CN111694179A - 一种显示装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本揭示提供一种显示装置及其制备方法。显示装置包括显示面板、设置于显示面板上的光感传感器、偏光片、设置于偏光片上表面或下表面的光转换膜。光转换膜使用上转换材料制备时，可以把红外光波段的光转换成光感传感器敏感的可见光区的光。光转换膜使用下转换材料制备时，可以把紫外光波段的光转换成光感传感器敏感的可见光区的光。以缓解非晶硅半导体感光面板在红外光区响应性能较弱的问题。
Description
技术领域
本揭示涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置及其制备方法。
背景技术
随着显示控制技术的不断发展，越来越多的显示装置，特别是大尺寸屏幕的显示装置已经具有了人机交互功能。其中，具有感光性能的屏幕，可为更多的交互应用提供硬件的支持。因此，开发具有感光性能的面板，增强感知功能，可更好的提升产品竞争力。
开发具备感光性能的面板，需先明确半导体材料的感光范围，以及感光目标。根据光谱分类，光分为可见光区，紫外光区，红外光区。不同禁带宽度的半导体材料，对不同波段的光具有不同的响应性能。目前，面板制程中常用的半导体层多为非晶硅(a-Si)层。而采用非晶硅的光感传感器(sensor)在可见光区具有较强的光响应性能，但在红外光区的响应性能较弱。因此如何改善传统非晶硅半导体面板的红外感应区值得探讨。
因此，现有非晶硅半导体感光面板在红外光区响应性能较弱的问题需要解决。
发明内容
本揭示提供一种显示装置及其制备方法，以缓解现有非晶硅半导体感光面板在红外光区响应性能较弱的技术问题。
为解决上述问题，本揭示提供的技术方案如下：
本揭示实施例提供一种显示装置制备方法，其包括以下步骤：步骤S10、制备光转换膜，用于不同波长的光之间的转换。步骤S20、提供一偏光片，把所述光转换膜贴附在所述偏光片的上表面或下表面。步骤S30、提供一显示面板，并把所述偏光片贴合在所述显示面板上，其中所述显示面板上设置有光感传感器。
在本揭示实施例提供的显示装置制备方法中，所述制备光转换膜步骤还包括以下步骤：步骤S11、选择转换材料，在所述转换材料的表面涂布氧化硅薄膜作为保护层，形成转换纳米颗粒。步骤S12、把所述转换纳米颗粒掺杂于高分子聚合单体溶液中，使所述转换纳米颗粒与所述高分子聚合单体溶液中的聚合单体共聚合，形成光转换膜。
在本揭示实施例提供的显示装置制备方法中，所述转换材料包括上转换材料，所述上转换材料包括NaYF4:Er。
在本揭示实施例提供的显示装置制备方法中，所述转换材料包括下转换材料。
在本揭示实施例提供的显示装置制备方法中，所述高分子聚合单体溶液包括聚甲基丙烯酸甲酯溶液、聚对苯二甲酸乙二醇酯溶液中的一种。
在本揭示实施例提供的显示装置制备方法中，所述光感传感器的半导体材料包括非晶硅。
本揭示实施例提供一种显示装置，其包括显示面板、偏光片、及光转换膜。所述显示面板包括光感传感器。所述偏光片设置于所述显示面板上。所述光转换膜与所述偏光片贴合，所述光转换膜包括转换纳米颗粒。其中，所述转换纳米颗粒包括上转换材料及涂布在所述上转换材料表面的保护层。
在本揭示实施例提供的显示装置中，所述保护层的材料包括氧化硅。
在本揭示实施例提供的显示装置中，所述光转换膜贴合在所述偏光片的上表面或下表面。
本揭示实施例提供一种显示装置，其包括显示面板、偏光片、及光转换膜。所述显示面板包括光感传感器。所述偏光片设置于所述显示面板上。所述光转换膜与所述偏光片贴合，所述光转换膜包括转换纳米颗粒。其中，所述转换纳米颗粒包括下转换材料及涂布在所述下转换材料表面的保护层。
本揭示的有益效果为：本揭示提供的显示装置及其制备方法中，采用上转换材料制备光转换膜，并把光转换膜设置在偏光片上，把光感传感器不敏感的红外光波段的光转换成光感传感器敏感的可见光区的光。解决了非晶硅半导体感光面板在红外光区响应性能较弱的问题。而且光转换膜覆于面板之上，对面板本身信赖性影响较小，无信赖性风险。另外，光转换膜也可以改用或同时使用下转换材料制备，下转换材料可以把光感传感器不敏感的紫外光波段的光转换成光感传感器敏感的可见光区的光，扩展了感光面板对各波段光的吸收。从而提升了感光面板的光响应性能，增大了信噪比，敏感度增益。而且通过设置光转换膜提升感光面板的光响应性能，可在保持现有量产架构之上进行，无需对非晶硅半导体感光面板进行材料掺杂，无需对半导体带隙调整。
