CN106876566B - Qled器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种QLED器件，包括第一电极、用于定义像素区域的隔离bank，设置在所述像素区域的光学层、以及覆盖所述隔离bank和所述光学层的第二电极，其中，所述隔离bank中含有高热导材料，所述高热导材料的热导率≥10WK‑1m‑1。所述QLED器件的制备方法，包括以下步骤：提供第一电极，在所述第一电极表面沉积bank材料层，其中，所述bank材料层含有高导热材料，所述高热导材料的热导率≥10WK‑1m‑1；将所述bank材料层依次进行光刻、抛光、表面处理，得到用于定义像素区域的隔离bank；在所述像素区域内沉积光学层，在所述隔离bank和所述光学层表面覆盖第二电极。

Description

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QLED器件及其制备方法。
背景技术
无机纳米晶的量子点发光材料不仅具有出射光颜色饱和、波长可调的优点，而且光致、电致发光量子产率高，适合制备高性能显示器件。此外，从制备工艺角度看，量子点发光材料可以在非真空条件下采用旋涂、印刷、打印设备等溶液加工方式制备成膜。所以，以量子点薄膜制备的量子点发光二极管(QLED)成为下一代显示技术的有力竞争者。
通常的，QLED器件包括第一电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、电子注入层和第二电极。根据第一电极和第二电极的相对位置，即背电极和顶电极，QLED的结构可以分为传统和反型器件两周。其中，空穴注入层、空穴传输层用于从外电路向发光层提供可迁移空穴，电子传输层用于提供可迁移电子。电子-空穴在量子点中形成激子，激子通过辐射复合输出光子，进而发光。随着QLED器件运行中产生的光效率衰减，一个外量子效率大于10％的蓝光器件，在1000cdm-2输出亮度下随着电流效率的衰减以及驱动电压的升高，其发光区域的发热功率可超过200mWcm-2。热源主要可以来自非辐射复合、薄膜和界面电阻效应、未出射光再吸收等。
喷墨打印是大规模制备QLED矩阵的有效方法之一。每一个喷出的墨滴须要被隔离装置(bank)限定在预设的区域内用以定义像素。隔离材料至少满足：可见波段内吸收系数低、电绝缘、适应光刻图案化处理、能通过表面处理调节表面能和对溶剂的浸润性等。通常使用的bank材料为聚酰亚胺(polyimide)，其在室温下的热导率通常为0.1WK-1m-1。由于隔离材料在面板平面内占据不可忽略的面积，且在垂直面板方向贯穿整个厚度并直接接触两个电极，所以隔离材料在像素器件的散热过程中有很重要作用，使用热导率很低的材料不利于像素散热。
发明内容
本发明的目的在于提供一种QLED器件及其制备方法，旨在解决现有QLED器件，由于隔离bank材料散热效果不佳，影响QLED器件散热效率和工作寿命的问题。
本发明是这样实现的，一种QLED器件，包括第一电极、用于定义像素区域的隔离bank，设置在所述像素区域的光学层、以及覆盖所述隔离bank和所述光学层的第二电极，其中，所述隔离bank中含有高热导材料，所述高热导材料的热导率≥10WK-1m-1。
以及，一种QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
提供第一电极，在所述第一电极表面沉积bank材料层，其中，所述bank材料层含有高导热材料，所述高热导材料的热导率≥10WK-1m-1；
将所述bank材料层依次进行光刻、抛光、表面处理，得到用于定义像素区域的隔离bank；
在所述像素区域内沉积光学层，在所述隔离bank和所述光学层表面覆盖第二电极。
本发明提供的QLED器件，采用热导率≥10WK-1m-1的高热导材料作为定义像素区域的隔离bank，提高了QLED像素区域的散热效率，降低了像素区域的工作温度，减缓发光器件发光效率的衰减，进而有利于提高QLED器件的寿命，特别是发光像素区域的寿命。
