石墨烯液晶显示装置、石墨烯发光元件及其制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种石墨烯显示装置、石墨烯发光元件及其制作方法。该制作方法包括：提供下基板，在下基板上形成间隔设置的多个金属栅极；形成覆盖下基板和金属栅极的第一绝缘保护层；在第一绝缘保护层上形成石墨烯发光层，其中，石墨烯发光层包括间隔设置的多个石墨烯发光块；在各石墨烯发光块上形成间隔设置的石墨烯源极和石墨烯漏极；形成覆盖第一绝缘保护层、石墨烯发光层、石墨烯源极和石墨烯漏极的第二绝缘保护层；在第二绝缘保护层上贴合上基板。通过上述方式，本发明石墨烯发光元件使用金属作为栅极、石墨烯作为源极和漏极、以及石墨烯作为发光层，从而实现了提高发光元件的发光效率的同时，降低了发光元件的功耗。
【专利说明】
石墨烯液晶显示装置、石墨烯发光元件及其制作方法
技术领域
[0001]本发明涉及液晶显示领域，特别是涉及一种石墨烯液晶显示装置、石墨烯发光元件及其制作方法。
【背景技术】
[0002]液晶显示装置(LiquidCrystal Display，LCD)具有机身薄、省电、无福射等众多优点，得到了广泛的应用，如液晶电视、移动电话、个人数字助理、数字相机、计算机屏幕或笔记本电脑屏幕等。
[0003]现有的液晶显示装置大部分为背光型液晶显示装置，其包括壳体、设于壳体内的液晶面板及背光模组(Backlight module)。液晶面板本身不发光，需要由背光模组提供光源给液晶面板来正常显示影像。现有的背光模组由背光源、导光板、发射片及光学膜片等组成，由于其发光效率较低，功耗较大，已经无法满足液晶显示装置的进一步发展的需求。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题是提供一种石墨烯液晶显示装置、石墨烯发光元件及其制作方法，能够解决现有技术中背光模组发光效率较低，功耗较大的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是:提供一种石墨烯发光元件的制作方法，该方法包括:提供下基板，在下基板上形成间隔设置的多个金属栅极;形成覆盖下基板和金属栅极的第一绝缘保护层;在第一绝缘保护层上形成石墨烯发光层，其中，石墨烯发光层包括间隔设置的多个石墨烯发光块;在各石墨烯发光块上形成间隔设置的石墨烯源极和石墨烯漏极;形成覆盖第一绝缘保护层、石墨烯发光层、石墨烯源极和石墨烯漏极的第二绝缘保护层;在第二绝缘保护层上贴合上基板。
[0006]其中，在下基板上形成间隔设置的多个金属栅极的步骤包括:在下基板上通过溅镀或蒸镀的方式形成金属栅极镀膜;对金属栅极镀膜实施光刻制程以形成间隔设置的多个金属栅极。
[0007]其中，在第一绝缘保护层上形成石墨烯发光层的步骤包括:在第一绝缘保护层上通过印刷、喷墨打印或涂布的方式形成第一石墨烯薄膜层;对第一石墨烯薄膜层进行干燥处理以固化第一石墨烯薄膜层;对固化后的第一石墨烯薄膜层实施离子蚀刻或者激光蚀刻以形成石墨烯发光层。
[0008]其中，在各石墨烯发光块上形成间隔设置的石墨烯源极和石墨烯漏极的步骤包括:在石墨烯发光层上通过印刷、喷墨打印或涂布的方式形成第二石墨烯薄膜层;对第二石墨烯薄膜层进行干燥处理以固化第二石墨烯薄膜层;对固化后的第二石墨烯薄膜层实施离子蚀刻或者激光蚀刻以在各石墨烯发光块上形成间隔设置的石墨烯源极和石墨烯漏极。
[0009]其中，金属栅极的材料为高反射率金属，石墨稀源极和石墨稀漏极的材料为还原氧化石墨烯，石墨烯发光层的材料为半导体还原氧化石墨烯。
[0010]其中，下基板和上基板为隔水隔氧基板，其中，隔水隔氧基板的透水透氧率小于10-4O
