透水性和机械性能。
在一个实施例中，第二无机层是包含SiNx、SiOx、SiNxOy或Al2O3中的任一种的无机膜，从而确保最佳的透水性和机械性能。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述黑矩阵层包括至少一个金属层；所述第一无机层和所述第二无机层都是介电层；并且，所述黑矩阵层嵌入所述有机层内，以与所述第一无机层和所述第二无机层结合形成电介质-金属-电介质结构。在TFE结构内嵌入至少一个金属层作为电介质-金属-电介质(dielectric-metal-dielectric，DMD)结构，通过提高阻挡性能、机械柔性和散热，提高了显示设备的抗裂性和机械耐久性，这些是显示设备封装的基本要求，特别是对于OLED显示器。
在一个实施例中，多个金属层包括铝、银、钛、铬、钼、钨和铜的任何一种或组合，从而确保最佳的机械和耐热性能。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述黑矩阵层包括金属丝栅网，所述金属丝栅网被布置成通过仅透射非偏振光束的垂直分量和吸收或反射所述非偏振光束的水平分量将所述非偏振光束转换为偏振光束。使用金属丝栅网可以提高显示性能并减少由发射如上所述的标准偏振器层引起的任何问题，方式是通过使用黑矩阵层作为金属网格偏振器层来减少光锁定以及环境光反射，该金属网格偏振器层可以将任何非偏振光束转换为具有单一线性偏振的光束。
在一个实施例中，金属丝栅网被布置成高达500nm、宽达500nm的网格尺寸，这确保了最佳性能和减少环境光反射。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述显示设备还包括嵌入在所述封装层内并被布置成覆盖所述黑矩阵层和所述滤色层中的至少一个的偏振器层。添加偏振器层有助于通过减少光锁定，进一步减少如上所述发射标准偏振器层所产生的问题。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，偏振器层是高反射折射指数材料的无机层，从而提供四分之一偏振器功能。
在一个实施例中，偏振器层以1nm与10nm之间的厚度布置，并由TiO2或Al2O2等中的至少一种制成，这确保了显示器堆叠的最佳层厚度和机械性能。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，偏振器层包括折射指数在1.2至1.6之间的无色聚合物，其确保最佳的还原光锁定并提高显示性能。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述封装层还包括平坦化层，所述平坦化层覆盖所述黑矩阵层和所述滤色层中的至少一个，并形成平坦顶表面，从而确保所述封装层的第二无机(chemical vapor deposition，CVD)层的最佳支撑表面。
在一个实施例中，平坦化层包括无色丙烯酸单体，以确保最佳的光学性能。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述显示设备还包括基底基板；以及布置在所述基底基板与所述发光层之间的电路，所述电路包括多个薄膜晶体管，从而实现用于所述显示设备的最佳显示布置。
在第一方面的又一种可能的实现方式中，所述基底基板是柔性基板，所述显示设备是柔性显示设备，从而确保灵活性提高。
在一个实施例中，基底基板由聚酰亚胺制成，进一步确保了最佳的机械柔韧性和抗应变性。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述发光层包括第一电极；第二电极；以及布置在所述第一电极和所述第二电极之间的电致发光层，其中，所述第一电极连接到所述多个薄膜晶体管中的至少一个，这确保了所述设备的最佳显示性能。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述滤色层包括不同颜色的滤色器，其中，具有不同颜色的相邻滤色器相互接触，这确保了最佳的显示性能。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述显示设备还包括设置在所述封装层上方的触摸屏面板，从而实现所述显示设备的附加触摸功能。
在第一方面的另一种可能的实现方式中，所述显示设备还包括被布置为所述显示设备的外层的盖窗，所述盖窗通过压敏粘合剂连接到所述封装层中的任一个，或设置在所述封装层上方的触摸屏面板。这确保了显示器堆叠层的最佳布置和机械保护。
