OLED像素单元及其制备方法、显示面板和显示装置
阅读：878发布：2023-03-01
专利汇可以提供OLED像素单元及其制备方法、显示面板和显示装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种用于实现高 分辨率 和超高分辨率显示的OLED 像素 单元及其制备方法、面板和显示装置。该OLED像素单元包括： 有机发光 二极管 ，其发出涵盖一 波长 范围的光；以及 光子 晶体阵列，形成于有机 发光二极管 的出光方向，其结构参数由该OLED像素单元的预设 颜色 决定；其中， 有机发光二极管 发出的光经由光子晶体阵列进行选光，从而在有机发光二极管的出光方向呈现出预设颜色。由于光子晶体阵列的加工尺寸在纳米量级，可以实现现有 液晶 显示工艺无法企及分辨率，因此，本发明采用光子晶体阵列的OLED像素单元的分辨率也可以得到很大的提高。而采用该OLED像素单元的 显示面板 和显示装置将具有良好的市场前景。，下面是OLED像素单元及其制备方法、显示面板和显示装置专利的具体信息内容。
1.一种OLED像素单元，其特征在于，包括：
衬底(100)；
驱动组件，形成于所述衬底(100)上；
有机发光二极管，其发出涵盖一波长范围的光；
光子晶体阵列，位于所述有机发光二极管的出光方向，其结构参数由该OLED像素单元的预设颜色决定；以及
钝化层(300)，覆盖于所述驱动组件的上方，所述有机发光二极管的第一电极通过钝化层(300)上的过孔电性连接至所述驱动组件，
其中，所述有机发光二极管发出的光经由所述光子晶体阵列进行选光，从而在所述有机发光二极管的出光方向呈现出预设颜色，
所述光子晶体阵列形成于所述钝化层中，所述有机发光二极管的第一电极的部分材料填充于该光子晶体阵列内。
2.根据权利要求1所述的OLED像素单元，其特征在于，所述光子晶体阵列为二维光子晶体阵列或三维光子晶体阵列。
3.根据权利要求2所述的OLED像素单元，其特征在于，所述光子晶体阵列为二维光子晶体阵列；
该二维光子晶体阵列为矩形周期结构、菱形周期结构或准周期结构；其构成单元为凹入结构、凸起结构、或凸起/凹入结合的混合结构。
4.根据权利要求3所述的OLED像素单元，其特征在于，所述凹入结构为圆柱孔或球形凹入结构；所述凸起结构为圆柱或球形凸起结构。
5.根据权利要求4所述的OLED像素单元，其特征在于，所述二维光子晶体阵列为矩形周期结构，其构成单元为圆柱孔凹入结构。
6.根据权利要求5所述的OLED像素单元，其特征在于，所述有机发光二极管为白光有机发光二极管。
7.根据权利要求6所述的OLED像素单元，其特征在于：
对于预设颜色为蓝色的OLED像素单元：圆柱孔凹入结构的直径D1满足：245nm≤D1≤
255nm；在X方向和Y方向上的孔间距L1满足：335nm≤L1≤345nm；
对于预设颜色为绿色的OLED像素单元：圆柱孔凹入结构的直径D2满足：215nm≤D2≤
225nm，在X方向和Y方向上的孔间距L2满足：135nm≤L2≤145nm；或
对于预设颜色为红色的OLED像素单元：圆柱孔凹入结构的直径D3满足：95nm≤D3≤
105nm，在X方向和Y方向上的孔间距L3满足：295nm≤L3≤305nm。
8.根据权利要求1所述的OLED像素单元，其特征在于，所述光子晶体阵列的结构参数由平面波法、转移矩阵法或有限元法计算得出。
9.根据权利要求1所述的OLED像素单元，其特征在于，还包括：
缓冲层，形成于所述衬底(100)和驱动组件之间，其中，所述缓冲层与所述钝化层配合形成所述光子晶体阵列。
10.根据权利要求1所述的OLED像素单元，其特征在于，所述驱动组件为TFT组件、NMOS组件、PMOS组件或CMOS组件。
11.根据权利要求10所述的OLED像素单元，其特征在于，所述TFT组件为底栅结构的TFT组件，包括：
栅极(210)，形成于所述衬底(100)上；
栅极绝缘层(220)，形成于栅极(210)及未被栅极覆盖的所述衬底上方；
有源层(230)，形成于所述栅极绝缘层(220)的上方；
刻蚀阻挡层(240)，形成于所述有源层(230)的上方；以及
源极(251)和漏极(252)，形成于刻蚀阻挡层(240)的两侧，有源层(230)及未被有源层覆盖的栅极绝缘层的上方；
其中，所述栅极(210)、栅极绝缘层(220)、有源层(230)、刻蚀阻挡层(240)、源极(251)或漏极(252)的任意膜层与所述钝化层配合形成所述光子晶体阵列。
12.根据权利要求1所述的OLED像素单元，其特征在于，所述有机发光二极管包括：
第一电极；
发光层，形成于所述第一电极上；
第二电极，形成于所述发光层上。
13.根据权利要求12所述的OLED像素单元，其特征在于，所述第一电极或第二电极的膜层与所述钝化层配合形成所述光子晶体阵列。
14.一种OLED显示面板，其特征在于，包括若干个权利要求1至13中任一项所述的OLED像素单元。
15.根据权利要求14所述的OLED显示面板，其特征在于，有机发光二极管与相应的具有选色功能的光子晶体阵列在OLED显示面板上周期排列。
16.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求14或15所述的OLED显示面板。
