CN113224253A

CN113224253A - 显示器件及其制备方法

Info

Publication number: CN113224253A
Application number: CN202010534359.2A
Authority: CN
Inventors: 陈亚文; 史文; 庄锦勇; 付东
Original assignee: Guangdong Juhua Printing Display Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Juhua Printing Display Technology Co Ltd
Priority date: 2020-06-12
Filing date: 2020-06-12
Publication date: 2021-08-06
Anticipated expiration: 2040-06-12
Also published as: WO2021249162A1; CN113224253B

Abstract

本发明涉及一种显示器件及其制备方法，包括以下步骤：提供基板，并在基板上依次形成阴极材料层和第一电子传输材料层；对阴极材料层和第一电子传输材料层进行图案化，形成阴极层和第一电子传输层；在基板上形成像素限定层，形成以像素限定层为侧壁、第一电子传输层为底的像素坑；通过溶液法在像素坑内形成覆盖第一电子传输层的第二电子传输层；在像素坑内形成发光层、阳极层，得到显示器件。本发明的制备方法既可以保证Ag等金属作为阴极层时可以直接与电子传输层接触，实现较好的器件性能，同时在图案化以及形成像素限定层的制程中能防止阴极材料被氧化而影响器件性能，而且可根据需要调整第二电子传输层的厚度。

Description

显示器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种显示器件及其制备方法。

背景技术

半导体量子点具有光色纯度高、发光量子效率高、发光颜色可调、使用寿命长等优良特性。这些特点使得以量子点材料作为发光层的量子点发光二极管(QLED)在固态照明、平板显示等领域具有广泛的应用前景，受到了学术界以及产业界的广泛关注。

近年来，通过量子点材料合成工艺的改善以及器件结构的优化，QLED的性能有了大幅提升，但由于量子点材料的能级较深，电离势较大，使得现有的空穴传输层与量子点发光层之间的界面存在一个较大的空穴注入势垒，导致空穴注入较为困难，而相对的电子注入较为容易，从而引起QLED发光层中载流子不平衡，严重限制了QLED器件的性能。而倒置结构QLED，由于可以采用蒸镀型HTL材料，可选择材料类型更为广泛，同时通过P掺杂有效提升其空穴迁移率，进而大幅提升器件性能。但是，如何进一步提高器件性能仍然是本行业人员需要解决的问题和努力研究的方向。

发明内容

基于此，有必要提供一种可提高器件性能的显示器件的制备方法。

一种显示器件的制备方法，包括以下步骤：

提供基板，在所述基板上依次形成层叠设置的阴极材料层和第一电子传输材料层；

对所述阴极材料层和所述第一电子传输材料层进行图案化，形成层叠设置的阴极层和第一电子传输层；

在所述基板上形成像素限定层，形成以像素限定层为侧壁、第一电子传输层为底的像素坑；

通过溶液法在所述像素坑内形成覆盖所述第一电子传输层的第二电子传输层；

在所述像素坑内形成覆盖所述第二电子传输层的发光层；

在所述发光层上形成阳极层，得到所述显示器件。

在其中一个实施例中，所述阴极层包括金属膜层，所述金属膜层与所述第一电子传输层直接接触。

在其中一个实施例中，所述金属膜层的材料选自Mg、Ba、Yb、Ag、Al、Pt和Cu中的一种或多种。

在其中一个实施例，所述像素坑为多种，多种像素坑中的发光层颜色各不相同，根据不同发光层颜色的光学腔长调控多种像素坑中所述第二电子传输层的厚度。

在其中一个实施例中，所述像素坑包括第一像素坑、第二像素坑和第三像素坑，所述第一像素坑中的发光层为红色发光层，所述第二像素坑中的发光层为绿色发光层，所述第三像素坑中的发光层为蓝色发光层，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第二像素坑中的总厚度小于在所述第一像素坑中的总厚度，且大于在所述第三像素坑中的总厚度。

在其中一个实施例中，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第一像素坑中的总厚度为10nm～50nm，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第二像素坑中的总厚度为10nm～30nm，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第三像素坑中的总厚度为10nm～20nm。

