石墨烯液晶顯示裝置、石墨烯發光元件及其制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種石墨烯顯示裝置、石墨烯發光元件及其制作方法。該制作方法包括：提供下基板，在下基板上形成間隔設置的多個金屬柵極；形成覆蓋下基板和金屬柵極的第一絕緣保護層；在第一絕緣保護層上形成石墨烯發光層，其中，石墨烯發光層包括間隔設置的多個石墨烯發光塊；在各石墨烯發光塊上形成間隔設置的石墨烯源極和石墨烯漏極；形成覆蓋第一絕緣保護層、石墨烯發光層、石墨烯源極和石墨烯漏極的第二絕緣保護層；在第二絕緣保護層上貼合上基板。通過上述方式，本發明石墨烯發光元件使用金屬作為柵極、石墨烯作為源極和漏極、以及石墨烯作為發光層，從而實現了提高發光元件的發光效率的同時，降低了發光元件的功耗。
【專利說明】
石墨烯液晶顯示裝置、石墨烯發光元件及其制作方法
技術領域
[0001]本發明涉及液晶顯示領域，特別是涉及一種石墨烯液晶顯示裝置、石墨烯發光元件及其制作方法。
【背景技術】
[0002]液晶顯示裝置(LiquidCrystal Display，LCD)具有機身薄、省電、無福射等眾多優點，得到了廣泛的應用，如液晶電視、移動電話、個人數字助理、數字相機、計算機屏幕或筆記本電腦屏幕等。
[0003]現有的液晶顯示裝置大部分為背光型液晶顯示裝置，其包括殼體、設于殼體內的液晶面板及背光模組(Backlight module)。液晶面板本身不發光，需要由背光模組提供光源給液晶面板來正常顯示影像。現有的背光模組由背光源、導光板、發射片及光學膜片等組成，由于其發光效率較低，功耗較大，已經無法滿足液晶顯示裝置的進一步發展的需求。
【發明內容】
[0004]本發明主要解決的技術問題是提供一種石墨烯液晶顯示裝置、石墨烯發光元件及其制作方法，能夠解決現有技術中背光模組發光效率較低，功耗較大的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是:提供一種石墨烯發光元件的制作方法，該方法包括:提供下基板，在下基板上形成間隔設置的多個金屬柵極;形成覆蓋下基板和金屬柵極的第一絕緣保護層;在第一絕緣保護層上形成石墨烯發光層，其中，石墨烯發光層包括間隔設置的多個石墨烯發光塊;在各石墨烯發光塊上形成間隔設置的石墨烯源極和石墨烯漏極;形成覆蓋第一絕緣保護層、石墨烯發光層、石墨烯源極和石墨烯漏極的第二絕緣保護層;在第二絕緣保護層上貼合上基板。
[0006]其中，在下基板上形成間隔設置的多個金屬柵極的步驟包括:在下基板上通過濺鍍或蒸鍍的方式形成金屬柵極鍍膜;對金屬柵極鍍膜實施光刻制程以形成間隔設置的多個金屬柵極。
[0007]其中，在第一絕緣保護層上形成石墨烯發光層的步驟包括:在第一絕緣保護層上通過印刷、噴墨打印或涂布的方式形成第一石墨烯薄膜層;對第一石墨烯薄膜層進行干燥處理以固化第一石墨烯薄膜層;對固化后的第一石墨烯薄膜層實施離子蝕刻或者激光蝕刻以形成石墨烯發光層。
[0008]其中，在各石墨烯發光塊上形成間隔設置的石墨烯源極和石墨烯漏極的步驟包括:在石墨烯發光層上通過印刷、噴墨打印或涂布的方式形成第二石墨烯薄膜層;對第二石墨烯薄膜層進行干燥處理以固化第二石墨烯薄膜層;對固化后的第二石墨烯薄膜層實施離子蝕刻或者激光蝕刻以在各石墨烯發光塊上形成間隔設置的石墨烯源極和石墨烯漏極。
[0009]其中，金屬柵極的材料為高反射率金屬，石墨稀源極和石墨稀漏極的材料為還原氧化石墨烯，石墨烯發光層的材料為半導體還原氧化石墨烯。
[0010]其中，下基板和上基板為隔水隔氧基板，其中，隔水隔氧基板的透水透氧率小于10-4O
