CN107112350B - 显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种显示装置，该显示装置包括：至少一个发光元件，其用于生成蓝光；红色转换层，其形成在所述至少一个发光元件的上部或下部并且包括红色发光量子点；绿色转换层，其形成在所述至少一个发光元件的上部或下部并且包括绿色发光磷光体；以及基板，其具有电连接至发光元件的薄膜晶体管。
Description
技术领域
本发明涉及显示装置，更具体地讲，涉及一种具有简单的制造工艺、高光利用效率以及优异的颜色再现性和稳定性的显示装置。
背景技术
近年来，随着完全成熟的信息时代，视觉上表现电信息信号的显示领域得以快速发展。响应于显示领域的这种快速发展，已开发出具有诸如纤薄、重量轻和低功耗的优异性能的各种平板显示装置并快速地取代现有的阴极射线管(CRT)。
平板显示装置的示例性示例包括液晶显示装置(LCD)、有机发光显示装置(OLED)、电泳显示装置(EPD)、电子纸显示装置、等离子体显示面板装置(PDP)、场发射显示装置(FED)、电致发光显示装置(ELD)和电润湿显示装置(EWD)。上述各个显示装置共同地包括平板显示器作为必要组件。平板显示器包括彼此结合的一对基板，在这一对基板之间具有适当的发光材料或偏振材料层。
作为一种平板显示器，OLED是自发射装置，由于不需要作为非发射装置的液晶显示装置中所使用的独立的光源，所以OLED可重量轻且薄。另外，与液晶显示装置相比，由于OLED具有优异的视角和对比度，在功耗方面有优势，可在低DC电压下驱动，具有快速响应速度，并且包括内部固体组件，所以它能抵御外部冲击并且具有宽温度范围。
此外，根据颜色实现方法，OLED被分类为RGB OLED和白色OLED。
RGB OLED利用分别发射红光、绿光和蓝光的发光二极管来实现颜色。由于RGBOLED直接使用各个发光二极管中的电泳转换的光，所以RGB OLED具有高利用效率。然而，RGB OLED具有这样的限制：必须针对R、G和B发光二极管中的每一个进行材料研发、结构设计等，并且图案形成工艺复杂。另外，由于R、G和B发光二极管具有不同的寿命，所以当RGBOLED长时间使用时，可能发生实现颜色的问题。
此外，白色OLED通过在白色发光二极管上设置红色、绿色和蓝色滤色器并将白光转换为红光、绿光和蓝光来实现颜色。由于白色OLED使用单个发光二极管，所以其制造简单。然而，由于除了从白色发光二极管发射的白光的必要颜色光之外，不使用具有剩余波长范围的光，所以对于所消耗的功率，最终提取的量较小。
发明内容
技术问题
实施方式提供一种使用具有简单的制造工艺和优异的光利用效率的发光元件的显示装置。
技术方案
在一个实施方式中，一种显示装置包括：至少一个发光元件，其被配置为发射蓝光；红色转换层，其被设置在所述至少一个发光元件的上部或下部并且包括红色发光量子点；绿色转换层，其被设置在所述至少一个发光元件的上部或下部并且包括绿色发光磷光体；以及基板，其包括电连接至发光元件的薄膜晶体管。
由于根据本发明的显示装置仅使用蓝色发光元件，可能不需要类似RGB OLED中一样单独地沉积或设计R、G和B像素，从而简化制造工艺。
另外，由于根据本发明的显示装置转换从蓝色发光元件发射的光以实现红光和绿光，所以与利用白光实现红光、绿光和蓝光的白色OLED相比，光利用效率可改进。
另外，由于代替对外部环境敏感的绿色发光量子点，利用绿色发光磷光体来形成绿色转换层，并且利用具有优异的颜色再现性的红色发光量子点来形成红色转换层，所以可提供具有产品的稳定性和颜色再现性二者的显示装置。
附图说明
图1是用于说明根据本发明的第一实施方式的显示装置的示图。
图2是用于说明根据本发明的第二实施方式的显示装置的示图。
图3是用于说明根据本发明的第三实施方式的显示装置的示图。
图4是用于说明根据本发明的第四实施方式的显示装置的示图。
图5是用于说明根据本发明的第五实施方式的显示装置的示图。
图6是用于说明根据本发明的第六实施方式的显示装置的示图。