在其中一个实施例中，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第一像素坑中的总厚度为N×(130～150)nm，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第二像素坑中的总厚度为N×(110～130)nm，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第三像素坑中的总厚度为N×(60～100)nm；其中，N为正整数。

在其中一个实施例中，所述阴极材料层和所述第一电子传输材料层于真空环境下通过气相沉积法形成，所述气相沉积法采用溅射工艺，所述溶液法采用喷墨打印工艺。

在其中一个实施例中，所述第一电子传输层的材料选自ZnO、TiO_x、ZnMgO和ZnAlO中的一种或多种。

本发明还提供了一种显示器件，包括基板、阴极层、第一电子传输层、像素限定层、第二电子传输层、发光层和阳极层，所述阴极层设于所述基板上，所述第一电子传输层设于所述阴极层上，所述像素限定层设于所述基板上形成以像素限定层为侧壁、第一电子传输层为底的像素坑，所述第二电子传输层设于所述像素坑内的所述第一电子传输层上，所述发光层设于所述像素坑内的所述第二电子传输层上，所述阳极层设于所述发光层上。

通过研究发现，倒置QLED显示器件结构中，采用如Ag等金属作为反射电极直接与电子传输层接触，器件性能明显优于以ITO/Ag/ITO等导电金属氧化物作为反射电极直接与电子传输层接触。然而，直接采用Ag等金属作为反射电极，在后续的图案化以及形成像素限定层的制程中，Ag等金属较易氧化，这又会大幅降低器件性能。这一问题，阻碍了器件性能的进一步提高。

针对该问题，本发明显示器件的制备方法首先在基板上形成阴极材料层，并继续在阴极材料层上形成第一电子传输材料层。然后，再对阴极材料层和第一电子传输材料层进行图案化，形成阴极层和第一电子传输层。如此，既可以保证Ag等金属作为阴极层时可以直接与电子传输层接触，实现较好的器件性能，同时致密的第一电子传输材料层可作为保护层，在图案化以及后续形成像素限定层的制程中能防止阴极材料被氧化而影响器件性能。进一步地，在形成像素限定层后，通过溶液法在像素坑内形成第二电子传输层，此时可根据需要调整第二电子传输层的厚度，从而能实现不同发光子像素的光学腔长调控，优化发光子像素的载流子平衡，提高显示器件的性能。

附图说明

图1为本发明一实施例的显示器件的制备方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例的显示器件的制备过程中一状态的结构示意图；

图3为本发明一实施例的显示器件的制备过程中又一状态的结构示意图；

图4为本发明一实施例的显示器件的制备过程中又一状态的结构示意图；

图5为本发明一实施例的显示器件的制备过程中又一状态的结构示意图；

图6为本发明一实施例的显示器件的制备过程中又一状态的结构示意图；

图7为本发明一实施例的显示器件的结构示意图；

图8为实施例和对比例的显示器件的JV曲线图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。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。

需要说明的是，当元件被称为“设于”另一个元件上，它可以直接设于另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

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。

如图1所示，本发明一实施例的显示器件的制备方法，包括以下步骤S1～S6：

S1、如图2所示，提供基板10，在基板10上依次形成层叠设置的阴极材料层21和第一电子传输材料层31。

S2、如图3所示，对阴极材料层21和第一电子传输材料层31进行图案化，形成层叠设置的阴极层20和第一电子传输层30。

S3、如图4所示，在基板10上形成像素限定层40，形成以像素限定层40为侧壁、第一电子传输层30为底的像素坑。

像素限定层40形成于图案化的阴极层20和第一电子传输层30之间的基板10上，并且像素限定层40覆盖阴极层20以及第一电子传输层30的边缘，并至少部分暴露第一电子传输层30，防止后续出现短路问题。