在一个实施例中，发光层是有机发光层，并且显示设备是有机发光器件，其确保最佳显示性能。
根据第二方面，提供了一种制造显示设备的方法，所述方法包括形成发光层；在所述发光层上形成封装层；其中，形成所述封装层包括形成嵌入在所述封装层中的黑矩阵层和滤色层中的至少一个的图案。
在显示器堆叠内形成黑矩阵(black matrix，BM)层和滤色(color filter，CF)层允许从显示设备中消除偏振器(polarizer，POL)层，从而消除了由POL层引起的上述问题，例如刚度增加和屈服点显著降低。该方案还可以减小显示器堆叠的总厚度，同时提高封装层本身的机械性能。
消除可能吸收50％光的POL层进一步改善了显示设备的能耗，因为它可以在POL层的50％能量消耗下实现相同的亮度。这又延长了电池操作时间和显示器的一般寿命，特别是对于OLED设备。
此外，在封装层中形成BM层和/或CF层可以避免在使用BM+CF层的组合替换POL层时可能出现的与子像素之间的光的锁定和对比度差引起的洗色效果相关的技术问题，同时还进一步减小了显示器堆叠的总厚度。
在封装层内移动通常嵌入在封装层顶部的层中的滤色层，进一步使显示设备的视角改善，从而改进了用户体验。
在第二方面的一种可能的实现方式中，形成所述封装层包括：形成第一无机层；在所述第一无机层上形成黑矩阵层的图案，所述图案包括间隙；通过在所述间隙中设置滤色器，形成滤色层；在上述层的顶部形成具有平坦顶表面的有机层；在所述有机层的平坦顶表面上形成第二无机层。通过形成具有间隙的黑矩阵图案并在间隙中设置滤色器来形成封装层，确保了最佳的制造精度和减少可能的故障。此外，创建有机层的平坦顶表面为第二无机层提供了最佳的支撑表面。
在第二方面的另一个可能的实现方式中，形成第一无机层和第二无机层中的任何一个包括化学气相沉积，直至厚度在0.1μm与6μm之间，更优选在1μm与2μm之间，这确保了最佳的显示器堆叠厚度和机械性能。
在第二方面的另一种可能的实现方式中，形成第一无机层和第二无机层中的任何一个包括原子层沉积，直至厚度在20nm与200nm之间，更优选在50nm与80nm之间，这确保了最佳的显示器堆叠厚度和机械性能。
在第二方面的另一种可能的实现方式中，形成黑矩阵层的图案包括形成多个金属层；所述滤色层是介电层；并且，形成所述封装层包括将所述黑矩阵层和所述滤色层嵌入所述封装层内，以电介质-金属-电介质布置设置。在TFE结构内嵌入多个金属层作为电介质-金属-电介质(dielectric-metal-dielectric，DMD)结构，通过提高阻挡性能、机械柔性和散热，提高了显示设备的抗裂性和机械耐久性，这些是显示设备封装的基本要求，特别是对于OLED显示器。
在第二方面的另一种可能的实现方式中，形成黑矩阵层的图案包括制造金属丝栅网，所述金属丝栅网被布置成通过仅透射非偏振光束的垂直分量和吸收或反射非偏振光束的水平分量将所述非偏振光束转换为偏振光束。使用金属丝栅网可以提高显示性能并减少由发射如上所述的标准偏振器层引起的任何问题，方式是通过使用黑矩阵层作为金属网格偏振器层来减少光锁定以及环境光反射，该金属网格偏振器层可以将任何非偏振光束转换为具有单一线性偏振的光束。
在一个实施例中，制造金属丝栅网包括通过选择性ALD工艺直接沉积、FMM掩模沉积或先溅射后蚀刻中的至少一种，这确保了最佳的制造精度并减小显示器堆叠厚度。
在第二方面的另一个可能的实现方式中，形成滤色层包括使用染色、颜料沉积、印刷或电沉积方法中的任何一种进行材料沉积，直至厚度为3μm至4μm。
在一个实施例中，形成滤色层包括染色，其中，用于形成滤色器的材料包括明胶、酪蛋白和聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮等合成产物中的至少一种。
在另一个可能的实施例中，滤色层包括颜料沉积，并且用作矩阵的材料包括丙烯酸或环氧丙烯酸酯光聚合材料中的任何一种。
在另一个可能的实施例中，形成滤色层包括使用丝网印刷、柔版印刷、胶印或凹版印刷的任何一种方法进行印刷。
在第二方面的另一种可能的实现方式中，形成封装层包括形成偏振器层，偏振器层被布置成覆盖嵌入封装层内的黑矩阵层和滤色层中的至少一个的图案。添加偏振器层有助于通过减少光锁定，进一步减少如上所述发射标准偏振器层所产生的问题。
在第二方面的另一种可能的实现方式中，制造显示设备的方法还包括提供基底基板；在所述基底基板与发光层之间形成电路，所述电路包括多个薄膜晶体管，从而实现显示设备的最佳显示布置。