17.一种OLED像素单元的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至13中任一项所述的OLED像素单元，包括：
形成有机发光二极管；以及
在所述形成有机发光二极管的步骤之前或其中，在所述有机发光二极管的出光方向形成光子晶体阵列。
18.根据权利要求17所述OLED像素单元的制备方法，其特征在于，采用以下技术其中之一来形成所述的光子晶体阵列：光刻刻蚀工艺、纳米压印工艺、离子束刻蚀工艺、热烘烤工艺、微球旋涂工艺、微球打印工艺、纳米颗粒旋涂技术、纳米颗粒打印技术。
OLED像素单元及其制备方法、显示面板和显示装置
技术领域
[0001] 本发明涉及显示领域，尤其涉及一种OLED像素单元及其制备方法、面板和显示装置。
背景技术
[0002] 有源矩阵有机发光二极管(Active Matrix/Organic Light Emitting Diode，简称OLED)面板为一种新型的显示技术。相比于传统的液晶面板，OLED面板具有反应速度快、对比度高、视角广等特点。此外，OLED面板具有自发光的特点，不需要使用背光板，因此节约了背光模块的成本，并且比传统液晶面板做的更轻薄。目前，OLED面板已经成为下一代显示技术的有利候选者。
[0003] 目前，OLED面板基本上都是基于4inch以上的工艺制备，采用的方法有小分子蒸镀(如FMM工艺或WCOA工艺等)、溶液打印工艺(如Ink-Jet Printing，Nozzle Printing等)以及蒸镀-溶液复合工艺方法等。
[0004] 然而，上述工艺对于制备微小尺寸OLED面板，尤其是像素尺寸小于50μm的高分辨率及超高分辨率的产品，例如穿戴显示产品，而言，其精细程度很难得到控制。目前，亟需一种可以实现高精细程度的OLED器件。
[0005] 此外，能够发射预设颜色的有机发光二极管(OLED)组件目前只能采用小分子精细金属掩膜(Fine-Metal-Mask，简称FMM)、蒸镀，溶液打印、蒸镀-溶液复合等工艺制备，这些工艺的难度和成本较高，并且有机发光二极管不能做的特别小，不能实现高分辨率显示。
发明内容
[0006] (一)要解决的技术问题
[0007] 鉴于上述技术问题，本发明提供了一种用于实现高分辨率和超高分辨率显示的OLED像素单元及其制备方法、面板和显示装置。
[0008] (二)技术方案
[0009] 根据本发明的一个方面，提供了一种OLED像素单元。该OLED像素单元包括：有机发光二极管，其发出涵盖一波长范围的光；以及光子晶体阵列，形成于有机发光二极管的出光方向，其结构参数由该OLED像素单元的预设颜色决定；其中，有机发光二极管发出的光经由光子晶体阵列进行选光，从而在有机发光二极管的出光方向呈现出预设颜色。
[0010] 根据本发明的另一个方面，还提供了一种显示面板。该显示面板包括若干个上述的OLED像素单元。
[0011] 根据本发明的又一个方面，还提供了一种显示装置，其包括上述的OLED显示面板。
[0012] 根据本发明的另一个方面，提供了一种制备方法，用于制备上述的OLED像素单元。该制备方法包括：形成光子晶体阵列；以及形成有机发光二极管。
[0013] (三)有益效果
[0014] 由以上技术方案可知，本发明OLED像素单元及其制备方法、面板和显示装置具有以下有益效果：
[0015] (1)光子晶体阵列的加工尺寸在纳米量级，具有良好的单色性和一定的方向性，可以在保证达到现有显示效果的前提下，实现现有工艺无法企及分辨率，进而采用光子晶体阵列的OLED像素单元的分辨率也可以得到很大的提高，满足高分辨率及超高分辨率的OLED显示面板的应用需求；
[0016] (2)采用白光有机发光二极管，由光子晶体阵列实现对白光的选光，而白光有机发光二极管可以采用Open-Mask工艺实现，精度较高，从而将高分辨率显示的制作难度由有机发光二极管转入到背板，从而大大降低了解决高分辨显示问题的难度，制备同等分辨率显示器的情况下，制备工艺大大简化；
[0018] 图1为根据本发明第二实施例OLED像素单元的结构示意图；
[0019] 图2为图1所示OLED像素单元中TFT组件的结构示意图；
[0022] 图5A和图5B分别为根据本发明另一实施例OLED像素单元中钝化层上球状凸起光子晶体的剖面图和立体图；
[0023] 图6A和图6B分别为根据本发明另一实施例OLED像素单元中钝化层上球状凹入光子晶体的剖面图和立体图；
[0024] 图7为图1所示OLED像素单元中白光有机发光二极管的结构示意图；
[0025] 图8为根据本发明第五实施例OLED像素单元制备方法的流程图；
[0026] 图9为图8所示制备方法中执行各步骤后器件的剖面示意图；
[0028] 图11为根据本发明第八实施例OLED像素单元中背板的结构示意图。
[0029] 【主要元件】
[0030] 100-透明衬底；
[0031] 200-TFT组件；
[0032] 210-栅极；220-栅极绝缘层；
[0034] 251-源极(或漏极)；252-漏极(或源极)；
[0036] 300-钝化层；