图7是示出红色发光量子点和绿色发光量子点的稳定性之间的比较的曲线图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施方式，其示例示出于附图中。
本发明的优点和特征及其实现方法将通过参照附图描述的以下实施方式而变得清楚。然而，本发明可按照不同的形式来具体实现，不应被解释为限于本文所阐述的实施方式。相反，提供这些实施方式以使得本发明将彻底和完整，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。另外，本发明仅由权利要求书的范围限定。
为了描述本发明的示例性实施方式而在附图中示出的形状、尺寸、比例、角度、数量等仅是示例，本发明不限于此。贯穿说明书，相似的标号指代相似的元件。此外，与熟知功能或配置有关的详细描述将被排除，以免不必要地模糊本发明的主题。
本文所使用的诸如“包括”、“包含”和“具有”的术语通常旨在允许增加其它组件，除非这些术语随术语“仅”一起使用。除非明确地另外指明，否则对单数的任何提及可包括复数。
即使没有明确地指明，组件被解释为包括普通误差范围。
当两个部分的位置关系通过“在……上”、“上面”、“下面”、“在……旁边”等来说明时，一个或更多个组件可位于两个部分之间，除非没有使用“仅”。当部分通过“或”连接时，所述部分被解释为包括“单独的”以及“其组合”，但是当部分通过“或”、“……中的一个”连接时，部分被解释为“单独的”。
在描述诸如“在……之后”、“随后”、“接着”、“在……之前”等的时间关系时，也包括不连续的情况，除非这些术语随术语“立即”或“直接”一起使用。
另外，将理解，尽管本文中可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种组件，这些组件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个组件与另一组件相区分。因此，在本发明的技术范围内，本文所使用的第一组件可以是第二组件。
本发明的各种实施方式的特征彼此部分地或完全地联接或组合，并且允许技术上的各种互锁和驱动。另外，实施方式可相对于彼此独立地执行，或者彼此组合地执行。
图1至图6示出根据本发明的实施方式的显示装置。如图1至图6所示，显示装置包括一个或更多个发光元件200、200a、200b和200c、红色转换层310、绿色转换层320以及包括电连接至发光元件200、200a、200b和200c的薄膜晶体管Tr在内的基板100。
一个或更多个发光元件200、200a、200b和200c中的每一个被设置用于形成子像素，并且包括发射蓝光的发光元件。发光元件200、200a、200b和200c中的每一个包括第一电极210、发射层220和第二电极230。
第一电极210是电连接至薄膜晶体管Tr(将稍后描述)的阳极，并且可由诸如Al的预定金属材料或者诸如ITO的透明导电材料制成。
发射层220包括发射蓝光的发光材料。如果需要，发射层220还可包括用于改进空穴和/或电子的注入和/或传输的空穴传输材料或电子传输材料。
如图1所示，发光元件200可在第一电极210和第二电极230之间仅包括发射层。另外，如图2所示，发光元件200还可在发射层220与第一电极210之间和/或发射层220与第二电极230之间包括用于帮助空穴或电子的注入和传输的功能层。
例如，可在发射层220和第一电极210之间设置用于改进空穴注入和/或传输能力的一个或更多个功能层，例如空穴注入层226和空穴传输层224。另外，还可在发射层220和第二电极230之间设置用于改进电子注入和/或传输能力的一个或更多个功能层，例如电子传输层226和电子注入层228。尽管在图2中空穴注入层、空穴传输层、电子注入层和电子传输层中的每一个作为一个层提供，本发明不限于此。即，空穴注入层和空穴传输层可彼此组合以形成一个层，或者空穴注入层和空穴传输层中的每一个可作为包括两个或更多个层的多层结构来提供。另外，电子注入层和电子传输层可彼此组合以形成一个层，或者电子注入层和电子传输层中的每一个可作为包括两个或更多个层的多层结构来提供。
