CN111477756A - 一种发光器件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种发光器件及其制作方法，该发光器件包括：阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层和阳极；所述发光层位于所述空穴传输层和所述电子传输层之间，所述空穴传输层位于所述发光层与所述阳极之间；所述电子传输层位于所述发光层和所述阴极之间，所述电子传输层采用铟镓锌氧化物制作形成。本发明所提出的发光器件，采用铟镓锌氧化物制作电子传输层，有效提高电子迁移率，提高电子注入效率，改善电致发光器件中载流子的传输效率低的问题，并且铟镓锌氧化物化学活性稳定，可靠性高。

Description

一种发光器件及其制作方法
技术领域
本发明施例涉及发光显示技术领域，尤其涉及一种发光器件及其制作方法。
背景技术
在现有科技水平的推动下，对发光显示器件的材料以及器件结构逐步进行改进和优化，使得量子点电致发光器件(Quantum Dot Light Emitting Diodes，简称QLED)的性能得到了持续的提升。
现有技术中，典型的量子点发光二极管的结构中电子传输层的材料一般采用氧化锌基纳米颗粒制作，其中氧化锌是一种宽带隙的Ⅱ－Ⅵ族化合物，具有一定的电子传输能力，通过对氧化锌基纳米颗粒进行溶液法制备，将氧化锌基纳米颗粒制作成量子点发光二极管的电子传输层，之后旋涂在器件功能层上
由于采用氧化锌基纳米颗粒制作的电子传输层材料的自身属性及成膜质量的限制，使得电子传输速率较低，其电子传输性能不能满足器件要求，限制了量子点电致发光器件的整体效率。此外，由于纳米氧化锌本身表面化学性质活泼，其对器件制备环境的要求较高，对器件可靠性与长期的稳定性影响较大，大面积生产时会带来很高的良品率风险。
发明内容
本发明实施例的目的在于提出一种发光器件及其制作方法，提高电子传输层的电子迁移率和电子注入率，改善电致器件中载流子的传输效率低的问题。
为达此目的，本发明实施例提供了一种发光器件，该发光器件包括：阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层和阳极；
所述发光层位于所述空穴传输层和所述电子传输层之间，所述空穴传输层位于所述发光层与所述阳极之间；
所述电子传输层位于所述发光层和所述阴极之间，所述电子传输层采用铟镓锌氧化物制作形成。
可选地，所述发光层为量子点发光层。
可选地，所述量子点发光层采用硒化镉/硫化锌核壳材料制作。
可选地，还包括位于所述空穴传输层和所述阳极之间的空穴注入层。
可选地，还包括基底，所述基底位于所述阳极远离所述空穴传输层的一侧上；或者，所述基底位于所述阴极远离所述电子传输层的一侧上。
可选地，还包括：位于所述基底上的发光器件电路，所述发光器件电路包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的源极电连接位于所述基底上的电极。
可选地，所述发光器件的基底位于所述阴极远离所述电子传输层的一侧上，所述薄膜晶体管的源极复用为所述阴极。
可选地，所述电子传输层厚度为15-25nm。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种发光器件的制作方法，该发光器件的制作方法，包括：
形成阴极；
在所述阴极上形成电子传输层，所述电子传输层采用铟镓锌氧化物制作；
在所述电子传输层远离所述阴极的一侧形成发光层；
在所述发光层远离所述电子传输层的一侧形成空穴传输层；
在所述空穴传输层远离所述发光层的一侧形成阳极。
本发明实施例提供的发光器件及其制作方法，通过铟镓锌氧化物制作电子传输层，改善了传统电子传输层的稳定性低的问题，提高了电子迁移率，由于铟镓锌氧化物薄膜的导带底相比传统材料氧化锌的导带底更低，故而对注入电子的势垒更低，降低了电子注入的阻力，更有利于注入电子，提高了注入电子的效率，并且铟镓锌氧化物化学性能稳定，提升了发光器件的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种发光器件结构示意图。
图2是本发明实施例提供的另一种发光器件结构示意图。
