CN106873234A - 发光显示器件及其制作方法、发光显示装置 - Google Patents

发光显示器件及其制作方法、发光显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种发光显示器件及其制作方法、发光显示装置，包括衬底基板、以及所述衬底基板上的若干发光像素单元，每一所述发光像素单元包括第一电极层、第二电极层和位于第一电极层和第二电极层之间的纳米颗粒层，所述纳米颗粒层含有第一金属纳米颗粒，所述第二电极层含有第二金属离子。本发明通过电沉积和电腐蚀精确复合金属纳米颗粒的元素构成，以调节复合金属纳米颗粒的LSPR，从而连续调节金属纳米颗粒对可见光的吸收和散射，实现无液晶、无偏光片、无彩膜彩色显示。

Description

发光显示器件及其制作方法、发光显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是指一种发光显示器件及其制作方法、发光显示装置。
背景技术
现有的显示装置多数采用液晶显示面板，其利用电场旋转显示面板中的液晶分子实现透光率的调节，从而完成不同灰阶的彩色显示。但是，液晶显示面板存在结构复杂、液晶成本高、有毒性、液晶的注入及封装工艺复杂繁琐等技术问题。而且，由于液晶注入量控制精度要求高，若控制不当，则容易引起重力Mura等不良，因此需反复试验，导致经济性差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种发光显示器件及其制作方法、发光显示装置，以解决液晶显示面板结构复杂、工艺复杂、制作成本高的技术问题。
基于上述目的，本发明提供的发光显示器件包括衬底基板、以及所述衬底基板上的若干发光像素单元，每一所述发光像素单元包括第一电极层、第二电极层和位于第一电极层和第二电极层之间的纳米颗粒层，所述纳米颗粒层含有第一金属纳米颗粒，所述第二电极层含有第二金属离子；
当所述第一电极层、纳米颗粒层、第二电极层之间通电时，所述第二金属离子被还原为第二金属，所述第二金属沉积到第一金属纳米颗粒的表面，或者，所述第一金属纳米颗粒表面的第二金属被氧化为第二金属离子，所述第二金属离子形成到第二电极层上。
在本发明的一些实施例中，所述纳米颗粒层包括分隔层，所述分隔层上开设有若干个纳米通孔，所述第一金属纳米颗粒位于所述纳米通孔内。
在本发明的一些实施例中，所述第一金属纳米颗粒朝向第二电极层的一侧的形状为非平面形状。
在本发明的一些实施例中，所述第一金属为金，所述第二金属为银。
在本发明的一些实施例中，所述第一电极层为透明导电层，所述第二电极层为凝胶电极；和/或
所述分隔层为二氧化硅层。
本发明还提供一种发光显示器件的制作方法，包括以下步骤：
在衬底基板上形成第一电极层；
在形成有第一电极层的衬底基板上形成纳米颗粒层；
在形成有纳米颗粒层的衬底基板上形成第二电极层。
在本发明的一些实施例中，所述在形成有第一电极层的衬底基板上形成纳米颗粒层的步骤包括：
在形成有第一电极层的衬底基板上形成分隔层；
在所述分隔层上蚀刻出若干个纳米通孔；
在所述纳米通孔内形成第一金属纳米颗粒。
在本发明的一些实施例中，采用溶胶-凝胶法在形成有第一电极层的衬底基板上形成分隔层。
在本发明的一些实施例中，采用溅射或者蒸镀工艺在所述纳米通孔内形成第一金属纳米颗粒。
本发明还提供一种发光显示装置，包括上述任意一个实施例中的发光显示器件。
从上面所述可以看出，本发明提供的发光显示装置可以通过电沉积(第二金属离子被还原)和电腐蚀(第二金属被氧化)精确控制复合金属纳米颗粒(第二金属沉积到第一金属纳米颗粒的表面后所形成的颗粒)的元素构成，以调节复合金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应(LSPR)，从而连续调节金属纳米颗粒对可见光的吸收和散射，实现无液晶无偏光片无彩膜的彩色显示，从而解决了液晶显示面板结构复杂、工艺复杂、制作成本高的问题，也更加环保。而且，由于本发明所采用的第一金属纳米颗粒为纳米级，其颗粒尺寸小。因此，本发明提供的发光显示装置可实现超高分辨率。
