一种硅基显示面板和硅基显示装置
文献发布时间:2024-04-29 00:47:01
技术领域
本发明涉及显示技术领域,尤其涉及一种硅基显示面板和硅基显示装置。
背景技术
传统的硅基OLED器件结构在长时间使用过程中,温度会逐渐增加,高温条件下发光元件的电阻会降低,发光层中载流子迁移率会变高,导致发光元件电流升高,整个发光元件的亮度也随之增加,使得用户在使用的过程中体验感下降。
发明内容
本发明实施例提供了一种硅基显示面板和硅基显示装置,通过在电荷产生层中掺杂正温度系数热敏电阻材料,当发光元件的温度升高时,可以限制电荷产生层中电荷的传输,维持在温度升高过程中的发光元件电流以及亮度的相对稳定,提升了用户的使用体验感。
第一方面,本发明实施例提供了一种硅基显示面板,硅基显示面板包括阵列基板以及位于所述阵列基板一侧的多个发光元件;
所述发光元件包括位于所述阵列基板一侧依次设置的阳极层、发光层以及阴极层;
所述发光层包括叠层设置的电荷产生层和发光复合层;
所述电荷产生层中掺杂有正温度系数热敏电阻材料。
可选的,所述电荷产生层包括空穴功能层和电子功能层,所述空穴功能层位于所述发光复合层与所述阳极层之间,所述电子功能层位于所述发光复合层与所述阴极层之间;
所述空穴功能层中掺杂有所述正温度系数热敏电阻材料,和/或,所述电子功能层中掺杂有所述正温度系数热敏电阻材料。
可选的,所述空穴功能层包括空穴注入层和空穴传输层,所述空穴传输层位于所述空穴注入层靠近所述发光复合层的一侧;
所述电子功能层包括电子注入层和电子传输层,所述电子传输层位于所述电子注入层靠近所述发光复合层的一侧;
所述空穴传输层中掺杂有所述正温度系数热敏电阻材料,和/或,所述电子传输层中掺杂有所述正温度系数热敏电阻材料。
可选的,所述正温度系数热敏电阻材料包括BaTiO3、SrTiO3或PbTiO3中的至少一种。
可选的,所述阵列基板包括像素驱动电路,所述像素驱动电路与所述发光元件电连接;
所述像素驱动电路包括驱动模块;
所述驱动模块的输出端与所述发光元件的阳极电连接,所述发光元件的阴极与负电源电压端电连接,所述驱动模块用于在发光阶段控制所述发光元件发光。
可选的,所述像素驱动电路还包括正温度热敏电阻;
所述正温度热敏电阻的第一端与所述驱动模块的输出端电连接,所述正温度热敏电阻的第二端与所述发光元件的阳极电连接。
可选的,所述像素驱动电路还包括负温度热敏电阻;
所述负温度热敏电阻的第一端与所述发光元件的阴极电连接,所述负温度热敏电阻的第二端与所述负电源电压端电连接。
可选的,所述像素驱动电路还包括负温度热敏电阻;
所述负温度热敏电阻的第一端与所述发光元件的阳极电连接,所述负温度热敏电阻的第二端与所述发光元件的阴极电连接。
可选的,所述发光元件包括白光发光元件;
不同所述白光发光元件的所述电荷产生层中所述正温度系数热敏电阻材料的掺杂比例相同。
第二方面,本发明实施例还提供了一种硅基显示装置,包括第一方面所述的硅基显示面板。
本发明提供的硅基显示面板包括阵列基板以及位于阵列基板一侧的多个发光元件。发光元件包括位于阵列基板一侧依次设置的阳极层、发光层以及阴极层。发光层包括叠层设置的电荷产生层和发光复合层。电荷产生层中掺杂有正温度系数热敏电阻材料。正温度系数热敏电阻材料的电阻值与温度呈正相关,温度越高,正温度系数热敏电阻材料的电阻值越大,进而通过在电荷产生层中掺杂正温度系数热敏电阻材料,当发光元件的温度升高时,可以限制电荷产生层中电荷的传输,即减小发光元件的亮度,避免发光层的载流子迁移率受高温影响变高,导致发光元件的亮度升高,维持温度升高过程中的发光元件的电流以及亮度的相对稳定,提升了用户的使用体验感。
附图说明
