CN109188821B - 一种显示面板、制造方法、显示装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示面板，由下至上依次包括：第一基板、电极层、显示介质层、遮蔽层和第二基板；显示介质层包括：挡墙、挡墙和第一基板及第二基板共同分隔出的多个微杯结构、填充在微杯结构内的显示介质；显示介质为液态，且包括多个带负电的第一量子点粒子和多个带正电的第二量子点粒子；在各像素单元内电极层包括位于遮蔽区内的至少一个像素电极，每个像素电极可以独立地被施加不同的电压；本发明的显示面板通过对像素电极施加不同电压控制带电量子点粒子的移动，进而控制颜色的转换，达到彩色显示目的；本发明还公开了该显示面板的装置方法、包括该显示面板的显示装置及其控制方法。
Description
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示面板及其制造方法。
技术背景
目前的量子点显示技术可分为两大领域，一类为光致发光技术，另一类为电致发光技术。电致发光结构类似OLED结构，仅是在发光层的材料由有机发光材料置换成量子点材料，发光原理也相同，都是利用电子电洞结合放出的能量激发放光。
光致发光技术可再细分为两个类型，一种是用于背光模组，已有市售量产的QLEDTV便是采用液晶显示器(LCD)搭配量子点薄膜(QD film)制作出高色域的量子点电视；另一种则是三星提出的量子点彩膜(QD-CF)结构，但有部分技术问题待解决，如：因量子点粒子会破坏光的偏振而需采用较为困难的内嵌式偏光片(in-cell polarizer)技术，市面上尚未有任何产品量产。且无论是光致发光或是电致发光技术，皆是将量子点材料形成固态薄膜使用。
发明内容
本发明提供一种显示面板，至少两种带相反电荷的量子点粒子散布在微杯结构内的显示介质中，并在电场控制下进行驱动显示；本发明还提供了该显示面板的装置方法、包括该显示面板的显示装置及其控制方法。
本发明提供的技术方案如下：
本发明公开了一种显示面板，该显示面板包括:相对设置的第一基板和第二基板、位于第一基板上的电极层、位于第二基板上的遮蔽层以及位于第一基板和第二基板之间的显示介质层；其中，
显示介质层包括：挡墙、挡墙和第一基板及第二基板共同分隔出的多个微杯结构、填充在微杯结构内的显示介质；显示介质为液态，且包括多个带负电的第一量子点粒子和多个带正电的第二量子点粒子，第一量子点粒子和第二量子点粒子可在吸收同一波长的入射光后将出射光转换为不同波长的光；
显示面板由微杯结构的分布定义出多个像素单元；在各像素单元内遮蔽层围设在挡墙的上边缘附近，遮蔽层在第一基板上的投影为遮蔽投影，显示面板中在第一基板上的投影位于遮蔽投影内的部分为遮蔽区；
在各像素单元内电极层包括位于遮蔽区内的像素电极，每个像素电极可以独立地被施加不同的电压。
优选地，在各像素单元内，电极层包括位于遮蔽区内的第一像素电极和第二像素电极，第一像素电极和第二像素电极可以独立地被施加不同的电压。
优选地，在平行于第一基板表面的截面内，单个微杯结构的截面中两点之间最长距离为30微米至70微米，单个微杯结构的遮蔽区超出挡墙上边缘的最大宽度为5微米至15微米。
本发明还公开了一种显示面板的制造方法，包括以下步骤：
第一步：在第一基板上形成电极层，电极层内设有多个像素电极，每个像素电极可以被独立地施加不同电压；
第二步：在电极层上形成挡墙，挡墙围拢与下方的第一基板共同构成多个微杯结构，显示面板由微杯结构的分布定义出多个像素单元，每个像素单元内至少包括一个所述像素电极；
第三步：在微杯结构内注入显示介质，显示介质为液态，且包括多个带负电的第一量子点粒子和多个带正电的第二量子点粒子，第一量子点粒子和第二量子点粒子可在吸收同一波长的入射光后将出射光转换为不同波长的光；
第三步：在第二基板上由黑色树脂形成遮蔽层；
第四步：将第一基板和第二基板对位组立，使遮蔽层位于靠近第一基板的一侧，并使各像素单元内的遮蔽层围设在挡墙的上边缘附近。
本发明还公开了一种显示装置，包括上述显示面板和位于第一基板下方的背光源。
优选地，所述背光源包括多个背光元件，每个背光元件对应一个像素单元且可以独立控制是否发光。