接下来，第二电极230是设置在发射层220上面的阴极，并且可由金属材料或诸如ITO的透明导电材料制成。当提供两个或更多个发光元件时，可如图1所示针对各个发光元件提供第二电极230。另选地，如图3所示，发光装置的第二电极可彼此连接。
另外，一个或更多个发光元件200、200a、200b和200c可通过用于保护发光元件的封装层250来封装。
在本发明中，发光元件200、200a、200b和200c中的每一个可以是无机发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)。
接下来，红色转换层310将从发光元件200、200a、200b和200c发射的蓝光转换为红光，并且包括红色发光量子点。
在这种情况下，红色发光量子点是具有几纳米(nm)的尺寸和量子限制效应的半导体晶体。入射到红色发光量子点311中的光被激励并转换为红光，即，主峰在约610nm至约750nm的波长区域中的光。
例如，红色发光量子点可以是具有单层结构或多层结构的颗粒，其包括选自CdS、CdO、CdSe、CdTe、Cd3P2、Cd3As2、ZnS、ZnO、ZnSe、ZnTe、MnS、MnO、MnSe、MnTe、MgO、MgS、MgSe、MgTe、CaO、CaS、CaSe、CaTe、SrO、SrS、SrSe、SrTe、BaO、BaS、BaSe、BaTE、HgO、HgS、HgSe、HgTe、HgI2、AgI、AgBr、Al2O3、Al2S3、Al2Se3、Al2Te3、Ga2O3、Ga2S3、Ga2Se3、Ga2Te3、In2O3、In2S3、In2Se3、In2Te3、SiO2、GeO2、SnO2、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbO2、PbS、PbSe、PbTe、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、GaInP2、InN、InP、InAs、InSb、In2S3、In2Se3、TiO2、BP、Si、Ge及其组合的至少一种半导体晶体。
为了防止量子点的聚集，红色发光量子点可在其表面上包括覆盖层。该覆盖层可以是配位键合至量子点的表面的配体层或者涂覆有疏水有机分子的表面层。
例如，覆盖层可以是选自具有长链烷基基团或芳基基团的氧化膦、有机胺、有机酸、膦酸及其组合的材料层。例如，覆盖层可以是选自三正辛基氧化膦(TOPO)、硬脂酸、棕榈酸、十八烷基胺、十二烷基胺、月桂酸、油酸、己基磷酸及其组合的材料层。
在本发明中，红色发光量子点可被分散到聚合物树脂中，然后被固化以制造红色转换层310。本发明不具体限于聚合物树脂的材料，只要量子点可分散在该材料中即可。例如，自由基固化树脂、阳离子固化树脂或热固化树脂可用作聚合物树脂。更具体地讲，聚合物树脂可包括例如聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯、环氧树脂、硅树脂、聚三氟氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂等。另外，聚合物树脂还可包括诸如甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯和甲基丙烯酸异冰片酯的单体。在这种情况下，红色转换层310可按照量子点和聚合物树脂的合成物的形式形成。
红色转换层310可被设置在发光元件的上部或下部上。如图1和图2所示，红色转换层310可被直接设置在封装发光元件的封装层250的上部上。另选地，如图3和图4所示，在红色转换层310被设置在单独的基础构件300上之后，红色转换层310可被层压在发光元件的上部。当红色转换层310被设置在单独的基础构件300上时，基板300可被层压以使得如图3所示设置有红色转换层310的表面面向发光元件或者如图4所示反之亦然。尽管未示出，粘合层可被设置在基础构件300和封装层250之间。