附图说明
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，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。
图1为本揭示实施例提供的显示装置的第一种侧视结构示意图；
图2为本揭示实施例提供的显示装置的外壳结构示意图；
图3为本揭示实施例提供的光感传感器侧视结构示意图；
图4为本揭示实施例提供的转换纳米颗粒的第一种结构示意图；
图5为本揭示实施例提供的显示装置的第二种侧视结构示意图；
图6为本揭示实施例提供的转换纳米颗粒的第二种结构示意图；
图7为本揭示实施例提供的偏光片的结构示意图；
图8为本揭示实施例提供的显示装置制备方法的流程示意图；
图9为本揭示实施例提供的显示装置制备方法中制得的光转换膜结构示意图；
图10为本揭示实施例提供的显示装置制备方法中光转换膜贴附在偏光片上的结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本揭示可用以实施的特定实施例。本揭示所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本揭示，而非用以限制本揭示。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。
在一种实施例中，提供一种显示装置100，如图1所示，其包括显示面板10、光感传感器20、偏光片(polarizer，POL)30、光转换膜40、及盖板50。所述光感传感器20设置于所述显示面板10上。所述偏光片30，与所述显示面板10上设置有所述光感传感器20的一面贴合。所述盖板50设置于所述偏光片30上。所述光转换膜40与所述偏光片30贴合。其中，所述光转换膜40贴附在所述偏光片30的下表面。
具体的，所述显示装置100还包括外壳60，如图2所示。所述外壳60包括不透光壳体61和透光壳体62。所述显示面板10、所述光感传感器20、所述偏光片30、所述光转换膜40、及所述盖板50均设置于所述外壳60内。其中所述透光壳体62对应显示装置的显示区域，也即可视区域，所述不透光壳体61对应设置于可视区域之外的区域，以保护所述显示装置并避免外界光线进入显示装置。同时光感传感器20的入射光线X透光所述透光壳体62达到所述光感传感器20。
具体的，所述显示面板10包括液晶显示面板、OLED显示面板、Micro LED显示面板等。
进一步的，所述光感传感器20可以设置在所述显示面板10上，当然的也可以集成到所述显示面板10内、内嵌于所述显示面板10内或设置于所述显示面板10下方，本揭示不限于此。所述光感传感器20可以设置为用于环境光检测、接收远距离红外遥控信号等人机交互应用。
进一步的，所述光感传感器20使用非晶硅作为半导体层，非晶硅在可见光区具有较强的光响应性能。
进一步的，使用非晶硅作为半导体层的所述光感传感器20，可以为如图3所示的PIN结构，包括层叠设置的阴极21、电子传输层22、半导体层23、空穴传输层24及阳极25。
进一步的，所述偏光片30通过OCA(Optically Clear Adhesive)光学胶贴附在所述显示面板10上，OCA光学胶为透明的高粘性胶。具体的，所述偏光片30贴附在所述显示面板10设置有光感传感器20的一面。
进一步的，所述偏光片30的下表面贴附有光转换膜40，所述光转换膜40包括转换纳米颗粒41和转换膜基材42。具体的，如图4所示，所述转换纳米颗粒41包括上转换材料411及涂布在所述上转换材料411表面的保护层412。所述光转换膜40用于把光感传感器20不敏感的红外光波段的光转换成光感传感器20敏感的可见光区的光。需要说明的是，偏光片30的下表面是指偏光片30面向所述显示面板10的一面。把光转换膜40贴附在所述偏光片30的下表面，也即光转换膜40覆于显示面板10之上，对显示面板10本身信赖性影响较小，无信赖性风险。
具体的，把所述上转换材料411制备成圆球状或椭圆状等形状，本揭示以圆球状为例说明，但本揭示不限于此。采用涂布等工艺在圆球状的上转换材料411表面涂布一层氧化硅薄膜作为保护层412，形成所述转换纳米颗粒41。当然的所述保护层412也可以采用其他的无机材料制备。所述上转换材料411包括NaYF4:Er等由多种不同稀土元素掺杂形成的转换材料。
