CN113409721B - 一种发光器件电场驱动调制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，包括发光器件、绝缘层、第一驱动电极、第二驱动电极以及调制电极；所述第一驱动电极与调制电极位于发光器件的一侧，所述第二驱动电极位于发光器件的另一侧；所述发光器件、第一驱动电极、第二驱动电极以及调制电极相互之间设有所述绝缘层；其中，向驱动电极施加驱动信号为所述发光器件的发光提供能量，向调制电极施加调制信号在所述发光器件周围形成调制电场；通过施加电信号于驱动电极和调制电极形成不同电场耦合方式，对所述发光器件进行驱动调制。本发明有利于缩小发光像元尺寸，降低器件制备复杂度。
Description
技术领域
本发明涉及发光显示驱动技术领域，特别是一种发光器件电场驱动调制装置。
背景技术
在发光显示驱动领域中，无源驱动矩阵的像素有阴、阳极基板共同组成，以二者交叉部分产生发光，无源驱动具有结构简单，成本低等优点，但由于驱动电压高，寿命短，不适于用于大尺寸和高清晰显示；相比于无源驱动，有源TFT驱动的发光器件展现出一系列的优势，其每个像素配备一个电荷存储电容，***驱动电路和显示阵列整个***集成在同一玻璃基板上，具有存储效应，不受电极数限制，易于实现高亮度和高分辨率；可以对各个像素的亮度和灰度进行调制，有助于彩色化；有源矩阵驱动电路在显示屏幕内，易于小型化。在应用于LCD、OLED等发光器件上时，有着高效率、低功耗、集成度和小型化等优点。
当下的有源TFT驱动的发光器件驱动方案为电流或电压驱动，虽然于无源驱动方式相比有众多优势，但由于其结构复杂，技术门槛高，成本高，不可避免地需要制备有源层与多个电极，这将导致开口率降低，发光像元尺寸偏大，不利于显示像素的亚微米微型化。为了解决以上问题，设计新的发光器件驱动调制装置成为迫切的要求。
综上，研发新型发光器件驱动调制装置对缩小发光像元尺寸，降低器件制备复杂度，显示像素亚微米微型化具有重大意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种发光器件电场驱动调制装置，有利于缩小发光像元尺寸，降低器件制备复杂度。
本发明采用以下方案实现：一种发光器件电场驱动调制装置，具体包括发光器件、绝缘层、第一驱动电极、第二驱动电极以及调制电极；
所述第一驱动电极与调制电极位于发光器件的一侧，所述第二驱动电极位于发光器件的另一侧；
所述发光器件、第一驱动电极、第二驱动电极以及调制电极相互之间设有所述绝缘层；
其中，向驱动电极施加驱动信号为所述发光器件的发光提供能量，向调制电极施加调制信号在所述发光器件周围形成调制电场；通过施加电信号于驱动电极和调制电极形成不同电场耦合方式，对所述发光器件进行驱动调制。
进一步地，所述发光器件包括但不限于无机发光二极管、量子点发光二极管、有机发光二极管、液晶显示器件、纳米pn结或量子点。
进一步地，所述第一驱动电极与调制电极位于同一平面或不同平面。
进一步地，所述调制电极的数量为一个以上。
进一步地，所述第一驱动电极与调制电极的形状包括条状、叉指状、环状、点状电极或其组合。
进一步地，所述第一驱动电极、第二驱动电极和调制电极至少有一个电极是透明电极，其材料包括石墨烯、氧化铟锡、碳纳米管、银纳米线、铜纳米或其组合；所述第一驱动电极、第二驱动电极和调制电极的不透明电极的材料包括金、银、铝、铜或其合金。
进一步地，所述绝缘层的材料包括有机绝缘材料、无机绝缘材料、空气、真空或其组合。
进一步地，所述绝缘层在380nm至780nm波长之间的光线透过率大于等于70%。
进一步地，所述发光器件由一套以上驱动电极和调制电极来驱动控制，其中一套包括一个第一驱动电极、一个第二驱动电极以及一个调制电极。
进一步地，所述发光器件为全彩色显示器件。
进一步地，所述第一驱动电极、第二驱动电极、调制电极的厚度为1nm至10μm之间，绝缘层厚度为1nm至10μm之间，发光器件厚度为1nm至10μm之间，长度和宽度为10nm至1000μm之间。
进一步地，所述位于同一平面的第一驱动电极和所述调制电极的水平距离为1nm至1000μm之间。所述位于不同平面的第一驱动电极和所述调制电极的垂直距离为1nm至1000μm之间。
进一步地，所述第一驱动电极、第二驱动电极、调制电极、绝缘层、发光器件的制备方法包括但不限于外延生长、沉积、蒸镀、喷墨打印、光刻、刮涂、旋涂、转移或压印。