[0011]为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是:提供一种石墨烯发光元件，该石墨烯发光元件从下到上包括下基板、多个金属栅极、第一绝缘保护层、石墨烯发光层、多个石墨烯源极、多个石墨烯漏极、第二绝缘保护层和上基板;其中，多个金属栅极间隔设置在下基板上;其中，第一绝缘保护层覆盖下基板和金属栅极;其中，石墨烯发光层设置在第一绝缘保护层上，包括间隔设置的多个石墨烯发光块;其中，石墨烯源极和石墨烯漏极间隔设置于石墨烯发光块上;其中，第二绝缘保护层覆盖第一绝缘保护层、石墨烯源极、石墨烯发光块和石墨烯漏极;其中，上基板覆盖第二绝缘保护层。
[0012]其中，金属栅极的材料为高反射率金属，石墨稀源极和石墨稀漏极的材料为还原氧化石墨烯，石墨烯发光层的材料为半导体还原氧化石墨烯。
[0013]其中，下基板和上基板为隔水隔氧基板，其中，隔水隔氧基板的透水透氧率小于
10-40
[0014]为解决上述技术问题，本发明采用的再一个技术方案是:提供一种石墨烯液晶显示装置，包括了上述的石墨烯发光元件。
[0015]本发明的有益效果是:本发明的石墨烯发光元件采用金属作为栅极、石墨烯作为源极和漏极、以及石墨烯作为发光层，从而实现了提高发光元件的发光效率的同时，降低了发光元件的功耗。
【附图说明】
[0016]图1是本发明实施例的石墨烯发光元件的制作方法的流程示意图；
[0017]图2A-2E是图1所示制作方法在制作过程中的石墨烯发光元件的结构示意图；
[0018]图3是图1所示制作方法制得的石墨烯发光元件的结构示意图；
[0019]图4是本发明实施例的石墨烯液晶显示装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件，所属领域中的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0021]图1是本发明实施例的石墨烯发光元件的制作方法的流程示意图。图2A-2E是图1所示制作方法在制作过程中的石墨烯发光元件的结构示意图。需注意的是，若有实质上相同的结果，本发明的方法并不以图1所示的流程顺序为限。如图1所示，该方法包括如下步骤:
[0022]步骤SlOl:提供下基板，在下基板上形成间隔设置的多个金属栅极。
[0023]在步骤SlOl中，在下基板上形成间隔设置的多个金属栅极的步骤包括:在下基板上通过溅镀或蒸镀的方式形成金属栅极镀膜;对金属栅极镀膜实施光刻制程以形成间隔设置的多个金属栅极。
[0024]其中，下基板的材质可以为隔水隔氧透明有机材质(PET)、玻璃或镍等。在本实施例中，下基板为隔水隔氧基板，其透水透氧率小于10—4，从而可以提高石墨烯发光元件的隔水隔氧的特性。
[0025]其中，金属栅极的材料优选为高反射率金属，例如铝(Al)、银(Ag)及其合金等，从而可以进一步提高石墨烯发光元件的发光效率。
[0026]请一并参考图2A，图2A为形成有金属栅极20的下基板10的剖面结构示意图。如图2A所示，多个金属栅极20间隔设置在下基板10上。
[0027]步骤S102:形成覆盖下基板和金属栅极的第一绝缘保护层。
[0028]在步骤S102中，形成覆盖下基板和金属栅极的第一绝缘保护层的步骤包括:在下基板和金属栅极上采用化学气相沉积法(CVD)沉积第一绝缘保护层，其中，第一绝缘保护层覆盖下基板和金属栅极。
[0029]优选地，第一绝缘保护层的材料为氮化硅(SiNX)。
[0030]请一并参考图2B，图2B为形成有第一绝缘保护层30的下基板10的剖面结构示意图。如图2B所示，第一绝缘保护层30覆盖下基板1和金属栅极20。
