CN103838448A - 一种基于石墨烯的集成oled触摸屏显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，包括触控感测层和设置在触控感测层下的OLED显示器，OLED显示器包括由上至下依次设置的衬底、阳极层、有机层和阴极层，所述触控感测层附着在所述衬底上；触控感测层为由多个电气隔离的感测单元及传导电路构成的柔性透明电极；阳极层为由金属网格、掺杂石墨烯层或导电高分子层构成的柔性透明电极；阴极层为由掺杂氮元素石墨烯或者掺杂碱金属盐石墨烯构成的柔性透明电极。本发明相对于机械地将OGS触摸屏与OLED显示器组装的器件，基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器减少了一层基底厚度，具有透明、可折叠、高灵敏度、轻薄、低成本、寿命长、绿色环保的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，属于集成OLED触摸屏显示器技术领域。
背景技术
随着显示屏与触控技术的不断发展，具有触控功能的显示屏受到了广泛关注。为了使显示屏达到薄化的触控解决方案，产生了OGS(One GlassSolution)、On-cell、In-cell三种不同触控方案的整合触控式显示模组设计。
OGS节约了一层玻璃成本和降低了一次贴合成本，减轻了重量，增加了透光度，能够较好的满足智能终端超薄化需求。在OGS具体技术演进方向下，触控与面板厂商在技术选择上出现了分歧，触控厂商为保住独立产业链环节，向上游强化玻璃CoverLens融合，提出了TOL(TouchOnLens)的解决方案；而面板厂商则倾向于将触控工序内置化(in-house)，提出了On-cell和In-cell的两种解决方案。
Apple主导下On-Cell、In-Cell加速成熟。On-Cell是指将触摸屏嵌入到显示屏的彩色滤光片基板和偏光片之间的方法，即在液晶面板上配触摸传感器，相比In Cell技术难度降低不少。三星在On-Cell结构触摸屏上进展较快，多应用于三星AMOLED面板产品上，但技术上尚未能克服薄型化、颜色偏黄、寿命短、成本高、生产原料有毒等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于石墨烯的集成OLED触摸显示屏，通过OGS与OLED显示器的整合，将On-Cell应用于OLED显示技术。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，包括触控感测层和设置在触控感测层下的OLED显示器，所述触控感测层的表面上设置有保护胶层和设置在保护胶层下的石墨烯导电层，所述OLED显示器包括由上至下依次设置的衬底、阳极层、有机层和阴极层，所述触控感测层附着在所述衬底上；所述触控感测层为由多个电气隔离的感测单元及传导电路构成的柔性透明电极；所述阳极层为由金属网格、掺杂石墨烯层或导电高分子层构成的柔性透明电极；所述阴极层为由功函数大于等于2.4eV小于等于4.4eV的掺杂氮元素石墨烯或者掺杂碱金属盐石墨烯构成的柔性透明电极。
其中，多个电气隔离的感测单元指相互之间为并联结构，有一定的隔离的结构，每个三角形或四边形结构为一个电气感测单元，每个感测单元之间有一个隔离。感测是感应手的触摸操作，手的触摸操作可以导致感应电容，通过控制芯片没出此电容，从而判断出触摸位置，并响应触摸功能。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器还包括滤色器，所述滤色器设置在触控感测层的上方。
进一步，所述石墨烯导电层下铭刻有电气隔离线路。
进一步，所述电气隔离线路将石墨烯导电层分隔成多个三角形石墨烯传导单元，所述传导单元呈多行多列等间距排列，同一行传导单元之间通过石墨烯构成的连接线路连通。
进一步，所述电气隔离线路将石墨烯导电层分隔成多个四边形石墨烯传导单元，所述传导单元呈多行多列等间距交错排列，同一行传导单元之间通过石墨烯构成的连接线路连通，同一列传导单元之间通过搭桥线路连通。
进一步，所述搭桥线路位于石墨烯构成的电气隔离线路正上方，并与石墨烯构成的电气隔离线路保持间歇（搭桥线路与石墨烯层在空间上通过绝缘胶体实现相互隔离的），所述搭桥线路由金属或石墨烯构成。
进一步，在所述石墨烯导电层和保护胶层的之间设置有引线电路，所述引线电路分别位于触控感测层的边缘，所述引线电路为导电银浆电路、铜电路或石墨烯电路。
进一步，所述阳极层中金属网格由金、银或铂制备而成。
进一步，所述阳极层中掺杂石墨烯层为掺杂有异质原子或分子的石墨烯，所述掺杂的异质原子或分子为掺杂试剂或掺杂金属纳米粒子，其中，所述掺杂试剂为硝酸、硫酸、氯化金、氯金酸、盐酸、氯化铁的一种或几种的混合，掺杂金属纳米粒子为金、银、铂中的一种或几种的混合。
进一步，所述阳极层中导电高分子层由聚乙撑二氧噻吩-聚（苯乙烯磺酸盐）、聚噻吩、聚吡咯、聚苯乙炔、聚乙炔、聚苯胺中的一种或几种构成。
