一种显示装置和显示设备的制作方法

1.本公开涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置和显示设备。


背景技术：

2.发光二极管（led）作为半导体发光材料，可以将电能转换为光能，不同材料构成的发光二极管可以发射不同颜色的光线，因此存在多种颜色的发光二极管。将红蓝绿三原色分别对应的发光二极管设置在合色棱镜的不同入光面，可以得到的颜色为白色的出射光线，通过调节三种颜色的发光的比例关系，也能够得到其他颜色的出射光线，形成最终屏幕上的彩色图案。而为了保证出光均匀，发光二极管中的红绿蓝三色发光二极管均采用同一种驱动模式，以保证亮度的均匀性。
3.但是目前合色棱镜上设置的三色发光二极管会在同一个驱动模式下工作，由于红光发光二极管中的磷化铝镓铟这种材料的存在，决定了红光发光二极管只能在高电流密度下才能使自身的发光效率最大化，而绿光发光二极管和蓝光发光二极管在低电流密度下就可以使自身的发光效率最大化。在同一种驱动模式下为了保证亮度均匀性，三色发光二极管的电流密度范围必须相同，因此不可兼顾红光和绿光蓝光的发光效率，使发光效率较低。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本公开提供了一种显示装置和显示设备，能够使各个发光单元的发光效率达到最大化，并且不影响亮度均匀性，确保显示装置的显示效果。
5.第一方面，本公开提供一种显示装置，包括：第一发光单元、至少一个第二发光单元和合色棱镜；所述第一发光单元和至少一个所述第二发光单元分别设置在所述合色棱镜的不同入光面；所述合色棱镜用于将所述第一发光单元和所述第二发光单元的出射光合成后出射；所述第一发光单元包括多个第一发光元件；所述第二发光单元包括多个第二发光元件；所述第一发光单元为无源驱动模式；所述第二发光单元为有源驱动模式；所述第一发光单元的最大发光效率对应的驱动电流密度大于所述第二发光单元的最大发光效率对应的驱动电流密度，且所述第一发光单元的最大发光效率对应的驱动电流密度与所述第二发光单元的最大发光效率对应的驱动电流密度的差值大于预设值；不同所述第二发光单元的最大发光效率对应的驱动电流密度的差值小于等于所述预设值。
6.在一些实施例中，所述第一发光单元包括第一发光元件阵列基板和无源驱动芯片；所述第一发光元件阵列基板包括阵列排布的多个所述第一发光元件、多条数据线和多条扫描线；每一行所述第一发光元件的阴极通过同一所述扫描线与所述无源驱动芯片电连接；每一列所述第一发光元件的阳极通过同一所述数据线与所述无源驱动芯片电连
接。
7.在一些实施例中，所述第二发光单元包括第二发光元件阵列基板和有源驱动芯片；所述第二发光元件阵列基板包括阵列排布的多个所述第二发光元件；所述有源驱动芯片包括阵列排布的多个驱动电路；各所述第二发光元件的阴极电连接；每个所述第二发光元件的阳极与一一对应的所述驱动电路电连接。
8.在一些实施例中，所述第一发光单元的出射光为红色；所述第二发光单元的出射光为蓝色或者绿色。
9.在一些实施例中，所述显示装置包括一个所述第二发光单元；所述第一发光单元和所述第二发光单元分别位于所述合色棱镜相邻的两个入光面；所述合色棱镜包括第一分光合色滤光片；所述第一发光单元的出射光经所述第一分光合色滤光片反射后出射；所述第二发光单元经所述第一分光合色滤光片透射后出射；或者，所述第二发光单元的出射光经所述第一分光合色滤光片反射后出射；所述第一发光单元经所述第一分光合色滤光片透射后出射。
10.在一些实施例中，所述显示装置包括一个所述第二发光单元；所述第一发光单元和所述第二发光单元分别位于所述合色棱镜相对的两个入光面；所述合色棱镜包括交叉设置的第一分光合色滤光片和第二分光合色滤光片；所述第一发光单元的出射光经所述第一分光合色滤光片反射后出射；所述第二发光单元的出射光经所述第二分光合色滤光片反射后出射。
11.在一些实施例中，所述显示装置包括两个所述第二发光单元；所述第一发光单元和第一个所述第二发光单元分别位于所述合色棱镜相对的两个入光面；第一个所述第二发光单元和第二个所述第二发光单元分别位于所述合色棱镜相邻的两个入光面；所述合色棱镜包括交叉设置的第一分光合色滤光片和第二分光合色滤光片；所述第一发光单元的出射光经所述第一分光合色滤光片反射后出射；第一个所述第二发光单元的出射光经所述第二分光合色滤光片反射后出射；第二个所述第二发光单元经所述第一分光合色滤光片以及所述第二分光合色滤光片透射后出射。
