CN107359254A - 印刷显示器件及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种印刷显示器件及其制备方法和应用，所述印刷显示器件包括衬底、第一电极层、电子传输层、发光层及第二电极层；其中，所述第一电极层位于所述衬底上；所述电子传输层位于所述第一电极层上，所述电子传输层的表面具有亲水区域和疏水区域；所述发光层设在所述电子传输层的所述亲水区域上；所述第二电极层位于所述发光层和所述电子传输层上。上述印刷显示器件不包含像素界定层，通过选择性亲疏水处理对电子传输层进行图案化亲疏水处理，从而很好地将打印墨水限制在亲水区域，解决了现有QLED器件制备中配合喷墨打印工艺使用的像素界定层的制备工艺复杂，成本高，间接导致的打印墨水成膜不均匀的问题。

Description

印刷显示器件及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及显示器件技术领域，特别是涉及一种印刷显示器件及其制备方法和应用。

背景技术

量子点(quantum dot，简称QD)是一种由II-VI族、III-V或IV-VI族元素组成的纳米颗粒，其受激发后可以发光。量子点的发光波长与量子点粒子的尺寸相关，因此可以通过控制量子点的尺寸，产生各种波长的可见光。此外，量子点材料具有光色纯度高、效率高、寿命长等优点，是一种很有前景的电致发光材料。目前，QLED器件制备中的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层主要是通过溶液加工电子点成膜。其中喷墨打印技术，因其高材料利用率、无需使用超精细掩膜版以及低设备投入成本等优点，被认为是极具潜力的一种QLED器件尤其是量子点发光层制备的工艺。为了对量子点墨水进行位置限定，通常使用像素界定层(PDL)来辅助喷墨打印。然而，像素界定层的制备工艺复杂，成本高，且常会造成像素墨水的成膜不均匀。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种能够避免像素界定层对发光像素造成影响的印刷显示器件。

具体的技术方案如下：

一种印刷显示器件，包括衬底、第一电极层、电子传输层、发光层及第二电极层；其中，所述第一电极层位于所述衬底上；所述电子传输层位于所述第一电极层上；所述电子传输层的表面具有亲水区域和疏水区域，所述发光层设在所述电子传输层的所述亲水区域上；所述第二电极层位于所述发光层和所述电子传输层上。