进一步地，所述驱动信号波形包括但不限于正弦波、三角波、方波或脉冲，信号频率在0 Hz至100GHz之间。
进一步地，所述调制信号波形包括直流电压、正弦波、三角波、方波或脉冲，信号频率在0 Hz至100GHz之间。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明的发光器件电场驱动调制装置主要通过外部电场调控发光器件的开、断和亮度，避免了薄膜晶体管、场效应晶体管、双极型晶体管的使用，有利于缩小发光像元尺寸，降低器件制备复杂度，是实现显示像素亚微米微型化的一种重要技术支撑。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明实施例一的结构示意图。
图3为本发明实施例一的驱动方案示意图。
图4为本发明实施例二的结构示意图。其中（a）为正剖视图，（b）为俯视图。
图5为本发明实施例二的驱动方案示意图。
图6为本发明实施例三的结构示意图。
图7为本发明实施例三的驱动方案示意图。
图中，1为下透明基板，2为绝缘层，3为发光体，4为上透明基板，101为第二驱动电极，401为第一驱动电极，402为调制电极。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，本实施例提供了一种发光器件电场驱动调制装置，具体包括发光器件、绝缘层、第一驱动电极、第二驱动电极以及调制电极；
所述第一驱动电极与调制电极位于发光器件的一侧，所述第二驱动电极位于发光器件的另一侧；
所述发光器件、第一驱动电极、第二驱动电极以及调制电极相互之间设有所述绝缘层；
其中，向驱动电极施加驱动信号为所述发光器件的发光提供能量，向调制电极施加调制信号在所述发光器件周围形成调制电场；通过施加电信号于驱动电极和调制电极形成不同电场耦合方式，对所述发光器件进行驱动调制。
其中，所述驱动电极、调制电极和绝缘层可以构成电容器件，在外加驱动调制信号撤除期间，通过电容器上的电压，维持对发光器件的驱动调制。
在本实施例中，所述发光器件包括但不限于无机发光二极管、量子点发光二极管、有机发光二极管、液晶显示器件、纳米pn结或量子点。
在本实施例中，所述第一驱动电极与调制电极位于同一平面或位于不同平面。
在本实施例中，所述调制电极的数量为一个以上。
在本实施例中，所述第一驱动电极与调制电极的形状包括条状、叉指状、环状、点状电极或其组合。
在本实施例中，所述第一驱动电极、第二驱动电极和调制电极至少有一个电极是透明电极，其材料包括石墨烯、氧化铟锡、碳纳米管、银纳米线、铜纳米或其组合；所述第一驱动电极、第二驱动电极和调制电极的不透明电极的材料包括金、银、铝、铜或其合金。
在本实施例中，所述绝缘层的材料包括有机绝缘材料、无机绝缘材料、空气、真空或其组合。
在本实施例中，所述绝缘层在380nm至780nm波长之间的光线透过率大于等于70%。
在本实施例中，所述发光器件由一套以上驱动电极和调制电极来驱动控制，其中一套包括一个第一驱动电极、一个第二驱动电极以及一个调制电极。
在本实施例中，所述发光器件为全彩色显示器件。该发光器件可以发出不同颜色的光谱，通过独立控制红绿蓝三基色发光器件，可以实现全彩色显示。
在本实施例中，所述第一驱动电极、第二驱动电极、调制电极的厚度为1nm至10μm之间，绝缘层厚度为1nm至10μm之间，发光器件厚度为1nm至10μm之间，长度和宽度为10nm至1000μm之间。
在本实施例中，所述位于同一平面的第一驱动电极和所述调制电极水平距离为1nm至1000μm之间。
在本实施例中，所述位于不同平面的第一驱动电极和所述调制电极垂直距离为1nm至1000μm之间。
在本实施例中，所述第一驱动电极、第二驱动电极、调制电极、绝缘层、发光器件的制备方法包括但不限于外延生长、沉积、蒸镀、喷墨打印、光刻、刮涂、旋涂、转移或压印。
在本实施例中，所述驱动信号波形包括但不限于正弦波、三角波、方波或脉冲，信号频率在0 Hz至100GHz之间。
在本实施例中，所述调制信号波形包括直流电压、正弦波、三角波、方波或脉冲，信号频率在0 Hz至100GHz之间。
下面结合图2至图7，分为三个具体的实施例进行介绍。
实施例一。
如图2所示，本实施例中，第一驱动电极与调制电极位于同一平面，且第一驱动电极与调制电极均为条状。本实施例的电场驱动调制装置制造方法如下：