12.在一些实施例中，所述第一发光单元为micro-led或mini-led。
13.在一些实施例中，所述第一发光元件阵列基板与所述无源驱动芯片采用混合键合的方式键合；所述第二发光元件阵列基板与所述有源驱动芯片采用混合键合的方式键合。
14.第二方面，本公开提供一种显示设备，包括如第一方面中任意实施例所述的显示装置。
15.本公开通过将第一发光单元和至少一个第二发光单元分别设置在合色棱镜的不同入光面；合色棱镜用于将第一发光单元和第二发光单元的出射光合成后出射；第一发光单元包括多个第一发光元件；第二发光单元包括多个第二发光元件。通过将第一发光单元设置为无源驱动模式，第二发光单元设置为有源驱动模式，采用不同驱动模式控制不同颜色的发光单元。而第一发光单元在驱动电流密度较大时才会达到最大发光效率，第二发光单元在驱动电流密度较小时就可以达到最大发光效率，而采用不同的驱动模式，将两种驱动模式结合，将不同发光单元的电流密度控制在不同范围内，也不会影响亮度的均匀性。本
公开能够使各个发光单元的发光效率达到最大化，并且不影响亮度均匀性，确保显示装置的显示效果。
附图说明
16.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
17.为了更清楚地说明本公开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地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本公开实施例提供的一种显示装置的结构示意图；图2为本公开实施例提供的一种合色棱镜合光原理示意图；图3为本公开实施例提供的一种第一发光单元的结构示意图；图4为本公开实施例提供的一种第二发光单元的结构示意图；图5为本公开实施例提供的又一种显示装置的结构示意图；图6为本公开实施例提供的又一种显示装置的结构示意图；图7为本公开实施例提供的又一种显示装置的结构示意图。
具体实施方式
19.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.图1为本公开实施例提供的一种显示装置的结构示意图，本公开实施例提供一种显示装置，如图1所述，显示装置包括：第一发光单元10、至少一个第二发光单元20和合色棱镜30。第一发光单元10和至少一个第二发光单元20分别设置在合色棱镜30的不同入光面，合色棱镜30用于将第一发光单元10和第二发光单元20的出射光合成后出射。第一发光单元10包括多个第一发光元件，第二发光单元20包括多个第二发光元件。
22.第一发光单元10为无源驱动模式，第二发光单元20为有源驱动模式。第一发光单元10的最大发光效率对应的驱动电流密度大于第二发光单元20的最大发光效率对应的驱动电流密度，且第一发光单元10的最大发光效率对应的驱动电流密度与第二发光单元20的最大发光效率对应的驱动电流密度的差值大于预设值。不同第二发光单元20的最大发光效率对应的驱动电流密度的差值小于等于预设值。
23.第一发光单元10和至少一个第二发光单元20设置在合色棱镜30的不同入光面，当显示装置工作时，第一发光单元10发射的光线与第二发光单元20发射的光线经过合色棱镜30的出射面合成后出射，进而合成不同颜色的出射光线。其中，第一发光单元10包括多个第一发光元件，多个第一发光元件位于第一发光单元10的不同位置，第一发光元件的亮灭组成第一发光单元10发射的光线。第二发光单元20包括多个第二发光元件，多个第二发光元
件位于第二发光单元20的不同位置，第二发光元件的亮灭组成第二发光单元20发射的光线。
24.第一发光单元10和第二发光单元20发光时，需要电信号驱动，驱动电流密度会影响发光单元的最大发光效率，由于制备发光单元材料的性质原因，不同的发光单元在最大发光效率时对应的驱动电流密度也有区别。而处于不同驱动模式下，第一发光单元10和第二发光单元20的驱动电流范围不同时，不会影响发光均匀性。第一发光单元10为无源驱动模式，第一发光单元10在驱动电流密度较大时才能够达到最大发光效率，第二发光单元20为有源驱动模式，第二发光单元20在驱动电流密度较小时就可以达到最大发光效率。因此第一发光单元10最大发光效率对应的驱动电流密度大于第二发光单元20的最大发光效率对应的驱动电流密度。并且需要第一发光单元10的最大发光效率对应的驱动电流密度与第二发光单元20的最大发光效率对应的驱动电流密度的差值大于预设值，这时说明二者在最大发光效率时对应的驱动电流差距较大，在同一个驱动模式达到最大发光效率时，会影响亮度均匀性，因此需要在不同的驱动模式下工作。若第一发光单元10和第二发光单元20在最大发光效率时对应的驱动电流密度的差值小于预设值，则二者的驱动电流密度在同一范围内，可以采用同一个驱动方式控制。