为了更清楚地说明本发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做一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例,对于本领域的技术人员来说,可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构,驱动方法和制造方法的基本概念,拓展和延伸到其它的结构和附图,毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。
图1是本发明实施例提供的一种硅基显示面板的结构示意图;
图2是图1中沿A-A’方向的截面示意图;
图3是本发明实施例提供的一种发光元件放大后的膜层结构示意图;
图4是本发明实施例提供的另一种发光元件放大后的膜层结构示意图;
图5是本发明实施例提供的一种像素驱动电路示意图;
图6是本发明实施例提供的另一种像素驱动电路示意图;
图7是本发明实施例提供的另一种像素驱动电路示意图;
图8是本发明实施例提供的一种硅基显示装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,以下将结合本发明实施例中的附图,通过具体实施方式,完整地描述本发明的技术方案。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有其他实施例,均落入本发明的保护范围之内。
图1是本发明实施例提供的一种硅基显示面板的结构示意图,图2是图1中沿A-A’方向的截面示意图,图3是本发明实施例提供的一种发光元件放大后的膜层结构示意图,结合图1-图3所示,本发明实施例提供的硅基显示面板包括阵列基板01以及位于阵列基板01一侧的多个发光元件02。发光元件02包括位于阵列基板01一侧依次设置的阳极层10、发光层20以及阴极层30。发光层20包括叠层设置的电荷产生层210和发光复合层220。电荷产生层210中掺杂有正温度系数热敏电阻材料。
具体的,如图1,硅基显示面板包括显示区AA和非显示区AB,显示区AA包括多个发光元件02,通过多个发光元件02实现画面的显示。硅基显示面板还包括阵列基板01,多个发光元件02位于阵列基板01的一侧,阵列基板01中设置有像素驱动电路,像素驱动电路与发光元件02电连接,进而通过像素驱动电路来驱动发光元件02发光。发光元件02包括位于阵列基板01一侧依次设置的阳极层10、发光层20以及阴极层30。当发光元件02工作时,电子由阴极层30注入发光层20,空穴由阳极层10注入发光层20,电子和空穴在发光层20复合形成激发态的激子,激发态的激子衰减,并以光的形式释放能量,发光层20发光。具体的,发光层20还包括电荷产生层210和发光复合层220,其中,电荷包括空穴和电子,即电荷产生层210用于向发光复合层220中注入空穴以及电子,以使空穴和电子在发光复合层220复合形成激发态的激子,辐射发光,进而电荷产生层210包括位于发光复合层220靠近阳极层10一侧的部分,以及位于发光复合层220靠近阴极层30的一侧的部分。
现有技术中硅基显示面板中发光元件在长时间使用过程中,温度会逐渐增加,高温条件下发光元件的电阻会降低,且发光元件中发光层的载流子迁移率受温度变化比较敏感,当温度升高时载流子迁移率会变高,进而会导致发光元件的电流升高,即发光元件的亮度增加,使得用户在使用过程中的使用体验感下降。
为此,本发明实施例通过在电荷产生层210掺杂正温度系数热敏电阻材料,基于正温度系数热敏电阻材料的自身特性,在不同温度下,正温度系数热敏电阻材料会表现出不同的电阻值,具体的,当温度升高时,正温度系数热敏电阻材料的电阻值会变大,进而将正温度系数热敏电阻材料掺杂入电荷产生层210,当发光元件02长时间工作导致温度增加时,电荷产生层210的电阻值会升高,由于电荷产生层210是用于向发光复合层220中注入空穴以及电子,因此电荷产生层210中电阻值的升高会限制空穴以及电子的传输,进而来减小发光元件的亮度,避免发光层20的载流子迁移率受高温影响变高,导致发光元件02的亮度升高,维持温度升高过程中的发光元件02的电流以及亮度的相对稳定,提升了用户的使用体验感。
