發光顯示器件及其製作方法、發光顯示裝置與流程
2023-05-20 02:25:11 1
本發明涉及顯示技術領域，特別是指一種發光顯示器件及其製作方法、發光顯示裝置。
背景技術：
現有的顯示裝置多數採用液晶顯示面板，其利用電場旋轉顯示面板中的液晶分子實現透光率的調節，從而完成不同灰階的彩色顯示。但是，液晶顯示面板存在結構複雜、液晶成本高、有毒性、液晶的注入及封裝工藝複雜繁瑣等技術問題。而且，由於液晶注入量控制精度要求高，若控制不當，則容易引起重力Mura等不良，因此需反覆試驗，導致經濟性差。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的在於提出一種發光顯示器件及其製作方法、發光顯示裝置，以解決液晶顯示面板結構複雜、工藝複雜、製作成本高的技術問題。
基於上述目的，本發明提供的發光顯示器件包括襯底基板、以及所述襯底基板上的若干發光像素單元，每一所述發光像素單元包括第一電極層、第二電極層和位於第一電極層和第二電極層之間的納米顆粒層，所述納米顆粒層含有第一金屬納米顆粒，所述第二電極層含有第二金屬離子；
當所述第一電極層、納米顆粒層、第二電極層之間通電時，所述第二金屬離子被還原為第二金屬，所述第二金屬沉積到第一金屬納米顆粒的表面，或者，所述第一金屬納米顆粒表面的第二金屬被氧化為第二金屬離子，所述第二金屬離子形成到第二電極層上。
在本發明的一些實施例中，所述納米顆粒層包括分隔層，所述分隔層上開設有若干個納米通孔，所述第一金屬納米顆粒位於所述納米通孔內。
在本發明的一些實施例中，所述第一金屬納米顆粒朝向第二電極層的一側的形狀為非平面形狀。
在本發明的一些實施例中，所述第一金屬為金，所述第二金屬為銀。
在本發明的一些實施例中，所述第一電極層為透明導電層，所述第二電極層為凝膠電極；和/或
所述分隔層為二氧化矽層。
本發明還提供一種發光顯示器件的製作方法，包括以下步驟：
在襯底基板上形成第一電極層；
在形成有第一電極層的襯底基板上形成納米顆粒層；
在形成有納米顆粒層的襯底基板上形成第二電極層。
在本發明的一些實施例中，所述在形成有第一電極層的襯底基板上形成納米顆粒層的步驟包括：
在形成有第一電極層的襯底基板上形成分隔層；
在所述分隔層上蝕刻出若干個納米通孔；
在所述納米通孔內形成第一金屬納米顆粒。
在本發明的一些實施例中，採用溶膠-凝膠法在形成有第一電極層的襯底基板上形成分隔層。
在本發明的一些實施例中，採用濺射或者蒸鍍工藝在所述納米通孔內形成第一金屬納米顆粒。
本發明還提供一種發光顯示裝置，包括上述任意一個實施例中的發光顯示器件。
從上面所述可以看出，本發明提供的發光顯示裝置可以通過電沉積(第二金屬離子被還原)和電腐蝕(第二金屬被氧化)精確控制複合金屬納米顆粒(第二金屬沉積到第一金屬納米顆粒的表面後所形成的顆粒)的元素構成，以調節複合金屬納米顆粒的局域表面等離子體共振效應(LSPR)，從而連續調節金屬納米顆粒對可見光的吸收和散射，實現無液晶無偏光片無彩膜的彩色顯示，從而解決了液晶顯示面板結構複雜、工藝複雜、製作成本高的問題，也更加環保。而且，由於本發明所採用的第一金屬納米顆粒為納米級，其顆粒尺寸小。因此，本發明提供的發光顯示裝置可實現超高解析度。
附圖說明
圖1為本發明實施例的發光顯示器件的結構示意圖；
圖2為本發明實施例的納米顆粒層的結構示意圖；
圖3為本發明一個實施例的複合金屬納米顆粒的結構示意圖；
圖4為本發明實施例的納米顆粒層的俯視圖；
圖5為本發明另一個實施例的複合金屬納米顆粒的結構示意圖；
圖6為本發明一個實施例的發光顯示器件的製作方法的流程圖；
圖7為本發明實施例在襯底基板上形成第一電極層的結構示意圖；
圖8為本發明實施例在襯底基板上形成納米顆粒層的結構示意圖；
圖9為本發明實施例在襯底基板上形成第二電極層的結構示意圖；
圖10為本發明實施例在襯底基板上形成蓋板的結構示意圖；
圖11為本發明另一個實施例的發光顯示器件的製作方法的流程圖；