S4、如图5所示，通过溶液法在像素坑内形成覆盖第一电子传输层30的第二电子传输层50。

S5、如图6所示，在像素坑内形成覆盖第二电子传输层50的发光层60。

S6、如图7所示，在发光层60上形成阳极层80，得到显示器件100。

针对该问题，本发明显示器件的制备方法首先在基板10上形成阴极材料层21，并继续在阴极材料层21上形成第一电子传输材料层31。然后，再对阴极材料层21和第一电子传输材料层31进行图案化，形成阴极层20和第一电子传输层30。如此，既可以保证Ag等金属作为阴极层时可以直接与电子传输层接触，实现较好的器件性能，同时致密的第一电子传输材料层31可作为保护层，在图案化以及后续形成像素限定层40的制程中能防止阴极材料被氧化而影响器件性能。进一步地，在形成像素限定层40后，通过溶液法在像素坑内形成第二电子传输层50，此时可根据需要调整第二电子传输层50的厚度，从而能实现不同发光子像素的光学腔长调控，优化发光子像素的载流子平衡，提高显示器件的性能。

在一个具体示例中，阴极层20为反射阴极，其至少包括金属膜层，金属膜层与第一电子传输层30直接接触，如此更适用于上述制备方法以提高器件性能。可以理解，阴极层20还可以是ITO层与金属膜层的复合层等，但金属膜层与第一电子传输层30直接接触。可选地，金属膜层的材料包括Mg、Ba、Yb、Ag、Al、Pt和Cu中的一种或多种，可以是合金，也可以是各金属材料的叠层结构，金属膜层的厚度为40nm～200nm。

在一个具体示例中，像素坑为多种，多种像素坑中的发光层60颜色各不相同，根据不同发光层颜色的光学腔长调控多种像素坑中第二电子传输层50的厚度，从而可优化发光子像素的载流子平衡，提高显示器件的性能。

在一个具体示例中，像素坑包括第一像素坑、第二像素坑和第三像素坑，第一像素坑中的发光层60为红色发光层，第二像素坑中的发光层60为绿色发光层，第三像素坑中的发光层60为蓝色发光层。进一步地，与红色发光层对应的第一电子传输层30和第二电子传输层50的总厚度大于与绿色发光层对应的第一电子传输层30和第二电子传输层50的总厚度，与绿色发光层对应的第一电子传输层30和第二电子传输层50的总厚度大于与蓝色发光层对应的第一电子传输层30和第二电子传输层50的总厚度。即第一电子传输层30和第二电子传输层50的总厚度满足：红光区厚度＞绿光区厚度＞蓝光区厚度，有利于提高显示器件的性能。

在一个具体示例中，与红色发光层对应的第一电子传输层30和第二电子传输层50的总厚度为10nm～50nm，与绿色发光层对应的第一电子传输层30和第二电子传输层50的总厚度为10nm～30nm，与蓝色发光层对应的第一电子传输层30和第二电子传输层50的总厚度为10nm～20nm。如此，具有较好的光学腔长结构，可提高显示器件的性能。

在一个具体示例中，与红色发光层对应的第一电子传输层30和第二电子传输层50的总厚度为N×(130～150)nm，与绿色发光层对应的第一电子传输层30和第二电子传输层50的总厚度为N×(110～130)nm，与蓝色发光层对应的第一电子传输层30和第二电子传输层50的总厚度为N×(60～100)nm；其中，N为正整数。优选地，N为1或2。

在一个具体示例中，阴极材料层21和第一电子传输材料层31于真空环境下通过气相沉积法形成，在真空环境下沉积的材料层更为致密，能够更好地防止Ag等金属被氧化。进一步地，气相沉积法采用溅射(sputter)工艺，溶液法采用喷墨打印工艺。可以理解，并不限于此，气相沉积法还可以选择真空蒸镀或离子镀等工艺，溶液法还可以选择旋凃、丝网印刷等工艺。

在一个具体示例中，基板10包括衬底及阵列驱动单元。衬底可以是刚性衬底如玻璃等，也可以是柔性衬底如PI等，阵列驱动单元用于驱动上层电致发光像素单元。

在一个具体示例中，第一电子传输层30的材料包括但不限于ZnO、TiOx、ZnMgO和ZnAlO等，厚度为10nm～100nm。

在一个具体示例中，像素限定层40采用常规光阻材料制备，优选为表面呈疏液性的光阻材料，厚度为1μm左右，通过黄光工艺制备。像素限定层40的像素坑对应像素发光区以及与阵列驱动单元形成电学连接孔，定义各子像素单元的发光面积以及位置。