[0037] 400-像素界定层；
[0038] 500-白光有机发光二极管；
[0039] 510-阳极；520-空穴传输层；
具体实施方式
[0042] 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。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明的保护范围。
[0043] 为了更好地理解本发明，以下对光子晶体的概念进行说明。光子晶体是能对光作出反应的特殊晶格结构，如半导体材料在晶格结点(各个原子所在位点)周期性的出现离子一样，光子晶体是在高折射率材料的某些位置周期性的出现低折射率(如人工造成的空气空穴)的材料。高低折射率的材料交替排列形成周期性结构就可以产生光子晶体带隙(Band Gap，类似于半导体中的禁带)，光子晶体能够调制具有相应波长的电磁波，当电磁波在光子晶体结构中传播时，由于存在布拉格散射而受到调制，电磁波能量形成能带结构，能带与能带之间出现带隙，即光子带隙，所有能量处在光子带隙的光子，不能进入该晶体。周期排列的低折射率位点之间的距离大小相同，导致了一定距离大小的光子晶体只对一定频率的光波产生能带效应。也就是只有某种频率的光才会在某种周期距离一定的光子晶体中被完全禁止传播。
[0044] 本发明通过合理设计光子晶体，即尺寸为100nm到1μm的光学材料的周期性排列，的结构参数，使得在所设计的光子晶体中，除特定波段(例如，红光波段、绿光波段或蓝光波段，但不限于此)的光外，其它波段的光均被禁止传播，从而实现某种颜色色阻的功能。
[0045] 一、第一实施例
[0046] 在本发明的第一个示例性实施例中，提供了一种OLED像素单元。该OLED像素单元包括：有机发光二极管，其发出涵盖一波长范围的光；光子晶体阵列，形成于有机发光二极管的出光方向，其结构参数由该OLED像素单元的预设颜色决定；其中，有机发光二极管发出的光经由光子晶体阵列进行选光，从而在有机发光二极管的出光方向呈现出预设颜色。
[0047] 本实施例中，光子晶体阵列为二维光子晶体阵列或三维光子晶体阵列。在一般情况下，形成光子晶体阵列的材料为各类的绝缘材料，例如：无机绝缘材料、有机绝缘材料或复合绝缘材料等。出光方向即OLED光的出射方向，出光方向可以包括顶发射、底发射和双面出射。
[0048] 由于光子晶体阵列的加工尺寸在纳米量级，因此采用光子晶体阵列的OLED像素单元的分辨率也可以得到很大的提高，满足高分辨率及超高分辨率的OLED显示面板的应用需求。
[0049] 二、第二实施例
[0050] 在本发明的第二个示例性实施例中，提供了一种OLED像素单元。图1为根据本发明第二实施例OLED像素单元的结构示意图。请参照图1，本实施例采用二维光子晶体的OLED像素单元包括：透明衬底100；TFT组件200，形成于透明衬底100上；钝化层300，覆盖于TFT组件200的上方，其中，在预设像素区域的钝化层被刻蚀形成二维光子晶体阵列，该二维光子晶体阵列的周期及单元结构尺寸由该OLED像素单元的预设颜色决定；像素界定层400，形成于钝化层300的上方，该像素界定层400经刻蚀形成像素区域；白光有机发光二极管500，形成于像素界定层400所限定的像素区域内。
[0051] 其中，预设颜色是指在面板设计阶段，需要该OLED像素单元所显示的颜色，例如，该OLED像素单元为红色像素，则该预设颜色为红色；该OLED像素单元为蓝色，则该预设颜色为蓝色，其他与此类似。
[0052] 请参照图1中箭头所示的方向，由白光有机发光二极管500发出白光，经由钝化层300上的光子晶体阵列实现选色，从透明衬底背面的方向看就可以呈现出预设颜色。
[0053] 以下对本实施例采用二维光子晶体的OLED像素单元的各个组成部分进行详细说明。
[0054] (1)透明衬底
[0056] (2)TFT组件
[0057] 图2为图1所示OLED像素单元中TFT组件的结构示意图。
[0058] 本实施例中，TFT组件采用底栅结构。请参照图1和图2，TFT组件200包括：栅极210，形成于透明衬底100上；栅极绝缘层220，形成于栅极210及未被栅极210覆盖的透明衬底100上方；有源层230，形成于栅极绝缘层220的上方；刻蚀阻挡层240，形成于有源层230的上方；源极251和漏极252，形成于刻蚀阻挡层240的两侧，有源层230及未被有源层230覆盖的栅极绝缘层220的上方。
[0059] 需要说明的是，为了进一步隔绝玻璃衬底中多种元素向TFT组件中的扩散，以致器件性能衰退或失效，在栅极210和衬底100之间，还可以包括缓冲层(未图示)。本实施例中，该缓冲层为200-2000nm的SiO2层。
[0060] 本实施例中，栅极210为200-2000nm的钼(Mo)层，但本发明并不以此为限。该栅极210还可以是厚度介于1nm～500nm之间的以下材料中的一种或多种形成的薄膜：外延硅、金属材料和复合导电材料。其中，金属材料为以下材料中的一种的单质材料，或两种、两种以上的以下材料组成的合金材料：Mo、Al、Cr。