需要说明的是,正温度系数热敏电阻材料可以掺杂在电荷产生层210中位于发光复合层220靠近阳极层10一侧的部分,也可以掺杂在电荷产生层210中位于发光复合层220靠近阴极层30的一侧的部分,或者同时掺杂在电荷产生层210中位于发光复合层220靠近阳极层10一侧的部分,以及位于发光复合层220靠近阴极层30的一侧的部分。本发明实施例不对此进行限制,本领域技术人员可以根据需要设置。
综上,本发明提供的硅基显示面板包括阵列基板以及位于阵列基板一侧的多个发光元件。发光元件包括位于阵列基板一侧依次设置的阳极层、发光层以及阴极层。发光层包括叠层设置的电荷产生层和发光复合层。电荷产生层中掺杂有正温度系数热敏电阻材料。正温度系数热敏电阻材料的电阻值与温度呈正相关,温度越高,正温度系数热敏电阻材料的电阻值越大,进而通过在电荷产生层中掺杂正温度系数热敏电阻材料,当发光元件的温度升高时,可以限制电荷产生层中电荷的传输,即减小发光元件的亮度,避免发光层的载流子迁移率受高温影响变高,导致发光元件的亮度升高,维持在温度升高过程中的发光元件的电流以及亮度的相对稳定,提升了用户的使用体验感。
在上述实施例的基础上,继续参见图3,电荷产生层210包括空穴功能层211和电子功能层212,空穴功能层211位于发光复合层220与阳极层10之间,电子功能层212位于发光复合层220与阴极层30之间。空穴功能层211中掺杂有正温度系数热敏电阻材料,和/或,电子功能层212中掺杂有正温度系数热敏电阻材料。
具体的,空穴功能层211用于将阳极层10产生的空穴注入传输至发光复合层220,进而空穴功能层211位于电荷产生层210中靠近阳极层10的部分,即空穴功能层211位于发光复合层220与阳极层10之间。同样的,电子功能层212用于将阴极层30产生的电子注入传输至发光复合层220,进而电子功能层212位于电荷产生层210中靠近阴极层30的部分,即电子功能层211位于发光复合层220和阴极层30之间。空穴功能层211中掺杂有正温度系数热敏电阻材料,和/或,电子功能层212中掺杂有正温度系数热敏电阻材料。
示例性的,当空穴功能层211中掺杂有正温度系数热敏电阻材料时,温度升高,空穴功能层211的电阻值变大,即降低了空穴功能层211对空穴的注入传输能力,进而降低了到达发光复合层220的空穴数量,以使较少的空穴与电子在发光复合层220复合形成激发态的激子,换句话说,通过减小空穴数量来减小发光元件02的发光亮度。当电子功能层212中掺杂有正温度系数热敏电阻材料时,温度升高,电子功能层212的电阻值变大,即降低了电子功能层212对电子的注入传输能力,进而降低了到达发光复合层220的电子数量,以使较少的电子与空穴在发光复合层220复合形成激发态的激子,换句话说,通过减小电子数量来减小发光元件02的发光亮度。当空穴功能层211以及电子功能层212中均掺杂正温度系数热敏电阻材料时,温度升高,电子功能层212和空穴功能层211的电阻值均变大,即同时降低了电子功能层212对电子的注入传输能力以及空穴功能层211对空穴的注入传输能力,进而降低了到达发光复合层220的电子数量和空穴数量,以使较少的电子与较少的空穴在发光复合层220复合形成激发态的激子,换句话说,通过同时减小电子数量和空穴数量来减小发光元件02的发光亮度。
