CN109256477B - 用于qled的空穴注入层的制作方法和qled显示装置 - Google Patents

用于qled的空穴注入层的制作方法和qled显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供了一种用于QLED的空穴注入层的制作方法和QLED显示装置，其中，用于QLED的空穴注入层的制作方法包括：形成压印模具；形成导电聚合物膜层；采用压印模具对导电聚合物膜层进行压印处理，使得导电聚合物膜层中包括阵列排列的第一凸起；对压印处理后的导电聚合物膜层进行刻蚀处理，以形成包括阵列排列的凸起的空穴注入层。本发明实施例通过压印模具对导电聚合物膜层进行压印并对其进行刻蚀，使得空穴注入层包括阵列排列的凸起，增大了空穴注入层的光线传输效率，进而提高了QLED的发光效率。

Description

用于QLED的空穴注入层的制作方法和QLED显示装置
技术领域
本发明实施例涉及显示技术领域，具体涉及一种用于QLED的空穴注入层的制作方法和QLED显示装置。
背景技术
量子点是一种溶液可加工的半导体纳米晶体，具有发光光谱窄、发光波长可调控、光谱纯度高等优点，最有希望成为下一代发光器件的核心部分。量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，简称QLED)就是将量子点作为发光层的制作材料，在不同的导电材料之间引入发光层从而得到所需要波长的光。QLED具有色域高、自发光、启动电压低、响应速度快、寿命长等优点。
现有的QLED包括衬底基板和设置在衬底基板上的QLED器件层，其中，QLED器件层包括：空穴注入层和量子点发光层，经发明人研究发现，现有的空穴注入层对量子点发光层的光线传输效率不高，进而使得QLED的发光效率较低。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于QLED的空穴注入层的制作方法和QLED显示装置，能够增大空穴注入层对光线的传输效率，进而提高QLED的发光效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种用于QLED的空穴注入层的制作方法，包括：
形成压印模具；
形成导电聚合物膜层；
采用所述压印模具对导电聚合物膜层进行压印处理，使得所述导电聚合物膜层中包括阵列排列的第一凸起；
对压印处理后的导电聚合物膜层进行刻蚀处理，以形成包括阵列排列的凸起的空穴注入层。
可选地，所述形成压印模具包括：
形成一基板；
在基板表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯溶液，并将聚甲基丙烯酸甲酯溶液蒸干，形成聚甲基丙烯酸甲酯膜层；
采用预设模板对所述聚甲基丙烯酸甲酯膜层进行压印处理；
将所述预设模板旋转阈值角度，对所述聚甲基丙烯酸甲酯膜层进行二次压印处理，使得聚甲基丙烯酸甲酯膜层包括阵列排列的第二凸起；
对二次压印处理后的聚甲基丙烯酸甲酯膜层进行退火处理。
可选地，所述第二凸起的横截面为菱形；所述第二凸起的高度为5～15纳米，所述菱形的长轴为450～550纳米，其短轴为200～300纳米；
所述阈值角度大于0度，小于90度。
可选地，所述形成导电聚合物膜层包括：
在电极表面旋涂导电聚合物，形成导电聚合物膜层；
其中，所述导电聚合物包括：聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸。
可选地，所述采用所述压印模具对导电聚合物膜层进行压印包括：
在烘箱中，以0.1兆帕的压力将所述压印模具压在导电聚合物膜层上，并把烘箱温度升至100摄氏度。
可选地，所述第一凸起的周期的0.5～1.5微米，所述第一凸起的高度与所述第二凸起的高度相同；
所述凸起的周期为0.5～1.5微米，所述凸起的高度为20～30纳米。
可选地，所述对压印处理后的导电聚合物膜层进行刻蚀处理包括：
采用等离子体刻蚀工艺对压印处理后的导电聚合物膜层进行刻蚀处理。