[0061] 本实施例中，栅极绝缘层220为150-4000nm的SiO2层，但本发明并不以此为限。该栅极绝缘层220还可以是厚度介于1nm～100nm之间的热氧化硅层、氮化硅(Si3N4)层或氮氧化硅层等绝缘材料层。其中，该热氧化硅层或氮化硅(Si3N4)层可以由CVD方法沉积制备。
[0062] 本实施例中，有源层230为50-2000nm的铟镓锌氧(IGZO)层，但本发明并不以此为限。该有源层230还可以是厚度介于5nm～200nm的非晶硅层、单晶硅层、低温多晶硅层、有机半导体层或者其他氧化物有源层。此处的低温多晶硅层指的是采用LTPS工艺，在低于500℃下形成的多晶硅层。
[0063] 本实施例中，刻蚀阻挡层240为50nm的SiO2层，但本发明并不以此为限。该刻蚀阻挡层240还可以为厚度介于10nm～100nm之间的SiO2层。其中，刻蚀阻挡层240所起的作用为防止因源/漏极的湿法刻蚀对有源层230造成损伤，即防止钻刻。
[0064] 本实施例中，源极和漏极为Mo/Al层，但本发明并不以此为限。该源极和漏极还可以为厚度介于1nm～500nm之间的Ti、Cr及Au/Ti等金属材料层、合金材料层及其他复合导电材料层。此外，该源极和漏极的位置可以互换，此处不再详细说明。
[0065] 需要说明的是，本实施例采用TFT组件作为驱动组件，但本发明并不以此为限，除了TFT组件外，还可以采用NMOS组件、PMOS组件或CMOS组件来作为驱动组件，同样能够实现本发明，其中，TFT组件可以为IGZO-TFT组件、LTPS TFT或a-Si TFT组件。NMOS组件可以是为单晶硅NMOS组件。PMOS组件可以为单晶硅PMOS组件。CMOS组件可以为单晶硅CMOS组件。
[0066] (3)钝化层
[0067] 请参照图1，钝化层300覆盖于上述TFT组件200的上方。
[0068] 本实施例中，钝化层300为100nm的SiO2层，但本发明并不以此为限。该钝化层还可以为厚度介于1nm～500nm的其他绝缘材料层，例如氮化硅(Si3N4)层。在钝化层300中预设像素区域，形成具有周期结构的二维光子晶体阵列。该二维光子晶体阵列的参数由该预设像素区域的预设颜色决定。通过该二维光子晶体阵列，实现对白光的选色。
[0069] 本实施例中，二维光子晶体阵列的周期由该预设像素区域的预设颜色决定。在制备过二维光子晶体阵列的过程中，需要依据预设颜色计算光子晶体阵列的周期及构成单元形状、半径等参数，而后在钝化层通过于法刻蚀在钝化层的上方打孔，形成光子晶体阵列。
[0070] 本发明中，光子晶体阵列的相关参数可以经由平面波法(PWM：Plane Waves Method)、转移矩阵法(TMM：Transfer Matrix Method)、有限元法(FEM：Finite Element Method)等来进行计算，所应用的基本公式一般为Maxwell方程组：
[0071]
[0072]
[0073]
[0074]
[0075] 本领域技术人员应当非常清楚Maxwell方程组中各个参数的具体含义，此处不再对其进行详细描述。
[0076] 对于平面波法(PWM：Plane Waves Method)，其直接从光子晶体的Maxwell方程组出发，通过对本征算符的对角化直接求出布洛赫解和频率。它的显著特点是可以分辨简并模，运算速度比较快，利用PWM可以计算不同晶格结构理想二维光子晶体的带隙结构，为解释测量结果提供理论基础。在此基础上，利用傅里叶变换中的相移定理，可以计算具有有限数目缺陷的光子晶体的带隙结构、缺陷模式的频率和场分布。
[0077] 对于时域有限差分法(FDTD：Finite Difference Time Domain)，其将空间和时间进行离散化处理，经过时间的演化，可以计算出电磁波随时间传播演化的规律，它可以适用于任何复杂的界面，但运算速度比较慢。运用FDTD计算方法可以分析光子晶体的传输特性和微谐振腔内模式的品质因子和模体积等。
[0078] 对于转移矩阵法(TMM：Transfer Matrix Method)，其由电磁场在实空间格点位置展开，将Maxwell方程组化成转移矩阵形式，将问题变成本征值求解的问题。转移矩阵表示一层格点的场强与紧邻的另一层格点场强的关系，它假设在构成的空间中在同一个格点层上有相同的态和相同的频率，这样可以利用Maxwell方程组将场从一个位置外推到整个晶体空间。转移矩阵可以方便地计算反射系数和透射系数。但是，对于结构复杂的结构，转移矩阵变得相当庞大，计算量也急剧增大。
[0079] 目前，已经出现多种计算光子晶体阵列结构的商业软件，如Comsol、Bandsolve以及Crystal wave等。本发明优选地采用这些商业软件来计算光子晶体阵列的结构参数，而后通过实际工艺检验的方式来制作二维光子晶体阵列，以提高效率和减少错误的发生。
[0080] 本领域技术人员应当清楚，对于光子晶体阵列而言，其参数分为两类：第一类为周期形参数，包括周期形式、在各个方向上的周期；第二类为构成在光子晶体阵列的其中一个单元(简称构成单元)的形状、在各个方向上的尺寸。
[0081] 图3A和图3B分别为图1所示OLED像素单元中钝化层上光子晶体阵列的剖面图和立体图。请参照图3A和图3B，本实施例采用二维矩形周期结构的光子晶体阵列，其构成单元呈圆柱孔凹入结构。
