CN110429096A - 显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种显示器件，其将蓝色发光层与混合像素层分层设置，混合像素层中的红色和绿色像素单元在接收到蓝色发光层发出的蓝光后可分别发出红色和绿色的激发光，而蓝色像素单元留空用于直接透射蓝光，这样在混合像素层上就可以组合形成不同的色彩。该显示器件的蓝色发光层中的蓝色发光单元具有纳米棒阵列，其与两侧电极构成蓝色microLED，由于纳米棒材料随尺寸变化其发光效率变化很小，具有优异的外量子效率，且其空穴和电子大部分时间相互分离，因而显示器件的稳定性高。该显示器件将纳米棒状的蓝色microLED与红色和绿色量子点材料相结合，可以提高蓝光的利用率，并有利于提高显示器件的分辨率，能够满足下一代高端显示产品对分辨率、画质和成本的要求。
Description
技术领域
本发明涉及发光显示技术领域，尤其是涉及一种显示器件。
背景技术
microLED(微型LED)是新一代显示技术，其比传统的OLED技术发光亮度更高、发光效率更好、但功耗更低。2018年2月，三星电子在美国拉斯维加斯举行的2018国际消费类电子产品展览会(CES)上展示了其146英寸的4K microLED电视—“The Wall”。该microLED电视面板的每一个RGB彩色子像素都是由各自颜色的microLED制成。在高分辨显示技术中，随着分辨率的提高，像素单元的数量也随之要求对应增加数倍，如一个4K分辨率的电视面板，其实际就是由3840×2160个RGB像素单元组成，也即包括大约2500万组RGB子像素单元。用上述传统的microLED制作高分辨率显示器除面临着分辨率难以提高、生产成本太高、转移困难耗时且产品均一性较差等传统难以克服的问题之外，研究发现，随着传统microLED尺寸的减小，器件的外量子效率(External Quantum Efficiency，EQE)等性能也剧烈下降。
发明内容
基于此，有必要提供一种显示器件，以解决传统的随着显示器件分辨率提高，器件外量子效率剧烈降低的问题。
本发明是通过如下技术方案来解决上述技术问题的。
一种显示器件，其特征在于，包括：
阵列基板；
底电极层，呈图案化设于所述阵列基板之上；
蓝色发光层，具有呈图案化分布的多个蓝色发光单元，各所述蓝色发光单元包括轴向垂直于所述阵列基板的纳米棒阵列，各所述蓝色发光单元对应设于各所述底电极层之上；
透明顶电极层，设于各所述蓝色发光单元之上；以及
混合像素层，设于所述顶电极层之上，所述混合像素层包括与下方的各蓝色发光单元分别对应设置的红色像素单元、绿色像素单元和蓝色像素单元，相邻的像素单元之间由像素界定结构隔开，所述红色像素单元中设有能够受蓝光激发发出红光的红色量子点材料，所述绿色像素单元中设有能够受蓝光激发发出绿光的绿色量子点材料，所述蓝色像素单元留空以用于透射所述蓝色发光单元发出的蓝光。
该显示器件通过将蓝色发光层与混合像素层分层设置，其中蓝色发光层用于向混合像素层发射蓝光，混合像素层中的红色像素单元和绿色像素单元在接收到蓝光后可分别发出红色和绿色的激发光，而蓝色像素单元留空用于直接透射蓝色发光单元发出的蓝光，这样在混合像素层上就可以有红色、绿色和蓝色光发出，进行组合后即可形成不同的色彩。该显示器件的蓝色发光层中的蓝色发光单元包括轴向垂直于阵列基板的纳米棒阵列，由于纳米棒阵列中的纳米棒材料随尺寸变化其发光效率变化很小，具有优异的外量子效率，且其空穴和电子大部分时间相互分离，因而显示器件的稳定性高。该显示器件将高性能的纳米棒状的蓝色microLED与红色和绿色量子点材料相结合，可以提高蓝光的利用率，并有利于提高显示器件的分辨率，能够满足下一代高端显示产品对分辨率、画质和成本的要求。
附图说明
图1为本发明一实施例的显示器件的结构示意图；
图2为纳米棒的结构示意图；
图3为纳米棒的其他结构示意图；
图4为纳米棒阵列的结构示意图。
附图标记说明：