在其中一些实施例中，所述亲水区域与水的接触角为θ1，所述疏水区域与水的接触角为θ2，Δθ＝|θ1-θ2|>40。

在其中一些实施例中，所述电子传输层的材料选自金属氧化物、掺杂金属氧化物、II-VI族半导体材料、III-V族半导体材料或I-III-VI族半导体材料。

在其中一些实施例中，所述金属氧化物为氧化锌或氧化钛；

所述掺杂金属氧化物中金属氧化物为氧化锌或氧化钛，掺杂元素为铝、镁、铟、镓中的至少一种；

所述II-VI半导体族材料为ZnS、ZnSe或CdS；

所述III-V半导体族材料为InP或GaP；

所述I-III-VI族半导体材料为CuInS或CuGaS。

在其中一些实施例中，所述发光层与所述第二电极层之间还设有功能层，所述功能层包括空穴传输层、空穴注入层中的至少一层。

在其中一些实施例中，所述衬底为无源矩阵型显示衬底或有源矩阵型显示衬底；其中，所述有源矩阵型显示衬底包括基板及设在基板上的薄膜晶体管器件。

在其中一些实施例中，所述第一电极层的材料选自铝、银或银基合金；所述第二电极的材料选自铝、银或银基合金。

本发明的另一目的是提供上述印刷显示器件的制备方法。

具体的技术方案如下：

上述印刷显示器件的制备方法，包括如下步骤：

在衬底上形成第一电极层；

在第一电极层上形成电子传输层；

对所述电子传输层表面的预设区域进行亲水处理，形成亲水区域；

在所述亲水区域上形成发光层；

在所述发光层及所述电子传输层上形成第二电极层。

在其中一些实施例中，所述亲水处理选自UV光照、加热、黑暗环境放置、表面修饰、等离子处理、UVO处理中的至少一种。

本发明的另一目的是提供一种显示装置，包括上述印刷显示器件。

上述印刷显示器件不包含像素界定层，通过选择性亲疏水处理对电子传输层进行图案化亲疏水处理，来获得一定接触角差异的区域，从而很好地将打印墨水限制在待打印区域(亲水区域)。即将发光层直接设置在电子传输层上(无需像素界定层)解决了现有QLED器件制备中配合喷墨打印工艺使用的像素界定层的制备工艺复杂，成本高，间接导致的打印墨水成膜不均匀的问题。

附图说明

图1为一实施例印刷显示器件的结构示意图；

图2为电子传输层亲疏水处理后表面结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参考图1，一种印刷显示器件(QLED)，包括：

(a)衬底11；

(b)位于衬底上的第一电极层12；

(c)位于第一电极层上的电子传输层13；

(d)位于电子传输层上的发光层，该发光层含有红14a、绿14b、蓝14c三种发光像素；

(f)位于发光层上的第二电极层15。

具体的，所述衬底包括无源矩阵型(PM)显示衬底和有源矩阵型(AM)显示衬底，其中有源矩阵型显示衬底包括基板和设置与基板上的薄膜晶体管器件(TFT)。所述基板可以是刚性基板或者柔性基板，刚性基板可以是陶瓷材质、各类玻璃材质等，柔性基板可以是PI(聚酰亚胺薄膜)与其衍生物、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PEP(磷酸烯醇式丙酮酸)、二亚苯基醚树脂等。

所述第一电极层材料选自金属或金属合金，例如铝、银、银基合金中的一种，优选的，为了避免金属材料的氧化，可以在金属或金属合金内外包裹一层无机氧化物薄膜，所述无机氧化物选自ITO，AZO，TZO等，例如ITO/Ag/ITO的复合结构。

所述的电子传输层位于第一电极层之上，所述电子传输层的电子传输材料选自金属氧化物、掺杂金属氧化物、2-6族半导体材料、3-5族半导体材料、1-3-6族半导体材料。具体的，所述金属氧化物包括但不限于氧化锌、氧化钛；所述掺杂金属氧化物中的金属氧化物包括但不限于氧化锌、氧化钛，掺杂元素包括但不限于铝、镁、铟、镓中的至少一种；所述2-6半导体族材料包括但不限于ZnS、ZnSe、CdS；所述3-5半导体族材料包括但不限于InP、GaP；所述1-3-6族半导体材料包括但不限于CuInS、CuGaS。优选的，所述电子传输材料为纳米氧化锌。

所述电子传输层的表面具有亲水区域和疏水区域，所述亲水区域与水的接触角为θ1，所述疏水区域与水的接触角为θ2，Δθ＝|θ1-θ2|>40。

所述的发光层直接位于电子传输层之上(不含像素界定层)，包含红、绿、蓝三种发光像素。所述发光层的材料为本领域常规的量子点材料，没有严格限制。在所述的发光层上沉积第二电极层，所述第二电极层材料不做限制，可以选自金属或金属合金，例如Ag、Al以及Ag基合金，进一步的，可以在金属之前增加一层金属氧化物，例如氧化钼/银等。优选的，在沉积所述第二电极层之前，还包括沉积空穴传输层、空穴注入层的至少一层。

实施例1

该实施例提供一种QLED器件的制备方法，优选的，本实施例以氧化锌作为电子传输层对本发明的制备方法进行详细地说明。

具体的，包括如下步骤：

S1，在衬底上形成第一电极层和电子传输层；

所述的第一电极层材料不做限制，可以是金属或金属合金，例如铝、银或银基合金，进一步的，可以在金属或金属合金两边包裹一层无机非金属氧化物，来避免金属的氧化，优选的，所述无机非金属氧化物可以为ITO、AZO、TZO。第一电极层的制备方法可以是热蒸发镀膜，磁控溅射，等离子体增强化学气相沉积等方法制备。