附图说明
图1为本发明实施例的发光显示器件的结构示意图；
图2为本发明实施例的纳米颗粒层的结构示意图；
图3为本发明一个实施例的复合金属纳米颗粒的结构示意图；
图4为本发明实施例的纳米颗粒层的俯视图；
图5为本发明另一个实施例的复合金属纳米颗粒的结构示意图；
图6为本发明一个实施例的发光显示器件的制作方法的流程图；
图7为本发明实施例在衬底基板上形成第一电极层的结构示意图；
图8为本发明实施例在衬底基板上形成纳米颗粒层的结构示意图；
图9为本发明实施例在衬底基板上形成第二电极层的结构示意图；
图10为本发明实施例在衬底基板上形成盖板的结构示意图；
图11为本发明另一个实施例的发光显示器件的制作方法的流程图；
图12为本发明实施例纳米颗粒层的俯视图。
具体实施方式
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。
金属纳米材料是指金属物质结构在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。金属纳米材料的尺寸特征使得它们既不同于微观原子，也不同于传统块状金属材料和结晶体材料，其具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应及宏观量子隧道效应等物理化学特性。
当入射光照射到尺寸远小于光波长的金属纳米颗粒时，若入射光子频率与金属纳米颗粒表面电子的振荡频率相当时，电子与光子在纳米颗粒表面的局部区域会出现强烈共振，这一现象被称为局域表面等离子体共振效应(LSPR)。当金属纳米颗粒的表面发生LSPR时，会对振荡频率相当的光子能量产生很强的吸收作用或辐射出与电子振荡频率相同的电磁波，即为LSPR吸收或LSPR散射。
但是，金属纳米颗粒的LSPR性质与其元素组成密切相关，本发明提供的发光显示器件通过电沉积和电腐蚀精确复合金属纳米颗粒的元素构成，以调节复合金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应(LSPR)，从而连续调节金属纳米颗粒对可见光的吸收和散射，实现无液晶、无偏光片、无彩膜彩色显示。
如图1所示，其为本发明实施例的发光显示器件的结构示意图。作为本发明的一个实施例，所述发光显示器件包括衬底基板1、以及所述衬底基板1上的若干发光像素单元2，每一所述发光像素单元2(图中虚线框所示)包括第一电极层21、第二电极层23和位于第一电极层21和第二电极层23之间的纳米颗粒层22。如图2所示，其为本发明实施例的纳米颗粒层的结构示意图。所述纳米颗粒层22含有第一金属纳米颗粒221，所述第二电极层23含有第二金属离子(图中未显示)。当所述第一电极层21、纳米颗粒层22、第二电极层23之间通电时，所述第二金属离子被还原为第二金属231，所述第二金属231沉积到第一金属纳米颗粒221的表面(即形成复合金属纳米颗粒)，或者，所述第一金属纳米颗粒表面221的第二金属231被氧化为第二金属离子，所述第二金属离子形成到第二电极层23上，如图3所示。
可见，本发明提供的发光显示器件可以通过电沉积(第二金属离子被还原)和电腐蚀(第二金属被氧化)精确控制复合金属纳米颗粒(第二金属沉积到第一金属纳米颗粒的表面后所形成的颗粒)的元素构成，以调节复合金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应(LSPR)，从而连续调节金属纳米颗粒对可见光的吸收和散射，实现无液晶无偏光片无彩膜的彩色显示，从而解决了液晶显示面板结构复杂、工艺复杂、制作成本高的问题，也更加环保。而且，由于本发明所采用的第一金属纳米颗粒为纳米级，其颗粒尺寸小。因此，本发明提供的发光显示器件可实现超高分辨率。