25.又因为存在多种颜色的第二发光单元20，不同颜色的第二发光单元20的制备材料不同，因此在达到最大发光效率时对应的驱动电流密度也会存在区别，为了保证在同一驱动模式下工作的不同第二发光单元20发光时亮度均匀，需要不同第二发光单元20的最大发光效率对应的驱动电流密度的差值小于等于预设值，差值过大则会影响亮度均匀性。
26.示例性地，图2为本公开实施例提供的一种合色棱镜合光原理示意图，设置了三个发光单元，如红光第一发光单元101、蓝光第二发光单元201和绿光第二发光单元202，均设置在合色棱镜30的出光面上。其中，红光在驱动电流密度为100a/cm
²
时，达到最大发光效率，蓝光在驱动电流密度为10a/cm
²
时，达到最大发光效率，绿光在驱动电流密度为1a/cm
²
时，达到最大发光效率。红光第一发光单元101的最大发光效率对应的驱动电流大于蓝光第二发光单元201和绿光第二发光单元202的最大发光效率对应的驱动电流。若将第二发光单元的最大发光效率对应的驱动电流密度的差值小于等于预设值中的预设值设置为50，蓝光第二发光单元201和绿光第二发光单元202最大发光效率对应的驱动电流密度的差值也符合要求。因此，红光第一发光单元101在无源驱动模式下工作，在驱动电流密度较高时，达到最大发光效率；蓝光第二发光单元201和绿光第二发光单元202均在有源驱动模式下工作，并均在驱动电流密度较低时达到最大发光效率，同时，由于在不同驱动模式下，驱动电流密度不同也不会影响显示设备的亮度均匀性。
27.本公开实施例通过将第一发光单元设置为无源驱动模式，第二发光单元设置为有源驱动模式，采用不同驱动模式控制不同颜色的发光单元。而第一发光单元在驱动电流密度较大时才会达到最大发光效率，第二发光单元在驱动电流密度较小时就可以达到最大发光效率，而采用不同的驱动模式，将两种驱动模式结合，将不同发光单元的电流密度控制在不同范围内，也不会影响亮度的均匀性。本公开能够使各个发光单元的发光效率达到最大化，并且不影响亮度均匀性，确保显示装置的显示效果。
28.需要说明的是，上述多个发光单元位于合色棱镜的位置不设限制，可以根据需求更换位置，只要能够使发射出的光线由合色棱镜的出光面出射即可。
29.在一些实施例中，图3为本公开实施例提供的一种第一发光单元的结构示意图，如图3所示，第一发光单元包括第一发光元件阵列基板11和无源驱动芯片，无源驱动芯片与第一发光元件阵列基板11重叠设置，图3中未示出无源驱动芯片。
30.第一发光元件阵列基板11包括阵列排布的多个第一发光元件、多条数据线和多条扫描线，每一行第一发光元件的阴极通过同一扫描线与无源驱动芯片电连接，每一列第一发光元件的阳极通过同一数据线与无源驱动芯片电连接。
31.第一发光元件在第一发光元件阵列基板11上阵列排布，以使发出的光线更加均匀，多条数据线和多条扫描线连接第一发光元件和无源驱动芯片，无源驱动芯片发出的控制信号经由多条数据线和多条扫描线传输至各个第一发光元件，控制第一发光元件的亮灭，每一行第一发光元件共用阴极，每一列发光元件共用阳极。参考图3，第一发光元件阵列基板包括五行第一发光元件和五列第一发光元件，每一行的多个第一发光元件共用阴极，并通过同一扫描线与无源驱动芯片电连接，每一列的多个第一发光元件共用阳极，并通过同一数据线与无源驱动芯片电连接。无源驱动芯片通过扫描线与数据线向第一发光元件发送控制信号，由于无源驱动模式下连接方式的原因，每个第一发光元件不能单独点亮，为了实现显示均匀，控制信号应为高频率脉冲信号。
32.需要说明的是，第一发光元件阵列基板中行和列均可设置扫描线或数据线，根据实际需求设置，功能为传输控制信号至对应行或列上第一发光元件开启或关闭。
33.在一些实施例中，图4为本公开实施例提供的一种第二发光单元的结构示意图，如图4所示，第二发光单元包括第二发光元件阵列基板21和有源驱动芯片，有源驱动芯片与第二发光元件阵列基板21重叠设置，图4中未示出有源驱动芯片。