优选地，背光元件可发射出蓝色背光，所述第一量子点粒子吸收蓝色背光后将出射光转换为红光，所述第二量子点粒子吸收蓝色背光后将出射光转换为绿光。
本发明还公开了一种显示装置的控制方法，应用于上述显示装置，包括步骤：
当像素单元需显示黑色画面时，控制对应该像素单元的背光元件不发光；
当像素单元需显示白色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量为白画面能量，控制该像素单元内的第一像素电极和第二像素电极处于未施加电压状态；
当像素单元需显示红色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量小于白画面能量，向该像素单元内的第一像素电极和第二像素电极施加负电压，使全部第二量子点粒子移动至遮蔽区内；
当像素单元需显示绿色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量小于白画面能量，向该像素单元内的第一像素电极和第二像素电极施加正电压，使全部第一量子点粒子移动至遮蔽区内；
当像素单元需显示蓝色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量小于白画面能量，向该像素单元内的第一像素电极施加正电压，向该像素单元内的第二像素电极施加负电压，使全部第一量子点粒子和全部第二量子点粒子移动至遮蔽区内。
本发明还公开了一种显示装置的控制方法，应用于上述显示装置，包括步骤：
当像素单元需显示绿色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量为绿画面能量，向该像素单元内的第一像素电极和第二像素电极施加第一正电压，使全部第一量子点粒子移动至遮蔽区内；
当像素单元需显示黄绿色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量大于所述绿画面能量，向该像素单元内的第一像素电极和第二像素电极施加第二正电压，第二正电压小于所述第一正电压，使部分第一量子点粒子移动至遮蔽区内。
本发明能够带来以下至少一项有益效果：
1、通过对像素电极施加不同电压控制带电量子点粒子的移动，进而控制颜色的转换，达到彩色显示目的；
2、对于像素电极上所施加的电压进行精密调控，使电压小于完全吸引带相反电荷粒子的临界电压，利用遮蔽区外红、绿量子点数量的混合比例搭配不同蓝色背光能量，达成单一像素即可显示多种色彩的效果，并提高对于影像表现的细腻度。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明予以进一步说明。
图1为本发明显示装置的结构示意图；
图2为本发明显示装置中一种微杯结构的平行于基板表面的截面示意图；
图3为本发明显示装置中另一种微杯结构的平行于基板表面的截面示意图；
图4为图1所示显示装置的像素单元在工作状态一的示意图；
图5为图1所示显示装置的像素单元在工作状态二的示意图；
图6为图1所示显示装置的像素单元在工作状态三的示意图；
图7为图1所示显示装置的像素单元在工作状态四的示意图；
图8为图1所示显示装置的像素单元在工作状态五的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本发明显示面板的结构如图1所示，显示面板包括:相对设置的第一基板01和第二基板05、位于第一基板上的电极层、位于第二基板上的遮蔽层04以及位于第一基板和第二基板之间的显示介质层。其中，显示介质层包括：挡墙031、挡墙031和第一基板01及第二基板05共同分隔出的多个微杯结构032、填充在微杯结构032内的显示介质。
挡墙031通过光刻、压印等方式形成在第一基板01上，围拢的挡墙031和第一基板01及第二基板05共同分隔出众多独立的微杯结构032。以下所称的截面均为平行于第一基板01表面的截面，微杯结构032的截面可以为正方形(如图2所示)、矩形、圆形、六角形(如图3所示)等，微杯结构032的大小可通过单个微杯结构032在截面中最远两点距离、正方形边长、六角形边长等方式衡量，一般为30～70um。