10：显示器件；100：阵列基板；110：基板；120：驱动电路层；200：底电极层；300：蓝色发光层；310：蓝色发光单元；纳米棒：3100；311：n-GaN基底；3111：n-GaN核心层；3121：第一绝缘层；3122：第二绝缘层；3123：第三绝缘层；313：活性层；3131：GaN层；3132：AlGaInN层；314：p-GaN层；320：第一像素界定结构；400：透明顶电极层；500：混合像素层；510：红色像素单元；520：绿色像素单元；530：蓝色像素单元；540：第二像素界定结构。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明一实施例提供了一种显示器件10，其包括阵列基板100、底电极层200、蓝色发光层300、透明顶电极层400以及混合像素层500。底电极层200、蓝色发光层300、透明顶电极层400以及混合像素层500依次层叠设置于阵列基板100上。
在一个具体的示例中，阵列基板100包括基板110以及设于基板上的驱动电路层120。基板110可以是玻璃等刚性基板，也可以是PET等柔性基板。驱动电路层120优选为含氧化物薄膜晶体管的驱动电路层。含氧化物薄膜晶体管的驱动电路层由于其对G11(2940×3370mm2)等高清晰大面积显示的适应性、良好的性能(电子迁移率大于10cm2/Vs)和高稳定性等，更适合用于制作高分辨率、高画质的显示器件。驱动电路层120与底电极层200电性连接。
底电极层200呈图案化设于阵列基板100之上。底电极层200可以是阳极层，也可以是阴极层，其材质可以是但不限于ITO等半导体氧化物或金属材质。当底电极层200为阳极层时，透明顶电极层400为阴极层；当底电极层200为阴极层时，透明顶电极层400为阳极层。
蓝色发光层300具有呈图案化分布的多个蓝色发光单元310。本实施例的各蓝色发光单元310包括能够发出蓝光的纳米棒阵列。各蓝色发光单元310对应设于各底电极层200之上，且纳米棒阵列中的各纳米棒3100的轴向垂直于阵列基板100，相邻的纳米棒3100之间间隔，如图4所示。纳米棒阵列与两端的底电极层200和透明顶电极层400构成蓝色microLED。
请参图2，在图示的具体示例中，各纳米棒3100包括n-GaN核心层3111、第一绝缘层3121、第二绝缘层3122、活性层313以及p-GaN层314。
n-GaN核心层3111为棒状结构(即柱状结构，如圆柱结构等)。n-GaN核心层3111设于阴极层的一侧表面之上且与阴极层电性连接。第一绝缘层3121围绕n-GaN核心层3111设于阴极层的表面之上。第二绝缘层3122设于第一绝缘层3121之上且包覆n-GaN核心层3111(包括n-GaN核心层3111的侧表面以及远离阴极层的一端的端面)。活性层313设于第一绝缘层3121之上且包覆第二绝缘层3122。p-GaN层314设于第一绝缘层3121之上且包覆活性层313。p-GaN层314与阳极层电性连接。
因n-GaN核心层3111为棒状结构，第二绝缘层3122、活性层313以及p-GaN层314形成依次包覆的核壳结构，第二绝缘层3122、活性层313以及p-GaN层314各自以及形成的核壳结构的纳米棒3100整体都为棒状结构。
活性层313为GaN层3131与AlGaInN层3132交替形成的多层结构，且p-GaN层314和第二绝缘层3122均是与活性层313中的GaN层3131接触层叠，即活性层313的两侧的表面层均是GaN层3131。
在一个具体示例中，纳米棒3100整体的长度为0.8～1.4μm，半径为250～500nm。其中，n-GaN核心层3111的长度0.8～1.2μm，半径为80～200nm；活性层313厚度为40～100nm；p-GaN层314的厚度为100～250nm。