34.第二发光元件阵列基板21包括阵列排布的多个第二发光元件，有源驱动芯片包括阵列排布的多个驱动电路，各第二发光元件的阴极电连接，每个第二发光元件的阳极与一一对应的驱动电路电连接。
35.第二发光元件在第二发光元件阵列基板21上阵列排布，以使发出的光线更加均匀，第二发光元件阵列基板21上的多个第二发光元件共用阴极，阳极独立。有源驱动芯片包括阵列排布的多个驱动电路，每个驱动电路对应一个第二发光元件，并与一一对应的第二发光元件的阳极电连接。无源驱动芯片发出的控制信号经过各个驱动电路传输至对应的第二发光元件，从而控制此第二发光元件的亮灭。由于每个第二发光元件的阳极都单独与对应的驱动电路电连接，因此可以单独控制每个第二发光元件的开启与关闭，在有源驱动模式下，控制信号为连续信号，低电流密度就可以保证亮度均匀性。
36.需要说明的是，有源驱动芯片上的多个驱动电路存在多种设置方式，如双晶体管单电容以及电压源组成的驱动电路，或者四晶体管单电容以及电压源组成的驱动电路，都可以控制对应的第二发光元件。也可以采用其他电路连接方式，本公开对此不做限制。
37.在一些实施例中，第一发光单元的出射光为红色，第二发光单元的出射光为蓝色或者绿色。
38.第一发光单元的出射光为红色，制作红色第一发光单元的半导体材料包括铝砷化镓，铝砷化镓制作得到的红色第一发光单元在驱动电流密度较大时才能够达到最大发光效率。而第二发光单元的出射光可以为蓝色或者绿色，制作蓝色第二发光单元的半导体材料包括碳化硅，制作绿色第二发光单元的半导体材料包括氮化镓，均在驱动电流密度较小时
就可以达到最大发光效率。而蓝色第二发光单元和绿色第二发光单元的最大发光效率对应的驱动电流密度均远小于红色第一发光单元最大发光效率对应的驱动电流密度，因此第一发光单元出射光为红色，第二发光单元的出射光可以为蓝色或者绿色，能够满足在最大发光效率时，发光亮度均匀。
39.在一些实施例中，图5为本公开实施例提供的又一种显示装置的结构示意图，如图5所示，显示装置包括一个第二发光单元20，第一发光单元10和第二发光单元20分别位于合色棱镜30相邻的两个入光面，合色棱镜30包括第一分光合色滤光片40。
40.第一发光单元10的出射光经第一分光合色滤光片40反射后出射，第二发光单元20经第一分光合色滤光片40透射后出射。或者，第二发光单元20的出射光经第一分光合色滤光片40反射后出射，第一发光单元10经第一分光合色滤光片40透射后出射。
41.合色棱镜30包括一个出光面，而存在多个发光单元时，需要设置在合色棱镜30的不同入光面，为了使各个发光单元发出的光线均通过同一个出光面出射，因此需要将部分光线反射，以使其由合色棱镜30的出光面出射。参考图5，设置一个第一发光单元10和一个第二发光单元20，合色棱镜包括第一分光合色滤光片40，如左图所示，第一发光单元10的出射光需要经过第一分光合色滤光片40反射之后出射，第二发光单元20与合色棱镜30的出光面相对设置，可以直接经第一分光合色滤光片40透射后出射，这时，第一分光合色滤光片40用于反射第一发光单元10发射的光线，第一分光合色滤光片40可以为与第一发光单元10出射光线颜色相同的光线反射膜。如右图所示，第二发光单元20的出射光需要经过第一分光合色滤光片40反射之后出射，第一发光单元10与合色棱镜30的出光面相对设置，可以直接经第一分光合色滤光片40透射后出射，这时，第一分光合色滤光片40用于反射第二发光单元20发射的光线，第一分光合色滤光片40可以为与第二发光单元20出射光线颜色相同的光线反射膜。
42.在一些实施例中，图6为本公开实施例提供的又一种显示装置的结构示意图，如图6所示，显示装置包括一个第二发光单元20，第一发光单元10和第二发光单元20分别位于合色棱镜30相对的两个入光面，合色棱镜30包括交叉设置的第一分光合色滤光片40和第二分光合色滤光片50。
43.第一发光单元10的出射光经第一分光合色滤光片40反射后出射，第二发光单元20的出射光经第二分光合色滤光片50反射后出射。
