CN106328824B - 顶发射qled器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种顶发射QLED器件，包括依次设置的基板、图案化像素电极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极，所述电子传输层和所述量子点发光层之间层叠设置有传输中间层，所述图案化像素电极的像素电极之间设置有阵列结构的绝缘层，所述绝缘层穿透所述电子传输层与所述传输中间层相连，且所述传输中间层和所述绝缘层均采用PMMA材料制成；在所述传输中间层上、且与所述绝缘层对应区域设置有用于隔离不同颜色量子点材料的隔离柱。

Description

顶发射QLED器件及其制备方法

技术领域

本发明属于显示技术领域，尤其涉及一种顶发射QLED器件及其制备方法。

背景技术

近年来，相对于有机发光染料或传统无机荧光粉，胶体量子点(QDs)由于具有出色的光化学特性，如较宽的吸收范围、高的荧光量子效率、良好的光和化学稳定性、窄的发射带宽、发射波长尺寸可调、卓越的发光效率和易加工性等，成为下一代显示器最有力的竞争者。随着技术的发展和知识的积累，量子点发光二极管(QLED)的性能得到了迅速的提高，对比有机发光二极管(OLED)，QLED在节能性、成本控制上都表现出巨大的优势，显示出巨大的应用潜力。

QLED按照光的出射方式可分为底发射型和顶发射型两种。顶发射型的QLED的光是通过透明电极直接由顶端射出的，对比底发射型器件，具有大开口率、较少光损失、易与不透明基底结合的优点，受到了业界越来越多的关注。尽管QLED存在着巨大的应用前景，但是现有的QLED器件仍然存在着不少问题，包括使用寿命短、量子效率低、高电流密度下效率衰减等。研究人员们试图通过改进QLED器件结构、发掘更适用的载流子传输材料、对量子点表面进行修饰等方式来改善这些问题，但这些方法对提高器件寿命、量子效率的效果仍然有限，且制备方法相对复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种顶发射QLED器件及其制备方法，旨在解决现有技术制备的QLED器件的使用寿命短、量子效率低、高电流密度下效率衰减、且制备方法相对复杂的问题。

本发明是这样实现的，一种顶发射QLED器件，包括依次设置的基板、图案化像素电极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极，所述电子传输层和所述量子点发光层之间层叠设置有传输中间层，所述图案化像素电极的像素电极之间设置有阵列结构的绝缘层，所述绝缘层穿透所述电子传输层与所述传输中间层相连，且所述传输中间层和所述绝缘层均采用PMMA材料制成；在所述传输中间层上、且与所述绝缘层对应区域设置有用于隔离不同颜色量子点材料的隔离柱。

相应的，一种顶发射QLED器件的制备方法，包括以下步骤：

提供基板，在所述基板上制备图案化像素电极；

在所述图案化像素电极上沉积同样图案的电子传输层，形成含有隔离槽的图案化结构；

在所述图案化结构的隔离槽中、以及电子传输层上沉积PMMA材料，同时制备具有阵列结构的绝缘层和设置在所述电子传输层上的传输中间层；

在所述传输中间层上、且与所述绝缘层对应区域制备用于形成不同像素区域的隔离柱；

在所述传输中间层上依次沉积量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极。

以及，一种顶发射QLED器件的制备方法，包括以下步骤：

提供基板，在所述基板上制备图案化像素电极；

在所述图案化像素电极上沉积同样图案的电子传输层，形成含有隔离槽的图案化结构；

在所述图案化结构的隔离槽中、以及电子传输层上沉积PMMA材料，经离子束刻蚀处理同时制备具有阵列结构的绝缘层、设置在所述电子传输层上的传输中间层、以及设置在所述传输中间层上、且与所述绝缘层所在区域对应的隔离柱；

在所述传输中间层上依次沉积量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极。

本发明提供的顶发射QLED器件，在所述电子传输层和所述量子点发光层之间设置传输中间层、同时在所述图案化像素电极的像素电极之间设置与所述传输中间层相连的阵列结构的绝缘层，且所述传输中间层和所述绝缘层均采用PMMA材料制成。一方面，通过使用PMMA材料作为所述传输中间层，可以有效优化载流子平衡，提高QLED器件的量子效率，从而获得高显示亮度、高分辨率、高量子产率的QLED电致发光器件。另一方面，所述绝缘层的设置，可以有效防止像素内短路情况的发生，同时，所述绝缘层能够与所述隔离柱一起，隔离不同颜色的像素区域，从而提高QLED器件的显示效果，并更好地阻止像素内电极间短路情况的发生。