图3是本发明实施例提供的又一种发光器件结构示意图。
图4是本发明实施例提供的又一种发光器件结构示意图。
图5是本发明实施例提供的一种兼容薄膜晶体管的铟镓锌氧化物作为电子传输层的QLED器件的电压控制型像素电路图。
图6是本发明实施例提供的一种兼容薄膜晶体管的铟镓锌氧化物电子传输层的倒置QLED器件示意图。
图7是本发明实施例提供的一种发光器件制作方法流程图。
图8是本发明实施例提供的发光器件的基底成型示意图。
图9是本发明实施例提供的光器件的阳极成型示意图。
图10是本发明实施例提供的光器件的空穴注入层成型示意图。
图11是本发明实施例提供的光器件的空穴传输层成型示意图。
图12是本发明实施例提供的光器件的发光层成型示意图。
图13是本发明实施例提供的光器件的电子传输层成型示意图。
图14是本发明实施例提供的光器件的阴极成型示意图。
具体实施方式
为使发明实施例解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释发明，而非对发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。
图1是本发明实施例提供的一种发光器件结构示意图，如图1所示，本发明实施例提供的一种发光器件包括：阴极2、电子传输层3、发光层4、空穴传输层5和阳极7；
发光层4位于空穴传输层5和电子传输层3之间，空穴传输层5位于发光层4与阳极7之间；
电子传输层3位于发光层4和阴极2之间，电子传输层3采用铟镓锌氧化物制作形成。
由于铟镓锌氧化物(IGZO)薄膜的导带底相比传统材料氧化锌的导带底低，故而对注入电子的势垒低，降低了电子注入的阻力，更有利于注入电子，提高了注入电子的效率，使得电子迁移率提高了一个数量级，有效的改善了电致器件中载流子传输效率低的问题。并且铟镓锌氧化物本身分子之间的范德华力较小，外界环境对铟镓锌氧化物影响较小，化学性能稳定，不易氧化，在室温下放置不容易团聚再次生长，便于制造且成膜质量高，如此改善了传统电子传输层的稳定性低的问题，使得发光器件更为可靠。同时铟镓锌氧化物薄膜作为电子传输层，可以兼容现有的薄膜场效应晶体管工艺，减少额外的工艺步骤，既起到的电子传输的作用，也可以兼容现有的显示工艺，拓展了发光器件的适用范围。
可选地，发光层4为量子点发光层。
由于量子点本身可以发出红光和绿光，而背光光源一般采用蓝色背光，所以，将发光层4设置为量子点发光层，不必再涂抹黄色荧光层，仅仅通过量子点的红光和绿光以及蓝色背光，就可以组成红绿蓝三基色，并且，红光量子点颗粒较大，率光量子点颗粒较小，发出的光为真正的有色光，纯度高，使得成像的效果细腻，光线亮度高，色彩饱满，画面生动，同时节省材料成本，减少加工工艺。
铟镓锌氧化物的物理化学性能稳定，无需增加特别的保护层对其进行保护，不易在空气中被氧化，所以，可以采用铟镓锌氧化物应用于量子点发光器件中，并单独作为电子传输层的材料直接使用，提高了量子点发光层的稳定性，并且铟镓锌氧化物制备过程通过物理方法，可以通过控制功率、电压等方式对制备方式进行控制，成膜工艺质量高，外界环境影响小。
可选地，量子点发光层4采用硒化镉/硫化锌核壳材料制作。采用硒化镉/硫化锌核壳材料通过旋涂的方式制作量子点发光层4，能够保证量子点发光层4制作均匀。
量子点具有大的表面效应，随着尺寸的减小其表面原子数增加，表面积与整体体积的比急剧增大，表面能增大，表面大量的不饱和悬键严重破坏了晶格周期性，导致在量子点表面形成了众多空穴和电子缺陷态，影响量子点的发光性质。本实施例中，通过采用硒化镉/硫化锌核壳材料制作量子点发光层，能够钝化量子点的表面态，从而增加量子点的发光效率和光、化学稳定性。
图2是本发明实施例提供的另一种发光器件结构示意图，如图2所示，可选地，还包括位于空穴传输层5和阳极7之间的空穴注入层6。
通过在空穴传输层5与阳极7之间增加空穴注入层6，提高阳极7中空穴向发光层4注入的效率，提高发光器件的发光质量。
图3是本发明实施例提供的又一种发光器件结构示意图，如图3所示，可选地，还包括基底1，基底1位于阳极7远离空穴传输层5的一侧上；或者，图4是本发明实施例提供的又一种发光器件结构示意图，如图4所示，基底1位于阴极2远离电子传输层3的一侧上。