进一步，所述有机层包括由上至下依次设置的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。
进一步，所述空穴传输层为N,N′-二苯基-N,N′-(1-萘基)-1,1′-联苯-4,4′-二胺、三(4-咔唑-9-基苯基)胺、4,4′-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]或具有电子阻挡能力的氧化石墨烯。
进一步，所述阴极层中掺杂氮元素的石墨烯利用掺有氮源的混合碳源通过化学气相沉积法制备而成。
进一步，所述阴极层中掺杂碱金属盐的石墨烯通过化学掺杂的方式制备而成，其掺杂试剂为碱金属碳酸盐。
本发明的有益效果是：本发明通过石墨烯OGS触摸屏与透明石墨烯OLED显示器的集成，将On-Cell应用于OLED触控显示技术，相对于机械地将OGS触摸屏与OLED显示器组装的器件，基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器减少了一层基底厚度，具有透明、可折叠、高灵敏度、轻薄、低成本、寿命长、绿色环保的优点。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
一种基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，包括触控感测层和设置在触控感测层下的OLED显示器，所述触控感测层的表面上设置有保护胶层和设置在保护胶层下的石墨烯导电层，所述OLED显示器包括由上至下依次设置的衬底、阳极层、有机层和阴极层，所述触控感测层附着在所述衬底上；所述触控感测层为由多个电气隔离的感测单元及传导电路构成的柔性透明电极；所述阳极层为由金属网格、掺杂石墨烯层或导电高分子层构成的柔性透明电极；所述阴极层为由功函数大于等于2.4eV小于等于4.4eV的掺杂氮元素石墨烯或者掺杂碱金属盐石墨烯构成的柔性透明电极。
触控感测层采用石墨烯OGS代替ITO电容式导电薄膜，用于制作由一层石墨烯构成的电容式触控感测层，减小了导电薄膜的厚度，增加了导电薄膜的透光性和柔韧性。
OLED显示器，当阳极层由石墨烯复合层构成，阴极层由金属或金属合金，形成半透明单侧发光；当阳极层由石墨烯复合层构成，阴极层由或功函数大于等于2.4eV小于等于4.4eV的掺杂氮元素的石墨烯或者掺杂碱金属盐的石墨烯材料构成，全透明双侧发光的OLED显示器，具有可折叠、高灵敏度、寿命长、绿色环保的优点。
通过石墨烯OGS触摸屏与石墨烯OLED显示器的集成，将On-Cell应用于OLED触控显示技术，相对于机械地将OGS触摸屏与OLED显示器组装的器件，基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器减少了一层基底厚度，具有可折叠、高灵敏度、轻薄、低成本、寿命长、绿色环保的优点。
所述有机层包括由上至下依次设置的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。发光层材料可分为：红光、绿光、蓝光三种基础发光材料。
构成阳极层的石墨烯复合导电材料由具有高功函数的金属网格、掺杂石墨烯或导电高分子层组合成。石墨烯的理论功函数为4.42eV，可通过掺杂石墨烯为掺杂有异质原子或分子，旋涂导电高分子材料等方法，提高石墨烯功函数。
利用光刻或刻蚀技术在柔性透明薄膜上制作材料为Au或Pt金属网格结构，采用化学气相沉积法，在气体碳源和保护条件下生长石墨烯，并将生长的石墨烯转移至附有金属网格的柔性透明薄膜上。然后，将附有金属网格的石墨烯薄膜浸泡在掺杂试剂HNO3、H2SO4、AuCl3、HAuCl4、HCl、Au和Pt中的一种或多种的溶液进行有效掺杂。最后，将附有金属网格的掺杂石墨烯表面旋涂上导电高分子层，所述导电高分子由聚噻吩、聚吡咯、聚苯乙炔、聚乙撑二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐、聚乙炔、聚苯胺中的一种或多种导电高分子材料组成。
小分子有机材料OLED的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层采用真空蒸发（真空度优于10-5Pa）的方式成膜；高分子有机材料OLED的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层采用旋凃、喷墨打印或卷对卷方式成膜。
触控感测层的实施方式一：
设计出一组特殊的电极走线,将“边缘场”引到手指能够得到的有效感应区域,把手指放在边缘电场的附近将增加电容式***的导电表面积。因此，当手指触摸屏幕时，通过三角形电极的左侧通道感应值加和与右侧通道感应值加和的比例可计算出X坐标；通过同一行的左右两通道感应值的加和与上下行的感应值加和的比例可计算出Y坐标。石墨烯导电层上铭刻有电气隔离线路，电气隔离线路将石墨烯导电层分隔成多个三边形石墨烯传导单元，传导单元呈多行多列等间距排列，同一行传导单元之间通过石墨烯构成的连接线路连通。
触控感测层的实施方式二：