本发明不具体限于基础构件300，只要基础构件300具有光透射性质即可。例如，基础构件300可包括玻璃或聚合物基板。
当发光元件是底部发射型发光元件时，如图5所示，红色转换层310可被设置在发光元件的下部上。在这种情况下，红色转换层310可被设置在设置有薄膜晶体管Tr的基板的底表面上。
红色转换层310可利用本领域熟知的图案形成方法(例如，喷墨打印、光刻或软刻蚀)来形成。
接下来，绿色转换层320将从发光元件发射的蓝光转换为绿光并且包括绿色磷光体。绿色磷光体具有高可靠性、窄半峰全宽(FWHM)和小残像。更具体地讲，具有约30nm至约100nm的FWHM的绿色磷光体可用作上述绿色磷光体。例如，绿色磷光体可包括选自基于beta-SiAlON的磷光体、基于LSN的磷光体和基于LuAG的磷光体的至少一种类型的磷光体。
在本发明中，绿色磷光体可被分散到聚合物树脂中，然后被固化以制造绿色转换层320。在这种情况下，本发明不具体限于聚合物树脂的材料，只要磷光体可分散在该材料中即可。例如，自由基固化树脂、阳离子固化树脂或热固化树脂可用作聚合物树脂。更具体地讲，聚合物树脂可包括例如聚酯丙烯酸树脂、聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸酯、环氧树脂、硅树脂、聚三氟氯乙烯树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚乙烯醇树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、甲基丙烯酸甲酯树脂等。在这种情况下，绿色转换层320可按照磷光体和聚合物树脂的合成物的形式形成。
另外，绿色转换层320可被设置在发光元件的上部或下部上。在这种情况下，如图1和图2所示，绿色转换层320可被直接设置在封装发光元件的封装层250的上部上。另选地，如图3和图4所示，在绿色转换层320被设置在单独的基础构件300上之后，绿色转换层320可被层压在发光元件的上部上。当绿色转换层320被设置在单独的基础构件300上时，基础构件300可被层压以使得如图3所示设置有绿色转换层320的表面面向发光元件或者如图4所示反之亦然。尽管未示出，粘合层可被设置在基础构件300和封装层250之间。
当发光元件是底部发射型发光元件时，绿色转换层320可被设置在发光元件的下部上。如图5所示，绿色转换层320可被设置在设置有薄膜晶体管Tr的基板的底表面上。
绿色转换层320可利用本领域熟知的图案形成方法(例如，喷墨打印、光刻或软刻蚀)来形成。
如图1以及图3至图6所示，红色转换层310和绿色转换层320可分别被设置在不同发光元件的上部或下部上。另选地，如图2所示，红色转换层310和绿色转换层320可被设置在一个发光元件的上部或下部上。
更具体地讲，如图1所示，显示装置可包括发射蓝光并彼此平行地布置的第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件。然后，红色转换层可被设置在与第一发光元件对应的位置处，绿色转换层可被设置在与第二发光元件对应的位置处。
另选地，如图2所示，显示装置可被配置为使得红色转换层和绿色转换层被设置在同一发光元件的上部或下部上。在这种情况下，发光元件200的第一电极210包括被设置为彼此间隔开的三个电极210a、210b和210c，以分别驱动R、G和B像素。电极210a、210b和210c中的每一个连接至薄膜晶体管。红色转换层310被设置在与被设置为彼此间隔开的三个电极中的一个电极210a对应的位置处，绿色转换层320被设置在与另一电极210b对应的位置处，在与剩余电极210c对应的位置处没有设置颜色转换层。