填充在微杯结构032内的显示介质为液态，包括多个带负电的第一量子点粒子0331和多个带正电的第二量子点粒子0332，第一量子点粒子0331和第二量子点粒子0332可在吸收同一波长的入射光后将出射光转换为不同波长的光。例如：包括带负电的红色量子点粒子和带正电的绿色量子点粒子，红色量子点粒子在吸收一蓝光波段的入射光后将出射光转换为红光，绿色量子点粒子在吸收一蓝光波段的入射光后将出射光转换为绿光。
显示面板由微杯结构032的分布定义出多个像素单元，在各个像素单元内，电极层分别设有薄膜晶体管和与薄膜晶体管电性连接的像素电极02。显示面板还包括驱动电路，驱动电路选择性控制薄膜晶体管的开关，并通过薄膜晶体管向各像素电极02独立地施加不同的电压。如图1所示，在各像素单元内，遮蔽层04围设在挡墙031的上边缘附近，遮蔽层04可以由黑色树脂材料制成并具有吸光特性。遮蔽层04在第一基板01上的投影为遮蔽投影，显示面板中在第一基板01上的投影位于遮蔽投影内的部分为遮蔽区，在平行于第一基板01表面的截面上，遮蔽区超出挡墙031上边缘的宽度为5～15um。各像素单元内的像素电极02均位于遮蔽区内，遮蔽层04在第一基板01上的投影完整地覆盖电极层在第一基板01上的投影。
第一基板01和第二基板05可以分别地为柔性基板或玻璃硬式基板。当第一基板01和第二基板05均为硬式基板时，无需另外制作封装层；当第一基板01或第二基板05为柔性基板时，需额外制作一层或多层封装层，以防止水、氧气侵蚀量子点材料；或者将第二基板05直接替换为薄膜封装层。
本发明显示面板的制造方法包括以下步骤：
第一步：在第一基板01上形成电极层，电极层内设有多个像素电极02，每个像素电极02可以被独立地施加不同电压；
第二步：通过光刻、压印等方式在电极层上形成挡墙031，挡墙031围拢与下方的第一基板01共同构成多个微杯结构032，显示面板由微杯结构032的分布定义出多个像素单元，每个像素单元内至少包括一个像素电极02；
第三步：在微杯结构032内注入显示介质，显示介质为液态，且包括多个带负电的第一量子点粒子0331和多个带正电的第二量子点粒子0332，第一量子点粒子0331和第二量子点粒子0332可在吸收同一波长的入射光后将出射光转换为不同波长的光；
第三步：在第二基板05上由黑色树脂形成遮蔽层04；
第四步：将第一基板01和第二基板05对位组立，使遮蔽层04位于靠近第一基板01的一侧，并使各像素单元内的遮蔽层04围设在挡墙031的上边缘附近。
如图1所示，本发明的显示装置包括显示面板和位于第一基板01下方的背光源，以下以蓝色LED背光源为例。当像素电极02上未施加电压时，带相反电荷的两种量子点粒子均匀散布在显示介质中。当像素电极02上施加电压时，带电的量子点粒子随像素电极02产生的电场进行移动，部分量子点粒子进入遮蔽区，部分量子点粒子吸收蓝光转换为其他颜色的光，搭配蓝色背光调控像素单元呈现的色彩。
当需要显示黑色画面时，关闭背光源。为了实现单一像素单元的黑色画面与更佳的灰阶显示品质，优选地使用有机发光二极管(OLED)或是微发光二极体(Micro LED)等可做到单一像素单元大小的背光源。即背光源包括多个背光元件，每个背光元件对应一个像素单元且可以独立控制是否发光。在以下的实施例中，背光元件可发射出蓝色背光，第一量子点粒子0331吸收蓝色背光后将出射光转换为红光，第二量子点粒子0332吸收蓝色背光后将出射光转换为绿光，但并不限于该色彩组合。其中较佳的选择是蓝色Micro LED背光源。可藉由LED单色光窄频谱的特性来提升色域，同时利用LED的亮暗程度达到更细致的灰阶切换。因为只需要单色的LED背光源，可避免目前Micro LED遇到的side by side RGB巨量转移的问题。
如图1所示，某一像素单元在处于工作状态零时显示白色画面。像素单元内的像素电极02未施加电压，红色量子点粒子和绿色量子点粒子均匀散布在显示介质中；此时的蓝光背光能量为白画面能量，记为100％，其中蓝光能量的1/3提供于全部红色量子点粒子转换发出红光，同样蓝光能量的1/3提供于全部绿色量子点粒子转换发出绿光，剩余的1/3蓝光则是与红光和绿光混色，最终得到白光。
如图4所示，某一像素单元在处于工作状态一时显示红色画面。像素单元内的像素电极02被施加负电，带有正电荷的绿色量子点粒子被吸引汇聚至像素电极02附近并位于遮蔽区内，带有负电荷的红色量子点粒子散布在显示介质中，此时的蓝光背光能量小于白画面能量，恰好可被红色量子点粒子完全吸收，约为白画面能量的1/3，红色量子点粒子吸收全部蓝色背光后将出射光转换成红光。