示例性的，可以采用正置量子点致电发光器件，依次在基底1的一侧形成阳极7、空穴注入层6、空穴传输层5、发光层4、电子传输层3和阴极2。其中，可选基底1为氧化铟锡(Indium Tin Oxide，简称ITO)ITO导电玻璃，其上的ITO膜层可作为阳极应用，空穴注入层6采用聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)，空穴传输层5采用聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-(4,4′-(N-(4-仲丁基苯基)二苯胺)](TFB)，发光层4采用硒化镉/硫化锌核壳(CdSe/ZnS)，电子传输层3采用铟镓锌氧化物制作，采用金属铝作为阴极2的电极。
或者，可以采用倒置量子点致电发光器件，在基底1的一侧形成阴极2，并依次形成电子传输层3、发光层4、空穴传输层5、空穴注入层6、阳极7。其中，电子传输层3由铟镓锌氧化物制作，可选基底1采用玻璃基材，空穴注入层6采用PEDOT:PSS)，空穴传输层5采用TFB制作，倒置量子点致电发光器件在铟镓锌氧化物电子传输层3与基底1之间添加阴极，阴极的电子通过铟镓锌氧化物电子传输层3流通入发光层4，IGZO膜层保证电子高效稳定的迁移和注入发光层4内。
图5是本发明实施例提供的一种兼容薄膜晶体管的铟镓锌氧化物作为电子传输层的QLED器件的电压控制型像素电路图，图6是本发明实施例提供的一种兼容薄膜晶体管的铟镓锌氧化物电子传输层的倒置QLED器件示意图，如图5和图6所示，可选地，发光器件还包括：位于基底1上的发光器件电路，发光器件电路包括薄膜晶体管T1，所述薄膜晶体管T1的源极电连接位于基底1上的电极。
可选地，发光器件的基底1位于阴极远离电子传输层3的一侧上，薄膜晶体管T1的源极复用为阴极。
在基底1上设置发光器件电路，发光器件电路与发光器件电连接，用于控发光器件发光与否。发光器件电路包括薄膜晶体管，还包括其他器件，在此不一一赘述。本实施例中，发光器件电路中的薄膜晶体管T1的源极复用为发光器件的阴极，节省了工艺制作中对阴极的制作，减少了工艺流程，提高了生产制造的效率，降低了产生不良品的风险，同时有效的降低了发光器件的厚度。并且，采用薄膜晶体管T1的源极作为发光器件的阴极，还降低了发光器件的导通电阻，减少功耗和发热，延长了发光器件的使用寿命。
可选地，所述电子传输层厚度为15-25nm。
采用铟镓锌氧化物制作的电子传输层，厚度可以设置为15-25nm。可选厚度为20nm，既保证了电子传输的高效率，又实现了发光器件整体的轻薄，便携。
本法发明实施例还提供一种发光器件的制作方法，图7是本发明实施例提供的一种发光器件制作方法流程图，如图7所示，该发光器件的制作方法包括：
S101、形成阴极。
采用金属铝以蒸镀的方式形成发光器件的阴极，阴极为发光器件提供可迁移的电子，阴极所提供的电子通过电子传输层高效稳定的向发光层迁移。
S102、在阴极上形成电子传输层，电子传输层采用铟镓锌氧化物制作。
示例性的，在阴极上采用磁控溅射方法形成电子传输层，磁控溅射方法为一种物理上的工艺方法，可以人为的控制加工过程中的功率、分压，便于制造过程中的工艺控制，能够产生较为稳定可靠的电子传输层，保证电子传输层电子传输的质量。
S103、在电子传输层远离阴极的一侧形成发光层。
示例性的，在电子传输层远离阴极的一侧采用硒化镉/硫化锌核壳材料形成量子点发光层，其中硫化锌核为壳层，表面为疏水配体包裹的核/壳型荧光纳米材料，该材料平均的量子产率为80％。由硒化镉/硫化锌核壳材料制作的量子点发光层，粒径均一，吸收光谱宽泛，发射光谱窄而对称，荧光强度高而稳定。
S104、在发光层远离电子传输层的一侧形成空穴传输层。
示例性的，采用聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-共-(4,4′-(N-(4-仲丁基苯基)二苯胺)]制作空穴传输层，实现载流子在电场的作用下定向有序的可控迁移，以上述材料制备的空穴传输层的势垒低，便于载流子的迁移。
S105、在空穴传输层远离发光层的一侧形成阳极。
采用金属铝以蒸镀的方式形成发光器件的阳极，阳极为发光器件提供空穴，阳极所提供的空穴通过空穴传输层稳定高效的向发光层迁移。