[0031 ]步骤S103:在第一绝缘保护层上形成石墨烯发光层，其中，石墨烯发光层包括间隔设置的多个石墨烯发光块。
[0032]在步骤S103中，在第一绝缘保护层上形成石墨烯发光层的步骤包括:在第一绝缘保护层上通过印刷、喷墨打印或涂布的方式形成第一石墨烯薄膜层;对第一石墨烯薄膜层进行干燥处理以固化第一石墨烯薄膜层;对固化后的第一石墨烯薄膜层实施离子蚀刻或者激光蚀刻以形成石墨烯发光层。
[0033]优选地，石墨稀发光层的材料为半导体还原氧化石墨稀(Sem1-reduced grapheneoxide)。其中，由于半导体还原氧化石墨稀可以采用溶液反应的hu_er’s改进法来制备，故石墨烯发光层可以采用印刷、喷墨打印或涂布方式来制备。
[0034]请一并参考图2C，图2C为形成有石墨烯发光层40的下基板10的剖面结构示意图。如图2C所示，石墨烯发光层40设置在第一绝缘保护层30上，石墨烯发光层40包括间隔设置的多个石墨烯发光块41，其中，石墨烯发光块41与金属栅极20—一对应设置。优选地，石墨烯发光块41的宽度小于等于金属栅极20的宽度，换个角度来说，石墨烯发光块41设置在金属栅极20之上。
[0035]步骤S104:在各石墨烯发光块上形成间隔设置的石墨烯源极和石墨烯漏极。
[0036]在步骤S104中，在各石墨烯发光块上形成间隔设置的石墨烯源极和石墨烯漏极的步骤包括:在石墨烯发光层上通过印刷、喷墨打印或涂布的方式形成第二石墨烯薄膜层;对第二石墨烯薄膜层进行干燥处理以固化第二石墨烯薄膜层;对固化后的第二石墨烯薄膜层实施离子蚀刻或者激光蚀刻以在各石墨烯发光块上形成间隔设置的石墨烯源极和石墨烯漏极。
[0037]优选地，石墨稀源极和石墨稀漏极的材料为还原氧化石墨稀(Reduced grapheneoxide)。其中，由于还原氧化石墨稀可以采用溶液反应的hummer’s改进法来制备，故石墨稀源极和石墨烯漏极可以采用印刷、喷墨打印或涂布方式来制备。
[0038]请一并参考图2D，图2D为形成有石墨烯源极51和石墨烯漏极52的下基板10的剖面结构示意图。如图2D所示，石墨烯源极51和石墨烯漏极52依次交替设置在石墨烯发光层40上，其中，每一石墨烯发光块41上设置有一对石墨烯源极51和石墨烯漏极52。
[0039]步骤S105:形成覆盖第一绝缘保护层、石墨烯发光层、石墨烯源极和石墨烯漏极的第二绝缘保护层。
[0040] 在步骤S105中，形成覆盖第一绝缘保护层、石墨烯发光层、石墨烯源极和石墨烯漏极的第二绝缘保护层的步骤包括:在第一绝缘保护层、石墨烯发光层、石墨烯源极和石墨烯漏极上采用化学气相沉积法(CVD)沉积第二绝缘保护层，其中，第二绝缘保护层覆盖第一绝缘保护层、石墨烯发光层、石墨烯源极和石墨烯漏极。
[0041 ]优选地，第二绝缘保护层的材料为氮化硅(SiNX)。
[0042]请一并参考图2E，图2E为形成有第二绝缘保护层60的下基板10的剖面结构示意图。如图2E所示，第二绝缘保护层60覆盖第一绝缘保护层30、石墨烯发光层40、石墨烯源极51和石墨烯漏极52。
[0043]在本实施例中，第二绝缘保护层60和第一绝缘保护层30采用相同的材料，在其它实施例中，第二绝缘保护层60和第一绝缘保护层30也可以采用不同的材料。
[0044]步骤S106:在第二绝缘保护层上贴合上基板。
[0045]在步骤S106中，上基板的材质可以为隔水隔氧有机材质(PET)或者玻璃等。优选地，在本实施例中，上基板为隔水隔氧基板，其透水透氧率小于10—4，从而可以提高石墨烯发光元件的隔水隔氧的特性。
[0046]当上基板贴合至第二绝缘保护层上后，自此，石墨烯发光元件制作完成。