如图5所示，某一像素单元在处于工作状态二时显示绿色画面。像素单元内的像素电极02被施加正电，带有负电荷的红色量子点粒子被吸引汇聚至像素电极02附近并位于遮蔽区内，带有正电荷的绿色量子点粒子散布在显示介质中；此时的蓝光背光能量小于白画面能量，恰好可被绿色量子点粒子完全吸收，约为白画面能量的1/3，绿色量子点粒子吸收全部蓝色背光后将出射光转换成绿光。
如图6所示，某一像素单元在处于工作状态三时显示黄色画面。像素单元内的像素电极02未施加电压，红色量子点粒子和绿色量子点粒子均匀散布在显示介质中；此时的蓝光背光能量小于白画面能量，恰好可被红色量子点粒子和绿色量子点粒子完全吸收，约为白画面能量的2/3，其中蓝光能量的1/2提供于全部红色量子点粒子转换发出红光，同样蓝光能量的1/2提供于全部绿色量子点粒子转换发出绿光，由于所有背光均被吸收而无剩余蓝光，红光与绿光混色得到黄光。
作为一个改进的实施例，在各像素单元内，电极层分别包括位于遮蔽区内的第一薄膜晶体管、与第一薄膜晶体管电性连接的第一像素电极021、第二薄膜晶体管、与第二薄膜晶体管电性连接的第二像素电极022，第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管可以由显示面板的驱动电路独立地控制开关，第一像素电极021和第二像素电极022可以独立地施加不同的电压。
如图7所示，某一像素单元在处于工作状态四时显示蓝色画面。像素单元内的第一像素电极021被施加正电，第二像素电极022被施加负电，带有负电荷的红色量子点粒子被吸引汇聚至第一像素电极021附近并位于遮蔽区内，带有正电荷的绿色量子点粒子被吸引汇聚至第二像素电极022附近并位于遮蔽区内；此时的蓝光背光能量小于白画面能量，约为白画面能量的1/3，不经量子点粒子转换直接发射得到蓝光。
作为进一步改进的实施例，对于像素电极02上所施加的电压进行精密调控，使电压小于完全吸引带相反电荷粒子的临界电压，利用遮蔽区外红、绿量子点数量的混合比例搭配不同蓝色背光能量，可实现单一像素显示多种色彩，并提高对于影像表现的细腻度。
如图8所示，某一像素单元在处于工作状态五时显示黄绿色画面。像素单元内的像素电极02被施加正电，但该正电压小于工作状态二下所施加的正电压，红色量子点粒子和绿色量子点粒子均匀散布在显示介质中；此时的蓝光背光能量小于白画面能量，可被遮蔽区外的红色量子点粒子(约为红色量子点粒子总数的1/2)和绿色量子点粒子完全吸收，约为白画面能量的1/2，其中蓝光能量的1/3提供于50％的红色量子点粒子转换发出红光，蓝光能量的2/3提供于全部绿色量子点粒子转换发出绿光，红光与绿光混色得到黄绿光。
同理，像素单元所需显示的其他颜色可由三基色加法混色原理推算而得。
本发明显示装置的控制方法，包括以下步骤：
当像素单元需显示黑色画面时，控制对应该像素单元的背光元件不发光；
当像素单元需显示白色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量为白画面能量，控制该像素单元内的第一像素电极021和第二像素电极022处于未施加电压状态；
当像素单元需显示红色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量小于白画面能量，向该像素单元内的第一像素电极021和第二像素电极022施加负电压，使全部第二量子点粒子0332移动至遮蔽区内；
当像素单元需显示绿色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量小于白画面能量，向该像素单元内的第一像素电极021和第二像素电极022施加正电压，使全部第一量子点粒子0331移动至遮蔽区内；
当像素单元需显示蓝色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量小于白画面能量，向该像素单元内的第一像素电极021施加正电压，向该像素单元内的第二像素电极022施加负电压，使全部第一量子点粒子0331和全部第二量子点粒子0332移动至遮蔽区内。