第二方面，本发明实施例还提供一种QLED显示装置，包括：衬底基板和设置在所述衬底基板上的QLED器件层，所述QLED器件层包括：量子点发光层以及设置在量子点发光层两侧的空穴注入层和电子注入层；
所述空穴注入层包括：阵列排列的凸起。
可选地，所述空穴注入层采用上述用于QLED的空穴注入层的制作方法制成。
可选地，所述QLED器件层还包括：空穴传输层；
所述空穴传输层包括：阵列排列的凹槽，所述凸起与所述凹槽相匹配。本发明实施例提供了一种用于QLED的空穴注入层的制作方法和QLED显示装置，其中，用于QLED的空穴注入层的制作方法包括：形成压印模具；形成导电聚合物膜层；采用压印模具对导电聚合物膜层进行压印处理，使得导电聚合物膜层中包括阵列排列的第一凸起；对压印处理后的导电聚合物膜层进行刻蚀处理，以形成包括阵列排列的凸起的空穴注入层。本发明实施例通过压印模具对导电聚合物膜层进行压印并对其进行刻蚀，使得空穴注入层包括阵列排列的凸起，增大了空穴注入层的光线传输效率，进而提高了QLED的发光效率。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例提供的空穴注入层的制作方法的流程图；
图2A为本发明实施例提供的空穴注入层的制作方法的示意图一；
图2B为本发明实施例提供的空穴注入层的制作方法的示意图二；
图2C为本发明实施例提供的空穴注入层的制作方法的示意图三；
图2D为本发明实施例提供的空穴注入层的制作方法的示意图四；
图3为本发明实施例提供的导电聚合物膜层的俯视图；
图4为不同刻蚀时间后空穴注入层在扫描电子显微镜的形貌；
图5为本发明实施例提供的步骤100的流程图；
图6A为本发明实施例提供的压印模具的制作方法的示意图一；
图6B为本发明实施例提供的压印模具的制作方法的示意图二；
图6C为本发明实施例提供的压印模具的制作方法的示意图三；
图7为导电聚合物膜层在扫描电子显微镜下的形貌；
图8A为未被刻蚀处理的导电聚合物膜层在扫描电子显微镜下的形貌；
图8B为经过刻蚀处理后的导电聚合物膜层在扫描电子显微镜下的形貌；
图9为本发明实施例提供的QLED显示装置的结构示意图；
图10为本发明实施例提供的QLED显示装置的发光特性曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
除非另外定义，本发明实施例公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述的对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例一
本发明实施例一种用于QLED的空穴注入层的制作方法，图1为本发明实施例提供的空穴注入层的制作方法的流程图，结合图1以及图2A～图2D，本发明实施例提供的空穴注入层的制作方法具体包括以下步骤：
步骤100、形成压印模具10，如图2A所示。
其中，压印模具10包括：阵列排列的第二凸起101。
可选地，第二凸起101的横截面为菱形，需要说明的是，第二凸起的横截面形状还可以为矩形或者方形，本发明实施例对此不作任何限定。
可选地，第二凸起101的高度为5～15纳米，第二凸起101的周期为1微米，需要说明的是，当第二凸起101的横截面为菱形时，菱形的长轴为450～550纳米，其短轴为200～300纳米。
步骤200、形成导电聚合物膜层20，如图2B所示。
具体的，步骤200包括：在电极表面旋涂导电聚合物，形成导电聚合物膜层。
具体的，电极为阳极，可选地，阳极的制作材料可以为透明导电材料，例如氧化铟锡ITO等，本发明实施例对此不作任何限定。
可选地，导电聚合物包括：聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸PEDOT：PSS。
可选地，导电聚合物膜层20的厚度为40～50纳米。
本发明实施例中通过旋涂形成导电聚合物膜层，可以使得导电聚合物膜层细腻。