圖12為本發明實施例納米顆粒層的俯視圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
金屬納米材料是指金屬物質結構在三維空間中至少有一維處於納米尺度範圍(1-100nm)或由它們作為基本單元構成的材料。金屬納米材料的尺寸特徵使得它們既不同於微觀原子，也不同於傳統塊狀金屬材料和結晶體材料，其具有表面效應、小尺寸效應、量子尺寸效應及宏觀量子隧道效應等物理化學特性。
當入射光照射到尺寸遠小於光波長的金屬納米顆粒時，若入射光子頻率與金屬納米顆粒表面電子的振蕩頻率相當時，電子與光子在納米顆粒表面的局部區域會出現強烈共振，這一現象被稱為局域表面等離子體共振效應(LSPR)。當金屬納米顆粒的表面發生LSPR時，會對振蕩頻率相當的光子能量產生很強的吸收作用或輻射出與電子振蕩頻率相同的電磁波，即為LSPR吸收或LSPR散射。
但是，金屬納米顆粒的LSPR性質與其元素組成密切相關，本發明提供的發光顯示器件通過電沉積和電腐蝕精確複合金屬納米顆粒的元素構成，以調節複合金屬納米顆粒的局域表面等離子體共振效應(LSPR)，從而連續調節金屬納米顆粒對可見光的吸收和散射，實現無液晶、無偏光片、無彩膜彩色顯示。
如圖1所示，其為本發明實施例的發光顯示器件的結構示意圖。作為本發明的一個實施例，所述發光顯示器件包括襯底基板1、以及所述襯底基板1上的若干發光像素單元2，每一所述發光像素單元2(圖中虛線框所示)包括第一電極層21、第二電極層23和位於第一電極層21和第二電極層23之間的納米顆粒層22。如圖2所示，其為本發明實施例的納米顆粒層的結構示意圖。所述納米顆粒層22含有第一金屬納米顆粒221，所述第二電極層23含有第二金屬離子(圖中未顯示)。當所述第一電極層21、納米顆粒層22、第二電極層23之間通電時，所述第二金屬離子被還原為第二金屬231，所述第二金屬231沉積到第一金屬納米顆粒221的表面(即形成複合金屬納米顆粒)，或者，所述第一金屬納米顆粒表面221的第二金屬231被氧化為第二金屬離子，所述第二金屬離子形成到第二電極層23上，如圖3所示。
可見，本發明提供的發光顯示器件可以通過電沉積(第二金屬離子被還原)和電腐蝕(第二金屬被氧化)精確控制複合金屬納米顆粒(第二金屬沉積到第一金屬納米顆粒的表面後所形成的顆粒)的元素構成，以調節複合金屬納米顆粒的局域表面等離子體共振效應(LSPR)，從而連續調節金屬納米顆粒對可見光的吸收和散射，實現無液晶無偏光片無彩膜的彩色顯示，從而解決了液晶顯示面板結構複雜、工藝複雜、製作成本高的問題，也更加環保。而且，由於本發明所採用的第一金屬納米顆粒為納米級，其顆粒尺寸小。因此，本發明提供的發光顯示器件可實現超高解析度。
在本發明的另一個實施例中，所述第一金屬為金，所述第二金屬為銀。由於金屬納米顆粒的LSPR性質與其元素組成密切相關，本發明以金-銀的複合金屬納米顆粒作為發光材料，當合金納米顆粒中金的含量逐漸升高時，其消光光譜逐漸向較長的波長處移動，可以實現在發光顯示器件中的使用。
在本發明的再一個實施例中，所述第一電極層21為透明導電層，所述第二電極層23為含有第二金屬離子的凝膠電極，以利於在第一金屬與第二金屬之間高效地發生電化學反應。較佳地，所述第二電極層23為含有銀離子的凝膠電極，以提高該發光顯示器件的發光性能。
作為本發明的一個實施例，所述第一電極層21可以為整層結構，所述第二電極層23可以包括陣列分布的第二電極，陣列分布的第二電極的圖形與陣列分布的發光像素單元的圖形相同，即第二電極與發光像素單元一一對應，且彼此對應的第二電極與發光像素單元的圖像相同。作為本發明的又一個實施例，所述第二電極層23可以為整層結構，所述第一電極層21可以包括陣列分布的第一電極，陣列分布的第一電極的圖形與陣列分布的發光像素單元的圖形相同，即第一電極與發光像素單元一一對應，且彼此對應的第一電極與發光像素單元的圖像相同。