[0047]请一并参考图3，图3是图1所示制作方法制得的石墨烯发光元件的结构示意图。如图3所示，石墨烯发光元件100从下到上依次包括下基板10、多个金属栅极20、第一绝缘保护层30、石墨烯发光层40、多个石墨烯源极51、多个石墨烯漏极52、第二绝缘保护层60和上基板70。
[0048]多个金属栅极20间隔设置在下基板10上。优选地，金属栅极20的材料为高反射率金属，例如铝(Al)、银(Ag)及其合金等，从而可以进一步提高石墨烯发光元件的发光效率。
[0049]第一绝缘保护层30覆盖下基板10和金属栅极20。优选地，第一绝缘保护层30的材料为氮化硅。
[0050]石墨烯发光层40设置在第一绝缘保护层30上，石墨烯发光层40包括间隔设置的多个石墨烯发光块41。优选地，石墨烯发光层40的材料优选为半导体还原氧化石墨烯。
[0051]石墨烯源极51和石墨烯漏极52间隔设置于石墨烯发光块41上。优选地，石墨烯源极51和石墨稀漏极52的材料优选为还原氧化石墨稀。
[0052]第二绝缘保护层60覆盖第一绝缘保护层30、石墨烯源极51、石墨烯发光块41和石墨烯漏极52。优选地，第二绝缘保护层60的材料为氮化硅。
[0053]上基板70覆盖第二绝缘保护层60。优选地，上基板10和下基板70为隔水隔氧基板，其透水透氧率小于10—4，从而可以提高石墨烯发光元件100的隔水隔氧的特性。
[0054]需要说明的是，由于石墨烯是一种二维材料，其特征介入半导体与导体之间，具体来说，石墨烯具有质地坚硬，透明高(穿透率》97.7 % )，导热系数高(达5300W/m.K)，电子迀移率高(超过15000cm2/V.s)等优良特性，因此，石墨烯可以作为源漏极以及发光层的材料，进而使得石墨烯发光元件具有了发光效率高、功耗低的优良特性。
[0055]另外，石墨稀发光元件100的发光原理是:石墨稀发光元件100中，金属栅极20的电压产生的电场大小可以调节石墨烯发光块41的费米能级，从而可以调节石墨烯发光块41的波长，进而使得石墨烯发光块41发出不同颜色的光。
[0056]具体来说，以石墨烯发光块41为半导体还原氧化石墨烯为例来说，当金属栅极20和石墨稀源极51的电压差(Vgs)在O?1V之间，且石墨稀源极51和石墨稀漏极52的电压差(Vds)大于开启电压(Vth)时，石墨稀发光块41发红光；当金属栅极20和石墨稀源极51的电压差(Vgs)在20?30V之间，且石墨烯源极51和石墨烯漏极52的电压差(Vds)大于开启电压(Vth)时，石墨稀发光块41发绿光；当金属栅极20和石墨稀源极51的电压差(Vgs)在40?50V之间，且石墨烯源极51和石墨烯漏极52的电压差(Vds)大于开启电压(Vth)时，石墨烯发光块41发蓝光。
[0057]另外，通过改变石墨烯源极51和石墨烯漏极52的电压差(Vds)的大小可以改变石墨烯发光块41发出的红光、绿光或蓝光的强弱，从而可以调节灰阶。
[0058]请一并参考图4，图4是本发明石墨烯液晶显示装置的结构示意图。如图4所示，石墨烯液晶显示装置I包括了上述石墨烯发光元件100。
[0059]本发明的有益效果是:本发明的石墨烯发光元件采用高反射率金属作为栅极、还原氧化石墨烯作为源极和漏极、以及半导体还原氧化石墨烯作为发光层，从而实现了提高发光元件的发光效率的同时，降低发光元件的功耗。其次，本发明的石墨烯发光元件的上下基板采用隔水隔氧基板，从而提升了石墨烯发光元件的隔水隔氧特性。再次，与现有技术相比，本发明的石墨烯发光元件不需要额外的导光板、光学膜片，从而降低了液晶显示装置的材料成本，与此同时，使得液晶显示装置更加轻薄化。