在第二方面的另一种可能的实现方式中，制造显示设备的方法还包括在封装层上方设置触摸屏面板，从而实现显示设备的附加触摸功能。
在第二方面的另一种可能的实现方式中，制造显示设备的方法还包括将盖窗被布置为显示设备的外层，所述盖窗通过压敏粘合剂连接到所述封装层中的任一个，或设置在所述封装层上方的触摸屏面板。这确保了显示器堆叠层的最佳布置和机械保护。
这些方面和其它方面在下文描述的一个或多个实施例中是显而易见的。
附图说明
在本发明的以下详细部分中，将参考附图中示出的示例性实施例更详细地解释各方面、实施例和实现方式，在附图中：
图1示出了第一方面的一个实施例提供的显示设备的示意性横截面；
图2示出了第一方面的另一个实施例提供的显示设备的示意性横截面；
图3示出了第一方面的另一个实施例提供的显示设备的封装层的示意性横截面；
图4示出了第一方面的另一个实施例提供的显示设备的封装层的示意性横截面；
图5示出了第一方面的另一个实施例提供的显示设备的封装层的示意性横截面和顶视图；
图6示出了第一方面的另一个实施例提供的显示设备的金属丝栅网的功能的示意图；
图7A至图7D示出了第二方面的实施例提供的方法的步骤。
具体实施方式
在下面的详细描述中，通过示例的方式提出了许多具体细节，以便透彻地理解相关发明内容。但是，本领域的普通技术人员将清楚，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其它情况下，众所周知的方法、过程、系统、组件和/或电路已经在相对较高层次上描述，但没有详细说明，以避免不必要地模糊本发明的方面。
此外，当层、膜、区域或板等第一部分设置在第二部分上时，第一部分不仅可以直接位于第二部分上，而且可以在它们之间插入一个或多个第三部分。此外，当表示在第二部分上形成层、膜、区域或板等第一部分时，形成第一部分的第二部分的表面不限于第二部分的上表面，而是可以包括第二部分的侧表面或下表面等其它表面。在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
图1示出了本发明的示例性实施例提供的显示设备1，包括发光层2和设置在发光层2上方的封装层3。
显示设备1可以是液晶显示器(liquid crystal display，LCD)设备、电泳显示器(electrophoretic display，EPD)设备、电润湿显示器(electrowetting display，EWD)装设备或发光二极管(light-emitting diode，LED)显示设备。在一个实施例中，发光层2是有机发光层，并且显示设备1是有机发光二极管(organic light emitting diode，OLED)显示设备。
在一个实施例中，显示设备1是柔性有机发光二极管(flexible organic lightemitting diode，FOLED)显示设备，包括柔性塑料基板，在柔性塑料基板上沉积电致发光有机半导体，从而使设备弯曲或滚动，同时仍然保持工作。
封装层3用于防止水和氧气向发光层2扩散。在一个实施例中，封装层3的透水量小于每天每平方米5*10^-6克水。在一个实施例中，封装层3被布置成邻近发光层2，而在其它可能的实施例中，可以存在间歇层。封装层3本身可以包括多个层，所述多个层包括无机层和有机层，如下文所述。
显示设备1还包括黑矩阵层4和滤色层5。滤色层5可以包括图5所示的不同颜色的滤色器51，其中，具有不同颜色的相邻滤色器51可以彼此接触，也可以不接触。滤色器51可用于生成红色(red，R)、绿色(green，G)和蓝色(blue，B)像素。
黑矩阵层4可以以滤色层5的单个滤色器之间的图案布置，并且可以包括适合减少光泄漏的任何材料，例如铬或钼。
黑矩阵层4和滤色层5都设置在发光层2上方，黑矩阵层4和滤色层5中的至少一个嵌入封装层3内。在一个实施例中，黑矩阵层4和滤色层5都嵌入在封装层3内，如图1所示。这允许从显示设备中消除偏振器(polarizer，POL)层，从而消除由POL层引起的可能问题，例如显示设备1的刚度增加和屈服点显著降低，以及减小显示器堆叠的总厚度和改善封装层3本身的机械性能。此外，将黑矩阵层4和滤色层5嵌入封装层3内，可以避免在使用黑矩阵层4和滤色层5的组合来取代POL层时出现的与由于子像素之间的光的锁定和对比度差引起的洗色效果相关的技术问题。在封装层3内移动滤色层5进一步使显示设备1的视角得到改善，如图3(虚线箭头)所示。