示例性的，可以采用正置的结构，在阳极远离空穴传输层的一侧采用导电玻璃形成基底，还可以采用倒置的结构，在阴极远离电子传输层的一侧采用导电玻璃形成基底，可选地，在阳极与空穴传输层之间还可以设置一层空穴注入层，该正置或者倒置的发光器件，阴极的电子通过电子传输层向发光层迁移，阳极的空穴通过空穴传输层以及空穴注入层向发光层迁移，电子传输层采用铟镓锌氧化物制作，提高发光器件的电子迁移率，且性能稳定，成膜质量高。
另外，可以采用溶液旋涂、印刷、蒸镀或者原子层沉积的方式形成发光层、空穴传输层。示例性的，图8-13是成型流程示意图，如图8-14所示，利用氧化铟锡导电玻璃制作基底1，在基底1一侧通过蒸镀的方式采用金属铝形成20nm的发光器件的阴极2，然后采用磁控溅射的方法形成铟镓锌氧化物电子传输层3，并依次采用溶液旋涂的方式形成硒化镉/硫化锌核壳量子点发光层4、空穴传输层5和空穴注入层6，最后通过蒸镀的方式形成金属铝阳极7。
基底1采用氧化铟锡导电玻璃，提高发光器件的透明导电性能，增加发光器件禁带宽、可见光谱区光透射率，降低发光器件的电阻。阴极2采用金属铝保证电子传输效率。通过铟镓锌氧化物制作电子传输层3，改善了传统电子传输层的稳定性低的问题，提高了电子迁移率，由于铟镓锌氧化物薄膜的导带底相比传统材料的导带底更低，对注入电子的势垒更低，降低了注入电子的阻力，更有利于注入电子，提高了注入电子的效率，并且铟镓锌氧化物化学性能稳定，提升了发光器件的可靠性。采用聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)制作空穴注入层6，具有优良的水溶性、导电性、透明性和稳定性，提高电子注入的效率，增加光学器件的透明度。
注意，上述仅为发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对发明进行了较为详细的说明，但是发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种发光器件，其特征在于，包括：阴极、电子传输层、发光层、空穴传输层和阳极；
所述发光层位于所述空穴传输层和所述电子传输层之间，所述空穴传输层位于所述发光层与所述阳极之间；
所述电子传输层位于所述发光层和所述阴极之间，所述电子传输层采用铟镓锌氧化物制作形成。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述发光层为量子点发光层。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于，所述量子点发光层采用硒化镉/硫化锌核壳材料制作。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，还包括位于所述空穴传输层和所述阳极之间的空穴注入层。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，还包括基底，所述基底位于所述阳极远离所述空穴传输层的一侧上；或者，所述基底位于所述阴极远离所述电子传输层的一侧上。
6.根据权利要求5所述的发光器件，其特征在于，还包括：位于所述基底上的发光器件电路，所述发光器件电路包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的源极电连接位于所述基底上的电极。
7.根据权利要求6所述的发光器件，其特征在于，所述发光器件的基底位于所述阴极远离所述电子传输层的一侧上，所述薄膜晶体管的源极复用为所述阴极。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述电子传输层厚度为15-25nm。
9.一种发光器件的制作方法，其特征在于，包括：
形成阴极；
在所述阴极上形成电子传输层，所述电子传输层采用铟镓锌氧化物制作；
在所述电子传输层远离所述阴极的一侧形成发光层；
在所述发光层远离所述电子传输层的一侧形成空穴传输层；
在所述空穴传输层远离所述发光层的一侧形成阳极。
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