（1）所述发光体为基于GaN的LED，所述LED横向尺寸为5μm×5μm，厚度为1μm。
（2）分别对具有图形化的第二驱动电极的基板1和第一驱动电极、调制电极的基板2进行清洗和处理。所述第一驱动电极401、调制电极402及第二驱动电极101均为氧化铟锡，所述第一驱动电极、调制电极尺寸为2μm×6μm，所述第二驱动电极尺寸为6μm×6μm，三个电极厚度均为10nm。
（3）采用磁控溅射方式在所述第二驱动电极101表面沉积绝缘层2，所述绝缘层2厚度为10nm。
（4）将LED发光体转移置绝缘层中，并采用磁控溅射方式在转移发光体后的器件上继续沉积绝缘层2，使得绝缘层总厚度为30nm。
（5）将所述基板2组装在沉积完绝缘层的器件表面，使得所述LED发光***于所述第一驱动电极、调制电极与第二驱动电极之间形成的独立空间内。
如图3所示，在所述第一驱动电极与第二驱动电极施加正弦信号时，发光体发光；在所述第一驱动电极、调制电极与第三电极施加交变驱动信号时，发光体发光。在所述第一驱动电极与调制电极、第二驱动电极施加交变驱动信号时，发光体不发光。
实施例二。
如图4所示，本实施例中，第一驱动电极与调制电极位于同一平面，第一驱动电极为环状，调制电极为条状。本实施例的电场驱动调制装置制造方法如下：
（1）所述发光体为OLED器件，所述OLED横向尺寸为10μm×10μm，厚度为1μm。
（2）分别对具有图形化的第二驱动电极的基板1和第一驱动电极、调制电极的基板2进行清洗和处理。所述第一驱动电极401、调制电极402及第二驱动电极101均为氧化铟锡，所述第一驱动电极、调制电极尺寸为7μm×15μm，所述第二驱动电极尺寸为15μm×15μm，三个电极厚度均为10nm。
（3）采用磁控溅射方式在所述第二驱动电极101表面沉积绝缘层2，所述绝缘层2厚度为10μm。
（4）将OLED发光体转移置绝缘层中，并采用磁控溅射方式在转移发光体后的器件上继续沉积绝缘层2，使得绝缘层总厚度为30μm。
（5）将所述基板2组装在沉积完绝缘层的器件表面，使得所述OLED发光***于所述第一驱动电极、调制电极与第二驱动电极之间形成的独立空间内。
如图5所示，在所述第一驱动电极与第二驱动电极施加正弦信号时，发光体发光；在所述第一驱动电极、调制电极与第三电极施加交变驱动信号时，发光体发光。在所述第一驱动电极与调制电极、第二驱动电极施加交变驱动信号时，发光体不发光。
实施例三。
如图6所示，本实施例中，第一驱动电极与调制电极分别位于上、下两个平面，二者的位置可以互换，本实施例以第一驱动电极在上，调制电极在下为例进行说明。本实施例的电场驱动调制装置制造方法如下：
（1）所述发光体为QLED器件，所述QLED横向尺寸为10μm×10μm，厚度为1μm。
（2）分别对具有图形化的第二驱动电极的基板1和第一驱动电极、调制电极的基板2进行清洗和处理。所述第一驱动电极401、第二驱动电极101为氧化铟锡，所述调制电极402为碳纳米管，所述第一驱动电极、第二驱动电极、调制电极尺寸均为15μm×15μm，三个电极厚度均为10nm。
（3）采用磁控溅射方式在所述第二驱动电极101表面沉积绝缘层2，所述绝缘层2厚度为10μm。
（4）将QLED发光体转移置绝缘层中，并采用磁控溅射方式在转移发光体后的器件上继续沉积绝缘层2，使得绝缘层厚度为20μm。
（5）在形成的绝缘层上旋涂上一层碳纳米管作为调制电极，旋涂厚度为10nm。
（6）在碳纳米管调制电极上继续沉积10μm厚的绝缘层。
（5）将所述基板2组装在沉积完绝缘层的器件表面，使得所述QLED发光***于所述调制电极与第二驱动电极之间形成的独立空间内。
如图7所示，在所述第一驱动电极与第二驱动电极施加正弦信号时，发光体发光；在所述第一驱动电极、调制电极与第三电极施加交变驱动信号时，发光体发光。在所述第一驱动电极与调制电极、第二驱动电极施加交变驱动信号时，发光体不发光。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (15)
1.一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，包括发光器件、绝缘层、第一驱动电极、第二驱动电极以及调制电极；所述第一驱动电极与调制电极位于发光器件的一侧，所述第二驱动电极位于发光器件的另一侧；所述第一驱动电极与调制电极之间的距离小于第一驱动电极与第二驱动电极之间的距离；
