CN111312913A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了显示装置,该显示装置包括:显示背板;彩膜基板,且彩膜基板与显示背板是对盒设置的;纳米金属光栅结构,该纳米金属光栅结构设置在彩膜基板靠近显示背板的一侧。本发明所提出的显示装置,将显示装置中的彩色滤光片替换成纳米金属光栅结构,利用纳米金属光栅的表面等离子共振效应实现增透降反的效果,且纳米金属光栅结构的偏振光透过率达到90%以上,同时还可以防止熄屏状态下外界光进入显示装置激发量子点发光。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域,具体的,本发明涉及显示装置。
背景技术
现阶段高端的大尺寸显示产品,主要采用白光有机发光二极管+彩膜(WOLED+CF)、量子点发光二极管(QLED),而处于开发阶段的显示技术还有量子点-有机发光二极管(QD-OLED)、打印(IJP)OLED、量子点彩膜-液晶显示(QDCF-LCD)、打印电致发光(IJP QDEL)、微发光二级光(Micro LED)等。而对于自发光型的大尺寸显示技术,QD-OLED在3~5年内很有潜力能够挑战过WOLED+CF,从而创造出全新的市场局面。
其中,QD-OLED具有潜在的技术优势,例如高分辨率、高色域和高色纯度,不具有视角依赖性,另外还有具有应用在大型产品或高色域产品的潜力,也能兼容于中型的超高清(UHD)且高价值的产品。
发明内容
本发明是基于发明人的下列发现而完成的:
本发明人在研究过程中发现,现有的QD-OLED显示结构中,红绿蓝(RGB)三种子像素单元中的两种都需要设置彩色滤光片,而彩色滤光片的通过率只有80%左右,从而导致显示装置的亮度较低,并且,在熄屏状态下可防止外界光对QD激发的材料来源并不广泛。所以,本发明的发明人采用纳米金属光栅结构代替彩色滤光片,可以实现增透降反的效果,且的偏振光透过率达到90%以上,同时还可以防止在熄屏状态下外界光进入激发量子点发光。此外,纳米金属光栅结构可使显示装置的结构厚度更薄,从而还能降低显示装置的整体厚度,提高产品的附加值。
在本发明的第一方面,本发明提出了一种显示装置。
根据本发明的实施例,所述显示装置包括:显示背板;彩膜基板,所述彩膜基板与所述显示背板对盒设置;纳米金属光栅结构,所述纳米金属光栅结构设置在所述彩膜基板靠近所述显示背板的一侧。
本发明实施例的显示装置,将显示装置中的彩色滤光片替换成纳米金属光栅结构,利用纳米金属光栅的表面等离子共振效应实现增透降反的效果,且纳米金属光栅结构的偏振光透过率达到90%以上,同时还可以防止熄屏状态下外界光进入显示装置激发量子点发光。
另外,根据本发明上述实施例的显示装置,还可以具有如下附加的技术特征:
根据本发明的实施例,所述纳米金属光栅结构包括介质层和金属层,其中,所述介质层由同层且间隔设置的多个凸起组成,所述金属层设置在所述凸起远离所述彩膜基板的表面或填充在相邻的两个所述凸起之间。
根据本发明的实施例,所述介质层的厚度为50~100nm,且所述金属层的厚度为40~60nm。
根据本发明的实施例,所述纳米金属光栅结构的占空比为0.5~0.75。
根据本发明的实施例,所述纳米金属光栅结构通过光刻工艺或压印工艺形成的。
根据本发明的实施例,所述显示装置包括多个阵列分布的像素单元,每个所述像素单元包括第一子像素单元、第二子像素单元和第三子像素单元;且三个所述子像素单元中的任意两个内,所述纳米金属光栅结构靠近所述显示背板的一侧都设置有光致发光层。
根据本发明的实施例,所述显示背板上的有机发光层发出第一颜色的光;所述第二子像素单元中的所述光致发光层,在所述第一颜色的光激发下发出第二颜色的光;所述第三子像素单元中的所述光致发光层,在所述第一颜色的光激发下发出第三颜色的光。
根据本发明的实施例,所述第一颜色的光为蓝光,所述第二颜色的光为红光,且所述第三颜色的光为绿光。
根据本发明的实施例,所述第一子像素单元中的所述纳米金属光栅结构的光栅周期为210~270nm,所述第二子像素单元中的所述纳米金属光栅结构的光栅周期为350~420nm,且所述第三子像素单元中的所述纳米金属光栅结构的光栅周期为310~360nm。
根据本发明的实施例,所述光致发光层由量子点材料形成。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述的方面结合下面附图对实施例的描述进行解释,其中:
图1是本发明一个实施例的显示装置的截面结构示意图;
图2是本发明的光刻工艺(a)和压印工艺(b)形成纳米金属光栅结构的流程示意图;
图3是本发明一个实施例的纳米金属光栅结构截面的电镜照片(a)和原子力扫描图(b);
图4是本发明另一个实施例的显示装置的截面结构示意图;
