CN104021735B - 一种量子点发光显示屏及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种量子点发光显示屏，包括基板，以及在基板上形成的表面经卤化预处理的ITO薄膜。本发明利用含卤有机物结合强氧化剂对ITO薄膜进行预处理，卤族原子在强氧化剂的作用下与ITO表面的In结合成共价键，在表面形成了一层In‑Cl偶极子，使ITO表面功函数增加，显著提升空穴的注入效率，降低了显示屏功耗，同时还保持了简单的发光结构。此外，本发明以量子点作为发光层材料；单色的红、绿、蓝量子点作为RGB子像素的发光材料，混合的红、绿、蓝量子点作为白色子像素(W子像素)的发光材料白色子像素的引入能提升显示屏的亮度。本发明通过对膜层多次清洗叠加处理，提高膜层的致密性，使电子空穴在复合时不至于击穿发光层。

Description

一种量子点发光显示屏及其制备方法
技术领域
本发明涉及显示领域，具体地说，涉及量子点发光显示屏及其制备技术。
背景技术
目前，基于量子点发光的显示屏(Quantum dots LED,QLED)和OLED类似，都是采用类似三明治状的叠层结构，这种结构一般包括阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极等。叠层结构越复杂，膜层之间分界面越多，膜层的平整性和致密性就容易相互影响，所需要的制备工艺也就越复杂。同时，复杂的膜层也容易形成更多的缺陷，电子空穴被缺陷俘获后，就会降低复合发光的几率，降低显示屏效率。相对的，只有发光层的器件虽然结构简单，但是通常和阴极、阳极之间有较大的势垒，使电子和空穴的注入难以实现，也不利于显示屏效率的提升。因此，现阶段单层结构的显示屏也难以得到推广应用。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
为了在单层结构的基础上提高显示屏效率，本发明采用一种对ITO表面进行卤化预处理的方式，该预处理能够显著提升ITO表面的功函数，使得电子更容易被ITO俘获，即空穴更容易从ITO注入到发光层。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种量子点发光显示屏，包括基板，以及在基板上形成的表面经卤化预处理的ITO薄膜。
具体而言，所述的显示屏包括自下而上依次形成的基板、表面经卤化预处理的ITO薄膜、发光层和阴极。
其中，所述的基板包括但并不局限于玻璃基板、塑料基板或石英基板。
其中，所述的阴极为LiF-Al层，所述LiF-Al层包括1nm以内的LiF保护层及60-80nm的Al电极。
本发明所述的显示屏，所述预处理为以含卤有机物与氧化剂按1:3-3:1的体积比混合得混合液，将形成有ITO薄膜的基板浸在混合液中，紫外光下照射5-30分钟。
其中，所述的含卤有机物为二氯苯，所述氧化剂为次氯酸钠与双氧水的混合物，二者的体积比为1:2-2:1，优选1:1。
进一步地，作为理想的技术方案，所述的预处理具体如下：将二氯苯、HClO、H2O2按4:1:1的体积比混合，将形成有ITO薄膜的基板浸在混合液中，紫外光下照射10分钟。
本发明所述的显示屏，量子点作为发光层材料；其中，单色的红、绿、蓝量子点分别作为R、G、B子像素的发光材料，混合的红、绿、蓝量子点作为白色子像素的发光材料。
其中，所述白色子像素排布在相邻红、绿、蓝子像素之间。白色子像素的加入能够提高显示屏的亮度，降低背光源的能耗。
其中，黑色矩阵设置在白色子像素阳极下方，TFT设置在黑色矩阵下方。该结构能够进一步提高像素开口率，增加显示屏亮度。
本发明的第二目的在于提供一种含有上述显示屏的显示装置，所述的显示装置包括但并不局限于电视机、笔记本等。
本发明还提供了一种量子点发光显示屏的制备方法，包括如下步骤：
(1)在基板上形成ITO薄膜，将该基板浸入含卤有机物与氧化剂按1:3-3:1的比例形成的混合液中，紫外光下照射5-30分钟，完成ITO薄膜的预处理；
(2)以单色的红、绿、蓝量子点分别作为R、G、B子像素的发光材料，以混合的红、绿、蓝量子点作为白色子像素的发光材料，使白色子像素排布在相邻红、绿、蓝子像素之间；在预处理的ITO薄膜上制备量子点发光层；
(3)在发光层上形成阴极，即得。