[0082] 本实施例中，采用商业软件Comsol计算光子晶体阵列的结构参数，所得出的光子晶体阵列的各个参数如下：
[0083] (1)对于预设颜色为蓝色的OLED像素单元：圆柱孔凹入结构的直径D1满足：245nm≤D1≤255nm；在X方向和Y方向上的孔间距L1满足：335nm≤L1≤345nm；
[0084] (2)对于预设颜色为绿色的OLED像素单元：圆柱孔凹入结构的直径D2满足：215nm≤D2≤225nm，在X方向和Y方向上的孔间距L2满足：135nm≤L2≤145nm；或
[0085] (3)对于预设颜色为红色的OLED像素单元：圆柱孔凹入结构的直径D3满足：95nm≤D3≤105nm，在X方向和Y方向上的孔间距L3满足：295nm≤L3≤305nm。
[0086] 关于二维光子晶体阵列构成单元圆柱孔的深度，其可以根据需要进行调整，只要不超过钝化层的厚度即可。
[0087] 本实施例中，构成单元呈圆柱孔，但本发明并不以此为限。该构成单元还可以为除孔状结构之外的其他凹形结构、凸形结构或凹形和凸起相结合的混合结构。此外，除了矩形排列周期结构之外，该光子晶体阵列的周期结构还可以为菱形周期结构或者准周期结构等。此处的准周期结构是指并不满足严格意义上的周期结构，但在引入一定近似性以后可以认为是周期结构的结构形式。
[0088] 在本发明的另一个优选实施例中，光子晶体阵列中构成单元还可以为柱状，其剖面图和立体图如图4A和图4B所示。
[0089] 在本发明的再一个优选实施例中，光子晶体阵列中构成单元还可以为球状凸起状，其剖面图和立体图如图5A和图5B所示。
[0090] 在本发明的又一个优选实施例中，光子晶体阵列中构成单元还可以为球状凹入状，其剖面图和立体图如图6A和图6B所示。
[0091] (4)像素界定层
[0092] 像素界定层400形成钝化层300的上方，以界定出像素区域从而制作白光有机发光二极管。
[0094] 其中，衬底100、TFT组件200、钝化层300和像素界定层400共同组成TFT背板。而后将在该TFT背板上制备白光有机发光二极管。
[0095] (5)白光有机发光二极管
[0096] 白光有机发光二极管500整体厚度为60nm～1000nm，可采用One Unit结构或者Tandem结构。有机发光二级管包括：第一电极；发光层，形成于所述第一电极上；第二电极，形成于所述发光层上。第一电极可以为阳极也可以为阴极，对应第一电极为阳极的情形，第二电极为阴极；对应第一电极为阴极的情形，第二电极为阳极。并且为增强OLED的某些性能，有机发光二极管还可以包括其他膜层，在此不再赘述。
[0097] 以第一电极为阳极、第二电极为阴极举例，图7为图1所示OLED像素单元中白光有机发光二极管的结构示意图。请参照图1和图7，该白光有机发光二极管500的主体部分形成于像素区域内，包括：阳极510，形成于像素区域内，其通过刻蚀于钝化层300上的过孔电性连接至驱动组件的漏极；发光层，形成于阳极510上；阴极550，形成于发光层上。
[0098] 需要说明的是，像素界定层400在形成该阳极之后形成。
[0099] 阳极510也可称为像素电极层。请参照图1和图7，阳极510形成于钝化层300的上方，其主体部分形成于预设像素区域内，其一端通过刻蚀于钝化层300上的过孔电性连接至TFT组件200的漏极252，其中，该阳极510的部分材料填充于钝化层上方光子晶体阵列内。
[0100] 本实施例中，OLED包括依次沉积于阳极510上的空穴传输层520、发光层530和电子传输层540。
[0101] 本实施例中，阳极510为100nm的ITO(氧化铟锡)层，但本发明并不以此为限。该阳极510还可以为其他导电材料的导电薄膜层，例如：非晶态或多晶态的石墨烯材料层。该阳极的厚度h2满足：1nm≤h2≤500nm。
[0102] 本实施例中，空穴传输层520为50nm厚的NPB(N，N’-二苯基-N-N’二(1-萘基)-1，1’二苯基-4，4’-二胺)层，但本发明并不以此为限。该空穴传输层520还可以为厚度为1nm～100nm的其他芳香胺类材料制备的薄膜，例如TPD(N，N’-二苯基-N-N’二(3-甲基苯基)-1，1’二苯基-4，4’-二胺)等。
[0103] 本实施例中，发光层530为25nm厚的CBP：(ppy)2Ir(acac)、CBP：FIrpic和CBP：Btp2Ir(acac)层，该三层分别发出绿光/蓝光/红光，从而整体器件发出白光，但本发明并不以此为限。该发光层530还可以为厚度为1nm～100nm的高分子、金属配合物，或小分子有机荧光或磷光材料制备的薄膜层。其中，可采用小分子材料中的8-羟基喹啉铝(AlQ)、香豆素、红荧烯等以获得不同发光波长。
[0104] 需要说明的是，本发明同样可以采用其他形式的白光发光二极管，例如采用其他结构形式发光层的发光二极管，同样能够实现本发明。本领域技术人员应当清楚这些有机发光二极管的结构形式，此处不再一一列举。
[0105] 本实施例中，电子传输层540为30nm～70nm厚的8-羟基喹啉铝(AlQ)层，但本发明并不以此为限。该电子传输层540还可以为6nm～80nm的Bphen等有较低LUMO能级的有机材料层。