接下来，基板100可以是由诸如玻璃或塑料的材料制成的绝缘基板，用于驱动各个发光元件的薄膜晶体管Tr可被设置在基板100的顶表面上。尽管未示出，薄膜晶体管Tr可包括设置在基板100上的栅极、覆盖栅极的栅绝缘层、隔着栅绝缘层与栅极交叠以形成沟道的半导体层以及隔着沟道彼此面对的源极和漏极。另外，平坦化层110被设置在薄膜晶体管Tr上。设置在基板100上的薄膜晶体管Tr的漏极连接至各个发光元件的第一电极210。
如果需要，显示装置还可包括用于保护红色转换层和/或绿色转换层的阻挡膜。图4示出根据实施方式应用了阻挡膜400的显示装置。阻挡膜400可防止红色转换层310由于水分、空气等而劣化。为此，阻挡膜400可包括具有高水分和/或氧气阻挡性质的单一材料或复合材料。例如，阻挡膜400可包括针对水分和/或氧气具有高阻挡性质的聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇、聚氯三氟乙烯、聚偏氯乙烯、尼龙、聚氨基醚以及基于环烯烃的均聚物或共聚物。
尽管在图中阻挡膜400作为单层提供，本发明不限于此。阻挡膜400可作为多层提供。例如，阻挡膜400可具有设置在基础构件上的保护层被层压的结构。更具体地讲，阻挡膜400可具有针对水分和/或氧气具有高阻挡性质的无机膜或有机-无机氢化物膜被施加于基础构件的结构。在这种情况下，无机膜或有机-无机氢化物膜可通过使用诸如Si、Al等的氧化物或氮化物作为主组分来形成。在这种情况下，具有高透光率和耐热性的聚合物膜可用作基础构件。例如，包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COC)等的聚合物膜可用作基础构件。
阻挡膜400可在约37.8℃的温度和约100％的相对湿度下具有约10-1g/m2/天至约10-5g/m2/天的水分渗透率，在约23℃的温度和约0％的相对湿度下具有约10-1cc/m2/天/atm至10-2cc/m2/天/atm的水分渗透率。
另外，阻挡膜400可在约420nm至约680nm的可见光区域中具有约88％至约95％的线性渗透率。
尽管在图中阻挡膜400被设置在红色转换层310和绿色转换层320的上部上，本发明不限于此。例如，当如图4所示，红色转换层310和绿色转换层320被设置在基板100的底表面上时，阻挡膜400可被设置在红色转换层310和绿色转换层320的下部上。另选地，阻挡膜可被分别设置在红色转换层310和绿色转换层320的上部和下部上。另选地，阻挡膜可仅被设置在红色转换层310的上部和/或下部上，并且在绿色转换层320的上部和/或下部上可不设置阻挡膜。
如果需要，显示装置还可包括滤色器。图6示出根据实施方式应用了滤色器500的显示装置。滤色器500可改进颜色纯度。详细地讲，如图6所示，红色滤光器510和绿色滤光器520可被设置在与红色转换层310和绿色转换层320对应的位置处，并且蓝色滤光器530可被设置在与没有设置红色转换层310和绿色转换层320的区域对应的位置处。
如上所述，在显示装置中，量子点可用于红色转换层，并且磷光体可用于绿色转换层。这样做是为了实现在其产品中具有优异的稳定性和颜色再现性的显示装置。
由于绿色发光量子点容易由于水分、热、空气等而劣化，所以当利用绿色发光量子点来形成颜色转换层时，产品的稳定性可能劣化。因此，绿色转换层可利用具有优异稳定性的绿色磷光体来形成，以使得产品被稳定地驱动。另外，具有窄FWHM的磷光体可用作绿色磷光体以实现优异的颜色再现性。
另一方面，迄今为止还未开发出具有窄FWHM的红色磷光体。因此，在红色转换层中，红色发光量子点可用于实现优异的颜色再现性。在红色发光量子点的情况下，由于环境所引起的劣化程度低于绿色发光量子点，所以即使使用红色发光量子点，产品也可被稳定地驱动。图7是示出由于外部环境引起的红色发光量子点和绿色发光量子点的劣化程度之间的比较的曲线图。该曲线图示出在制造利用红色发光量子点形成的膜以及利用绿色发光量子点形成的膜之后将膜置于蓝色LED上的状态下通过测量亮度随时间的变化而获得的结果。如图7所示，当利用绿色发光量子点形成膜时，随着时间过去，亮度快速地下降。另一方面，当利用红色发光量子点形成膜时，亮度的变化不大。