其中，所述的含卤有机物为二氯苯，所述氧化剂为次氯酸钠与双氧水的混合物，二者的体积比为1:2-2:1，优选1:1。
其中，所述发光层采用多次转印成膜形成，两次成膜之间对膜层进行清洗处理。
其中，所述的阴极为LiF-Al层，包括1nm以内的LiF保护层及60-80nm的Al电极。LiF主要起保护作用，同时也能弥补发光层缺陷，使Al电极的镀制更加平整。
附图说明
图1是实施例1中对ITO薄膜进行预处理的流程示意图；
图2是In-Cl偶极子提高功函数的原理图，左图是处理之前，右图是处理后，EF代表ITO的费米能级，Evac代表ITO的真空能级；
图3是在处理过的ITO上用转印成膜的方式制备量子点发光层的结构示意图；
图4是在发光层上面镀制LiF保护层和Al电极后的结构示意图；
图5是处理前后ITO样品的能级图；
图6是处理前后ITO样品的I-V曲线对比图；
图7是实施例1制备的QLED显示面板结构示意图；
附图标记说明：1-玻璃基板；2-ITO薄膜；3-发光层；4-阴极；5-黑色矩阵；6-TFT。
具体实施方式
本发明涉及到一种量子点发光显示屏，该显示屏包括基板，以及在基板上形成的表面经卤化预处理的ITO薄膜。更具体而言，本发明提供的量子点发光显示屏包括自下而上依次形成的基板、表面经卤化预处理的ITO薄膜、发光层和阴极。
本发明所述预处理为将含卤有机物与氧化剂按1:3-3:1的体积比混合，将形成有ITO薄膜的基板浸在混合液中，紫外光下照射5-30分钟。
其中，所述的含卤有机物为二氯苯，所述氧化剂为次氯酸钠与双氧水，二者的体积比为1:2-2:1，优选1：1。
进一步地，作为理想的技术方案，所述的预处理具体如下：将二氯苯：HClO：H2O2按4:1:1的体积比混合，将形成有ITO薄膜的基板浸在混合液中，紫外光下照射10分钟。
上述预处理过程中，紫外光照射结束后，清洗即可，经过处理之后的ITO表面会有一层In-Cl偶极子。
本发明利用含卤有机物结合强氧化剂对ITO薄膜进行预处理，卤族原子在强氧化剂的作用下与ITO表面的In结合成共价键，在表面形成了一层In-Cl偶极子，使ITO表面功函数增加，显著提升空穴的注入效率，降低了显示屏功耗，同时还保持了简单的发光结构，生产流程简化，工艺要求降低。
如图2所示In-Cl偶极子提高功函数的原理图，左图是处理之前，右图是处理后，EF代表ITO的费米能级，Evac代表ITO的真空能级，在形成In-Cl偶极子之后，ITO表面的真空能级比处理之前会提高ΔE，这样，电子从ITO逸出所需要的能量也会增加ΔE，电子运动的趋势更倾向于从发光层进入ITO，相应的，空穴运动的趋势更倾向于从ITO逸出向发光层，即空穴的注入效率会提升。
本发明所述的显示屏，量子点作为发光层材料；单色的红、绿、蓝量子点作为RGB子像素的发光材料，混合的红、绿、蓝量子点作为白色子像素(W子像素)的发光材料。
量子点材料是一种单色性极好的纳米量级的半导体发光材料，其发光峰值可以通过其物理粒径大小来调节，单色的红、绿、蓝量子点可以分别作为R、G、B子像素的发光材料，混合的红、绿、蓝量子点可以作为白色子像素的发光材料。量子点极好的单色性有利于提高显示屏的色域；其可调节的光谱有助于校正白色坐标；白色子像素的引入能够显著提升显示屏的亮度。其中，红、绿、蓝量子点为现有技术，如包括但并不局限于采用CdSe/ZnS为量子点材料，并选择特定粒径范围的红、绿、蓝量子点，本领域技术人员可依据单色量子点的波长以及对白色坐标的要求来确定白色量子点的混合物，本发明对此不作特别限定。
此外，具体在ITO薄膜表面形成发光层的方法同样为现有技术，本发明对此也不作特别限定。
其中，所述白色子像素排布在相邻红、绿、蓝子像素之间。白色子像素的加入能够提高显示屏的亮度，降低背光源的能耗。
黑色矩阵设置在白色子像素阳极下方，TFT设置在黑色矩阵下方。该结构能够进一步提高像素开口率，增加显示屏亮度。
本发明所述量子点发光层的制备不限于转印成膜，可以是光刻成膜等其他可行的方式。
然而对于单发光层结构，一次成膜有可能会厚度不均，导致电流在子像素上分布不均，甚至显示屏局部电流过大会导致像素击穿，从而使画面出现亮暗点，影响画面的均匀性。因此，本发明优选在处理过的ITO上用转印成膜的方式制备量子点发光层，转印可以根据需要多次进行，每次转印完毕之后，用有机溶剂清洗膜层表面，再进行下一次的转印。多次成膜有利于制备更加致密和均匀的发光层薄膜，防止出现由膜层不均造成的不良，使画面更加均匀。