[0106] 本实施例中，阴极550为5nm～10nm的LiF/Al层，其中LiF厚度为5nm～10nm，Al层厚度为100nm～300nm，但本发明并不以此为限。阴极550还可以为5nm～50nm的Mg：Ag等低功函金属及其合金制备的薄膜。
[0107] 本领域技术人员应当清楚，在某些白光有机发光二极管中，其上层电极为阴极，而下层电极为阳极，而发光层同样位于该阴极和阳极之间。该中实现形式与本实施例中的白光发光二极管类似，同样应当在本发明的保护范围之内，此处不再赘述。
[0108] 本实施例中，由光子晶体阵列实现对白光有机发光二极管的选光，而不必由有机发光二极管自身实现高分辨显示，将高分辨率显示的制作难度由有机发光二极管转入到背板，大大降低了解决高分辨显示问题的难度。
[0109] 至此，本实施例OLED像素单元介绍完毕。
[0110] 三、第三实施例
[0111] 在本发明的第三个示例性实施例中，还提供了一种显示面板。该显示面板包括若干个上述第二实施例的OLED像素单元。
[0112] 该OLED像素单元包括：有机发光二极管，其发出涵盖一波长范围的光；光子晶体阵列，形成于有机发光二极管的出光方向，其结构参数由该OLED像素单元的预设颜色决定；其中，有机发光二极管发出的光经由光子晶体阵列进行选光，从而在有机发光二极管的出光方向呈现出预设颜色。
[0113] 在显示面板上，OLED像素单元阵列排布，具有不同选色功能的光子晶体阵列与相应的有机发光二极管一样周期排列，这样，通过光子晶体的选光作用，实现全彩色显示。
[0114] 本领域技术人员应当非常清楚本实施例显示面板和单个OLED像素单元的关系，此处不再详细描述。
[0115] 本发明中，显示面板还可以包括若干个第六实施例、第八实施例或第九实施例的OLED像素单元，其组成和原理与本实施例相同，此处不再详细描述。
[0117] 四、第四实施例
[0118] 在本发明的第四个示例性实施例中，还提供了一种显示装置。该显示装置包括第三实施例所述的显示面板。
[0119] 此外，在本发明的另一个实施例中，还提供了一种显示装置，该显示装置包括一显示面板，该显示面板由若干个第六实施例的OLED像素单元组成。
[0120] 此外，在本发明的再一个实施例中，还提供了一种显示装置，该显示装置包括一显示面板，该显示面板由若干个第九实施例的OLED像素单元组成。
[0121] 五、第五实施例
[0122] 在本发明的再一个示例性实施例中，还提供了一种上述第二实施例像素单元的制备方法。图8为根据本发明第五实施例OLED像素单元的制备方法的流程图。图9为图8所示制备方法中执行各步骤后器件的剖面示意图。请参照图8和图9，本实施例OLED像素单元的制备方法包括：
[0123] 步骤A：在玻璃衬底上制备底栅TFT组件；
[0124] 该制备TFT组件的步骤A具体包括：
[0125] 子步骤A0：对玻璃衬底进行清洗；
[0126] 本步骤中，清洗的方法可以为清洗衬底的标准方法。清洗后的玻璃衬底如图9中A所示。
[0127] 除了玻璃衬底之外，还可以采用石英、单晶硅、塑料薄膜等各种衬底。
[0128] 子步骤A1：在玻璃衬底上采用CVD方法沉积200-2000nm厚的SiO2薄膜作为缓冲层；
[0129] 子步骤A2：在缓冲层上采用溅射方法沉积200nm的Mo层，并通过光刻、刻蚀等步骤制备出所需栅极210，如图9中B所示；
[0130] 本发明中，该栅极210还可以是厚度介于1nm～500nm之间的以下材料中的一种或多种形成的薄膜：外延硅、金属材料和复合导电材料。其中，金属材料为以下材料中的一种的单质材料，或两种、两种以上的以下材料组成的合金材料：Mo、Al、Cr。
[0131] 子步骤A3：采用CVD方法在370℃下沉积150nm的SiO2层作为栅极绝缘层220，如图9中C所示；
[0132] 本发明中，该栅极绝缘层220还可以是厚度介于1nm～100nm之间的热氧化硅层、氮化硅(Si3N4)层或氮氧化硅层等绝缘材料层。其中，该热氧化硅层或氮化硅(Si3N4)层可以由CVD方法沉积制备。
[0133] 子步骤A4：采用溅射方法沉积50nm的IGZO膜层，并刻蚀出沟道区，形成有源层230，如图9中D所示；
[0134] 本发明中，该有源层230还可以是厚度介于5nm～200nm的非晶硅层、单晶硅层、低温多晶硅层、有机半导体层或者其他氧化物有源层。
[0135] 子步骤A5：在有源层230的上方沉积约50nm的SiO2，并经过光刻、刻蚀等步骤形成刻蚀阻挡层240，如图9中E所示；
[0136] 本发明中，该刻蚀阻挡层240还可以为厚度介于10nm～100nm之间的SiO2层。
[0137] 子步骤A6：在刻蚀阻挡层240的两侧，有源层230的上方及未被有源层230覆盖的栅极绝缘层220的上方形成Mo/Al材质的源极和漏极，如图9中F所示。
[0138] 本发明中，该源极和漏极还可以为厚度介于1nm～500nm之间的Ti、Cr及Au/Ti等金属材料层、合金材料层及其他复合导电材料层。此外，该源极和漏极的位置可以互换。