本发明提供的顶发射QLED器件的制备方法，工艺简单，其中，所述传输中间层和所述绝缘层可以一次制备成型，简化了QLED器件的制备工艺，降低制备成本，可适用于商业化批量生产。

附图说明

图1是本发明实施例提供的顶发射QLED器件结构示意图；

图2是本发明实施例提供的在所述基板上制备图案化像素电极后的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的制备光刻胶掩模后的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的利用掩膜板在图案化像素电极上制备电子传输层后的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的在图案化像素电极上制备电子传输层后的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的在图案化结构的隔离槽中、以及电子传输层上沉积PMMA材料后的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的刻蚀出隔离柱后的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1，本发明实施例提供了一种顶发射QLED器件，包括依次设置的基板1、图案化像素电极2、电子传输层3、量子点发光层6、空穴传输层7、空穴注入层8和阳极9，所述电子传输层3和所述量子点发光层6之间层叠设置有传输中间层5，所述图案化像素电极2的像素电极之间设置有阵列结构的绝缘层4，所述绝缘层4穿透所述电子传输层3与所述传输中间层5相连，且所述传输中间层5和所述绝缘层4均采用PMMA材料制成；在所述传输中间层5上、且与所述绝缘层4对应区域设置有用于隔离不同颜色量子点材料的隔离柱。

本发明实施例QLED器件为顶发射QLED器件，不仅具有较好的发光效率，而且有利于与所述QLED器件相连的底部驱动电路或不透明基底集成。

具体的，所述基板1的选择没有明确限制，可采用本领域常规的基板1材料，包括柔性基板1和硬质基板1，如玻璃基板1。

所述图案化像素电极2作为顶发射QLED器件的阴极，采用金属制成，所述金属包括但不限于Ni金属、Al/Ni合金等，所述图案化像素电极2的厚度为50-150nm。

所述电子传输层3的选择没有明确限制，可采用本领域常规的电子传输材料，包括但不限于ZnO，所述电子传输层3的厚度为50-150nm。

所述量子点发光层6可以采用本领域常规的量子点材料，包括但不限于CdSe/CdS核壳结构量子点、CdSe/ZnS核壳结构量子；所述量子点发光层6的厚度为30-60nm。

本发明实施例在所述电子传输层3和所述量子点发光层6之间设置有传输中间层5，所述传输中间层5采用PMMA材料制成。所述PMMA材料具有优异的电子阻挡作用，从而使得所述传输中间层5可以有效降低电子的注入效率，从而平衡载流子的传输效率，进而提高量子效率。所述传输中间层5不易过厚或过薄。优选的，所述传输中间层5的厚度为5-10nm，具体可为5nm、6nm、7nm、8nm、9nm、10nm。若所述传输中间层5的厚度过高，则对电子的注入阻挡效果过于明显，从而无法实现载流子的平衡；若所述传输中间层5的厚度过薄，则不能充分实现其效果。

由于沉积的各功能层可能存在缺陷或孔洞，或存在边缘放电，且阳极9在同一像素的边界处可能穿透中间的量子点发光层6并与阴极(图案化像素电极2)导通，造成像素内短路。为了克服该缺陷，进一步的，本发明实施例顶发射QLED器件在设置所述传输中间层5的基础上，在所述图案化像素电极2的像素电极之间设置有阵列结构的绝缘层4，防止这些像素内短路情况的发生。所述绝缘层4穿透所述电子传输层3与所述传输中间层5相连，且所述绝缘层4也采用PMMA材料制成，用于解决同一像素间的短路问题。

本发明实施例中，在所述传输中间层5上、且与所述绝缘层4对应区域设置有用于隔离不同颜色量子点材料的隔离柱。优选的，所述隔离柱穿透所述阳极9层。该优选结构设置可以更好地防止不同颜色的发光干扰，从而提高显示效果。具体优选的，所述隔离柱的高度为1-3um。所述隔离柱由负性光刻胶、聚酰亚胺或PMMA制成。优选的，所述隔离柱由PMMA制成，采用PMMA制成的所述隔离柱，与所述绝缘层4、所述绝缘层4对应区域的传输中间层5一起形成整体隔离体系，整体均匀的分隔不同颜色的像素区域，并防止同一像素或相邻像素间发生短路问题，从而为顶发射QLED器件的发光均匀性和稳定性提供保障。