进一步的，把所述转换纳米颗粒41塑封在转换膜基材42中形成光转换膜40。所述转换膜基材42为高透过率的高分子膜材，例如所述转换膜基材42包括聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl methacrylate，PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Poly ethyleneterephthalate，PET)等高透过率的高分子膜材。
具体的，把聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等高透过率的高分子材料掺杂在有机溶剂中形成高分子聚合单体溶液。把所述转换纳米颗粒41掺杂于高分子聚合单体溶液中，使所述转换纳米颗粒41与所述高分子聚合单体溶液中的聚合单体共聚合，形成光转换膜40。
具体的，所述上转换材料指受到低能量的光的激发，发射出高能量的光。即经波长长、频率低的光激发后，上转换材料发射出波长短，频率高的光。上转换材料可采用不同的稀土元素进行掺杂，可将980纳米(nm)波段的光转换为480nm波段的光，也可将808nm波段的光转换为550nm波段的光。因此利用上转换材料的特性制备的光转换膜40，可将外界红外光波段(780nm-980nm)的光转换为光感传感器敏感波段的光(如480nm-600nm)，也即可见光区的光。从而增强a-Si架构下，感光面板对红外光的响应。
进一步的，所述光转换膜40可以设置为整面的膜层贴附在偏光片30的下表面，也可以根据实际需求设置为图案化的膜层贴附在偏光片30的下表面。
在本实施例中，采用上转换材料制备光转换膜并设置在偏光片的下表面，把光感传感器不敏感的红外光波段的光转换成光感传感器敏感波段的光。增强了a-Si架构下，感光面板对红外光的响应。且可在保持现有量产架构之上进行，无需材料掺杂，无需对半导体带隙调整，成本增加较少，但性能有大幅度提升。同时光转换膜覆于显示面板之上，较接近光感传感器，对光感传感器本身信赖性影响较小，无信赖性风险。
在一种实施例中，与上述实施例不同的是，所述光转换膜贴附在所述偏光片的上表面，也即所述偏光片远离所述显示面板的一面。其他说明请参照上述实施例，在此不再赘述。
在一种实施例中，提供一种显示装置101，如图5所示，其包括显示面板10、光感传感器20、偏光片30、光转换膜40’、及盖板50。所述光感传感器20设置于所述显示面板10上。所述偏光片30，与所述显示面板10上设置有所述光感传感器20的一面贴合。所述光转换膜40’与所述偏光片30贴合。其中，所述光转换膜40’贴附在所述偏光片30的上表面。所述盖板50设置于所述光转换膜40’上。
具体的，所述显示装置101还包括外壳。所述显示面板10、所述光感传感器20、所述偏光片30、及所述光转换膜40’均设置于所述外壳内。所述外壳结构可参照图2在此不再赘述。
具体的，所述光感传感器20可以设置在所述显示面板10上，当然的也可以集成到所述显示面板10内、内嵌于所述显示面板10内或设置于所述显示面板10下方，本揭示不限于此。所述光感传感器20可以设置为用于环境光检测、接收远距离红外遥控信号等人机交互应用。
进一步的，所述光感传感器20使用非晶硅作为半导体层，非晶硅在可见光区具有较强的光响应性能。
进一步的，所述偏光片30通过OCA光学胶贴附在所述显示面板10上。具体的，所述偏光片30贴附在所述显示面板10设置有光感传感器20的一面。
进一步的，所述偏光片30的上表面贴附有光转换膜40’，所述光转换膜40’包括转换纳米颗粒41’和转换膜基材42。具体的，如图6所示，所述转换纳米颗粒41’包括下转换材料413及涂布在所述下转换材料413表面的保护层412。所述光转换膜40’用于把光感传感器20不敏感的紫外光波段的光转换成光感传感器20敏感的可见光区的光。把光转换膜40’贴附在所述偏光片30的上表面，也即光转换膜40’覆于显示面板10之上，不至于对显示装置内部光路径所需的偏光特性产生影响，对显示面板10本身信赖性影响较小，无信赖性风险。
具体的，把所述下转换材料413制备成圆球状或椭圆状等形状，本揭示以圆球状为例说明，但本揭示不限于此。采用涂布等工艺在圆球状的下转换材料413表面涂布一层氧化硅薄膜作为保护层412，形成所述转换纳米颗粒41’。当然的所述保护层412也可以采用其他的无机材料制备。所述下转换材料413是由多种不同稀土元素掺杂形成的转换材料。