[0011]為解決上述技術問題，本發明采用的另一個技術方案是:提供一種石墨烯發光元件，該石墨烯發光元件從下到上包括下基板、多個金屬柵極、第一絕緣保護層、石墨烯發光層、多個石墨烯源極、多個石墨烯漏極、第二絕緣保護層和上基板;其中，多個金屬柵極間隔設置在下基板上;其中，第一絕緣保護層覆蓋下基板和金屬柵極;其中，石墨烯發光層設置在第一絕緣保護層上，包括間隔設置的多個石墨烯發光塊;其中，石墨烯源極和石墨烯漏極間隔設置于石墨烯發光塊上;其中，第二絕緣保護層覆蓋第一絕緣保護層、石墨烯源極、石墨烯發光塊和石墨烯漏極;其中，上基板覆蓋第二絕緣保護層。
[0012]其中，金屬柵極的材料為高反射率金屬，石墨稀源極和石墨稀漏極的材料為還原氧化石墨烯，石墨烯發光層的材料為半導體還原氧化石墨烯。
[0013]其中，下基板和上基板為隔水隔氧基板，其中，隔水隔氧基板的透水透氧率小于
10-40
[0014]為解決上述技術問題，本發明采用的再一個技術方案是:提供一種石墨烯液晶顯示裝置，包括了上述的石墨烯發光元件。
[0015]本發明的有益效果是:本發明的石墨烯發光元件采用金屬作為柵極、石墨烯作為源極和漏極、以及石墨烯作為發光層，從而實現了提高發光元件的發光效率的同時，降低了發光元件的功耗。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明實施例的石墨烯發光元件的制作方法的流程示意圖；
[0017]圖2A-2E是圖1所示制作方法在制作過程中的石墨烯發光元件的結構示意圖；
[0018]圖3是圖1所示制作方法制得的石墨烯發光元件的結構示意圖；
[0019]圖4是本發明實施例的石墨烯液晶顯示裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]在說明書及權利要求書當中使用了某些詞匯來指稱特定的組件，所屬領域中的技術人員應可理解，制造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的組件。本說明書及權利要求書并不以名稱的差異來作為區分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區分的基準。下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細說明。
[0021]圖1是本發明實施例的石墨烯發光元件的制作方法的流程示意圖。圖2A-2E是圖1所示制作方法在制作過程中的石墨烯發光元件的結構示意圖。需注意的是，若有實質上相同的結果，本發明的方法并不以圖1所示的流程順序為限。如圖1所示，該方法包括如下步驟:
[0022]步驟SlOl:提供下基板，在下基板上形成間隔設置的多個金屬柵極。
[0023]在步驟SlOl中，在下基板上形成間隔設置的多個金屬柵極的步驟包括:在下基板上通過濺鍍或蒸鍍的方式形成金屬柵極鍍膜;對金屬柵極鍍膜實施光刻制程以形成間隔設置的多個金屬柵極。
[0024]其中，下基板的材質可以為隔水隔氧透明有機材質(PET)、玻璃或鎳等。在本實施例中，下基板為隔水隔氧基板，其透水透氧率小于10—4，從而可以提高石墨烯發光元件的隔水隔氧的特性。
[0025]其中，金屬柵極的材料優選為高反射率金屬，例如鋁(Al)、銀(Ag)及其合金等，從而可以進一步提高石墨烯發光元件的發光效率。
[0026]請一并參考圖2A，圖2A為形成有金屬柵極20的下基板10的剖面結構示意圖。如圖2A所示，多個金屬柵極20間隔設置在下基板10上。
[0027]步驟S102:形成覆蓋下基板和金屬柵極的第一絕緣保護層。
[0028]在步驟S102中，形成覆蓋下基板和金屬柵極的第一絕緣保護層的步驟包括:在下基板和金屬柵極上采用化學氣相沉積法(CVD)沉積第一絕緣保護層，其中，第一絕緣保護層覆蓋下基板和金屬柵極。
[0029]優選地，第一絕緣保護層的材料為氮化硅(SiNX)。