图4是本发明实施例提供的另一种发光元件放大后的膜层结构示意图,如图4所示,空穴功能层211包括空穴注入层2111和空穴传输层2112,空穴传输层2112位于空穴注入层2111靠近发光复合层220的一侧。电子功能层212包括电子注入层2121和电子传输层2122,电子传输层2122位于电子注入层2121靠近发光复合层220的一侧。空穴传输层2112中掺杂有正温度系数热敏电阻材料,和/或,电子传输层2122中掺杂有正温度系数热敏电阻材料。
具体的,空穴功能层211包括空穴注入层2111和空穴传输层2112,其中,空穴注入层2111位于阳极层10和空穴传输层2112之间,进而阳极层10通过空穴注入层2111注入空穴,并通过空穴传输层2112将阳极层10注入的空穴传输至发光复合层220,进而可以在空穴传输层2112中掺杂正温度系数热敏电阻材料,一方面,当温度升高时,空穴传输层2112的电阻值变大,即降低了空穴传输层2112对空穴的传输能力,进而降低了到达发光复合层220的空穴数量,以使较少的空穴与电子在发光复合层220复合形成激发态的激子,换句话说,通过减小空穴数量来减小发光元件02的发光亮度。另一方面,靠近阳极层10的膜层中的材料需要考虑能级影响,示例性的,LUMO是指最低未占分子轨道,HOMO是指最高占据分子轨道;LUMO对电子的亲和力较强,具有电子接受体的性质,HOMO对电子的束缚较为松弛,具有电子给予体的性质;LUMO能级越小越容易捕获电子,而HOMO能级越大越容易捕获空穴。因此,靠近阳极层10的空穴注入层2111的材料需要满足HOMO能级较大,若在空穴注入层2111掺杂正温度系数热敏电阻材料,可能会导致空穴注入层2111的HOMO能级较低,而与空穴注入层2111所需能级结构不匹配,对发光层20的能级结构影响较大,进而通过在远离阳极层10的空穴传输层2112中掺杂正温度系数热敏电阻材料,可以减小正温度系数热敏电阻材料对能级结构的影响。
同样的,电子功能层212包括电子注入层2121和电子传输层2122,电子注入层2121位于阴极层30和电子传输层2122之间,进而阴极层30通过电子注入层2121注入电子,并通过电子传输层2122将阴极层30注入的电子传输至发光复合层220,进而可以在电子传输层2122中掺杂正温度系数热敏电阻材料,一方面,当温度升高时,电子传输层2122的电阻值变大,即降低了电子传输层2122对电子的传输能力,进而降低了到达发光复合层220的电子数量,以使较少的电子与空穴在发光复合层220复合形成激发态的激子,换句话说,通过减小电子数量来减小发光元件02的发光亮度。另一方面,靠近阴极层30的膜层中的材料需要考虑能级影响,示例性的,LUMO是指最低未占分子轨道,HOMO是指最高占据分子轨道;LUMO对电子的亲和力较强,具有电子接受体的性质,HOMO对电子的束缚较为松弛,具有电子给予体的性质;LUMO能级越小越容易捕获电子,而HOMO能级越大越容易捕获空穴。因此,靠近阴极层30的电子注入层2121的材料需要满足LUMO能级较小,若在电子注入层2121掺杂正温度系数热敏电阻材料,可能会导致电子注入层2121的LUMO能级较大,与电子注入层2121所需能级结构不匹配,而对发光层20的能级结构影响较大,进而通过在远离阴极层30的电子传输层2122中掺杂正温度系数热敏电阻材料,可以减小正温度系数热敏电阻材料对能级结构的影响。
在其他实施例中,还可以同时在空穴传输层2112和电子传输层2122中掺杂正温度系数热敏电阻材料,具有上述实施例相同的效果,本发明在此不在赘述。