S2、在第一电极层上形成电子传输层；

所述电子传输层的电子传输材料选自金属氧化物、掺杂金属氧化物、2-6族半导体材料、3-5族半导体材料、1-3-6族半导体材料。具体的，所述金属氧化物包括但不限于氧化锌、氧化钛；所述掺杂金属氧化物中的金属氧化物包括但不限于氧化锌、氧化钛，掺杂元素包括但不限于铝、镁、铟、镓中的至少一种；所述2-6半导体族材料包括但不限于ZnS、ZnSe、CdS；所述3-5半导体族材料包括但不限于InP、GaP；所述1-3-6族半导体材料包括但不限于CuInS、CuGaS。优选的，本实施例以纳米氧化锌作为电子传输层进行详细说明。进一步的，所述的氧化锌电子传输层的制备方法可以是物理方法如等离子体增强化学气相沉积、磁控溅射等，也可以是化学方法如溶胶凝胶、反胶束微乳液、化学浴沉积等。

S3、在电子传输层进行选择性亲疏水处理；

在电子传输层上进行选择性亲疏水处理，形成具有图案化差异的亲疏水区域，对后面喷墨打印出来的发光材料墨水进行位置限定。如图2所示，21a为疏水区域，21b为亲水区域，22a、22b为打印墨水，23为疏液区域和亲液区域的界面，θ1，θ2分别为打印墨水在疏液区域和亲液区域的接触角大小，用△θ＝|θ1-θ2|来描述θ1，θ2的差值，当△θ<40的时候，疏水区域和亲水区域的界面23对打印墨水的限制作用很小甚至没有，此时墨水会铺展到疏水区域；当△θ>40的时候，界面23会对打印墨水有较好的限制作用，当△θ越大，限制作用越大。所以本发明将△θ做一个限制，即要求△θ>40。

所述的选择性亲疏水处理方法选自UV光照、加热、黑暗环境放置、表面修饰、等离子处理、UVO处理中的至少一种。以氧化锌作为电子传输层为例，可以选择在黑暗环境保存一段时间或加热的方式来获得接触角足够大的疏水表面。一般表面粗糙度和结晶程度会影响薄膜表面的润湿性，而对氧化锌薄膜加热或者在黑暗环境保存一段时间并不会改变其晶体结晶性，但却可以间接影响其表面粗糙度。

具体的，以加热为例，当氧化锌薄膜加热之后，固体表面空气/水的界面比例会有所增加，从而进一步的影响薄膜表面粗糙度，导致薄膜更疏水。进一步的，利用UV光照可以使得本来疏水的表面变的非常亲水，UV光照可以在氧化锌表面产生电子-空穴对，一些空穴会和氧反应在表面形成氧空位，一些电子会和金属锌离子(Zn²⁺)反应形成Zn⁺缺陷点(表面捕获电子)。进一步的，水和氧可以完全吸附在这些缺陷点，这些缺陷点更喜欢吸附带有羟基的水而不是氧，最终导致薄膜表面的亲水性能大幅提高。如果在UV光照的同时加上光照Mask，例如在玻璃是蒸镀一层金属，那么就可以实现选择性亲疏水处理了，同样也可以实现选择性亲墨水处理。进一步的，氧化锌薄膜表面吸附的羟基处于非常活跃的状态，从热力学角度氧是更容易吸附的，因为可以在缺陷点形成键，所以会比羟基的吸附更稳定。所以，当把氧化锌薄膜放置在黑暗中的时候，氧会慢慢将羟基替换掉并吸附在缺陷处，最终回复疏水表面，因此，将氧化锌放置在黑暗的环境一段时间也会增强其疏水性能，进一步的，如果加上有图案化的Mask也可以实现选择性亲疏水处理。

S4、利用喷墨打印工艺在电子传输层上形成发光层

利用喷墨打印工艺在选择性亲疏水或者选择性亲疏墨水处理之后的电子传输层上进行墨水打印，形成包含红、绿、蓝三种颜色的发光层。合格的亲疏墨水区域处理之后，亲疏液区域的墨水对电子注入层表面的接触角差异△Θ>40，此时，打印墨水会被限定在亲水区域并保证墨水干燥之后的成膜均匀性。