在本發明的又一個實施例中，所述納米顆粒層22包括分隔層223，所述分隔層223上開設有若干個納米通孔222，所述第一金屬納米顆粒221位於所述納米通孔222內。即所述納米顆粒層22包括分隔層223以及位於分隔層223的納米通孔222內的第一金屬納米顆粒221。在納米顆粒層上開設多個納米通孔可以確保第一金屬納米顆粒之間的獨立，並保持穩定的性質，同時也使得在第一金屬與第二金屬之間高效地發生電化學反應。可選地，所述分隔層可以為二氧化矽層，也可以為納米級二氧化矽層，粒徑可以為50-70nm。
需要說明的是，所述納米通孔222橫截面的形狀不限，可以圓形、橢圓形、四邊形或者三角形等，只要有足夠的空間能夠容納所述第一金屬納米顆粒221即可。可選地，所述納米通孔222從第一電極層21至第二電極層23的橫截面可以是一致的，也可以是不一致的，比如逐漸變大或者逐漸變小，只要有足夠的空間能夠容納所述第一金屬納米顆粒221即可。
在本發明的又一個實施例中，所述第一金屬納米顆粒221朝向第二電極層23的一側的形狀為非平面形狀，非平面形狀可以增大第一金屬納米顆粒與第二金屬離子之間的反應接觸面積，以利於電化學反應的進行。如圖3和圖5所示，第一金屬納米顆粒221朝向第二電極層23的一側的形狀可以為圓錐狀、水滴狀、半球狀、三角形形狀等，以增大第一金屬納米顆粒與第二金屬離子之間的反應接觸面積。
由此可見，本發明提供的發光顯示器件利用複合金屬納米顆粒的局域表面等離子體共振效應實現發光顯示，不使用液晶、偏光片和彩膜，因此，所述發光顯示器件具有成本低、工作能耗低、環保、結構簡單、可避免出現傳統液晶面板因結構和製造設備複雜導致的諸多不良的有益效果，而且所述發光顯示器件還具有可適應極端環境，工作溫度區間大的優點。
在本發明的另一個方面，本發明還提供了一種發光顯示器件的製作方法。如圖6所示，其本發明一個實施例的發光顯示器件的製作方法的流程圖，作為本發明的一個實施例，製作上述任意一個實施例中的發光顯示器件的方法包括以下步驟：
步驟61：在襯底基板上形成第一電極層；
步驟62：在形成有第一電極層的襯底基板上形成納米顆粒層；
步驟63：在形成有納米顆粒層的襯底基板上形成第二電極層。
可見，本發明提供的發光顯示器件的製作方法通過在襯底基板上依次形成第一電極層、納米顆粒層和第二電極層，可以避免使用液晶，從而解決液晶有毒、難以控制、液晶的注入及封裝工藝複雜繁瑣等技術問題，有效提升發光顯示器件的生產效率，降低產品開發以及生產成本。
下面對圖6所述的發光顯示器件的製作方法進行詳細描述，包括以下步驟：
步驟61：在襯底基板上形成第一電極層。
具體地，參考圖7，其為本發明實施例在襯底基板上形成第一電極層的結構示意圖，在該步驟中，可在襯底基板1上採用現有技術(例如濺鍍)沉積第一電極層21。可選地，所述襯底基板可以為玻璃基板，所述第一電極層可以為透明導電膜層，例如ITO透明導電膜層。
步驟62：在形成有第一電極層的襯底基板上形成納米顆粒層。
具體地，參考圖8，其為本發明實施例在襯底基板上形成納米顆粒層的結構示意圖，在形成有第一電極層21的襯底基板1上形成納米顆粒層22，其中所述納米顆粒層22含有第一金屬納米顆粒221。可選地，所述第一金屬為金。
步驟63：在形成有納米顆粒層的襯底基板上形成第二電極層。
具體地，參考圖9，其為本發明實施例在襯底基板上形成納米顆粒層的結構示意圖，在形成有納米顆粒層22的襯底基板1上形成第二電極層23，其中所述第二電極層23含有第二金屬離子。可選地，所述第二金屬為銀，所述第二電極層23為含有第二金屬離子的凝膠電極，以利於在第一金屬與第二金屬之間高效地發生電化學反應。
當所述第一電極層21、納米顆粒層22、第二電極層23之間通電時，所述第二金屬離子被還原為第二金屬231，所述第二金屬231沉積到第一金屬納米顆粒221的表面(即形成複合金屬納米顆粒)，或者，所述第一金屬納米顆粒表面221的第二金屬231被氧化為第二金屬離子，所述第二金屬離子形成到第二電極層23上。
作為本發明的又一個實施例，所述發光顯示器件的製作方法還可以包括：在形成有第二電極層23的襯底基板上形成蓋板3。具體地，如圖10所示，可以採用玻璃蓋板將所述發光顯示器件進行封裝，以起到保護髮光顯示器件的作用。