本发明提供的QLED器件的制备方法，只需在现有的工艺基础上，在所述第一电极上沉积含有高导热材料的bank材料层，进一步依次进行光刻、抛光、表面处理，即可得到散热效率高、工作寿命长的QLED器件。本发明提供的QLED的制备方法，方法简单，可控性强。
附图说明
图1是本发明实施例提供的QLED器件的纵向剖面示意图；
图2是本发明实施例提供的QLED器件的俯视图；
图3是本发明实施例提供的QLED器件局部的像素矩阵图。
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-图3，本发明实施例提供了一种QLED器件，包括第一电极1、用于定义像素区域3’的隔离bank 2，设置在所述像素区域3’的光学层3、以及覆盖所述隔离bank 2和所述光学层3的第二电极4，其中，所述隔离bank 2中含有高热导材料，所述高热导材料的热导率≥10WK-1m-1。
如图1所示，提供了本发明实施例所述QLED器件的纵向剖面示意图；如图2所示，提供了本发明实施例所述QLED器件的纵向剖面示意图，由如可见，所述隔离bank 2形成在QLED区域的外围，用于界定QLED器件的像素区域3’；如图3所示，提供了本发明实施例所述QLED器件局部的纵向剖面示意图。
本发明实施例提供的QLED器件，采用热导率≥10WK-1m-1的高热导材料作为定义像素区域3’的隔离bank 2，提高了QLED像素区域3’的散热效率，降低了像素区域3’的工作温度。由于QLED器件发光效率的衰减随温度成指数变化，降低像素的工作温度可以提高显示器件的工作寿命。因此，采用热导率≥10WK-1m-1的高热导材料作为定义像素区域3’的隔离bank 2，有利于提高QLED器件的寿命。
本发明实施例中，所述隔离bank 2定义出来的像素区域3’，优选为倒梯形，从而有利于所述光学层在喷墨打印过程中形成厚度均匀、且与相邻的像素区域不会产生颜色干扰的的功能层，更优选为等边的倒梯形。当然，应当理解，所述像素区域3’不限于倒梯形结构。
本发明实施例中，所述隔离bank 2中可以含有一种高热导材料，也可以含有两种或两种以上的高热导材料。
优选的，所述高热导材料包括氮化物、氧化物、钙钛矿结构铁电材料、碳单质中的至少一种。优选的所述高热导材料，不仅具有优异的导热效果，而且能够保证其可见波段内具有低吸收系数和电绝缘性。此外，所述隔离材料用于喷墨打印时，需要能够有效阻隔墨水扩散，定义溶液挥发后形成像素的形状，即像素区域3’。此外，本发明实施例优选的所述高热导材料，还能通过表面处理调节表面能和对溶剂的浸润性，从而适于喷墨打印制备膜层均匀、且与相邻的像素区域不会产生颜色干扰的所述光学层3。具体优选的，所述氮化物包括但不限于氮化铝、氮化硅。具体优选的，所述氧化物包括但不限于氧化镁、氧化铝、氧化铍。具体优选的，所述碳单质包括但不限于金刚石、石墨烯、碳纳米管。
作为一种具体优选情形，所述隔离bank 2由两层或两层以上bank薄膜叠加形成，其中，所述bank薄膜中含有一种或一种以上的所述高热导材料，且不同的所述bank薄膜中的高热导材料相同或不同。具体的，所述隔离bank 2可以由多层组成材料相同的bank薄膜构成，也可以由组成材料各不相同的bank薄膜构成。当然，可以理解，当所述bank薄膜的层数＞3层时，可以允许部分所述bank薄膜的组成材料相同，部分所述bank薄膜的组成材料不同。
作为另一种具体优选情形，所述隔离bank 2由高热导材料和低热导材料制成，所述低热导材料的热导率≤1WK-1m-1。所述隔离bank 2中，通过掺杂所述低热导材料，可以提高bank材料光刻性能，从而克服单独使用所述高热导材料制备隔离bank 2时存在的光刻加工性能不佳的问题。进一步优选的，以所述隔离bank 2的总重量为100％计，所述高热导材料的重量百分含量≤20％。该优选的所述高热导材料的重量百分含量，可以赋予混合材料良好的光刻加工性能。若所述高热导材料的重量百分含量＞20％，则仍然难以有效改善混合材料的光刻加工性能。