可选的,在上述实施例的基础上,正温度系数热敏电阻材料包括BaTiO3、SrTiO3或PbTiO3中的至少一种。其中,BaTiO3具有较高的介电常数,且在居里温度以下时,BaTiO3的电阻值稍有降低但基本维持一定。当环境温度超过居里点,电阻值会发生显著变化,电阻值呈对数增长。同样的,SrTiO3以及PbTiO3均具有随温度升高,电阻值会增大的特性。需要说明的是,本发明实施例仅示例性的以正温度系数热敏电阻材料包括BaTiO3、SrTiO3或PbTiO3中的至少一种来说明,但并不对此进行限制,在其他实施例中,正温度系数热敏电阻材料还可以包括其他材料,只要保证其电阻值虽温度升高而变大即可。
可选的,图5是本发明实施例提供的一种像素驱动电路示意图,如图2和图5所示,阵列基板01包括像素驱动电路40,像素驱动电路40与发光元件02电连接。像素驱动电路40包括驱动模块410。驱动模块410的输出端与发光元件02的阳极电连接,发光元件02的阴极与负电源电压端PVEE电连接,驱动模块40用于在发光阶段控制发光元件02发光。
示例性的,本发明实施例以7T1C电路进行说明,如图5所示,像素驱动电路包括驱动模块410、数据写入模块420、阈值补偿模块430、第一发光控制模块440、第二发光控制模块450、第一初始化模块460以及第二初始化模块470。其中,第一发光控制模块440包括第一晶体管M1,第二发光控制模块450包括第六晶体管M6。第一晶体管M1和第六晶体管M6位于正电源电压端PVDD和负电源电压端PVEE之间,移位寄存器输出的使能信号与第一晶体管M1的控制端以及第六晶体管M6的控制端电连接,像素驱动电路40与发光元件02电连接,进而通过移位寄存器输出的使能信号控制发光元件02发光阶段的工作状态。驱动模块410可以包括第三晶体管M3,数据写入模块420可以包括第二晶体管M2,第二晶体管M2的第一端与数据信号端Vdate连接,第二晶体管M2的控制端与第一扫描信号端S1电连接,阈值补偿模块430包括第四晶体管M4,第四晶体管M4的控制端与第二扫描信号端S2电连接,数据写入模块420和阈值补偿模块430均位于数据信号的写入路径上,用于将数据信号写入第二晶体管M2的第一端,以控制第二晶体管M2的工作状态,进而控制驱动电流的大小,控制发光元件02的发光亮度。第一初始化模块460包括第五晶体管M5,第五晶体管M5的控制端与第三扫描信号端S3电连接,第五晶体管M5的第一端与第一参考信号端Vref1电连接,第五晶体管M5的第二端与第三晶体管M3的控制端电连接,用于对驱动模块410的控制端电位进行复位。第二初始化模块470包括第七晶体管M7,第七晶体管M7的控制端与第四扫描信号线S4电连接,第七晶体管M7的第一端与第二参考信号端Vref2电连接,第七晶体管M7的第二端与发光元件02电连接,用于对发光元件02的阳极进行复位,避免上一帧发光影响本帧发光。
在上述实施例的基础上,继续参见图5,像素驱动电路40还包括正温度热敏电阻480。正温度热敏电阻480的第一端与驱动模块410的输出端电连接,正温度热敏电阻480的第二端与发光元件02的阳极电连接。
具体的,正温度热敏电阻480的电阻值与温度呈正相关,温度越高,正温度热敏电阻480的电阻值越大。当发光元件02长时间工作导致温度升高时,正温度热敏电阻480的电阻值变大,由于正温度热敏电阻480的第一端与驱动模块410的输出端电连接,正温度热敏电阻480的第二端与发光元件02的阳极电连接,即正温度热敏电阻480与发光元件02的阳极串联,正温度热敏电阻480的电阻值的增加使正温度热敏电阻480与发光元件02的阳极所形成的等效电阻的电阻值也随之增加,此时写入发光元件02的阳极的正性电源信号的电压值减小,发光元件02的阳极与阴极之间的压差变小,从而使流至发光元件02的电流减小,以此来减小发光元件02的亮度,避免发光层的载流子迁移率受高温影响变高,导致发光元件02的电流升高,维持在温度升高过程中的发光元件电流以及亮度的相对稳定,提升了用户的使用体验感。