由一层石墨烯构成，石墨烯导电层上设置有搭桥线路，触摸导电薄膜，搭桥线路与石墨烯构成的连接线路之间的电容发生改变，从而实现触摸定位。石墨烯导电层上铭刻有电气隔离线路，电气隔离线路将石墨烯导电层分隔成多个四边形石墨烯传导单元，传导单元呈多行多列等间距交错排列。同一行传导单元之间通过石墨烯构成的连接线路连通，同一列传导单元之间通过搭桥线路连通。搭桥线路位于石墨烯构成的电气隔离线路正上方，并与石墨烯构成的电气隔离线路保持间歇（搭桥线路与石墨烯层在空间上通过绝缘胶体实现相互隔离的），搭桥线路由金属或石墨烯构成。
OLED显示器的实施方式一：
按阴极材料的透明度划分，实施方式一的阴极层采用金属或金属合金，阳极层采用经过化学修饰的石墨烯复合导电材料，通过蒸发或喷墨打印的工艺形成半透明单侧发光OLED显示器。以下是阴极材料的分类：
A、单层金属阴极
采用低功函数的金属材料如Ag、K、Al、Li、Mg、Ca、In等。
B、合金阴极
将性质活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函数金属一起蒸发形成金属阴极、如Mg：Ag，Li：Al合金电极。
C、层状阴极
将高功函数为4.28eV的Al利用一层极薄的电子注入层料如LiF、Liq、Li2O、MgO、Al2O3等对阴极材料进行修饰，提高电子注入性能。
D、掺杂复合型电极
将掺杂有低功函数金属的有机层夹在阴极和有机发光层之间。
OLED显示器的实施方式二：
按阴极材料的透明度划分，实施方式二的阴极层采用功函数大于3eV小于4.4eV的改性石墨烯，阳极层采用经过化学修饰的石墨烯复合导电层，形成全透明双侧发光的OLED显示器。
石墨烯的理论功函数为4.42eV，通过掺杂氮元素或掺杂碱金属碳酸盐在界面形成偶极子层将功函数降低，另外再利用一层极薄的电子注入层料如LiF、Liq、Li2O、MgO、Al2O3等对改性石墨烯电极进行修饰，提高电子注入性能。
OLED显示器的实施方式三：
按发光原理，实施方式三的发光层为RGB象素独立发光。它是利用精密的金属荫罩与CCD象素对位技术，首先制备红、绿、蓝三基色发光中心，然后调节三种颜色组合的混色比，产生真彩色，使三色OLED元件独立发光构成一个象素。
OLED显示器的实施方式四：
按发光原理，实施方式四的发光层的每个相素为白光相素，其发光材料由三基色发光材料混合或排列构成。利用白光OLED结合彩色滤光膜的结构模式，白光通过彩色滤光膜得到三基色，再组合三基色实现彩色显示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，包括触控感测层和设置在触控感测层下的OLED显示器，其特征在于，所述触控感测层的表面上设置有保护胶层和设置在保护胶层下的石墨烯导电层，所述OLED显示器包括由上至下依次设置的衬底、阳极层、有机层和阴极层，所述触控感测层附着在所述衬底上；
所述触控感测层为由多个电气隔离的感测单元及传导电路构成的柔性透明电极；
所述阳极层为由金属网格、掺杂石墨烯层或导电高分子层构成的柔性透明电极；
所述阴极层为由功函数大于等于2.4eV小于等于4.4eV的掺杂氮元素石墨烯或者掺杂碱金属盐石墨烯构成的柔性透明电极。
2.根据权利要求1所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，其特征在于，所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器还包括滤色器，所述滤色器设置在触控感测层的上方。
3.根据权利要求1所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，其特征在于，所述石墨烯导电层下铭刻有电气隔离线路。
4.根据权利要求3所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，其特征在于，所述电气隔离线路将石墨烯导电层分隔成多个三角形石墨烯传导单元，所述传导单元呈多行多列等间距排列，同一行传导单元之间通过石墨烯构成的连接线路连通。
5.根据权利要求3所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，其特征在于，所述电气隔离线路将石墨烯导电层分隔成多个四边形石墨烯传导单元，所述传导单元呈多行多列等间距交错排列，同一行传导单元之间通过石墨烯构成的连接线路连通，同一列传导单元之间通过搭桥线路连通。
6.根据权利要求5所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，其特征在于，所述搭桥线路位于石墨烯构成的电气隔离线路正上方，并与石墨烯构成的电气隔离线路保持间歇，所述搭桥线路由金属或石墨烯构成。
7.根据权利要求1所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，其特征在于，在所述石墨烯导电层和保护胶层的之间设置有引线电路，所述引线电路分别位于触控感测层的边缘，所述引线电路为导电银浆电路、铜电路或石墨烯电路。