作为又一种具体优选情形，所述高热导材料包裹在所述低热导材料表面，形成核壳结构，作为所述隔离bank 2，其中，所述低热导材料的热导率≤1WK-1m-1。该优选的所述隔离bank 2，由于含有一定的所述低热导材料，因此，能够提高bank材料的光刻加工性能；同时，由于外层包覆有所述高热导材料，能够减轻所述低热导材料对器件散热的不利影响，提高器件的散热效率。具体的，热量能够通过表层的所述高热导材料进行有效地疏散，从而同时兼具较优的光刻加工性能和较优的散热性能。
本发明实施例中，所述第一电极1与驱动电路直接连接；且所述电极、所述第二电极4中的至少一个在可见波段内透光。所述第一电极1、所述第二电极4均可采用本领域的常规电极材料制成。
本发明实施例中，所述光学层3至少包括发光层，优选的，还包括空穴注入层、空穴传输层、电子注入层、电子传输层等功能层中的至少一种。作为具体优选实施例，所述光学层3包括依次层叠设置的空穴注入层、空穴传输层、发光层和电子传输层。至于各功能层的具体设置方向，可根据所述QLED器件常规的具体类型而定。
其中，所述空穴注入层用于将空穴从作为阳极的电极传向所述空穴传输层。所述空穴注入层可以采用本领域常规的空穴注入材料。
所述空穴传输层用于所述向发光层传输空穴。本发明实施例制备所述空穴传输层用的的空穴传输材料包括但不限于：有机材料，如苯胺、聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]、4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚物(Poly-TPD)、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)、聚(9-乙烯咔唑)(PVK)、TPD、Spiro-TPD、LG101、HAT-CN、PEDOT:PSS、TAPC、a-NPB、m-MTDATA等；氧化物，如NixO、MoOx、VOx、WOx等。
所述发光层用于使空穴-电子对发生辐射复合输出光子。制备所述发光层的电致发光材料包括无机半导体量子点纳米晶，具体包括但不限于II-VI半导体的纳米晶，如：CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe和其他二元、三元、四元的II-VI族元素化合物；III-V半导体的纳米晶，如：GaP、GaAs、InP、InAs和其他二元、三元、四元的III-V元素化合物。此外，所述无机半导体量子点纳米晶还可以为II-V族化合物、III-VI化合物、IV-VI化合物、I-III-VI化合物、II-IV-VI化合物、IV族单质。
所述电子传输层用于向所述发光层传输电子。制备所述电子传输层的电子传输材料包括但不限于宽带隙氧化物、硫化物(及其纳米材料)，如：ZnO、ZnS、TiO2等；有机材料，如BPHEN、Alq3等。
所述电子注入层用于将电子从作为阴极的电极传向所述电子传输层。所述电子注入层可以采用本领域常规的电子注入材料。
本发明实施例提供的QLED器件，采用热导率≥10WK-1m-1的高热导材料作为定义像素区域的隔离bank，提高了QLED像素区域的散热效率，降低了像素区域的工作温度，减缓发光器件发光效率的衰减，进而有利于提高QLED器件的寿命，特别是发光像素区域的寿命。
本发明实施例所述QLED器件，可以通过下述方法制备获得。
以及，本发明实施例提供了一种QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
S01.提供第一电极，在所述第一电极表面沉积bank材料层，其中，所述bank材料层含有高导热材料，所述高热导材料的热导率≥10WK-1m-1；
S02.将所述bank材料层依次进行光刻、抛光、表面处理，得到用于定义像素区域的隔离bank；
S03.在所述像素区域内沉积光学层，在所述隔离bank和所述光学层表面覆盖第二电极。
具体的，上述步骤S01中，根据出射光出射方向的不同，当所述QLED器件为底发射器件时，所述第一电极采用在可见光内具有较好透光性的电极材料，同时，所述第二电极应为透光性较弱的电极材料；当所述QLED器件为顶发射器件时，所述第一电极采用透光性较弱的电极材料，同时，所述第二电极应为在可见光内具有较好透光性的电极材料。在上述前提下，所述第一电极可以采用本领域常规的电极材料。