所述空穴传输层7的选择没有明确限制，可采用本领域常规的空穴传输材料，包括但不限于PVK、Poly-TPD、TFB，所述空穴传输层7的厚度为30-50nm。

所述空穴注入层8可采用本领域常规的空穴注入材料制备，包括但不限于PEDOT:PSS，所述空穴注入层8的厚度30-40nm。

所述阳极9采用金属材料制成，包括但不限于Ag、Al。

进一步的，为了缓解内应力、隔绝水氧，在所述阳极9表面依次设置的缓冲层11。所述缓冲层11可采用MoO₃制成，厚度为100-200nm。进一步的，在所述缓冲层11上设置有玻璃层12。

本发明实施例提供的顶发射QLED器件，在所述电子传输层和所述量子点发光层之间设置传输中间层、同时在所述图案化像素电极的像素电极之间设置与所述传输中间层相连的阵列结构的绝缘层，且所述传输中间层和所述绝缘层均采用PMMA材料制成。一方面，通过使用PMMA材料作为所述传输中间层的共同作用，可以有效优化载流子平衡，提高QLED器件的量子效率，从而获得高显示亮度、高分辨率、高量子产率的QLED电致发光器件。另一方面，所述绝缘层的设置，可以有效防止像素内短路情况的发生，同时，所述绝缘层能够与所述隔离柱一起，隔离不同颜色的像素区域，从而提高QLED器件的显示效果，并更好地阻止像素内电极间短路情况的发生。

本发明实施例提供的顶发射QLED器件可以通过下述方法制备获得。

相应的，结合图1-5，本发明实施例还提供了一种顶发射QLED器件的制备方法，包括以下步骤：

S01.提供基板1，在所述基板1上制备图案化像素电极2；

S02.在所述图案化像素电极2上沉积同样图案的电子传输层3，形成含有隔离槽的图案化结构；

S03.在所述图案化结构的隔离槽中、以及电子传输层3上沉积PMMA材料，同时制备具有阵列结构的绝缘层4和设置在所述电子传输层3上的传输中间层5；

S04.在所述传输中间层5上、且与所述绝缘层4对应区域制备用于形成不同像素区域的隔离柱；

S05.在所述传输中间层5上依次沉积量子点发光层6、空穴传输层7、空穴注入层8和阳极9。

具体的，上述步骤S01中，如图2所示，所述基板1的选择没有限制，将所述基板1进行清洁处理，以提高其附着性能。具体的，清洗方法可为，将所述基板1先用丙酮、乙醇清洗，然后用去离子水超声清洗3次，每次5-15分钟，烘干后用氮气吹去表面残留颗粒。

在所述基板1上制备图案化像素电极2的方法可为：利用掩模板在所述基板1上蒸镀金属电极，蒸镀速度为0.1-0.3nm/s。

上述步骤S02中，优选的，可像制作掩膜，然后在沉积电子传输层3。具体的，在所述图案化像素电极2上沉积光刻胶(PR)，将所述光刻胶曝光显影，制作图案与所述图案化像素电极2互补的光刻胶掩模，制备光刻胶掩模后的结构如图3所示。然后再沉积与所述图案化像素电极2具有同样图案的电子传输层3，得到如图4所示结构。进一步的，去除所述光刻胶掩膜，得到如图5所示的含有隔离槽的图案化结构。其中，沉积所述电子传输层3的方法为溶液加工法，包括但不限于喷涂。

上述步骤S03中，沉积PMMA材料可采用溶液加工法实现，例如采用喷涂实现，当然，不限于此。

上述步骤S04中，在所述传输中间层5上、且与所述绝缘层4对应区域制备用于形成不同像素区域的隔离柱。作为一个优选实施例，在所述传输中间层5上沉积负性光刻胶或聚酰亚胺，经光刻蚀处理得到所述隔离柱。作为另一个优选实施例，在所述传输中间层5上继续沉积PMMA材料，经电子束曝光处理得到所述隔离柱。

上述步骤S05中，在隔离柱与隔离柱之间的子像素区域间分别喷涂蓝/红/绿量子点制备量子点发光层6，在所述量子点发光层6上依次制备空穴传输层7、空穴注入层8和阳极9。所述空穴传输层7、所述空穴注入层8采用溶液加工法制备获得，包括但不限于喷涂；所述阳极9采用蒸镀制备获得。