如图1所示，黑矩阵层4可以布置在与滤色层5相同的平面中。黑矩阵层4也可以布置在与滤色层5不同的平面中，如图2至图5所示。
图2示出了本发明的另一个示例性实施例，其中，封装层3被布置为薄膜封装(thinfilm encapsulation，TFE)层，该TFE层包括第一无机层31、设置在第一无机层31上方的第二无机层32以及设置在第一无机层31与第二无机层32之间的有机层33。在本实施例中，黑矩阵层4和/或滤色层5嵌入在有机层33内。第一无机层31可以被布置为包含SiO2、SiNx或Al2O3中的任一种的无机膜。第二无机层32可以被布置为包括SiNx、SiOx、SiNxOy或Al2O3中的任一种的无机膜。
在一个实施例中，封装层3还可以包括偏振器层6，该偏振器层6被布置成覆盖黑矩阵层4和/或滤色层5中的至少一个。偏振器层6可以是高反射指数材料(例如TiO2或Al2O2等)的无机层，以提供四分之一偏振器功能。偏振器层6可以以1nm与10nm之间的厚度布置在封装层3内。在一个实施例中，偏振器层6包括折射指数在1.2至1.6之间的无色聚合物。
在一个实施例中，封装层3还可以包括平坦化层7，该平坦化层7覆盖黑矩阵层4和滤色层5中的至少一个，并形成平坦顶表面，如图7D所示。平坦化层7可以包括无色丙烯酸单体，用于最佳光学性能。
如图2和图3所示，显示设备1还可以包括基底基板8和布置在基底基板8与发光层2之间的电路9。
基底基板8并不具体限于特定材料，只要该材料能够发挥基底基板8所用于的功能即可。例如，基底基板8可以由玻璃、塑料或晶体等绝缘材料形成。用于形成基底基板8的有机聚合物可以包括聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚乙烯二酯(polyethyeleneterepthalate，PET)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚砜(polysulphone，PSF)、甲基丙烯酸甲酯(methylmethacrylate，PMMA)、三乙酰纤维素(triacetyl cellulose，TAC)、环烯烃聚合物(cyclo-olefin polymer，COP)和环烯烃共聚物(cyclo-olefin copolymer，COC)。可以考虑到机械强度、热稳定性、透明度、表面粗糙度、可操作性、防水性能等来充分选择基底基板8。
在可能的实施例中，基底基板8可以是使显示设备1能够用作柔性显示设备1的柔性基板。在一个实施例中，基底基板8可以由聚酰亚胺制成。
如图3中进一步所示，电路9可以包括多个薄膜晶体管10，并且发光层2可以包括第一电极21、第二电极22和布置在第一电极21与第二电极22之间的电致发光层23。如图3所示，第一电极21可以连接到薄膜晶体管10中的至少一个。
如图3中所示，显示设备1还可以包括设置在封装层3上方的触摸屏面板11和设置为显示设备1的外层的盖窗12。触摸屏面板11可以识别用户的触摸、用户的接近触摸、物体(例如手写笔)的触摸或物体的接近触摸。接近触摸可以表示一种现象，其中，触摸屏面板11将用户或物体接近触摸屏面板11的位置识别为触摸，即使用户或物体不直接触摸触摸屏面板11。触摸屏面板11可以至少部分地通过转移工艺设置在薄膜封装层(thin filmencapsulation，TFE)3上。在实施例中，触摸屏面板11的检测电极可以通过转移工艺形成。
盖窗12可以通过压敏粘合剂(pressure sensitive adhesive，PSA)13连接到封装层3和触摸屏面板11中的任何一个或两者。
图4示出了本发明的另一个示例性实施例，其中，黑矩阵层4包括至少一个金属层。在可能的实施例中，黑矩阵层4可以包括铝、银、钛、铬、钼、钨和铜层的任何一种或组合。
在本实施例中，第一无机层31和第二无机层32都被布置为介电层，黑矩阵层4嵌入有机层33内，以与第一无机层31和第二无机层32结合形成电介质-金属-电介质(dielectric-metal-dielectric，DMD)结构，该DMD布置通过改善阻挡特性、机械柔性和散热来提高显示设备1的抗裂性和机械耐久性，这些特性是显示设备1封装的基本要求，特别是对于OLED显示器。
图5示出了本发明的另一个示例性实施例，其中，黑矩阵层4包括被布置成通过仅透射非偏振光束14的垂直分量和吸收或反射非偏振光束14的水平分量来将非偏振光束14转换为偏振光束15的金属丝栅网41。黑矩阵层4的金属丝栅网41布置的这种功能在图6中进一步示出，示出了非偏振光束14，其水平分量被金属丝栅网41吸收和/或反射以产生偏振光束15。