另外，由于在本发明中仅使用一种蓝色发光元件作为发光元件，所以分别设置在子像素中的发光元件具有相同的大小，并且发光元件可通过一个工艺来制造，从而简化了制造工艺。
另外，由于在无需转换为蓝光的情况下从发光元件发射的光直接用于从蓝光获得红光和绿光，所以与通过白光的颜色转换获得蓝光、红光和绿光相比，光利用效率可相对高。
Claims (8)
1.一种显示装置，该显示装置包括：
第一蓝色发光元件、第二蓝色发光元件和第三蓝色发光元件，所述第一蓝色发光元件至第三蓝色发光元件彼此间隔开，所述第一蓝色发光元件至第三蓝色发光元件中的每一个被配置为发射蓝光，所述第一蓝色发光元件至第三蓝色发光元件中的每一个包括有机发光二极管；
封装层，该封装层分别被设置在所述第一蓝色发光元件至第三蓝色发光元件的顶表面和侧表面上；
基础构件，该基础构件被设置在所述封装层上，所述基础构件具有与所述第一蓝色发光元件对应的第一部分、与所述第二蓝色发光元件对应的第二部分、以及与所述第三蓝色发光元件对应的第三部分；
红色发光量子点层，该红色发光量子点层被设置在所述基础构件的所述第一部分上并且在垂直方向上与所述第一蓝色发光元件间隔开，所述红色发光量子点是半导体晶体；
红色滤光器，该红色滤光器被配置为接触所述红色发光量子点层的顶表面；
绿色发光磷光体层，该绿色发光磷光体层被设置在所述基础构件的所述第二部分上并且在垂直方向上与所述第二蓝色发光元件间隔开；
绿色滤光器，该绿色滤光器被配置为接触所述绿色发光磷光体层的顶表面；
蓝色滤光器，该蓝色滤光器被设置在所述基础构件的所述第三部分上，其中，所述基础构件的所述第三部分未设置所述红色发光量子点层和所述绿色发光磷光体层，并且该蓝色滤光器在垂直方向上与所述基础构件的所述第三部分和所述第三蓝色发光元件间隔开；以及
基板，该基板包括分别电连接至所述第一蓝色发光元件至第三蓝色发光元件的薄膜晶体管，
其中，所述红色滤光器、所述绿色滤光器和所述蓝色滤光器被设置在同一表面上，
其中，所述绿色发光磷光体层的磷光体具有30nm至100nm的窄半峰全宽FWHM，并且包括选自基于beta-SiAlON的磷光体、基于LSN的磷光体和基于LuAG的磷光体的至少一种类型的磷光体，并且
其中，所述第一蓝色发光元件至第三蓝色发光元件包括第一电极、在所述第一电极上的发射层以及在所述发射层上的第二电极，所述第一蓝色发光元件至第三蓝色发光元件中的每一个的所述发射层彼此间隔开以独立地发射蓝光。
2.根据权利要求1所述的显示装置，该显示装置还包括在所述第一电极和所述发射层之间的用于改进空穴注入和传输能力的至少一个功能层。
3.根据权利要求1所述的显示装置，该显示装置还包括在所述第二电极和所述发射层之间的用于改进电子注入和传输能力的至少一个功能层。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述红色发光量子点层是由所述红色发光量子点和聚合物的合成物制成的。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述绿色发光磷光体层是由所述绿色发光磷光体和聚合物的合成物制成的。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一蓝色发光元件至第三蓝色发光元件彼此平行布置。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述第一蓝色发光元件至第三蓝色发光元件的所述第一电极彼此间隔开。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述红色发光量子点层被设置在与所述第一蓝色发光元件的所述第一电极对应的位置处，并且
所述绿色发光磷光体层被设置在与所述第二蓝色发光元件的所述第一电极对应的位置处。
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