进一步的，在制备完所述阳极9后，优选在所述阳极9上蒸镀缓冲层11，点胶，玻璃盖板封装，得到如图1所示的顶发射QLED器件。

以及，结合图1、5-7，本发明实施例还提供了另一种顶发射QLED器件的制备方法，包括以下步骤：

Q01.提供基板1，在所述基板1上制备图案化像素电极2；

Q02.在所述图案化像素电极2上沉积同样图案的电子传输层3，形成含有隔离槽的图案化结构；

Q03.在所述图案化结构的隔离槽中、以及电子传输层3上沉积PMMA材料，经离子束刻蚀处理同时制备具有阵列结构的绝缘层4、设置在所述电子传输层3上的传输中间层5、以及设置在所述传输中间层5上、且与所述绝缘层4所在区域对应的隔离柱；

Q04.在所述传输中间层5上依次沉积量子点发光层6、空穴传输层7、空穴注入层8和阳极9。

具体的，上述步骤Q01与步骤S01相同。

上述步骤Q02与步骤S02相同。经过步骤Q02处理后的结构如图5所示。

上述步骤Q03中，在所述图案化结构的隔离槽中、以及电子传输层3上沉积PMMA材料，得到如图6所示结构。经离子束刻蚀处理后，得到阵列结构的绝缘层4、设置在所述电子传输层3上的传输中间层5、以及设置在所述传输中间层5上的隔离柱，其中，所述隔离柱的位置与所述绝缘层4所在区域对应，由此得到如图7所示结构。沉积方法为溶液加工法，包括但不限于喷涂。

上述步骤Q04与步骤S04相同。

本发明实施例提供的顶发射QLED器件的制备方法，工艺简单，其中，所述传输中间层和所述绝缘层可以一次制备成型，简化了QLED器件的制备工艺，降低制备成本，可适用于商业化批量生产。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种顶发射QLED器件，包括依次设置的基板、图案化像素电极、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极，其特征在于，所述电子传输层和所述量子点发光层之间层叠设置有传输中间层，所述图案化像素电极的像素电极之间设置有阵列结构的绝缘层，所述绝缘层穿透所述电子传输层与所述传输中间层相连，且所述传输中间层和所述绝缘层均采用PMMA材料制成；在所述传输中间层上、且与所述绝缘层对应区域设置有用于隔离不同颜色量子点材料的隔离柱。

2.如权利要求1所述的顶发射QLED器件，其特征在于，所述隔离柱穿透所述阳极层。

3.如权利要求1所述的顶发射QLED器件，其特征在于，所述隔离柱由负性光刻胶、聚酰亚胺或PMMA制成。

4.如权利要求3所述的顶发射QLED器件，其特征在于，所述隔离柱由PMMA制成。

5.如权利要求1-4任一所述的顶发射QLED器件，其特征在于，所述传输中间层的厚度为5-10nm。

6.如权利要求1-4任一所述的顶发射QLED器件，其特征在于，所述隔离柱的高度为1-3um。

7.如权利要求1-4任一所述的顶发射QLED器件，其特征在于，还包括在所述阳极表面依次设置的缓冲层和玻璃层。

8.一种顶发射QLED器件的制备方法，包括以下步骤：

提供基板，在所述基板上制备图案化像素电极；

在所述图案化像素电极上沉积同样图案的电子传输层，形成含有隔离槽的图案化结构；

在所述图案化结构的隔离槽中、以及电子传输层上沉积PMMA材料，同时制备具有阵列结构的绝缘层和设置在所述电子传输层上的传输中间层；

在所述传输中间层上、且与所述绝缘层对应区域制备用于形成不同像素区域的隔离柱；

在所述传输中间层上依次沉积量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极。

9.如权利要求8所述的顶发射QLED器件的制备方法，其特征在于，所述隔离柱的制备方法为：

在所述传输中间层上沉积负性光刻胶或聚酰亚胺，经光刻蚀处理得到所述隔离柱；或

所述隔离柱的制备方法为：

在所述传输中间层上继续沉积PMMA材料，经电子束曝光处理得到所述隔离柱。

10.一种顶发射QLED器件的制备方法，包括以下步骤：

提供基板，在所述基板上制备图案化像素电极；

在所述图案化像素电极上沉积同样图案的电子传输层，形成含有隔离槽的图案化结构；

在所述图案化结构的隔离槽中、以及电子传输层上沉积PMMA材料，经离子束刻蚀处理同时制备具有阵列结构的绝缘层、设置在所述电子传输层上的传输中间层、以及设置在所述传输中间层上、且与所述绝缘层所在区域对应的隔离柱；

在所述传输中间层上依次沉积量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极。