在一个实施例中，金属丝栅网41被布置成高达500nm、宽达500nm的网格尺寸，以实现最佳偏振效果。
在一个可能的实施例中，组合在图1至图5中示出和解释的特征，即黑矩阵层4和滤色层5都嵌入TFE封装层3的有机层33内，使得黑矩阵层4与第一无机层31和第二无机层32结合形成DMD结构，而黑矩阵层4还被布置在金属丝栅网41中，以将非偏振光束14转换为偏振光束15，从而为TFE封装层3提供偏振功能，此外还减小了厚度和改善了机械和光学性能。
图7A至图7D示出了本发明的另一个示例性实施例提供的制造显示设备1的方法的步骤。为了简单起见，与本文先前描述或示出的对应步骤和特征相同或相似的步骤和特征用与先前使用的相同的附图标记表示。
图7A示出了第一制造步骤，其中，首先形成发光层2，然后在发光层2上形成封装层3。具体地，作为形成封装层3的第一步骤，在发光层2上形成第一无机层31。
在一个实施例中，形成第一无机层31包括化学气相沉积(chemical vapordeposition，CVD)，直至厚度在0.1μm与6μm之间，更优选在1μm与2μm之间。在另一个实施例中，形成第一无机层31包括原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)，直至厚度在20nm与200nm之间，更优选在50nm与80nm之间。
在形成图7B所示的封装层3的后续步骤中，黑矩阵层4的图案形成在第一无机层31上，该图案包括间隙42，如图5所示。形成黑矩阵层4的图案的步骤可以包括通过选择性ALD工艺直接沉积、FMM掩模沉积或先溅射后蚀刻。
在一个实施例中，形成黑矩阵层4的图案包括形成多个金属层。在本实施例中，也如图4所示，第一无机层31和第二无机层32都是介电层，形成封装层3包括将黑矩阵层4嵌入封装层3内，与第一无机层31和第二无机层32结合以电介质-金属-电介质(dielectric-metal-dielectric，DMD)布置设置，以提高显示设备1的抗裂性和机械耐久性。
在另一个可能的实施例中，可选地与上述电介质-金属-电介质DMD布置的实施例结合，形成黑矩阵层4的图案包括制造金属丝栅网41，所述金属丝栅网41被布置成通过仅透射非偏振光束14的垂直分量和吸收或反射非偏振光束14的水平分量将非偏振光束14转换为偏振光束15，如图6所示。在一个可能的实施例中，金属丝栅网41形成为高达500nm和宽达500nm的网格尺寸，以获得最佳的偏振性能。
在形成图7C所示的封装层3的后续步骤中，通过在黑矩阵层4的先前形成的间隙42中设置滤色器51来形成滤色层5。间隙42可以形成为金属丝栅网41的一部分。形成滤色层5可以包括使用染色、颜料沉积、印刷或电沉积方法中的任何一种进行材料沉积，直至厚度为3μm至4μm。
在形成滤色层5包括染色的实施例中，用于形成滤色器51的材料可以包括明胶、酪蛋白和聚乙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)和聚乙烯吡咯烷酮等合成产物中的至少一种。
在形成滤色层5包括颜料沉积的实施例中，用作矩阵的材料可以包括丙烯酸或环氧丙烯酸酯光聚合材料中的任何一种。
在形成滤色层5包括印刷的实施例中，可以使用丝网印刷、柔版印刷、胶印或凹版印刷的任何一种方法。
在形成图7D所示的封装层3的后续步骤中，具有平坦顶表面的有机层33形成在前面的层(黑矩阵层4和滤色层5)的顶部上。在一个实施例中，平坦顶表面被布置为平坦化层7，并包括在其顶表面上平坦的无色丙烯酸单体。
在一个实施例中，形成封装层3还可以包括形成如上所述详细描述的偏振器层6的步骤，该偏振器层6被布置成覆盖嵌入封装层3内的黑矩阵层4和滤色层5的图案。
最后，在有机层33的平坦顶表面上形成第二无机层32。在一个实施例中，形成第二无机层32包括化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)，直至厚度在0.1μm与6μm之间，更优选在1μm与2μm之间。在另一个实施例中，形成第二无机层32包括原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)，直至厚度在20nm与200nm之间，更优选在50nm与80nm之间。
如图3所示，根据本发明的另一个示例性实施例的制造显示设备1的方法还可以包括提供基底基板8并在基底基板8与发光层2之间形成电路9，该电路9包括多个薄膜晶体管10。