本发明还公开了一种更精密地调控像素电极02电压的控制方法，包括以下步骤：
当像素单元需显示绿色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量为绿画面能量，向该像素单元内的第一像素电极021和第二像素电极022施加第一正电压，使全部第一量子点粒子0331移动至遮蔽区内；
当像素单元需显示黄绿色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量大于所述绿画面能量，向该像素单元内的第一像素电极021和第二像素电极022施加第二正电压，第二正电压小于所述第一正电压，使部分第一量子点粒子0331移动至遮蔽区内。
本发明的显示装置通过对像素电极02施加不同电压控制带电量子点粒子的移动，进而控制颜色的转换，达到彩色显示目的；单一像素单元即可变换红、绿、蓝、黑、白等颜色，不像一般显示装置需结合红、绿、蓝三个子像素才可得到一个显示像素，对于分辨率有极大的提升。此外，对于像素电极02上所施加的电压进行精密调控，使电压小于完全吸引带相反电荷粒子的临界电压，利用遮蔽区外红、绿量子点数量的混合比例搭配不同蓝色背光能量，达成单一像素即可显示多种色彩的效果，并提高对于影像表现的细腻度。
Claims (3)
1.一种控制显示装置的方法，所述显示装置包括显示面板和位于第一基板下方的背光源；所述显示面板包括：相对设置的第一基板和第二基板、位于第一基板上的电极层、位于第二基板上的遮蔽层以及位于第一基板和第二基板之间的显示介质层；其中，显示介质层包括：挡墙、挡墙和第一基板及第二基板共同分隔出的多个微杯结构、填充在微杯结构内的显示介质；显示介质为液态，且包括多个带负电的第一量子点粒子和多个带正电的第二量子点粒子，第一量子点粒子吸收蓝色背光后将出射光转换为红光，第二量子点粒子吸收蓝色背光后将出射光转换为绿光；
显示面板由微杯结构的分布定义出多个像素单元；在各像素单元内遮蔽层围设在挡墙的上边缘附近，遮蔽层在第一基板上的投影为遮蔽投影，显示面板中在第一基板上的投影位于遮蔽投影内的部分为遮蔽区；
在各像素单元内电极层包括位于遮蔽区内的像素电极，每个像素电极可以独立地被施加不同的电压；
在各像素单元内，电极层包括位于遮蔽区内的第一像素电极和第二像素电极，第一像素电极和第二像素电极可以独立地被施加不同的电压；
控制所述显示装置的步骤包括：当像素单元需显示黑色画面时，控制对应该像素单元的背光元件不发光；
当像素单元需显示白色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量为白画面能量，控制该像素单元内的第一像素电极和第二像素电极处于未施加电压状态；
当像素单元需显示蓝色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量小于白画面能量，向该像素单元内的第一像素电极施加正电压，向该像素单元内的第二像素电极施加负电压，使全部第一量子点粒子和全部第二量子点粒子移动至遮蔽区内；
当像素单元需显示绿色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量为绿画面能量，向该像素单元内的第一像素电极和第二像素电极施加第一正电压，使全部第一量子点粒子移动至遮蔽区内；
当像素单元需显示黄绿色画面时，控制对应该像素单元的背光元件发出蓝色背光，蓝色背光的能量大于所述绿画面能量，向该像素单元内的第一像素电极和第二像素电极施加第二正电压，第二正电压小于所述第一正电压，使部分第一量子点粒子移动至遮蔽区内。
2.根据权利要求1所述的控制显示装置的方法，其特征在于：
在平行于第一基板表面的截面内，单个微杯结构的截面中两点之间最长距离为30微米至70微米，单个微杯结构的遮蔽区超出挡墙上边缘的最大宽度为5微米至15微米。
3.根据权利要求1所述的控制显示装置的方法，其特征在于：
所述背光源包括多个背光元件，每个背光元件对应一个像素单元且可以独立控制是否发光。
Priority Applications (1)
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