在一实施例中,图6是本发明实施例提供的另一种像素驱动电路示意图,如图6所示,像素驱动电路40还包括负温度热敏电阻490。负温度热敏电阻490的第一端与发光元件02的阴极电连接,负温度热敏电阻490的第二端与负电源电压端PVEE电连接。
具体的,负温度热敏电阻490的电阻值与温度呈负相关,温度越高,负温度热敏电阻490的电阻值越小。当发光元件02长时间工作导致温度升高时,负温度热敏电阻490的电阻值变小,由于负温度热敏电阻490的第一端与发光元件02的阴极电连接,负温度热敏电阻490的第二端与负电源电压端PVEE电连接,即负温度热敏电阻490与发光元件02的阴极串联,负温度热敏电阻490的电阻值的减小使正温度热敏电阻480与发光元件02所形成的等效电阻的电阻值也随之减小,此时写入发光元件02的阴极的负性电源信号的电压值增大,发光元件02的阳极与阴极之间的压差变小,从而使流至发光元件02的电流减小,以此来减小发光元件02的亮度,避免发光层的载流子迁移率受高温影响变高,导致发光元件02的电流升高,维持在温度升高过程中的发光元件电流以及亮度的相对稳定,提升了用户的使用体验感。
在又一实施例中,图7是本发明实施例提供的另一种像素驱动电路示意图,如图7所示,像素驱动电路40还包括负温度热敏电阻490,负温度热敏电阻490的第一端与发光元件02的阳极电连接,负温度热敏电阻490的第二端与发光元件02的阴极电连接。
具体的,具体的,负温度热敏电阻490的电阻值与温度呈负相关,温度越高,负温度热敏电阻490的电阻值越小。当发光元件02长时间工作导致温度升高时,负温度热敏电阻490的电阻值变小,由于负温度热敏电阻490的第一端与发光元件02的阳极电连接,负温度热敏电阻490的第二端与发光元件02的阴极电连接,即负温度热敏电阻490与发光元件02并联,当负温度热敏电阻490的电阻值变小时,负温度热敏电阻490上的电流变大,则流至发光元件02的电流减小,以此来减小发光元件02的亮度,避免发光层的载流子迁移率受高温影响变高,导致发光元件02的电流升高,维持在温度升高过程中的发光元件电流以及亮度的相对稳定,提升了用户的使用体验感。
可选的,在上述实施例的技术上,如图1-图3所示,发光元件02包括白光发光元件。不同白光发光元件的电荷产生层210中正温度系数热敏电阻材料的掺杂比例相同。
具体的,发光元件02包括白光发光元件,白光发光元件可以发出白色光,通过在白光发光元件上设置色阻层,通过白光发光元件和色阻层来实现白光发光元件最终出射不同颜色的颜色光。示例性的,色阻层包括红色色阻层、绿色色阻层和蓝色色阻层,红色色阻层可以透光红色光线,进而白色发光元件和红色色阻层可以发出红色光,同样的,白色发光元件和绿色色阻层可以发出绿色光,白色发光元件和蓝色色阻层可以发出蓝色光,实现硅基显示面板的彩色显示。进而通过设置不同白光发光元件的电荷产生层210中正温度系数热敏电阻材料的掺杂比例相同,来保正温度系数热敏电阻材料对不同白光发光元件的电荷产生层210的影响相近,进一步保证基于白光发光元件和色阻层来实现白光发光元件最终出射不同颜色光的亮度相近,提升了用户的使用体验感。
基于相同的发明构思,本发明实施例还提供了一种硅基显示装置,图8是本发明实施例提供的一种硅基显示装置的结构示意图,如图8所示,该硅基显示装置100包括上述任一实施例所述的硅基显示面板1,因此,本发明实施例提供的硅基显示装置100具备上述实施例中相应的有益效果,这里不再赘述。示例性的,该硅基显示装置100可以是手机、电脑、智能可穿戴设备(例如,智能手表)以及车载显示设备等电子设备,本发明实施例对此不作限定。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
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