在另一个实施例中，如图3所示，触摸屏面板11可以设置在封装层3上方。
在另一个实施例中，如图3所示，盖窗12可以被布置为显示设备1的外层。盖窗12可以通过压敏粘合剂(pressure sensitive adhesive，PSA)13连接到封装层3和/或设置在封装层3上方的触摸屏面板11。
本文已经结合各种实施例描述了各个方面和实现方式。但是，本领域技术人员在实践所请求保护的主题时，通过研究附图、公开内容和所附权利要求书，能够理解和实现所公开实施例的其它变型。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求书中列举的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中列举一些措施并不表示这些措施的结合不能被用于获取优势。计算机程序可存储或分配到合适的介质上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分提供的光存储介质或者固态介质，还可以以其它形式例如通过互联网或者其它有线或无线电信系统分配。
权利要求书中使用的附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims (23)

1.一种显示设备(1)，其特征在于，包括：
发光层(2)；
封装层(3)，设置在所述发光层(2)上方；
黑矩阵层(4)，设置在所述发光层(2)上方；
滤色层(5)，设置在所述发光层(2)上方；
其中，所述黑矩阵层(4)和所述滤色层(5)中的至少一个嵌入所述封装层(3)中。
2.根据权利要求1所述的显示设备(1)，其特征在于，所述封装层(3)是薄膜封装(thinfilm encapsulation，TFE)层，所述TFE层包括：
第一无机层(31)；
第二无机层(32)，设置在所述第一无机层(31)上方；
有机层(33)，设置在所述第一无机层(31)与所述第二无机层(32)之间；其中
所述黑矩阵层(4)和所述滤色层(5)中的所述至少一个嵌入所述有机层(33)内。
3.根据权利要求2所述的显示设备(1)，其特征在于，所述黑矩阵层(4)包括至少一个金属层；
所述第一无机层(31)和所述第二无机层(32)都是介电层；
所述黑矩阵层(4)嵌入所述有机层(33)内，以与所述第一无机层(31)和所述第二无机层(32)结合形成电介质-金属-电介质(dielectric-metal-dielectric，DMD)结构。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的显示设备(1)，其特征在于，所述黑矩阵层(4)包括金属丝栅网(41)，所述金属丝栅网(41)被布置成通过仅透射非偏振光束(14)的垂直分量和吸收或反射所述非偏振光束(14)的水平分量将所述非偏振光束(14)转换为偏振光束(15)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的显示设备(1)，其特征在于，还包括：
偏振器层(6)，嵌入在所述封装层(3)内，并被布置成覆盖所述黑矩阵层(4)和所述滤色层(5)中的所述至少一个。
6.根据权利要求5所述的显示设备(1)，其特征在于，所述偏振器层(6)是高反射指数材料的无机层。
7.根据权利要求5或6所述的显示设备(1)，其特征在于，所述偏振器层(6)包括折射指数在1.2与1.6之间的无色聚合物。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的显示设备(1)，其特征在于，所述封装层(3)还包括：
平坦化层(7)，覆盖所述黑矩阵层(4)和所述滤色层(5)中的至少一个，并形成平坦顶表面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的显示设备(1)，其特征在于，还包括：
基底基板(8)；
电路(9)，布置在所述基底基板(8)与所述发光层(2)之间，所述电路(9)包括多个薄膜晶体管(10)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的显示设备(1)，其特征在于，所述基底基板(8)是柔性基板，所述显示设备(1)是柔性显示设备(1)。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的显示设备(1)，其特征在于，还包括：