本发明实施例在所述第一电极表面沉积bank材料层的方法，包括磁控溅射、化学气相沉积、原子沉积、溶液旋涂、喷墨打印，但不限于此。进一步的，所述bank材料层含有高导热材料，所述高热导材料的热导率≥10WK-1m-1，从而提高了QLED像素区域的散热效率，可以降低像素区域的工作温度，减缓发光器件发光效率的衰减，进而有利于提高QLED器件的寿命，特别是发光像素区域的寿命。
上述步骤S02中，需要对沉积在所述第一电极表面的bank材料层依次进行光刻、抛光、表面处理，以形成隔离bank，用于在喷墨打印时阻隔墨水扩散，定义溶液挥发后形成像素的形状，即像素区域。所述光刻、抛光处理可以采用本领域的常规方法实现。作为优选实施例，所述表面处理包括等离子体处理、化学处理，从而获得更有利于阻隔墨水扩散的像素区域。当然，应当理解，所述表面处理的方法不限于此。
上述步骤S03中，在所述像素区域内沉积光学层，所述光学层的结构组成如上所述，为了节约篇幅，此处不再赘述。在所述隔离bank和所述光学层表面覆盖第二电极的方式，可采用本领域常规方法实现。同样的，根据出射光出射方向的不同，当所述QLED器件为顶发射器件时，所述第二电极采用在可见光内具有较好透光性的电极材料，同时，所述第一电极应为透光性较弱的电极材料；当所述QLED器件为底发射器件时，所述第二电极采用透光性较弱的电极材料，同时，所述第一电极应为在可见光内具有较好透光性的电极材料。在上述前提下，所述第二电极可以采用本领域常规的电极材料。
本发明实施例提供的QLED器件的制备方法，只需在现有的工艺基础上，在所述第一电极上沉积含有高导热材料的bank材料层，进一步依次进行光刻、抛光、表面处理，即可得到散热效率高、工作寿命长的QLED器件。本发明实施例提供的QLED的制备方法，方法简单，可控性强。
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 (5)

1.一种QLED器件，其特征在于，包括第一电极、用于定义像素区域的隔离bank，设置在所述像素区域的光学层、以及覆盖所述隔离bank和所述光学层的第二电极，其中，所述隔离bank的材料由高热导材料和低热导材料组成，且所述高热导材料包裹在所述低热导材料表面，形成核壳结构；所述高热导材料的热导率≥10WK-1m-1，且所述高热导材料选自氧化镁、氧化铍、金刚石、石墨烯、碳纳米管中的至少一种；所述低热导材料的热导率≤1WK-1m-1。
2.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，以所述隔离bank的总重量为100％计，所述高热导材料的重量百分含量≤20％。
3.一种QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
提供第一电极，在所述第一电极表面沉积bank材料层，其中，所述bank的材料为由高热导材料和低热导材料组成，且所述高热导材料包裹在所述低热导材料表面，形成核壳结构，所述高热导材料的热导率≥10WK-1m-1，且所述高热导材料选自氧化镁、氧化铍、金刚石、石墨烯、碳纳米管中的至少一种；所述低热导材料的热导率≤1WK-1m-1；
将所述bank材料层依次进行光刻、抛光、表面处理，得到用于定义像素区域的隔离bank；
在所述像素区域内沉积光学层，在所述隔离bank和所述光学层表面覆盖第二电极。
4.如权利要求3所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，在所述第一电极表面沉积bank材料层的方法包括磁控溅射、化学气相沉积、原子沉积、溶液旋涂、喷墨打印。
5.如权利要求3所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述表面处理包括等离子体处理、化学处理。
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