本发明还提供了一种含有上述显示屏的显示装置，所述的显示装置包括但并不局限于电视机、笔记本等。由于本发明得到的显示屏的效率及亮度等性能得到显著提高，包括该显示屏的显示装置质量也能得到进一步保障。
本发明还提供了一种量子点发光显示屏的制备方法，包括如下步骤：
(1)在基板上形成ITO薄膜，将该基板浸入含卤有机物与氧化剂按1:3-3:1的比例形成的混合液中，紫外光下照射5-30分钟，完成ITO薄膜的预处理；
(2)以单色的红、绿、蓝量子点分别作为R、G、B子像素的发光材料，以混合的红、绿、蓝量子点作为白色子像素的发光材料，使白色子像素排布在相邻红、绿、蓝子像素之间；在预处理的ITO薄膜上制备量子点发光层；
(3)在发光层上形成阴极，即得。
其中，所述的含卤有机物为二氯苯，所述氧化剂为次氯酸钠与双氧水的混合物，二者的体积比为1:2-2:1，优选1：1。
其中，所述发光层采用多次转印成膜形成，两次成膜之间对膜层进行清洗处理，具体转印成膜为现有技术，此处的清洗采用常规清洗处理即可，多次成膜有利于制备更加致密和均匀的发光层薄膜，防止出现由膜层不均造成的不良，使画面更加均匀。
其中，所述的阴极为LiF-Al层，包括1nm以内的LiF保护层及60-80nm的Al电极。LiF主要起保护作用，同时也能填补发光层缺陷，使Al电极的镀制更加平整。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图4所示，本实施例所述的量子点发光显示屏，包括自下而上依次形成的玻璃基板1、表面经卤化预处理的ITO薄膜2、发光层3和阴极4。
如图1所示，本实施例ITO薄膜2采用如下方法进行预处理得到：将二氯苯：HClO：H2O2按4:1:1的体积比混合，将形成有ITO薄膜2的玻璃基板1浸在混合液中，紫外光下照射10分钟，紫外光照射结束后，清洗即可，经过处理之后的ITO表面会有一层In-Cl偶极子。
如图3所示，本实施例在ITO薄膜2上形成量子点发光层3，以量子点作为发光层材料，具体以单色的红、绿、蓝量子点分别作为R、G、B子像素的发光材料，以混合的红、绿、蓝量子点作为白色子像素的发光材料。如图7所示，白色子像素排布在相邻红、绿、蓝子像素之间，黑色矩阵5设置在白色子像素阳极下方，TFT6设置在黑色矩阵5下方。
如图4所示，本实施例中，阴极4为LiF-Al层，包括1nm以内的LiF保护层及60-80nm的Al电极。
为了进一步验证本实施例所制备的显示屏的性能，进一步对预处理前后的ITO薄膜2做了性能对比试验，结果见图2、5、6。
如图2所示In-Cl偶极子提高功函数的原理图，左图是处理之前，右图是处理后，EF代表ITO的费米能级，Evac代表ITO的真空能级，在形成In-Cl偶极子之后，ITO表面的真空能级比处理之前会提高ΔE，这样，电子从ITO逸出所需要的能量也会增加ΔE，电子运动的趋势更倾向于从发光层进入ITO，相应的，空穴运动的趋势更倾向于从ITO逸出向发光层，即空穴的注入效率会提升。
如图5所示处理前后ITO样品的能级图，未处理的ITO能级为-4.8eV(如图中虚线所示)，处理之后的ITO能级为-6.3eV(如图中实线所示)，可以看出，处理过程能够显著降低ITO能级，提高ITO表面功函数，降低空穴注入时的势垒，提高注入效率，在较小的电压下注入更多的空穴，提高显示屏的效率。
如图6所示处理前后ITO样品的I-V曲线对比图，其中，实心点曲线代表未处理的ITO，空心点曲线代表处理过的ITO(实施例1得到的样品)，可以看出，处理之后电流比处理之前的电流提高了10倍左右，图中电流为mA级，可以实现发光。
实施例2
与实施例1相比，区别点仅在于，本实施例中，预处理采用如下技术方案：将二氯苯：HClO：H2O2按1:2:1的体积比混合，将形成有ITO薄膜的基板浸在混合液中，紫外光下照射30分钟，紫外光照射结束后，清洗即可。
以预处理前后的本实施例ITO薄膜2做性能对比试验，结果表明，本实施例处理前后ITO样品的能级图及I-V曲线对比图具有与图5、6相同的趋势。
实施例3