触摸屏面板(11)，设置在所述封装层(3)上方。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的显示设备(1)，其特征在于，还包括：
盖窗(12)，被布置为所述显示设备(1)的外层，所述盖窗(12)通过压敏粘合剂(13)(pressure sensitive adhesive，PSA)连接到所述封装层(3)中的任何一个，或设置在所述封装层(3)上方的触摸屏面板(11)。
13.一种制造显示设备(1)的方法，其特征在于，所述方法包括：
形成发光层(2)；
在所述发光层(2)上形成封装层(3)；
其中，形成所述封装层(3)包括形成嵌入所述封装层(3)内的黑矩阵层(4)和滤色层(5)中的至少一个的图案。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，形成所述封装层(3)包括：
形成第一无机层(31)；
在所述第一无机层(31)上形成黑矩阵层(4)的图案，所述图案包括间隙(42)；
通过在所述间隙(42)中设置滤色器(51)，形成滤色层(5)；
在上述层的顶部形成具有平坦顶表面的有机层(33)；
在所述有机层(33)的所述平坦顶表面上形成第二无机层(32)。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，形成所述第一无机层(31)和所述第二无机层(32)中的任何一个包括化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)，直至厚度在0.1μm与6μm之间，更优选在1μm与2μm之间。
16.根据权利要求14或15中任一项所述的方法，其特征在于，形成所述第一无机层(31)和所述第二无机层(32)中的任何一个包括原子层沉积(atomic layer deposition，ALD)，直至厚度在20nm与200nm之间，更优选在50nm与80nm之间。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其特征在于，
形成黑矩阵层(4)的所述图案包括形成多个金属层；
所述第一无机层(31)和所述第二无机层(32)都是介电层；
其中，形成所述封装层(3)包括将所述黑矩阵层(4)嵌入所述封装层(3)内，与所述第一无机层(31)和所述第二无机层(32)结合以电介质-金属-电介质(dielectric-metal-dielectric，DMD)布置设置。
18.根据权利要求13至17中任一项所述的方法，其特征在于，形成黑矩阵层(4)的所述图案包括制造金属丝栅网(41)，所述金属丝栅网(41)被布置成通过仅透射非偏振光束(14)的垂直分量和吸收或反射所述非偏振光束(14)的水平分量将所述非偏振光(14)转换为偏振光束(15)。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的方法，其特征在于，形成所述滤色层(5)包括使用染色、颜料沉积、印刷或电沉积方法中的任何一种，进行材料沉积，直至厚度为3μm至4μm。
20.根据权利要求13至19中任一项所述的方法，其特征在于，形成所述封装层(3)包括：
形成偏振器层(6)，所述偏振器层(6)被布置成覆盖嵌入所述封装层(3)中的黑矩阵层(4)和滤色层(5)中的至少一个的所述图案。
21.根据权利要求13至20中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
提供基底基板(8)；
在所述基底基板(8)与所述发光层(2)之间形成电路(9)，所述电路(9)包括多个薄膜晶体管(10)。
22.根据权利要求13至21中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述封装层(3)上方设置触摸屏面板(11)。
23.根据权利要求13至22中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
将盖窗(12)被布置为所述显示设备(1)的外层，所述盖窗(12)通过压敏粘合剂(13)(pressure sensitive adhesive，PSA)连接到所述封装层(3)中的任何一个，或设置在所述封装层(3)上方的触摸屏面板(11)。
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