[0060]以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种石墨烯发光元件的制作方法，其特征在于，所述方法包括: 提供下基板，在所述下基板上形成间隔设置的多个金属栅极； 形成覆盖所述下基板和所述金属栅极的第一绝缘保护层； 在所述第一绝缘保护层上形成石墨烯发光层，其中，所述石墨烯发光层包括间隔设置的多个石墨烯发光块； 在各所述石墨烯发光块上形成间隔设置的石墨烯源极和石墨烯漏极； 形成覆盖所述第一绝缘保护层、所述石墨烯发光层、所述石墨烯源极和所述石墨烯漏极的第二绝缘保护层； 在所述第二绝缘保护层上贴合上基板。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述下基板上形成间隔设置的多个金属栅极的步骤包括: 在所述下基板上通过溅镀或蒸镀的方式形成金属栅极镀膜； 对所述金属栅极镀膜实施光刻制程以形成间隔设置的多个所述金属栅极。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述第一绝缘保护层上形成石墨烯发光层的步骤包括: 在所述第一绝缘保护层上通过印刷、喷墨打印或涂布的方式形成第一石墨烯薄膜层； 对所述第一石墨烯薄膜层进行干燥处理以固化所述第一石墨烯薄膜层； 对固化后的所述第一石墨烯薄膜层实施离子蚀刻或者激光蚀刻以形成所述石墨烯发光层。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在各所述石墨烯发光块上形成间隔设置的石墨烯源极和石墨烯漏极的步骤包括: 在所述石墨烯发光层上通过印刷、喷墨打印或涂布的方式形成第二石墨烯薄膜层； 对所述第二石墨烯薄膜层进行干燥处理以固化所述第二石墨烯薄膜层； 对固化后的所述第二石墨烯薄膜层实施离子蚀刻或者激光蚀刻以在各所述石墨烯发光块上形成间隔设置的所述石墨烯源极和所述石墨烯漏极。5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述金属栅极的材料为高反射率金属，所述石墨烯源极和所述石墨烯漏极的材料为还原氧化石墨烯，所述石墨烯发光层的材料为半导体还原氧化石墨烯。6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述下基板和所述上基板为隔水隔氧基板，其中，所述隔水隔氧基板的透水透氧率小于10—4。7.一种石墨烯发光元件，其特征在于，所述石墨烯发光元件从下到上依次包括下基板、多个金属栅极、第一绝缘保护层、石墨烯发光层、多个石墨烯源极、多个石墨烯漏极、第二绝缘保护层和上基板； 其中，多个所述金属栅极间隔设置在所述下基板上； 其中，所述第一绝缘保护层覆盖所述下基板和所述金属栅极； 其中，所述石墨烯发光层设置在所述第一绝缘保护层上，所述石墨烯发光层包括间隔设置的多个石墨烯发光块； 其中，所述石墨烯源极和所述石墨烯漏极间隔设置于所述石墨烯发光块上； 其中，所述第二绝缘保护层覆盖所述第一绝缘保护层、所述石墨烯源极、所述石墨烯发光块和所述石墨烯漏极； 其中，所述上基板覆盖所述第二绝缘保护层。8.根据权利要求7所述的石墨稀发光元件，其特征在于，所述金属栅极的材料为高反射率金属，所述石墨烯源极和所述石墨烯漏极的材料为还原氧化石墨烯，所述石墨烯发光层的材料为半导体还原氧化石墨烯。9.根据权利要求7所述的石墨烯发光元件，其特征在于，所述下基板和所述上基板为隔水隔氧基板，其中，所述隔水隔氧基板的透水透氧率小于10—4。10.—种石墨烯液晶显示装置，其特征在于，包括权利要求7-9任意一项所述的石墨烯发光元件。
【文档编号】G02F1/13357GK105867018SQ201610184687
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月28日
【发明人】樊勇
【申请人】深圳市华星光电技术有限公司