与实施例1相比，区别点仅在于，本实施例中，预处理采用如下技术方案：将二氯苯：HClO：H2O2按6:1:1的体积比混合，将形成有ITO薄膜的基板浸在混合液中，紫外光下照射5分钟，紫外光照射结束后，清洗即可。
以预处理前后的本实施例ITO薄膜2做性能对比试验，结果表明，本实施例处理前后ITO样品的能级图及I-V曲线对比图具有与图5、6相同的趋势。
实施例4
本实施例公开了一种量子点发光显示屏的制备方法，包括如下步骤：
(1)在基板上形成ITO薄膜，将该基板浸入二氯苯：HClO：H2O2按4:1:1的体积比混合的混合液中，紫外光下照射10分钟，完成ITO薄膜的预处理；
(2)以单色的红、绿、蓝量子点分别作为R、G、B子像素的发光材料，以混合的红、绿、蓝量子点作为白色子像素的发光材料，使白色子像素排布在相邻红、绿、蓝子像素之间；在预处理的ITO薄膜上制备量子点发光层；
(3)在发光层上形成阴极，即得。
其中，所述发光层采用多次转印成膜形成，两次成膜之间对膜层进行清洗处理。
其中，阴极为LiF-Al层，包括1nm以内的LiF保护层及60-80nm的Al电极。
实施例5
与实施例4所述的制备方法相比，区别点仅在于，本实施例步骤(1)中，预处理采用如下技术方案：将二氯苯：HClO：H2O2按1:2:1的比例混合，将形成有ITO薄膜的基板浸在混合液中，紫外光下照射30分钟，紫外光照射结束后，清洗即可。
实施例6
与实施例4的制备方法相比，区别点仅在于，本实施例步骤(1)中，预处理采用如下技术方案：将二氯苯：HClO：H2O2按6:1:1的比例混合，将形成有ITO薄膜的基板浸在混合液中，紫外光下照射5分钟，紫外光照射结束后，清洗即可。
实施例7
含有实施例1-3任一显示屏的显示装置，如电视机、笔记本电脑等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种量子点发光显示屏，其特征在于：包括基板，以及在基板上形成的表面经卤化预处理的ITO薄膜；
所述预处理为以含卤有机物与氧化剂按1:3-3:1的体积比混合得混合液，将形成有ITO薄膜的基板浸在混合液中，紫外光下照射5-30分钟；
其中，所述的含卤有机物为二氯苯，所述氧化剂为次氯酸钠与双氧水的混合物；所述氧化剂中次氯酸钠与双氧水的体积比为1:2-2:1；
所述的显示屏包括自下而上依次形成的基板、表面经卤化预处理的ITO薄膜、发光层和阴极；所述的阴极为LiF-Al层。
2.根据权利要求1所述的显示屏，其特征在于：量子点作为发光层材料；单色的红、绿、蓝量子点分别作为R、G、B子像素的发光材料，混合的红、绿、蓝量子点作为白色子像素的发光材料。
3.根据权利要求2所述的显示屏，其特征在于：所述白色子像素排布在相邻红、绿、蓝子像素之间。
4.根据权利要求2所述的显示屏，其特征在于：黑色矩阵设置在白色子像素阳极下方，TFT设置在黑色矩阵下方。
5.含有权利要求1-4任一项所述显示屏的显示装置。
6.一种量子点发光显示屏的制备方法，包括如下步骤：
(1)在基板上形成ITO薄膜，将该基板浸入含卤有机物与氧化剂按1:3-3:1的比例形成的混合液中，紫外光下照射5-30分钟，完成ITO薄膜的预处理；
(2)以单色的红、绿、蓝量子点分别作为R、G、B子像素的发光材料，以混合的红、绿、蓝量子点作为白色子像素的发光材料，使白色子像素排布在相邻红、绿、蓝子像素之间；在预处理的ITO薄膜上制备量子点发光层；
(3)在发光层上形成阴极，即得。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述发光层采用多次转印成膜形成，两次成膜之间对膜层进行清洗处理。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述的含卤有机物为二氯苯，所述氧化剂为次氯酸钠与双氧水的混合物。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述氧化剂中次氯酸钠与双氧水的体积比为1:2-2:1。
10.根据权利要求6-9任一项所述的制备方法，其特征在于：所述的阴极为LiF-Al层，包括1nm以内的LiF保护层及60-80nm的Al电极。
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