[0030]請一并參考圖2B，圖2B為形成有第一絕緣保護層30的下基板10的剖面結構示意圖。如圖2B所示，第一絕緣保護層30覆蓋下基板1和金屬柵極20。
[0031 ]步驟S103:在第一絕緣保護層上形成石墨烯發光層，其中，石墨烯發光層包括間隔設置的多個石墨烯發光塊。
[0032]在步驟S103中，在第一絕緣保護層上形成石墨烯發光層的步驟包括:在第一絕緣保護層上通過印刷、噴墨打印或涂布的方式形成第一石墨烯薄膜層;對第一石墨烯薄膜層進行干燥處理以固化第一石墨烯薄膜層;對固化后的第一石墨烯薄膜層實施離子蝕刻或者激光蝕刻以形成石墨烯發光層。
[0033]優選地，石墨稀發光層的材料為半導體還原氧化石墨稀(Sem1-reduced grapheneoxide)。其中，由于半導體還原氧化石墨稀可以采用溶液反應的hu_er’s改進法來制備，故石墨烯發光層可以采用印刷、噴墨打印或涂布方式來制備。
[0034]請一并參考圖2C，圖2C為形成有石墨烯發光層40的下基板10的剖面結構示意圖。如圖2C所示，石墨烯發光層40設置在第一絕緣保護層30上，石墨烯發光層40包括間隔設置的多個石墨烯發光塊41，其中，石墨烯發光塊41與金屬柵極20—一對應設置。優選地，石墨烯發光塊41的寬度小于等于金屬柵極20的寬度，換個角度來說，石墨烯發光塊41設置在金屬柵極20之上。
[0035]步驟S104:在各石墨烯發光塊上形成間隔設置的石墨烯源極和石墨烯漏極。
[0036]在步驟S104中，在各石墨烯發光塊上形成間隔設置的石墨烯源極和石墨烯漏極的步驟包括:在石墨烯發光層上通過印刷、噴墨打印或涂布的方式形成第二石墨烯薄膜層;對第二石墨烯薄膜層進行干燥處理以固化第二石墨烯薄膜層;對固化后的第二石墨烯薄膜層實施離子蝕刻或者激光蝕刻以在各石墨烯發光塊上形成間隔設置的石墨烯源極和石墨烯漏極。
[0037]優選地，石墨稀源極和石墨稀漏極的材料為還原氧化石墨稀(Reduced grapheneoxide)。其中，由于還原氧化石墨稀可以采用溶液反應的hummer’s改進法來制備，故石墨稀源極和石墨烯漏極可以采用印刷、噴墨打印或涂布方式來制備。
[0038]請一并參考圖2D，圖2D為形成有石墨烯源極51和石墨烯漏極52的下基板10的剖面結構示意圖。如圖2D所示，石墨烯源極51和石墨烯漏極52依次交替設置在石墨烯發光層40上，其中，每一石墨烯發光塊41上設置有一對石墨烯源極51和石墨烯漏極52。
[0039]步驟S105:形成覆蓋第一絕緣保護層、石墨烯發光層、石墨烯源極和石墨烯漏極的第二絕緣保護層。
[0040] 在步驟S105中，形成覆蓋第一絕緣保護層、石墨烯發光層、石墨烯源極和石墨烯漏極的第二絕緣保護層的步驟包括:在第一絕緣保護層、石墨烯發光層、石墨烯源極和石墨烯漏極上采用化學氣相沉積法(CVD)沉積第二絕緣保護層，其中，第二絕緣保護層覆蓋第一絕緣保護層、石墨烯發光層、石墨烯源極和石墨烯漏極。
[0041 ]優選地，第二絕緣保護層的材料為氮化硅(SiNX)。
[0042]請一并參考圖2E，圖2E為形成有第二絕緣保護層60的下基板10的剖面結構示意圖。如圖2E所示，第二絕緣保護層60覆蓋第一絕緣保護層30、石墨烯發光層40、石墨烯源極51和石墨烯漏極52。
[0043]在本實施例中，第二絕緣保護層60和第一絕緣保護層30采用相同的材料，在其它實施例中，第二絕緣保護層60和第一絕緣保護層30也可以采用不同的材料。
[0044]步驟S106:在第二絕緣保護層上貼合上基板。
[0045]在步驟S106中，上基板的材質可以為隔水隔氧有機材質(PET)或者玻璃等。優選地，在本實施例中，上基板為隔水隔氧基板，其透水透氧率小于10—4，從而可以提高石墨烯發光元件的隔水隔氧的特性。
[0046]當上基板貼合至第二絕緣保護層上后，自此，石墨烯發光元件制作完成。