步骤300、采用压印模具10对导电聚合物膜层20进行压印处理，使得导电聚合物膜层20中包括阵列排列的第一凸起21，如图2C所示。
具体的，步骤300包括：在烘箱中，以0.1兆帕的压力将压印模具压在导电聚合物膜层上，并把烘箱温度升至100摄氏度，使得导电聚合物膜层中包括阵列排列的第一凸起。
可选地，第一凸起21的横截面为矩形或者平行四边形；第一凸起21的周期的0.5～1.5微米，第一凸起21的高度与第二凸起的高度相同。需要说明的是，图2C为导电聚合物膜层20的侧视图。另外，图3为本发明实施例提供的导电聚合物膜层的俯视图，如图3所示，导电聚合物膜层包括：阵列排列的第一凸起21，第一凸起21之间包括：多个横截面为菱形的凹槽22。
步骤400、对压印处理后的导电聚合物膜层进行刻蚀处理，以形成包括阵列排列的凸起的空穴注入层，如图2D所示。
其中，空穴注入层的厚度为40～50纳米。
其中，凸起的周期与第一凸起的周期相同，为0.5～1.5微米，凸起的高度高于第一凸起的高度，为20～30纳米。
具体的，步骤400具体包括：采用等离子体对压印处理后的导电聚合物膜层进行刻蚀处理，在进行等离子体刻蚀时，反应气体为氧气O2，气体流量为30-80sccm，气压为100Pa，刻蚀功率为100W。
具体的，本发明实施例可以通过控制等离子体的刻蚀时间来精准地调控凸起的高度，最终获得满足装需求的空穴注入层。图4为不同刻蚀时间后空穴注入层在扫描电子显微镜的形貌，如图4所示，不同的刻蚀时间得到的空穴注入层的结构也并不相同，随着刻蚀时间的增加，原来对比度很差的表面形貌逐渐变得清晰。
需要说明的是，本发明实施例通过在空穴注入层中形成阵列排列的凸起，相当于空穴注入层中包括光栅，能够增大了空穴注入层的光线传输效率。
本发明实施例提供的用于QLED的空穴注入层的制作方法包括：形成压印模具；形成导电聚合物膜层；采用压印模具对导电聚合物膜层进行压印处理，使得导电聚合物膜层中包括阵列排列的第一凸起；对压印处理后的导电聚合物膜层进行刻蚀处理，以形成包括阵列排列的凸起的空穴注入层。本发明实施例通过压印模具对导电聚合物膜层进行压印并对其进行刻蚀，使得空穴注入层包括阵列排列的凸起，增大了空穴注入层的光线传输效率，进而提高了QLED的发光效率。
具体的，图5为本发明实施例提供的步骤100的流程图，结合图5和图6A～6C，进一步说明压印模具的制作过程。步骤100具体包括：
步骤110、形成一基板11，如图6A所示。
可选地，基板11的制作材料为硅片，基板10的尺寸为2厘米×2厘米。
具体的，步骤110包括：使用玻璃到将硅片裁制成基板。
进一步地，在形成基板后，本发明实施例提供的压印模具的制作过程还包括：对基板进行清洗。
其中，对基板进行清洗包括：将基板浸入去离子水中取出，放置在超声波振荡仪中20分钟，将基板浸入乙醇中取出，放置在超声波振荡仪中20分钟；将基板浸入丙酮中取出，放置在超声波振荡仪中20分钟；将基板浸入乙醇中取出，放置在超声波振荡仪中20分钟；使用氮气气枪吹干基板以备用。
需要说明的是，为了进一步去除基板表面的污染物并增加基板的亲水性，在将基板进行清洗之前还包括：采用等离子体对基板在气压为100Pa、功率为150W、反应气体为氧气O2，气体流量为80sccm，时间为10min对进行刻蚀。
步骤120、在基板11表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethyl Methacrylate，简称PMMA)溶液，并将PMMA溶液蒸干，形成PMMA膜层12，如图6B所示。
具体的，步骤120包括：将基板10放置在匀胶机中，保持真空吸附，取适量PMMA溶液滴在基板上，以旋涂速率4000转/分钟，旋涂时间2分钟在基板上旋涂PMMA溶液，在旋涂完成后，将旋涂有PMMA溶液的基板放置在干燥箱中，在180摄氏度下保存20分钟，将PMMA溶液中的溶剂蒸干，形成PMMA膜层。
可选地，PMMA溶液的溶质为PMMA，溶剂可以为四氢呋喃(Tetrahydrofuran，简称THF)，还可以为其他能够溶解PMMA的物质，本发明实施例对此不作任何限定。