作為本發明的另一個實施例，如圖11所示，所述發光顯示器件的製作方法還可以包括以下步驟：
步驟111：在襯底基板上形成第一電極層；
步驟112：在形成有第一電極層的襯底基板上形成分隔層；
步驟113：在所述分隔層上蝕刻出若干個納米通孔；
步驟114：在所述納米通孔內形成第一金屬納米顆粒；
步驟115：在形成有納米顆粒層的襯底基板上形成第二電極層。
下面對圖11所述的發光顯示部件的製作方法進行詳細描述。
步驟111、步驟115可與前文相同，在此不再贅述。
步驟112：在形成有第一電極層的襯底基板上形成分隔層。
具體地，採用溶膠-凝膠法在形成有第一電極層21的襯底基板1上形成分隔層223。可選地，所述分隔層223可以是納米級二氧化矽層。
步驟113：在所述分隔層上蝕刻出若干個納米通孔。
具體地，可以採用蝕刻技術，在分隔層223上蝕刻出若干個納米通孔222。所述若干個納米通孔222可以採用陣列方式排布，以確保第一金屬納米顆粒獨立並保持穩定的性質。優選地，在對分隔層223進行蝕刻時，為黑矩陣預留黑矩陣預留區，所述黑矩陣預留區用於形成黑矩陣。進一步地，通過正性或者負性光刻膠曝光顯影製作黑矩陣層224，如圖12所示。每個黑矩陣內的第一金屬納米顆粒構成一個RGB單元，在分隔層上製作黑矩陣層可以有效防止各個RGB單元之間串色。
步驟114：在所述納米通孔內形成第一金屬納米顆粒。
具體地，可以採用濺射或者蒸鍍工藝在所述納米通孔222內形成第一金屬納米顆粒221。
在「第二電極層-第一金屬納米顆粒-第一電極層」構成的迴路中，可以通過電化學還原反應將第二金屬離子還原成金屬，沉積到第一金屬納米顆粒的表面。通過控制電沉積的通電時間，可以控制第二金屬形成的包衣厚度，進而決定第一/第二複合金屬納米顆粒的元素組成，以調節複合金屬納米顆粒的局域表面等離子體共振效應(LSPR)，從而調節第一/第二複合金屬納米顆粒對可見光的吸收和散射完成彩色顯示；而電腐蝕可實現電沉積的逆向過程，即第一金屬納米顆粒表面的第二金屬被氧化為第二金屬離子，第二金屬離子形成到第二電極層上。如此，通過對電沉積和電腐蝕通電時間的精確控制可連續調節第一/第二複合金屬納米顆粒對可見光的吸收和散射，實現無液晶、無偏光片、無彩膜彩色顯示。
本發明還提供一種發光顯示裝置，所述發光顯示裝置包括上述任意一個實施例中的發光顯示器件。可見，本發明提供的發光顯示裝置可以通過電沉積(第二金屬離子被還原)和電腐蝕(第二金屬被氧化)精確控制複合金屬納米顆粒(第二金屬沉積到第一金屬納米顆粒的表面後所形成的顆粒)的元素構成，以調節複合金屬納米顆粒的局域表面等離子體共振效應(LSPR)，從而連續調節金屬納米顆粒對可見光的吸收和散射，實現無液晶無偏光片無彩膜的彩色顯示，從而解決了液晶顯示面板結構複雜、工藝複雜、製作成本高的問題，也更加環保。而且，由於本發明所採用的第一金屬納米顆粒為納米級，其顆粒尺寸小。因此，本發明提供的發光顯示裝置可實現超高解析度。
由此可見，本發明提供的發光顯示器件利用複合金屬納米顆粒的局域表面等離子體共振效應實現發光顯示，不使用液晶、偏光片和彩膜，因此，所述發光顯示器件具有成本低、工作能耗低、環保、結構簡單、可避免出現傳統液晶面板因結構和製造設備複雜導致的諸多不良的有益效果，而且所述發光顯示器件還具有可適應極端環境，工作溫度區間大的優點。
所屬領域的普通技術人員應當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，並非旨在暗示本公開的範圍(包括權利要求)被限於這些例子；在本發明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術特徵之間也可以進行組合，並存在如上所述的本發明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節中提供。因此，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。