44.当合色棱镜30的第一发光单元10和第二发光单元20分别位于合色棱镜30相对的两个入光面时，表明两个发光单元出射的光线均无法直接由合色棱镜30的出光面出射，需要经过反射改变光路途径后由出光面出射，因此合色棱镜30包括交叉设置的第一分光合色滤光片40和第二分光合色滤光片50。参考图6，在合色棱镜的相对面分别设置一个第一发光单元10和一个第二发光单元20，合色棱镜包括第一分光合色滤光片40和第二分光合色滤光片50，第一发光单元10的出射光需要经过第一分光合色滤光片40反射之后出射，第一分光合色滤光片40用于反射第一发光单元10发射的光线，第一分光合色滤光片40可以为与第一发光单元10出射光线颜色相同的光线反射膜。第二发光单元20的出射光需要经过第二分光合色滤光片50反射之后出射，第二分光合色滤光片50用于反射第二发光单元20发射的光线，第二分光合色滤光片50可以为与第二发光单元20出射光线颜色相同的光线反射膜。
45.在一些实施例中，图7为本公开实施例提供的又一种显示装置的结构示意图，如图
7所示，显示装置包括两个第二发光单元20，第一发光单元和第一个第二发光单元20分别位于合色棱镜相对的两个入光面，第一个第二发光单元20和第二个第二发光单元20分别位于合色棱镜30相邻的两个入光面，合色棱镜包括交叉设置的第一分光合色滤光片40和第二分光合色滤光片50。
46.第一发光单元10的出射光经第一分光合色滤光片40反射后出射，第一个第二发光单元20的出射光经第二分光合色滤光片50反射后出射，第二个第二发光单元20经第一分光合色滤光片40以及第二分光合色滤光片50透射后出射。
47.当合色棱镜30的第一发光单元和第一个第二发光单元20分别位于合色棱镜相对的两个入光面时，表明这两个发光单元出射的光线均无法直接由合色棱镜30的出光面出射，需要经过反射改变光路途径后由出光面出射，因此合色棱镜30包括交叉设置的第一分光合色滤光片40和第二分光合色滤光片50。而第一个第二发光单元20和第二个第二发光单元20分别位于合色棱镜30相邻的两个入光面，即第二个第二发光单元20与出光面相对，第二个第二发光单元20出射的光线可以由合色棱镜30的出光面直接出射。参考图7，第一发光单元10的出射光需要经过第一分光合色滤光片40反射之后出射，第一分光合色滤光片40用于反射第一发光单元10发射的光线，第一分光合色滤光片40可以为与第一发光单元10出射光线颜色相同的光线反射膜。第一个第二发光单元20的出射光需要经过第二分光合色滤光片50反射之后出射，第二分光合色滤光片50用于反射第一个第二发光单元20发射的光线，第二分光合色滤光片50可以为与第一个第二发光单元20出射光线颜色相同的光线反射膜。第二个第二发光单元20出射的光线可以直接到达合色棱镜30的出光面后出射。
48.需要说明的是，上述实施例中第一分光合色滤光片40和第二分光合色滤光片50的具体结构或材料本公开不做限制，能够反射对应的光线即可。
49.在一些实施例中，第一发光单元为micro-led或mini-led。
50.micro-led与mini-led都属于主动型自发光显示，光的利用率高。micro-led在制备时，使用的无机氮化镓材料，可以降低对极化和封装层的要求，能让显示装置更薄，micro-led的显示方式相对直接，结构更加简单。mini led是指尺寸在100μm量级的led芯片，尺寸大于micro led，也属于小间距led进一步精细化的结果，能够使显示装置实现更高的分辨率和显示效果。
51.在一些实施例中，第一发光元件阵列基板与无源驱动芯片采用混合键合的方式键合；第二发光元件阵列基板与有源驱动芯片采用混合键合的方式键合。
52.第一发光元件阵列基板与无源驱动芯片之间通过混合键合的方式键合，第二发光元件阵列基板与有源驱动芯片采用混合键合的方式键合。混合键合不会产生明显的凸点，电介质表面非常光滑。在室温将两个芯片附着在一起，再升高温度并对它们进行退火，中间的铜这时会膨胀，并牢固地键合在一起，从而形成电连接，实现垂直互连，将发光元件阵列基板与驱动芯片重叠连接。混合键合可以能够使芯片结合的体积更小，减小整个装置的体积结构。
53.本公开还提供一种显示设备，包括如上述实施例所述的显示装置。本公开实施例包括如上述实施例中的显示装置，因此与上述实施例中所述的显示装置具有相同或相应的有益效果。例如，显示设备可以应用在大尺寸显示屏、智能手机、车用面板以及笔记本电脑，或者ar显示设备、vr显示设备以及人眼虹膜解锁智能手表等设备。
54.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
55.以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。