[0139] 需要说明的是，还可以根据需要对TFT背板组件中的有源层进行必要的掺杂及活化。对于顶栅工艺而言，该掺杂和活化是在栅极完成后进行的。而对于底栅工艺而言，该掺杂和活化工艺是在钝化层或平坦化层完成后进行的。这些工艺均为本领域的公知技术，此处不再进行详细说明。
[0140] 步骤B：在TFT组件的上方沉积约100nm的SiO2层作为钝化层；
[0141] 本发明中，该钝化层还可以为厚度介于1nm～500nm的其他绝缘材料层，例如氮化硅(Si3N4)层。
[0142] 步骤C：在钝化层中预设像素区域刻蚀形成二维光子晶体阵列，其中，该二维光子晶体阵列的周期及单元结构尺寸由当前OLED像素单元的预设颜色所决定，如图9中G所示；
[0143] 一般情况下，在钝化层上制备二维光子晶体阵列的方法采用光刻刻蚀工艺，即首先采用光刻制备掩模，而后依照该掩模直接对预设像素区域的钝化层进行刻蚀，形成二维光子晶体阵列。在钝化层上制备光子晶体阵列的方法还可以采用直接刻蚀工艺，即直接对预设像素区域的钝化层进行刻蚀，形成光子晶体阵列。
[0144] 此外，在钝化层上制备二维光子晶体阵列的方法还可以采用纳米压印工艺、离子束刻蚀工艺、热烘烤工艺。其中，离子束刻蚀工艺同传统的光刻工艺有很大的不同，光刻工艺采用的是光束进行掩模图形化，其精度在几十纳米，而离子束刻蚀是采用离子束，其精度可以更高，达10nm左右。热烘烤工艺就是将光刻胶图形化之后直接烘烤，光刻胶熔化成椭球形等形状，不再采用刻蚀方法形成阵列。此外，对于特殊材质而言，还可以采用含有微球或纳米颗粒的溶液进行旋涂或打印等工艺。
[0145] 该光子晶体阵列的相关参数已经在上文中进行了详细描述，此处不再进行重复说明。
[0146] 步骤D：在钝化层的上方沉积约100nm的ITO层，对该ITO层进行光刻、刻蚀等工艺形成所需图形，作为白光有机发光二极管的阳极，该阳极的主体部分形成于预设像素区域，其一端通过刻蚀于钝化层上的过孔电性连接至TFT组件的漏极，如图9中H所示；
[0147] 本发明中，该阳极510还可以为其他导电材料的导电薄膜层，例如：非晶态或多晶态的石墨烯材料层。该阳极的厚度h2满足：1nm≤h2≤500nm。
[0148] 需要说明的是，该阳极需要通过刻蚀来制备出相应的图形。该图形形状及其制备方法均为本领域内所公知的，此处不再详细描述。
[0149] 步骤E：在阳极以及未被阳极覆盖的钝化层的上方沉积1.5μm的亚克力系材料层，并对该亚克力系材料层进行光刻、固化等工艺形成所需图形，以露出预设像素区域的阳极，从而界定出像素区域，如图9中I所示；
[0150] 本发明中，该像素界定层还可以为其他树脂材料制备的薄膜层，其厚度一般为0.5μm～3μm。
[0151] 在做出像素界定层之后，TFT背板组件制造完毕。
[0152] 步骤F，在像素区域制备白光有机发光二极管中除阳极510之外的其他部分，如图9中J所示。
[0155] 本实施例中，空穴传输层用约30nm～70nm厚的NPB(N，N’-二苯基-N-N’二(1-萘基)-1，1’二苯基-4，4’-二胺)。发光层中绿光、蓝光和红光分别采用掺杂磷光材料的主体材料25nm厚的CBP：(ppy)2Ir(acac)、CBP：FIrpic和CBP：Btp2Ir(acac)。电子传输层，用约30nm～70nm厚的8-羟基喹啉铝(AlQ)。阴极采用LiF/Al层，蒸发速率为1nm/min，其中LiF厚度为5nm～10nm；Al层厚度为100nm～300nm。
[0156] 本发明中，还可以采用其他结构形式或材料的发光层、阴极和阳极，此处不再详细说明。
[0157] 本实施例中，有机材料及阴极金属薄层在OLED/EL-有机金属薄膜沉积的高真空蒸发系统中热蒸发蒸镀。
[0158] 此外，本实施例中，可根据需要在沉积空穴传输层前对像素区薄膜进行表面处理，以及在白光有机发光二极管中加入必要的电极修饰层、空穴注入层、电子注入层等，并通过表面修饰等手段制备白光有机发光二极管的阳极，这些均是现有技术中的相关技术手段，此处不再详细描述。
[0159] 六、第六实施例
[0160] 在本发明的第六个示例性实施例中，还提供了另外一种采用二维光子晶体的OLED像素单元。本实施例OLED像素单元与第一实施例的OLED像素单元的区别在于：驱动组件采用以单晶硅为衬底的MOS(metal-oxide-semiconductor)结构。
[0161] 图10为根据本发明第六实施例OLED像素单元中背板与发光二极管中阳极的结构示意图。如图10所述，本实施例中的背板包括：
[0162] 衬底100，其材料为单晶硅；
[0163] MOS组件200，形成于由沟道阻断区261所限定的区域内，包括：形成于沟道隔断区之间的沟道区；形成于沟道区上方的栅极氧化层211；形成于栅极氧化层之上的栅极210；形成于栅极两侧下方衬底的源极251和漏极252；
[0164] 钝化层300，覆盖于所述TFT组件的上方，其中，在预设像素区域刻蚀形成光子晶体阵列，该光子晶体阵列的周期及单元结构尺寸由该预设像素区域的预设颜色决定；
[0165] 像素界定层400，形成于钝化层300的上方，其形成像素区域。