在本发明的另一个实施例中，所述第一金属为金，所述第二金属为银。由于金属纳米颗粒的LSPR性质与其元素组成密切相关，本发明以金-银的复合金属纳米颗粒作为发光材料，当合金纳米颗粒中金的含量逐渐升高时，其消光光谱逐渐向较长的波长处移动，可以实现在发光显示器件中的使用。
在本发明的再一个实施例中，所述第一电极层21为透明导电层，所述第二电极层23为含有第二金属离子的凝胶电极，以利于在第一金属与第二金属之间高效地发生电化学反应。较佳地，所述第二电极层23为含有银离子的凝胶电极，以提高该发光显示器件的发光性能。
作为本发明的一个实施例，所述第一电极层21可以为整层结构，所述第二电极层23可以包括阵列分布的第二电极，阵列分布的第二电极的图形与阵列分布的发光像素单元的图形相同，即第二电极与发光像素单元一一对应，且彼此对应的第二电极与发光像素单元的图像相同。作为本发明的又一个实施例，所述第二电极层23可以为整层结构，所述第一电极层21可以包括阵列分布的第一电极，阵列分布的第一电极的图形与阵列分布的发光像素单元的图形相同，即第一电极与发光像素单元一一对应，且彼此对应的第一电极与发光像素单元的图像相同。
在本发明的又一个实施例中，所述纳米颗粒层22包括分隔层223，所述分隔层223上开设有若干个纳米通孔222，所述第一金属纳米颗粒221位于所述纳米通孔222内。即所述纳米颗粒层22包括分隔层223以及位于分隔层223的纳米通孔222内的第一金属纳米颗粒221。在纳米颗粒层上开设多个纳米通孔可以确保第一金属纳米颗粒之间的独立，并保持稳定的性质，同时也使得在第一金属与第二金属之间高效地发生电化学反应。可选地，所述分隔层可以为二氧化硅层，也可以为纳米级二氧化硅层，粒径可以为50-70nm。
需要说明的是，所述纳米通孔222横截面的形状不限，可以圆形、椭圆形、四边形或者三角形等，只要有足够的空间能够容纳所述第一金属纳米颗粒221即可。可选地，所述纳米通孔222从第一电极层21至第二电极层23的横截面可以是一致的，也可以是不一致的，比如逐渐变大或者逐渐变小，只要有足够的空间能够容纳所述第一金属纳米颗粒221即可。
在本发明的又一个实施例中，所述第一金属纳米颗粒221朝向第二电极层23的一侧的形状为非平面形状，非平面形状可以增大第一金属纳米颗粒与第二金属离子之间的反应接触面积，以利于电化学反应的进行。如图3和图5所示，第一金属纳米颗粒221朝向第二电极层23的一侧的形状可以为圆锥状、水滴状、半球状、三角形形状等，以增大第一金属纳米颗粒与第二金属离子之间的反应接触面积。
由此可见，本发明提供的发光显示器件利用复合金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应实现发光显示，不使用液晶、偏光片和彩膜，因此，所述发光显示器件具有成本低、工作能耗低、环保、结构简单、可避免出现传统液晶面板因结构和制造设备复杂导致的诸多不良的有益效果，而且所述发光显示器件还具有可适应极端环境，工作温度区间大的优点。
在本发明的另一个方面，本发明还提供了一种发光显示器件的制作方法。如图6所示，其本发明一个实施例的发光显示器件的制作方法的流程图，作为本发明的一个实施例，制作上述任意一个实施例中的发光显示器件的方法包括以下步骤：
步骤61：在衬底基板上形成第一电极层；
步骤62：在形成有第一电极层的衬底基板上形成纳米颗粒层；
步骤63：在形成有纳米颗粒层的衬底基板上形成第二电极层。
可见，本发明提供的发光显示器件的制作方法通过在衬底基板上依次形成第一电极层、纳米颗粒层和第二电极层，可以避免使用液晶，从而解决液晶有毒、难以控制、液晶的注入及封装工艺复杂繁琐等技术问题，有效提升发光显示器件的生产效率，降低产品开发以及生产成本。