图5是本发明另一个实施例的不同周期的纳米金属光栅结构的透过光谱图;
图6是本发明另一个实施例的黑矩阵的电镜照片(a)和疏水测试图(b)。
附图标记
100 显示背板
200 彩膜基板
300 纳米金属光栅结构
310 介质层
311 光刻胶
312 压印胶
301 凸起
320 金属层
321 金属材料层
410 第一光致发光层
420 第二光致发光层
510 薄膜晶体管
520 阳极
530 有机发光层
540 阴极
550 像素界定层
600 黑矩阵
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,本技术领域人员会理解,下面实施例旨在用于解释本发明,而不应视为对本发明的限制。除非特别说明,在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的,本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。
在本发明的一个方面,本发明提出了一种显示装置。
根据本发明的实施例,参考图1,显示装置包括显示背板100、彩膜基板200和纳米金属光栅结构300;其中,彩膜基板200与显示背板100对盒设置;而纳米金属光栅结构300设置在彩膜基板200靠近显示背板100的一侧。如此,将显示装置中的彩色滤光片替换成纳米金属光栅结构,利用纳米金属光栅的表面等离子共振效应实现增透降反的效果,同时,还可以防止熄屏状态下外界光进入显示装置激发量子点发光。
根据本发明的实施例,参考图1,纳米金属光栅结构300可以具体地包括介质层310和金属层320,其中,介质层310由同层且间隔设置的多个凸起301组成,而金属层320设置在凸起301远离彩膜基板200的表面或者填充在相邻的两个凸起301之间。如此,采用上述结构设计的纳米金属光栅结构300,可使纳米金属光栅结构的偏振光透过率达到90%以上。
具体的原理,运用严格耦合波分析法(Rigorous coupled-wave analysis,缩写RCWA)对纳米金属光栅结构进行仿真设计:当入射光照在金属光栅表面会产生衍射现象,此时会出现不同能级的衍射波,而且不同衍射波还会按照不同衍射角度分开;如果某一衍射级的光波波矢可以与等离子体波(SPW)的波矢相匹配,就会出现表面等离子共振(SPR)现象。当SPR被激发时,将会满足如下公式:
Figure BDA0002387845980000041
其中,k0表示真空中的波数,θ表示偏振光的入射角度,na表示与光栅相接触的临近材料折射率,T表示光栅周期,ksp表示表面等离子体波的波数,εm是Lorantz-Drudem模型下金属的介电常数。所以,纳米金属光栅结构表面等离子共振效应可以实现颜色的切换。
在本发明的一些实施例中,介质层310的厚度可以为50~100nm,且金属层320的厚度可以为40~60nm,如此,对于铝或银等金属材料形成的金属层320和有机胶材料形成的介质层310,采用上述纳米厚度和纳米结构,即可获得具有表面等离子共振效应的纳米金属光栅结构300。
在本发明的一些实施例中,纳米金属光栅结构300的占空比可以为0.5~0.75,即每个介质层310的宽度与每个介质层310的宽度和相邻两个介质层310之间距离之和(即每个周期的宽度)的比例,如此,每个介质层310的宽度可以是相邻两个介质层310之间距离的1~3倍,从而可使纳米金属光栅的表面等离子共振效应更好。
根据本发明的实施例,纳米金属光栅结构300可以是通过光刻工艺或压印工艺形成的;其中,在彩膜基板200上制作双层结构的纳米金属光栅之前,可以先制作一层平坦层,其材料可以选择折射率与基板相近的保护材料,例如透明的树脂等,从而获得较好的平坦度。具体的,光刻工艺形成纳米金属光栅结构300的具体步骤可参考图2的(a),先再彩膜基板200上形成整层的光刻胶311,再图案化处理形成多个凸起301,再在多个凸起301组成的介质层的表面形成金属层320;而纳米压印工艺形成纳米金属光栅结构300的具体步骤也可参考图2的(b),先再彩膜基板200上形成整层的压敏胶312和金属材料层321,再借助纳米压印模板A压印形成多个凸起301和金属层320。如此,通过光刻工艺或纳米压印工艺,都可以形成表面等离子共振效应良好的纳米金属光栅结构300,其电子扫描显微镜(SEM)照片和原子力(AFM)扫描图分别如图3的(a)和(b)所示。
根据本发明的实施例,参考图4,显示装置可以包括多个阵列分布的像素单元,每个像素单元包括第一子像素单元B、第二子像素单元R和第三子像素单元G;且这三种子像素单元中的任意两个内,纳米金属光栅结构300靠近显示背板100的一侧都设置有光致发光层,具体例如,第二子像素单元R中可以设置有第一光致发光层410,而第三子像素单元G中可以设置有第二光致发光层420,且第一光致发光层410和第二光致发光层420都可以是由量子点材料形成的。如此,显示背板100上的发光层发出的光可以激发光致变色层400发出不同颜色的光,从而实现显示装置的彩色显示功能。并且,光致变色层可以是通过喷墨打印(Ink)或掺杂光刻(QDPR)方式形成的。