步骤130、采用预设模板对PMMA膜层12进行压印处理，如图6C所示。
具体的，步骤130包括：在电炉中将PMMA膜层加热到160摄氏度，以达到PMMA膜层软化的温度，此时，将预设模板压在PMMA膜层上。
具体的，预设模板包括：多个平行设置的横截面为矩形的凸起。
步骤140、将预设模板旋转阈值角度，对PMMA膜层12进行二次压印处理，使得PMMA膜层包括阵列排列的第二凸起，如图2A所示。
可选地，阈值角度大于0度，小于90度。
步骤150、对二次压印处理后的PMMA膜层进行退火处理。
具体的，步骤150包括：逐渐降低电炉的温度，降至100摄氏度时，将预设模板剥离，直至完全冷却，以形成压印模具。
可选地，在步骤200中，由于电极的清洁程度对有机薄膜的旋涂质量和QLED显示装置的性能都有着决定性影响，在电极表面旋涂导电聚合物之前，还需要对电极进行清洗。
具体的，对电极进行清洗具体包括：使用氮气气枪吹扫，以去除电极表面尺寸较大的颗粒物；用经过特制洗涤液浸润的无尘布擦洗电极，以去除电极表面的油污和胶体粘连物；在80℃下将电极浸入洗涤液中取出，放置在超声波振荡仪中清洗20min，以去除部分低极性有机污染物；将电极浸入去离子水中取出，放置在超声波振荡仪中清洗15min，以去除残留的洗涤剂；将电极分别浸入丙酮和异丙醇取出，放置在超声波振荡仪中超声15min，以去除强极性有机污染物；氮气吹干电极，并放入紫外臭氧清洗仪中处理15min以进一步清洗，并增加ITO亲水性和其表面功函数。
可选地，在电极表面旋涂导电聚合物之前，本发明实施例提供的空穴注入层的制作方法还包括：使用滤嘴将导电聚合物过滤，在电极表面以旋涂速度4000转/分钟，旋涂时间2分钟旋涂导电聚合物。具体的。图7为导电聚合物膜层在扫描电子显微镜下的形貌。
下面具体说明本发明实施例的空穴注入层的制作原理：刻蚀本身是一种各向异性的平面刻蚀，即对同一种材料同一个平面，在不改变刻蚀条件的前提下，其待刻蚀平面上的各个点应是同等速率刻蚀。但是，本发明实施例中在采用等离子体对导电聚合物膜层刻蚀时发现，如图2C和图2D所示，导电聚合物膜层中的导电聚合物分子在制作过程中在加热与压力作用下分子发生诱导，使得原本杂乱的分子链发生取向，使得区域性的材料特性变化，未受到压力部分的分子链松散，更易容易刻蚀，而受到压力的部分较难刻蚀，会选择保留，使得导电聚合物分子的凸起部分得到了保留，而其他部分被选择性地刻蚀了。具体的，图8A为未被刻蚀处理的导电聚合物膜层在扫描电子显微镜下的形貌，图8B为经过刻蚀处理后的导电聚合物膜层在扫描电子显微镜下的形貌，如图8A和8B所示，经过刻蚀处理后的导电聚合物膜层的辨识度提升，进而提高了空穴注入层的刻蚀精度。
实施例二
本发明实施例还提供一种QLED显示装置，图9为本发明实施例提供的QLED显示装置的结构示意图，如图9所示，QLED显示装置包括：衬底基板1以及在衬底基板1上的QLED器件层，其中，QLED器件层包括：第一电极2、发光层3和第二电极4，发光层3包括：空穴注入层31、空穴传输层32、量子点发光层33和电子传输层34。
具体的，空穴注入层31包括：阵列排列的凸起310。
可选地，凸起310的高度为20～30纳米。
可选地，空穴注入层31的高度为40～50纳米。
可选地，空穴注入层31采用实施例一提供的用于QLED的空穴注入层的制作方法制成，其实现原理和实现效果类似，在此不再赘述。
进一步地，如图9所示，空穴传输层32包括：阵列排列的凹槽，其中，凸起与凹槽相匹配，也就是说，空穴注入层与空穴传输层之间没有空隙。
可选地，空穴传输层32的制作材料包括：1,2,4,5-四(三氟甲基)苯。
其中，第一电极2为阳极，用于提供空穴，可选地，第一电极2的制作材料为透明导电材料，例如ITO，本发明实施例对此不作任何限定。
其中，第二电极4为阴极，可选地，第二电极4的制作材料包括：铝或银，本发明实施例对此不作任何限定。
可选地，电子传输层34的制作材料包括：氧化锌纳米晶，需要说明的是，氧化锌纳米晶同时作为电子注入层和电子传输层。