下面对图6所述的发光显示器件的制作方法进行详细描述，包括以下步骤：
步骤61：在衬底基板上形成第一电极层。
具体地，参考图7，其为本发明实施例在衬底基板上形成第一电极层的结构示意图，在该步骤中，可在衬底基板1上采用现有技术(例如溅镀)沉积第一电极层21。可选地，所述衬底基板可以为玻璃基板，所述第一电极层可以为透明导电膜层，例如ITO透明导电膜层。
步骤62：在形成有第一电极层的衬底基板上形成纳米颗粒层。
具体地，参考图8，其为本发明实施例在衬底基板上形成纳米颗粒层的结构示意图，在形成有第一电极层21的衬底基板1上形成纳米颗粒层22，其中所述纳米颗粒层22含有第一金属纳米颗粒221。可选地，所述第一金属为金。
步骤63：在形成有纳米颗粒层的衬底基板上形成第二电极层。
具体地，参考图9，其为本发明实施例在衬底基板上形成纳米颗粒层的结构示意图，在形成有纳米颗粒层22的衬底基板1上形成第二电极层23，其中所述第二电极层23含有第二金属离子。可选地，所述第二金属为银，所述第二电极层23为含有第二金属离子的凝胶电极，以利于在第一金属与第二金属之间高效地发生电化学反应。
当所述第一电极层21、纳米颗粒层22、第二电极层23之间通电时，所述第二金属离子被还原为第二金属231，所述第二金属231沉积到第一金属纳米颗粒221的表面(即形成复合金属纳米颗粒)，或者，所述第一金属纳米颗粒表面221的第二金属231被氧化为第二金属离子，所述第二金属离子形成到第二电极层23上。
作为本发明的又一个实施例，所述发光显示器件的制作方法还可以包括：在形成有第二电极层23的衬底基板上形成盖板3。具体地，如图10所示，可以采用玻璃盖板将所述发光显示器件进行封装，以起到保护发光显示器件的作用。
作为本发明的另一个实施例，如图11所示，所述发光显示器件的制作方法还可以包括以下步骤：
步骤111：在衬底基板上形成第一电极层；
步骤112：在形成有第一电极层的衬底基板上形成分隔层；
步骤113：在所述分隔层上蚀刻出若干个纳米通孔；
步骤114：在所述纳米通孔内形成第一金属纳米颗粒；
步骤115：在形成有纳米颗粒层的衬底基板上形成第二电极层。
下面对图11所述的发光显示部件的制作方法进行详细描述。
步骤111、步骤115可与前文相同，在此不再赘述。
步骤112：在形成有第一电极层的衬底基板上形成分隔层。
具体地，采用溶胶-凝胶法在形成有第一电极层21的衬底基板1上形成分隔层223。可选地，所述分隔层223可以是纳米级二氧化硅层。
步骤113：在所述分隔层上蚀刻出若干个纳米通孔。
具体地，可以采用蚀刻技术，在分隔层223上蚀刻出若干个纳米通孔222。所述若干个纳米通孔222可以采用阵列方式排布，以确保第一金属纳米颗粒独立并保持稳定的性质。优选地，在对分隔层223进行蚀刻时，为黑矩阵预留黑矩阵预留区，所述黑矩阵预留区用于形成黑矩阵。进一步地，通过正性或者负性光刻胶曝光显影制作黑矩阵层224，如图12所示。每个黑矩阵内的第一金属纳米颗粒构成一个RGB单元，在分隔层上制作黑矩阵层可以有效防止各个RGB单元之间串色。
步骤114：在所述纳米通孔内形成第一金属纳米颗粒。
具体地，可以采用溅射或者蒸镀工艺在所述纳米通孔222内形成第一金属纳米颗粒221。
在“第二电极层-第一金属纳米颗粒-第一电极层”构成的回路中，可以通过电化学还原反应将第二金属离子还原成金属，沉积到第一金属纳米颗粒的表面。通过控制电沉积的通电时间，可以控制第二金属形成的包衣厚度，进而决定第一/第二复合金属纳米颗粒的元素组成，以调节复合金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应(LSPR)，从而调节第一/第二复合金属纳米颗粒对可见光的吸收和散射完成彩色显示；而电腐蚀可实现电沉积的逆向过程，即第一金属纳米颗粒表面的第二金属被氧化为第二金属离子，第二金属离子形成到第二电极层上。如此，通过对电沉积和电腐蚀通电时间的精确控制可连续调节第一/第二复合金属纳米颗粒对可见光的吸收和散射，实现无液晶、无偏光片、无彩膜彩色显示。