进一步的，把所述转换纳米颗粒41’塑封在转换膜基材42中形成光转换膜40’。所述转换膜基材42为高透过率的高分子膜材，例如所述转换膜基材包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等高透过率的高分子膜材。
具体的，把聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等高透过率的高分子材料掺杂在有机溶剂中形成高分子聚合单体溶液。把所述转换纳米颗粒41’掺杂于高分子聚合单体溶液中，使所述转换纳米颗粒41’与所述高分子聚合单体溶液中的聚合单体共聚合，形成光转换膜40’。
具体的，下转换材料指受到高能量的光激发，发射出低能量的光。即经波长短、频率高的光激发后，下转换材料发射出波长长，频率低的光。因此利用下转换材料的特性制备的光转换膜，可将外界紫外光波段的光，转换为光感传感器敏感波段的光，也即可见光区的光。从而增强a-Si架构下，面板对紫外光的响应。同时丰富了感光面板对不同波段光的响应，进而丰富了感光面板的应用场景。
进一步的，所述光转换膜40’可以设置为整面的膜层贴附在偏光片30的下表面，也可以根据实际需求设置为图案化的膜层贴附在偏光片30的下表面。当然的，利用下转换材料的特性制备的光转换膜也可以贴附在偏光片30的上表面。
在一种实施例中，与上述实施例不同的是，所述光转换膜与所述偏光片一体设置，设置在偏光片的内部膜层。
具体的，如图7所示，所述偏光片30’包括层叠设置的第一保护膜31、光转换膜40、压敏胶(Pressure Sensitive Adhesive，PSA)膜32、三醋酸纤维素(Triacetatecellulose，TAC)薄膜33、聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol，PVA)34、三醋酸纤维素(TAC)薄膜33、及复合保护膜35。其中所述偏光片30’中起到偏振作用的是聚乙烯醇34，但由于聚乙烯醇34容易水解，需要在聚乙烯醇34的上、下两个面复合一层具有高光透过率、耐水性好且有一定机械强度的三醋酸纤维素薄膜33进行防护。所述第一保护膜31为一层隔离膜(Releasefilm)，用于保护上层的压敏胶等膜层。所述复合保护膜35用于保护下层的三醋酸纤维素(TAC)等薄膜。所述光转换膜40设置在所述第一保护膜31与压敏胶膜之间。同时根据应用场景的不同，所述光转换膜可以采用上转换材料或下转换材料制备。
另外，在一种实施例中，光转换膜也可以同时使用上转换材料与下转换材料制备。
可以理解的是，本揭示的所述光转换膜40不限于设置在偏光片30’的第一保护膜31与压敏胶膜32之间，所述光转换膜40可以设置在偏光片30’的第一保护膜31与复合保护膜35之间的任意两个膜层之间或者设置在多个膜层之间。其他说明请参照上述实施例，在此不再赘述。
在一种实施例中，提供一种显示装置制备方法，如图8所示，其包括以下步骤：
步骤S10、制备光转换膜，用于不同波长的光之间的转换。
具体的，选择转换材料，在所述转换材料的表面涂布保护层，形成转换纳米颗粒。转换材料由多种不同的稀土元素掺杂形成。
具体的，如图4所示，在上转换材料411的表面涂布一层保护层412形成转换纳米颗粒41。上转换材料411包括NaYF4:Er等由多种不同的稀土元素掺杂形成转换材料。上转换材料受到低能量的光激发，发射出高能量的光。即经波长长、频率低的光激发后，上转换材料发射出波长短，频率高的光。
或者，根据实际需求及不同的应用场景，转换材料也可以为下转换材料。如图6所示，在下转换材料413的表面涂布一层保护层412形成转换纳米颗粒41’。下转换材料指受到高能量的光激发，发射出低能量的光。即经波长短、频率高的光激发后，下转换材料发射出波长长，频率低的光。
具体的，所述保护层412的材料包括氧化硅等无机材料。
进一步的，以转换材料为上转换材料为例说明，把所述转换纳米颗粒41掺杂于高分子聚合单体溶液中，使所述转换纳米颗粒41与所述高分子聚合单体溶液中的聚合单体共聚合，形成光转换膜40，如图9所示的光转换膜40，所述转换纳米颗粒41塑封在转换膜基材42中。
具体的，所述高分子聚合单体溶液包括聚甲基丙烯酸甲酯溶液、聚对苯二甲酸乙二醇酯溶液等溶液中的一种。
具体的，所述高分子聚合单体溶液是把聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等高透过率的高分子材料掺杂在有机溶剂中形成。