进一步，如图3所示，在该图示示例中，蓝色发光单元310还包括n-GaN基底311。n-GaN基底311设于阴极层的一侧表面之上且与阴极层电性连接。纳米棒阵列中的n-GaN核心层3111及第一绝缘层3121均设于n-GaN基底311之上。优选的，各蓝色发光单元310的纳米棒阵列中多个纳米棒3100共用一n-GaN基底311。n-GaN基底311的厚度在1～3μm之间。
优选的，n-GaN基底311与n-GaN核心层3111为一体成型的结构。
更进一步，在图3所示的示例中，纳米棒3100还包括设于第一绝缘层3121之上的、且包覆p-GaN层314的侧表面(棒状结构的侧面)的第三绝缘层3123。通过设置第三绝缘层3123，可以进一步保证各纳米棒3100之间的绝缘性。
优选的，第一绝缘层3121、第二绝缘层3122与第三绝缘层3123为一体成型的结构，或者第一绝缘层3121与第二绝缘层3122为一体成型的结构。
由于空穴和电子大部分时间互相分离，具有纳米棒阵列结构的蓝色microLED的外量子效率等性能并不随microLED的尺寸缩小而下降很多。本实施例所用的蓝光的纳米棒阵列结构的蓝色microLED也如此，由该蓝色microLED制得的显示器件10的稳定性大大优于使用传统microLED制得的显示器件。
进一步，在一个具体示例中，蓝色发光层300中的相邻的蓝色发光单元310之间具有第一像素界定结构320。通过该第一像素界定结构320将不同的蓝色发光单元310隔开，可以避免不同的蓝色发光单元310之间发生串扰，影响视觉显示效果。
为实现高分辨率显示、降低能耗以及延长器件的使用寿命，本实施例的显示器件10为顶发射型器件，相应地，在各蓝色发光单元310之上设置透明顶电极层400。透明顶电极层400至少对应各蓝色发光单元310设置。在一个具体的示例中，透明顶电极层400设于阵列基板100之上且整体覆盖蓝色发光层300。
混合像素层500设于顶电极层400之上。混合像素层500包括与下方的各蓝色发光单元310分别对应设置的红色像素单元510、绿色像素单元520和蓝色像素单元530。各像素单元之间由第二像素界定结构540隔开。红色像素单元510中设有能够受蓝光激发发出红光的红色量子点材料；绿色像素单元520中设有能够受蓝光激发发出绿光的绿色量子点材料；蓝色像素单元530留空以用于透射蓝色发光单元发出的蓝光，也即蓝色像素单元530中不填充量子发光材料。
红色像素单元510与绿色像素单元520构成R/G子像素阵列。蓝色发光层300发出的蓝光一部分作为蓝色发光像素，另一部分则作为红色像素单元510和绿色像素单元520激发光。红色像素单元510和绿色像素单元520在接收到蓝光后可分别发出红色和绿色的激发光，而蓝色像素单元530留空用于直接透射蓝色发光单元310发出的蓝光，这样在混合像素层500整体上就可以有红色、绿色和蓝色光发出，进行组合后即可形成不同的色彩。
在一个具体的示例中，红色量子点材料和绿色量子点材料为II-VI族化合物、IV-VI族化合物及III-V族化合物中的至少一种，如可以是其中的一种化合物，也可以是多种化合物的混合物，还可以是不同化合物形成的核壳结构的化合物(如可以是不同II-VI族化合物形成的核壳结构，也可以是II-VI族化合物与IV-VI族化合物形成的核壳结构，其他组合同理)；更具体，如可以是但不限于CdS、CdSe、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、GaAs、InP、PbS/ZnS和PbSe/ZnS等化合物或核壳结构的化合物。
进一步，在一个具体的示例中，在混合像素层500之上还设有增透功能层和/或封装功能层。增透功能层可以是各类增透防反射式结构，如偏振防反射层(circularpolarizer)等。通过设置增透功能层可以提高光的透过率，进而提高显示器件10的图像的对比度。封装功能层可以通过透明粘合物层等粘贴至混合像素层500之上。封装功能层可以提高整个显示器件10的防水氧能力，有利于提高显示器件10的工作稳定性，并有利于延长其使用寿命。当混合像素层500同时含有增透功能层和封装功能层时，封装功能层包覆在增透功能层之上，将内部结构整体封装在阵列基板100之上。