需要说明的是，本发明实施例中除了采用蒸镀工作在发光层上形成阴极之外，其余各层均为溶液旋涂成膜，且除了空穴注入层的旋涂在大气环境中外，其余各层均需在手套箱中操作。
图10为本发明实施例提供的QLED显示装置的发光特性曲线，如图10所示，QLED1为本发明实施例提供的QLED显示装置，QLED2为现有的QLED显示装置，即空穴注入层平坦，如图10所示，本发明实施例提供的QLED显示装置的光强度高于现有的QLED显示装置，也就是说，包括实施例一制成的空穴注入层的QLED显示装置的发光效率有明显提升。
本发明实施例附图只涉及本发明实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
为了清晰起见，在用于描述本发明的实施例的附图中，层或微结构的厚度和尺寸被放大。可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
在不冲突的情况下，本发明的实施例即实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种用于QLED的空穴注入层的制作方法，其特征在于，包括：
形成压印模具；
形成导电聚合物膜层；
采用所述压印模具对导电聚合物膜层进行压印处理，使得所述导电聚合物膜层中包括阵列排列的第一凸起；
采用等离子体刻蚀工艺对压印处理后的导电聚合物膜层进行刻蚀处理，以形成包括阵列排列的凸起的空穴注入层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成压印模具包括：
形成一基板；
在基板表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯溶液，并将聚甲基丙烯酸甲酯溶液蒸干，形成聚甲基丙烯酸甲酯膜层；
采用预设模板对所述聚甲基丙烯酸甲酯膜层进行压印处理；
将所述预设模板旋转阈值角度，对所述聚甲基丙烯酸甲酯膜层进行二次压印处理，使得聚甲基丙烯酸甲酯膜层包括阵列排列的第二凸起；
对二次压印处理后的聚甲基丙烯酸甲酯膜层进行退火处理。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二凸起的横截面为菱形；所述第二凸起的高度为5～15纳米，所述菱形的长轴为450～550纳米，其短轴为200～300纳米；
所述阈值角度大于0度，小于90度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成导电聚合物膜层包括：
在电极表面旋涂导电聚合物，形成导电聚合物膜层；
其中，所述导电聚合物包括：聚3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用所述压印模具对导电聚合物膜层进行压印包括：
在烘箱中，以0.1兆帕的压力将所述压印模具压在导电聚合物膜层上，并把烘箱温度升至100摄氏度。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一凸起的周期的0.5～1.5微米，所述第一凸起的高度与所述第二凸起的高度相同；
所述凸起的周期为0.5～1.5微米，所述凸起的高度为20～30纳米。
7.一种QLED显示装置，其特征在于，包括：衬底基板和设置在所述衬底基板上的QLED器件层，所述QLED器件层包括：量子点发光层以及设置在量子点发光层两侧的空穴注入层和电子注入层；
所述空穴注入层包括：阵列排列的凸起；
所述空穴注入层采用如权利要求1～6任一项所述的用于QLED的空穴注入层的制作方法制成。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述QLED器件层还包括：空穴传输层；
所述空穴传输层包括：阵列排列的凹槽，所述凸起与所述凹槽相匹配。
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