[0166] 本发明中，采用以单晶硅为衬底的MOS结构来代替TFT组件来实现驱动有机发光二极管的功能。其中，上述的沟道区可以是p型沟道区也可以是n型沟道区，其分别对应单晶硅NMOS器件和单晶硅NMOS器件，而形成的背板则是单晶硅NMOS背板和单晶硅PMOS背板，本发明不再对其进行详细说明。
[0167] 七、第七实施例
[0168] 在本发明的第七个示例性实施例中，还提供了一种上述第六实施例中OLED像素单元的制备方法。该制备方法包括：
[0169] 步骤A，在单晶硅衬底上制备TFT组件；
[0170] 该制备TFT组件的步骤A具体包括：
[0171] 子步骤A0，对单晶硅进行清洗；
[0172] 子步骤A1，在单晶硅衬底上淀积氮化硅作为隔离层，并注入硼离子形成沟道阻断区261；
[0173] 子步骤A2，在沟道阻断区之间的单晶硅衬底上沉积栅极氧化层；
[0174] 子步骤A3，在栅极氧化层上沉积多晶硅并重掺杂形成栅极210；
[0175] 子步骤A4，在栅极两侧下方衬底上采用自对准方法注入砷离子形成源极251和漏极252；
[0176] 子步骤A5，在栅极、源极和漏极上方沉积氮化硅或氧化硅并光刻-刻蚀成孔，淀积金属Al等形成源极或漏极金属引线，完成金属化。
[0177] 步骤B：在TFT组件的上方沉积约100nm的SiO2层作为钝化层；
[0178] 步骤C：按照预设的形状和周期，在钝化层中预设像素区域刻蚀形成光子晶体阵列，其中，该光子晶体阵列的周期及单元结构尺寸由当前OLED像素单元的预设颜色所决定；
[0179] 后续的形成阳极、形成像素界定层、形成白光有机发光二极管的工艺与第二实施例相同，此处不再详细描述。
[0180] 需要说明的是，以单晶硅为基础制备该OLED像素单元的主体工艺与第五实施例类似，此处不再详细说明。
[0181] 八、第八实施例
[0182] 在本发明的第八个示例性实施例中，还提供了另外一种OLED像素单元。本实施例OLED像素单元与第二实施例的OLED像素单元的区别在于：TFT组件采用顶栅结构，如图11所示。
[0183] 关于顶栅TFT组件和底栅TFT组件的区别，本领域技术人员应当非常清楚。而除顶栅TFT组件之外的AM有机发光二极管中其他组成部分可参照第二实施例的相关说明，此处不再重复描述。
[0184] 九、第九实施例
[0185] 在本发明的第九个示例性实施例中，还提供了另外一种采用二维光子晶体的OLED像素单元。
[0186] 本实施例OLED像素单元与第一实施例OLED像素单元的区别在于：二维光子晶体阵列形成于预设像素区域的栅极绝缘层。由于在栅极绝缘层形成二维光子晶体阵列，因此，在该区域的上方的钝化层、阳极等都形成预设好的周期性突起，从而实现选光的功能。
[0187] 同理，该二维光子晶体阵列还可以形成于衬底；缓冲层、驱动组件组成膜层(如栅极绝缘层、有源层、刻蚀阻挡层、源极或者漏极)；像素界定层；有机发光二极管组成膜层(如阴极或阳极)等结构中。再或者由两层或多层间的配合形成光子晶体阵列。只要二维光子晶体阵列的位置满足“在有机发光二极管的出光方向”的条件，均可以实现选光的功能，从而实现本发明，其实现的原理与上述实施例相同，此处不再重述。
[0188] 至此，已经结合附图对本发明多个实施例进行了详细描述。依据以上描述，本领域技术人员应当对本发明OLED像素单元及其制备方法、面板和显示装置设备有了清楚的认识。
[0189] 此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
[0190] (1)除了上述实施例中的IGZO-TFT背板之外，本发明还可以采用a-Si TFT背板、LTPS TFT背板、单晶硅NMOS背板、单晶硅PMOS背板、单晶硅CMOS背板等，并且TFT结构应理解为现有技术中的所有公开的结构，本发明并不对此进行限定；
[0191] (2)除了二维光子晶体阵列之外，还可以采用三维光子晶体阵列来实现选光，同样能够实现本发明，此处的三维光子晶体阵列，可以采用如下方法制备：多层薄膜沉积，在奇数层的薄膜沉积之后刻蚀出阵列，偶数层直接覆盖，多层下来之后，形成三维的晶体结构；
[0192] (3)上述实施例中，形成光子晶体的材料大多为SiO2，但除了该材料之外，还可以采用其他材料来形成光子晶体阵列，例如：氮化硅和氧化钛等无机绝缘材料、有机绝缘材料、由两种及多种绝缘材料的复合或者导电材料；
[0193] (4)虽然上述实施例中采用白光有机发光二极管，但本领域技术人员应当清楚，除了白光有机发光二极管之外，对于涵盖一定波长范围的有机发光二极管，只要预设颜色在该波长范围内，同样可以由光子晶体阵列实现选光。因此，本发明并不以白光有机发光二极管为限。
[0194] 综上所述，本发明采用二维光子晶体对OLED进行颜色选择的方法利用了成熟现有工艺，能使实现其他方法所无法企及的精细程度，可应用至高分辨率和超高分辨率的微小尺寸(＜1inch)OLED显示面板的制备，具有良好的应用前景。
[0195] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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