步骤S20、提供一偏光片，把所述光转换膜贴附在所述偏光片的上表面或下表面，如图10所示的把光转换膜40贴附在偏光片30的下表面。
步骤S30、提供一显示面板10，并把所述偏光片30贴合在所述显示面板10上，其中显示面板10上设置有光感传感器20，形成如图1所示的结构。
具体的，贴附有所述光转换膜的所述偏光片通过OCA光学胶与所述显示面板贴合。所述偏光片贴附在所述显示面板设置有光感传感器的一面。
具体的，所述光感传感器使用非晶硅作为半导体层，非晶硅在可见光区具有较强的光响应性能。
进一步的，采用上转换材料制备的光转换膜，可将光感传感器不敏感的外界红外光波段的光转换成光感传感器敏感波段的光，也即可见光区的光。从而增强a-Si架构下，面板对红外光的响应。
进一步的，采用下转换材料制备的光转换膜，可将光感传感器不敏感的外界紫外光波段的光转换成光感传感器敏感波段的光，也即可见光区的光。从而增强a-Si架构下，面板对红外光的响应。丰富了感光面板对不同波段光的响应，进而丰富了感光面板的应用场景。
进一步的，在光转换膜40上覆上盖板50，如图1所示。
根据上述实施例可知：
本揭示提供一种显示装置及其制备方法，显示装置包括显示面板、设置于显示面板上的光感传感器、偏光片、设置于偏光片上表面或下表面的光转换膜。光转换膜使用上转换材料制备时，可以把红外光波段的光转换成光感传感器敏感的可见光区的光。解决了非晶硅半导体感光面板在红外光区响应性能较弱的问题。同时，光转换膜使用下转换材料制备时，可以把紫外光波段的光转换成光感传感器敏感的可见光区的光。丰富了感光面板对不同波段光的响应，进而丰富了感光面板的应用场景。从而提升了感光面板的光响应性能，增大了信噪比，敏感度增益。
综上所述，虽然本揭示已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本揭示，本领域的普通技术人员，在不脱离本揭示的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本揭示的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种显示装置制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S10、制备光转换膜，用于不同波长的光之间的转换；
步骤S20、提供一偏光片，把所述光转换膜贴附在所述偏光片的上表面或下表面；以及
步骤S30、提供一显示面板，并把所述偏光片贴合在所述显示面板上，其中所述显示面板上设置有光感传感器。
2.根据权利要求1所述的显示装置制备方法，其特征在于，所述制备光转换膜的步骤还包括以下步骤：
步骤S11、选择转换材料，在所述转换材料的表面涂布氧化硅薄膜作为保护层，形成转换纳米颗粒；以及
步骤S12、把所述转换纳米颗粒掺杂于高分子聚合单体溶液中，使所述转换纳米颗粒与所述高分子聚合单体溶液中的聚合单体共聚合，形成光转换膜。
3.根据权利要求2所述的显示装置制备方法，其特征在于，所述转换材料包括上转换材料，所述上转换材料包括NaYF4:Er。
4.根据权利要求2所述的显示装置制备方法，其特征在于，所述转换材料包括下转换材料。
5.根据权利要求2所述的显示装置制备方法，其特征在于，所述高分子聚合单体溶液包括聚甲基丙烯酸甲酯溶液、聚对苯二甲酸乙二醇酯溶液中的一种。
6.根据权利要求1所述的显示装置制备方法，其特征在于，所述光感传感器的半导体材料包括非晶硅。
7.一种显示装置，其特征在于，包括：
显示面板，所述显示面板包括光感传感器；
偏光片，设置于所述显示面板上；以及
光转换膜，与所述偏光片贴合，所述光转换膜包括转换纳米颗粒；
其中，所述转换纳米颗粒包括上转换材料及涂布在所述上转换材料表面的保护层。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述保护层的材料包括氧化硅。
9.根据权利要求7所述的显示装置，其特征在于，所述光转换膜贴合在所述偏光片的上表面或下表面。
10.一种显示装置，其特征在于，包括：
显示面板，所述显示面板包括光感传感器；
偏光片，设置于所述显示面板上；以及
光转换膜，与所述偏光片贴合，所述光转换膜包括转换纳米颗粒；
其中，所述转换纳米颗粒包括下转换材料及涂布在所述下转换材料表面的保护层。
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