更进一步，在一个具体的示例中，红色像素单元510和/或绿色像素单元520在出光侧设有用于滤除蓝光的滤光层。通过设置滤光层可以提高红色像素单元510和/或绿色像素单元520的出光纯度，这样有利于获得高纯度的色光，进而有利于提高整个显示器件10的色域。
上述显示器件10的蓝色发光层300中的蓝色发光单元310具有纳米棒阵列，纳米棒阵列与阳极层和阴极层构成蓝色microLED，由于纳米棒材料随尺寸变化其发光效率变化很小，具有优异的外量子效率，且其空穴和电子大部分时间相互分离，因而显示器件10的稳定性高。该显示器件10将高性能的纳米棒状的蓝色microLED与红色和绿色量子点材料相结合，可以提高蓝光的利用率，并有利于提高显示器件10的分辨率，能够满足下一代高端显示产品对分辨率、画质和成本的要求。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种显示器件，其特征在于，包括：
阵列基板；
底电极层，呈图案化设于所述阵列基板之上；
蓝色发光层，具有呈图案化分布的多个蓝色发光单元，各所述蓝色发光单元包括轴向垂直于所述阵列基板的纳米棒阵列，各所述蓝色发光单元对应设于各所述底电极层之上；
透明顶电极层，设于各所述蓝色发光单元之上；以及
混合像素层，设于所述顶电极层之上，所述混合像素层包括与下方的各蓝色发光单元分别对应设置的红色像素单元、绿色像素单元和蓝色像素单元，相邻的像素单元之间由像素界定结构隔开，所述红色像素单元中设有能够受蓝光激发发出红光的红色量子点材料，所述绿色像素单元中设有能够受蓝光激发发出绿光的绿色量子点材料，所述蓝色像素单元留空以用于透射所述蓝色发光单元发出的蓝光。
2.如权利要求1所述的显示器件，其特征在于，所述底电极层为阳极层且所述透明顶电极层为阴极层，或者所述底电极层为阴极层且所述透明顶电极层为阳极层；
所述纳米棒阵列中的各纳米棒包括n-GaN核心层、第一绝缘层、第二绝缘层、活性层以及p-GaN层；
所述n-GaN核心层为棒状结构，所述n-GaN核心层设于所述阴极层的一侧表面之上且与所述阴极层电性连接；所述第一绝缘层围绕所述n-GaN核心层设于所述阴极层的表面之上；所述第二绝缘层设于所述第一绝缘层之上且包覆所述n-GaN核心层；所述活性层设于所述第一绝缘层之上且包覆所述第二绝缘层；所述p-GaN层设于所述第一绝缘层之上且包覆所述活性层；所述p-GaN层与所述阳极层电性连接。
3.如权利要求2所述的显示器件，其特征在于，所述蓝色发光单元还包括n-GaN基底，所述n-GaN基底设于所述阴极层的一侧表面之上且与所述阴极层电性连接，所述纳米棒阵列中的所述n-GaN核心层及所述第一绝缘层均设于所述n-GaN基底之上。
4.如权利要求2所述的显示器件，其特征在于，所述纳米棒还包括设于所述第一绝缘层之上的、且包覆所述p-GaN层的侧表面的第三绝缘层。
5.如权利要求2～4中任一项所述的显示器件，其特征在于，所述活性层为GaN层与AlGaInN层交替形成的多层结构，且所述p-GaN层和所述第二绝缘层均是与所述活性层中的GaN层接触层叠。
6.如权利要求5所述的显示器件，其特征在于，所述纳米棒的长度为0.8～1.4μm，半径为250～500nm。
7.如权利要求1～4中任一项所述的显示器件，其特征在于，所述蓝色发光层中的相邻的蓝色发光单元之间具有像素界定结构。
8.如权利要求1～4中任一项所述的显示器件，其特征在于，所述红色量子点材料和所述绿色量子点材料独立选自II-VI族化合物、IV-VI族化合物及III-V族化合物中的至少一种。
9.如权利要求1～4中任一项所述的显示器件，其特征在于，所述混合像素层之上还设有增透功能层和/或封装功能层。
10.如权利要求1～4中任一项所述的显示器件，其特征在于，所述红色像素单元和/或所述绿色像素单元在出光侧设有用于滤除蓝光的滤光层。
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