S、在发光层上形成第二电极层，即得；

在发光层上形成第二电极层，所述第二电极层材料不做限制，可以选自金属或金属合金，例如Ag、Al以及Ag基合金，进一步的，可以在金属之前增加一层金属氧化物，例如氧化钼/银等。第二电极层的制备工艺可以选自热蒸发镀膜，磁控溅射镀膜等。作为优选实施例，在沉积所述第二电极层之前，还包括沉积空穴传输层、空穴注入层的至少一层。

上述印刷显示器件不包含像素界定层，通过选择性亲疏水处理对电子传输层进行图案化亲疏水处理，来获得一定接触角差异的区域，从而很好地将打印墨水限制在待打印区域(亲水区域)。即将发光层直接设置在电子传输层上(无需像素界定层)解决了现有QLED器件制备中配合喷墨打印工艺使用的像素界定层的制备工艺复杂，成本高，间接导致的打印墨水成膜不均匀的问题。

实施例2：

本实施例提供了一种显示装置。该显示装置包括由上述实施例所提供的QLED器件。该显示装置包括：手机、电视机、平板电脑、显示器、VR/AR装置、电脑、车载显示器或任何具有显示功能的产品或部件。

本实施例提供了一种QLED显示器件及其制备方法、显示装置，省略了像素界定层的制备工序，同时保证了墨水像素的均匀性，进而提高了器件的效率、寿命和可靠性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种印刷显示器件，其特征在于，包括衬底、第一电极层、电子传输层、发光层及第二电极层；其中，所述第一电极层位于所述衬底上；所述电子传输层位于所述第一电极层上，所述电子传输层的表面具有亲水区域和疏水区域；所述发光层设在所述电子传输层的所述亲水区域上；所述第二电极层位于所述发光层和所述电子传输层上。

2.根据权利要求1所述的印刷显示器件，其特征在于，所述亲水区域与水的接触角为θ1，所述疏水区域与水的接触角为θ2，Δθ＝|θ1-θ2|>40。

3.根据权利要求1或2所述的印刷显示器件，其特征在于，所述电子传输层的材料选自金属氧化物、掺杂金属氧化物、II-VI族半导体材料、III-V族半导体材料或I-III-VI族半导体材料。

4.根据权利要求3所述的印刷显示器件，其特征在于，

所述金属氧化物为氧化锌或氧化钛；

所述掺杂金属氧化物中金属氧化物为氧化锌或氧化钛，掺杂元素为铝、镁、铟、镓中的至少一种；

所述II-VI半导体族材料为ZnS、ZnSe或CdS；

所述III-V半导体族材料为InP或GaP；

所述I-III-VI族半导体材料为CuInS或CuGaS。

5.根据权利要求1或2所述的印刷显示器件，其特征在于，所述发光层与所述第二电极层之间还设有功能层，所述功能层包括空穴传输层、空穴注入层中的至少一层。

6.根据权利要求1或2所述的印刷显示器件，其特征在于，所述衬底为无源矩阵型显示衬底或有源矩阵型显示衬底；其中，所述有源矩阵型显示衬底包括基板及设在基板上的薄膜晶体管器件。

7.根据权利要求1或2所述的印刷显示器件，其特征在于，所述第一电极层的材料选自铝、银或银基合金；所述第二电极的材料选自铝、银或银基合金。

8.权利要求1-7任一项所述的印刷显示器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

在衬底上形成第一电极层；

在第一电极层上形成电子传输层；

对所述电子传输层表面的预设区域进行亲水处理，形成亲水区域；

在所述亲水区域上形成发光层；

在所述发光层及所述电子传输层上形成第二电极层。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述亲水处理选自UV光照、加热、黑暗环境放置、表面修饰、等离子处理、UVO处理中的至少一种。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的印刷显示器件。