[0047]請一并參考圖3，圖3是圖1所示制作方法制得的石墨烯發光元件的結構示意圖。如圖3所示，石墨烯發光元件100從下到上依次包括下基板10、多個金屬柵極20、第一絕緣保護層30、石墨烯發光層40、多個石墨烯源極51、多個石墨烯漏極52、第二絕緣保護層60和上基板70。
[0048]多個金屬柵極20間隔設置在下基板10上。優選地，金屬柵極20的材料為高反射率金屬，例如鋁(Al)、銀(Ag)及其合金等，從而可以進一步提高石墨烯發光元件的發光效率。
[0049]第一絕緣保護層30覆蓋下基板10和金屬柵極20。優選地，第一絕緣保護層30的材料為氮化硅。
[0050]石墨烯發光層40設置在第一絕緣保護層30上，石墨烯發光層40包括間隔設置的多個石墨烯發光塊41。優選地，石墨烯發光層40的材料優選為半導體還原氧化石墨烯。
[0051]石墨烯源極51和石墨烯漏極52間隔設置于石墨烯發光塊41上。優選地，石墨烯源極51和石墨稀漏極52的材料優選為還原氧化石墨稀。
[0052]第二絕緣保護層60覆蓋第一絕緣保護層30、石墨烯源極51、石墨烯發光塊41和石墨烯漏極52。優選地，第二絕緣保護層60的材料為氮化硅。
[0053]上基板70覆蓋第二絕緣保護層60。優選地，上基板10和下基板70為隔水隔氧基板，其透水透氧率小于10—4，從而可以提高石墨烯發光元件100的隔水隔氧的特性。
[0054]需要說明的是，由于石墨烯是一種二維材料，其特征介入半導體與導體之間，具體來說，石墨烯具有質地堅硬，透明高(穿透率》97.7 % )，導熱系數高(達5300W/m.K)，電子迀移率高(超過15000cm2/V.s)等優良特性，因此，石墨烯可以作為源漏極以及發光層的材料，進而使得石墨烯發光元件具有了發光效率高、功耗低的優良特性。
[0055]另外，石墨稀發光元件100的發光原理是:石墨稀發光元件100中，金屬柵極20的電壓產生的電場大小可以調節石墨烯發光塊41的費米能級，從而可以調節石墨烯發光塊41的波長，進而使得石墨烯發光塊41發出不同顏色的光。
[0056]具體來說，以石墨烯發光塊41為半導體還原氧化石墨烯為例來說，當金屬柵極20和石墨稀源極51的電壓差(Vgs)在O?1V之間，且石墨稀源極51和石墨稀漏極52的電壓差(Vds)大于開啟電壓(Vth)時，石墨稀發光塊41發紅光；當金屬柵極20和石墨稀源極51的電壓差(Vgs)在20?30V之間，且石墨烯源極51和石墨烯漏極52的電壓差(Vds)大于開啟電壓(Vth)時，石墨稀發光塊41發綠光；當金屬柵極20和石墨稀源極51的電壓差(Vgs)在40?50V之間，且石墨烯源極51和石墨烯漏極52的電壓差(Vds)大于開啟電壓(Vth)時，石墨烯發光塊41發藍光。
[0057]另外，通過改變石墨烯源極51和石墨烯漏極52的電壓差(Vds)的大小可以改變石墨烯發光塊41發出的紅光、綠光或藍光的強弱，從而可以調節灰階。
[0058]請一并參考圖4，圖4是本發明石墨烯液晶顯示裝置的結構示意圖。如圖4所示，石墨烯液晶顯示裝置I包括了上述石墨烯發光元件100。
[0059]本發明的有益效果是:本發明的石墨烯發光元件采用高反射率金屬作為柵極、還原氧化石墨烯作為源極和漏極、以及半導體還原氧化石墨烯作為發光層，從而實現了提高發光元件的發光效率的同時，降低發光元件的功耗。其次，本發明的石墨烯發光元件的上下基板采用隔水隔氧基板，從而提升了石墨烯發光元件的隔水隔氧特性。再次，與現有技術相比，本發明的石墨烯發光元件不需要額外的導光板、光學膜片，從而降低了液晶顯示裝置的材料成本，與此同時，使得液晶顯示裝置更加輕薄化。