在本发明的一些实施例中,显示背板100上的有机发光层530发出第一颜色的光,例如蓝光,如此,第二子像素单元R中的第一光致发光层410,在第一颜色的光激发下可以发出第二颜色的光,例如红光;而第三子像素单元G中的第二光致发光层420,在第一颜色的光激发下发出第三颜色的光,例如绿光;且第一子像素单元B中不设置光致发光层,从而使蓝光直接穿过第一子像素单元B。
在本发明的一些实施例中,第一子像素单元B中的纳米金属光栅结构300的光栅周期可以为210~270nm,第二子像素单元R中的纳米金属光栅结构的光栅周期可以为350~420nm,且第三子像素单元B中的纳米金属光栅结构300的光栅周期可以为310~360nm。如此,参考图5,对于不同光栅周期的纳米金属光栅结构300会对不同波长的透射光有着明显的增透降反效果,从而对于不同的子像素可以选择合适光栅周期的纳米金属光栅结构300。
在本发明的一些实施例中,光致发光层可以是由量子点材料形成,具体例如,第一光致发光层410可以是由红光量子点材料形成的,而第二光致发光层420可以是由绿光量子点材料形成的。如此,在有机发光层530发出的蓝光,可以激发第一光致发光层410发出红光,且激发第二光致发光层420发出绿光。
根据本发明的实施例,参考图4,显示装置可以包括黑矩阵600,且黑矩阵600设置在彩膜基板200上的相邻两个子像素之间,即设置在两个不同子像素的纳米金属光栅结构300之间,如此,黑色或白色树脂材料形成的黑矩阵600能有效地减少子像素之间的串扰问题。并且,参考图6的(a)和(b),丙烯酸类树脂材料形成的黑矩阵,其表面通常为疏水性的,如此,疏水性的黑矩阵600在通过喷墨打印形成光致变色层时的打印效果更好。
综上所述,根据本发明的实施例,本发明提出了一种显示装置,将显示装置中的彩色滤光片替换成纳米金属光栅结构,利用纳米金属光栅的表面等离子共振效应实现增透降反的效果,且纳米金属光栅结构的偏振光透过率达到90%以上,同时还可以防止熄屏状态下外界光进入显示装置激发量子点发光。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种显示装置,其特征在于,包括:
显示背板;
彩膜基板,所述彩膜基板与所述显示背板对盒设置;
纳米金属光栅结构,所述纳米金属光栅结构设置在所述彩膜基板靠近所述显示背板的一侧。
2.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,所述纳米金属光栅结构包括介质层和金属层,其中,所述介质层由同层且间隔设置的多个凸起组成,所述金属层设置在所述凸起远离所述彩膜基板的表面或填充在相邻的两个所述凸起之间。
3.根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于,所述介质层的厚度为50~100nm,且所述金属层的厚度为40~60nm。
4.根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于,所述纳米金属光栅结构的占空比为0.5~0.75。
5.根据权利要求2所述的显示装置,其特征在于,所述纳米金属光栅结构通过光刻工艺或压印工艺形成的。
6.根据权利要求1所述的显示装置,其特征在于,包括多个阵列分布的像素单元,每个所述像素单元包括第一子像素单元、第二子像素单元和第三子像素单元;且三个所述子像素单元中的任意两个内,所述纳米金属光栅结构靠近所述显示背板的一侧都设置有光致发光层。
7.根据权利要求6所述的显示装置,其特征在于,所述显示背板上的有机发光层发出第一颜色的光;所述第二子像素单元中的所述光致发光层,在所述第一颜色的光激发下发出第二颜色的光;所述第三子像素单元中的所述光致发光层,在所述第一颜色的光激发下发出第三颜色的光。
8.根据权利要求7所述的显示装置,其特征在于,所述第一颜色的光为蓝光,所述第二颜色的光为红光,且所述第三颜色的光为绿光。
9.根据权利要求8所述的显示装置,其特征在于,所述第一子像素单元中的所述纳米金属光栅结构的光栅周期为210~270nm,所述第二子像素单元中的所述纳米金属光栅结构的光栅周期为350~420nm,且所述第三子像素单元中的所述纳米金属光栅结构的光栅周期为310~360nm。
10.根据权利要求6所述的显示装置,其特征在于,所述光致发光层由量子点材料形成。
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