向所述第一驱动电极施加交流信号，同时向所述第二驱动电极施加接地信号，同时向所述调制电极施加与第一驱动电极相同的交流信号时，所述驱动电极为所述发光器件的发光提供能量，所述发光器件发光；向所述第一驱动电极施加交流信号，同时向所述第二驱动电极施加接地信号，同时向所述调制电极施加接地信号时，所述调制电极在所述发光器件周围形成调制电场，所述发光器件停止发光；通过施加电信号于驱动电极和调制电极形成不同电场耦合方式，对所述发光器件进行驱动调制。
2.根据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述发光器件包括无机发光二极管、量子点发光二极管、有机发光二极管、液晶显示器件、纳米pn结。
3.根据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述第一驱动电极与调制电极位于同一平面或位于不同平面。
4.根据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述调制电极的数量为一个以上。
5.据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述第一驱动电极与调制电极的形状包括条状、叉指状、环状、点状电极中的一种或多种组合。
6.据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述第一驱动电极、第二驱动电极和调制电极至少有一个电极是透明电极，其材料包括石墨烯、氧化铟锡、碳纳米管、银纳米线、铜纳米中的一种或多种组合；所述第一驱动电极、第二驱动电极和调制电极的不透明电极的材料包括金、银、铝、铜中的一种或多种合金。
7.据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述绝缘层的材料包括有机绝缘材料、无机绝缘材料、空气、真空中的一种或多种组合。
8.据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述绝缘层在380nm至780nm波长之间的光线透过率大于等于70%。
9.据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述发光器件由一套以上驱动电极和调制电极来驱动控制，其中一套包括一个第一驱动电极、一个第二驱动电极以及一个调制电极。
10.据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述发光器件为全彩色显示器件。
11.据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述第一驱动电极、第二驱动电极、调制电极的厚度为1nm至10μm之间，绝缘层厚度为1nm至10μm之间，发光器件厚度为1nm至10μm之间，长度和宽度为10nm至1000μm之间。
12.据权利要求3所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述位于同一平面的第一驱动电极和所述调制电极水平距离为1nm至1000μm之间；所述位于不同平面的第一驱动电极和所述调制电极垂直距离为1nm至1000μm之间。
13.据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述第一驱动电极、第二驱动电极、调制电极、绝缘层、发光器件的制备方法包括外延生长、沉积、蒸镀、喷墨打印、光刻、刮涂、旋涂、转移或压印。
14.据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述第一驱动电极施加的交流信号波形包括正弦波、三角波、方波或脉冲，信号频率在0 Hz至100GHz之间。
15.据权利要求1所述的一种发光器件电场驱动调制装置，其特征在于，所述调制电极施加的交流信号波形包括直流电压、正弦波、三角波、方波或脉冲，信号频率在0 Hz至100GHz之间。
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