[0060]以上所述僅為本發明的實施方式，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種石墨烯發光元件的制作方法，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間隔設置的多個金屬柵極； 形成覆蓋所述下基板和所述金屬柵極的第一絕緣保護層； 在所述第一絕緣保護層上形成石墨烯發光層，其中，所述石墨烯發光層包括間隔設置的多個石墨烯發光塊； 在各所述石墨烯發光塊上形成間隔設置的石墨烯源極和石墨烯漏極； 形成覆蓋所述第一絕緣保護層、所述石墨烯發光層、所述石墨烯源極和所述石墨烯漏極的第二絕緣保護層； 在所述第二絕緣保護層上貼合上基板。2.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述下基板上形成間隔設置的多個金屬柵極的步驟包括: 在所述下基板上通過濺鍍或蒸鍍的方式形成金屬柵極鍍膜； 對所述金屬柵極鍍膜實施光刻制程以形成間隔設置的多個所述金屬柵極。3.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在所述第一絕緣保護層上形成石墨烯發光層的步驟包括: 在所述第一絕緣保護層上通過印刷、噴墨打印或涂布的方式形成第一石墨烯薄膜層； 對所述第一石墨烯薄膜層進行干燥處理以固化所述第一石墨烯薄膜層； 對固化后的所述第一石墨烯薄膜層實施離子蝕刻或者激光蝕刻以形成所述石墨烯發光層。4.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述在各所述石墨烯發光塊上形成間隔設置的石墨烯源極和石墨烯漏極的步驟包括: 在所述石墨烯發光層上通過印刷、噴墨打印或涂布的方式形成第二石墨烯薄膜層； 對所述第二石墨烯薄膜層進行干燥處理以固化所述第二石墨烯薄膜層； 對固化后的所述第二石墨烯薄膜層實施離子蝕刻或者激光蝕刻以在各所述石墨烯發光塊上形成間隔設置的所述石墨烯源極和所述石墨烯漏極。5.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述金屬柵極的材料為高反射率金屬，所述石墨烯源極和所述石墨烯漏極的材料為還原氧化石墨烯，所述石墨烯發光層的材料為半導體還原氧化石墨烯。6.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述下基板和所述上基板為隔水隔氧基板，其中，所述隔水隔氧基板的透水透氧率小于10—4。7.一種石墨烯發光元件，其特征在于，所述石墨烯發光元件從下到上依次包括下基板、多個金屬柵極、第一絕緣保護層、石墨烯發光層、多個石墨烯源極、多個石墨烯漏極、第二絕緣保護層和上基板； 其中，多個所述金屬柵極間隔設置在所述下基板上； 其中，所述第一絕緣保護層覆蓋所述下基板和所述金屬柵極； 其中，所述石墨烯發光層設置在所述第一絕緣保護層上，所述石墨烯發光層包括間隔設置的多個石墨烯發光塊； 其中，所述石墨烯源極和所述石墨烯漏極間隔設置于所述石墨烯發光塊上； 其中，所述第二絕緣保護層覆蓋所述第一絕緣保護層、所述石墨烯源極、所述石墨烯發光塊和所述石墨烯漏極； 其中，所述上基板覆蓋所述第二絕緣保護層。8.根據權利要求7所述的石墨稀發光元件，其特征在于，所述金屬柵極的材料為高反射率金屬，所述石墨烯源極和所述石墨烯漏極的材料為還原氧化石墨烯，所述石墨烯發光層的材料為半導體還原氧化石墨烯。9.根據權利要求7所述的石墨烯發光元件，其特征在于，所述下基板和所述上基板為隔水隔氧基板，其中，所述隔水隔氧基板的透水透氧率小于10—4。10.—種石墨烯液晶顯示裝置，其特征在于，包括權利要求7-9任意一項所述的石墨烯發光元件。
【文檔編號】G02F1/13357GK105867018SQ201610184687
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月28日
【發明人】樊勇
【申請人】深圳市華星光電技術有限公司