本发明还提供一种发光显示装置，所述发光显示装置包括上述任意一个实施例中的发光显示器件。可见，本发明提供的发光显示装置可以通过电沉积(第二金属离子被还原)和电腐蚀(第二金属被氧化)精确控制复合金属纳米颗粒(第二金属沉积到第一金属纳米颗粒的表面后所形成的颗粒)的元素构成，以调节复合金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应(LSPR)，从而连续调节金属纳米颗粒对可见光的吸收和散射，实现无液晶无偏光片无彩膜的彩色显示，从而解决了液晶显示面板结构复杂、工艺复杂、制作成本高的问题，也更加环保。而且，由于本发明所采用的第一金属纳米颗粒为纳米级，其颗粒尺寸小。因此，本发明提供的发光显示装置可实现超高分辨率。
由此可见，本发明提供的发光显示器件利用复合金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振效应实现发光显示，不使用液晶、偏光片和彩膜，因此，所述发光显示器件具有成本低、工作能耗低、环保、结构简单、可避免出现传统液晶面板因结构和制造设备复杂导致的诸多不良的有益效果，而且所述发光显示器件还具有可适应极端环境，工作温度区间大的优点。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发光显示器件，其特征在于，包括衬底基板、以及所述衬底基板上的若干发光像素单元，每一所述发光像素单元包括第一电极层、第二电极层和位于第一电极层和第二电极层之间的纳米颗粒层，所述纳米颗粒层含有第一金属纳米颗粒，所述第二电极层含有第二金属离子；
当所述第一电极层、纳米颗粒层、第二电极层之间通电时，所述第二金属离子被还原为第二金属，所述第二金属沉积到第一金属纳米颗粒的表面，或者，所述第一金属纳米颗粒表面的第二金属被氧化为第二金属离子，所述第二金属离子形成到第二电极层上。
2.根据权利要求1所述的发光显示器件，其特征在于，所述纳米颗粒层包括分隔层，所述分隔层上开设有若干个纳米通孔，所述第一金属纳米颗粒位于所述纳米通孔内。
3.根据权利要求1所述的发光显示器件，其特征在于，所述第一金属纳米颗粒朝向第二电极层的一侧的形状为非平面形状。
4.根据权利要求1所述的发光显示器件，其特征在于，所述第一金属为金，所述第二金属为银。
5.根据权利要求1所述的发光显示器件，其特征在于，所述第一电极层为透明导电层，所述第二电极层为凝胶电极；和/或
所述分隔层为二氧化硅层。
6.一种如权利要求1-5中任意一项所述的发光显示器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬底基板上形成第一电极层；
在形成有第一电极层的衬底基板上形成纳米颗粒层；
在形成有纳米颗粒层的衬底基板上形成第二电极层。
7.根据权利要求6所述的发光显示器件的制作方法，其特征在于，所述在形成有第一电极层的衬底基板上形成纳米颗粒层的步骤包括：
在形成有第一电极层的衬底基板上形成分隔层；
在所述分隔层上蚀刻出若干个纳米通孔；
在所述纳米通孔内形成第一金属纳米颗粒。
8.根据权利要求7所述的发光显示器件的制作方法，其特征在于，采用溶胶-凝胶法在形成有第一电极层的衬底基板上形成分隔层。
9.根据权利要求7所述的发光显示器件的制作方法，其特征在于，采用溅射或者蒸镀工艺在所述纳米通孔内形成第一金属纳米颗粒。
10.一种发光显示装置，其特征在于，包括权利要求1-5中任意一项所述的发光显示器件。
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