8.根据权利要求1所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，其特征在于，所述阳极层中金属网格由金、银或铂制备而成。
9.根据权利要求1所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，其特征在于，所述阳极层中掺杂石墨烯层为掺杂有异质原子或分子的石墨烯，所述掺杂的异质原子或分子为掺杂试剂或掺杂金属纳米粒子，其中，所述掺杂试剂为硝酸、硫酸、氯化金、氯金酸、盐酸、氯化铁的一种或几种的混合，掺杂金属纳米粒子为金、银、铂中的一种或几种的混合。
10.根据权利要求1所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，其特征在于，所述阳极层中导电高分子层由聚乙撑二氧噻吩-聚（苯乙烯磺酸盐）、聚噻吩、聚吡咯、聚苯乙炔、聚乙炔、聚苯胺中的一种或几种构成。
11.根据权利要求1所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，其特征在于，所述有机层包括由上至下依次设置的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和电子注入层。
12.根据权利要求11所述基于石墨烯的集成OLED触摸屏显示器，其特征在于，所述空穴传输层为N,N′-二苯基-N,N′-(1-萘基)-1,1′-联苯-4,4′-二胺、三(4-咔唑-9-基苯基)胺、4,4′-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺]或具有电子阻挡能力的氧化石墨烯。
13.根据权利要求1至12任一项所述基于石墨烯的集成OLED显示器触摸屏，其特征在于，所述阴极层中掺杂氮元素的石墨烯利用掺有氮源的混合碳源通过化学气相沉积法制备而成。
14.根据权利要求1至12任一项所述基于石墨烯的集成OLED显示器触摸屏，其特征在于，所述阴极层中掺杂碱金属盐的石墨烯通过化学掺杂的方式制备而成，其掺杂试剂为碱金属碳酸盐。
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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 401122 BEIPEI, CHONGQING TO: 400714 BEIPEI, CHONGQING |
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Effective date of registration: 20150104 Address after: 400714 Chongqing Road, Beibei District, No. 266 Applicant after: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of the Chinese Academy of Sciences Address before: The town of Chongqing District of Beibei city and 401122 water park founder Road No. 266 Applicant before: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences Applicant before: Zhong Da |
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: CHONGQING MOXI TECHNOLOGY CO., LTD. Effective date: 20150505 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20150505 Address after: 400714 Chongqing Road, Beibei District, No. 266 Applicant after: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of the Chinese Academy of Sciences Applicant after: Chongqing Moxi Technology Co., Ltd. Address before: 400714 Chongqing Road, Beibei District, No. 266 Applicant before: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of the Chinese Academy of Sciences |
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| GR01 | Patent grant |