在一个具体示例中，第二电子传输层50的材料包括但不限于ZnO、TiOx、ZnMgO和ZnAlO等纳米颗粒。

在一个具体示例中，发光层60为量子点发光层，材料可以是Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体及其核壳结构，如CdS、CdSe、CdS/ZnS、CdSe/ZnS或CdSe/CdS/ZnS等，还可以是Ⅲ-Ⅴ或Ⅳ-Ⅵ族化合物半导体及其核壳结构，如GaAs、InP、PbS/ZnS或PbSe/ZnS等。

在一个具体示例中，如图7所示，在形成阳极层80的步骤之前还包括以下步骤：在发光层60上形成空穴传输层70。可选地，空穴传输层70的材料为适于溶液法加工的聚合物，包括但不限于TFB、PVK等；还可以为适用于蒸镀工艺沉积的小分子，以避免对发光层60的破坏。优选地，空穴传输层70为P型掺杂的空穴传输层，可以有效提升空穴传输层的空穴传输性能。掺杂型的空穴传输层优选为HTL/P型掺杂的HTL的叠层结构，HTL层与发光层直接接触，以防止P型掺杂的HTL对发光层60的激子淬灭。

在一个具体示例中，在形成阳极层80的步骤之前还包括以下步骤：在发光层60上依次形成层叠的电子阻挡层和空穴注入层，以进一步提升器件性能。可选地，空穴注入层采用聚合物材料，具有热处理后不溶的特性，如PEDT/PSS(含硅烷偶联剂)、Nissan SHI-2520和Nissan SHI-X04等；空穴注入层还可采用蒸镀型且不溶于极性溶剂的的小分子材料，包括但不限于DNTPD、MeO-TPD、m-MTDATA、NATA和NPNPB等。

在一个具体示例中，阳极层80为透明阳极，该透明阳极为IZO层或金属层与IZO层的复合层。金属层包括但不限于Ag、Al、Cu及其合金或叠层结构，厚度为5nm～18nm，金属层可以有效降低沉积IZO时对下层有机空穴传输层的破坏。

如图7所示，本发明一实施例的显示器件100，其采用上述制备方法制备得到，包括基板10、阴极层20、第一电子传输层30、像素限定层40、第二电子传输层50、发光层60和阳极层80，阴极层20设于基板10上，第一电子传输层30设于阴极层20上，像素限定层40设于第一电子传输层30上且对应第一电子传输层30形成像素坑并至少部分暴露第一电子传输层30，第二电子传输层50设于像素坑内的第一电子传输层30上，发光层60设于像素坑内的第二电子传输层50上，阳极层80设于发光层60上。

以下为具体实施例。

实施例

S1、提供一基板，基板上具有TFT阵列驱动电路，并在基板上于真空环境下连续溅射沉积形成层叠设置的反射阴极材料层以及第一电子传输材料层，反射阴极材料层的材料为Ag，第一电子传输材料层的材料为ZnO。

S2、采用黄光制程对反射阴极材料层以及第一电子传输材料层进行图案化，形成层叠设置的反射阴极层以及第一电子传输层。由于第一电子传输层的保护，反射阴极层表面不会在该制程中被氧化，防止器件性能的降低。

S3、采用黄光制程制备像素限定层，像素限定层覆盖反射阴极层以及第一电子传输层的边缘，防止后续出现短路问题。由于第一电子传输层为致密薄膜，可以有效防止反射阴极层表面在该制程中被氧化。

S4、在第一电子传输层上根据倒置结构RGB QLED不同发光子像素的不同需求，通过喷墨打印工艺形成不同膜厚的第二电子传输层，优化RGB发光子像素的光学腔长，第二电子传输层的材质为ZnO。其中，红光区第一电子传输层和第二电子传输层的总厚度为50nm，绿光区第一电子传输层和第二电子传输层的总厚度为30nm，蓝光区第一电子传输层和第二电子传输层的总厚度为20nm，器件性能较佳。

S5、在第二电子传输层上形成量子点发光层。

S6、采用掩膜版(open mask)在量子点发光层上整面沉积空穴传输层，空穴传输层为公共层(common layer)，可以避免使用高精度金属掩膜板(FMM)，从而有利于降低制作成本且利于大面积生产。

S7、在空穴传输层上采用掩膜版整面沉积阳极层，并进一步沉积光取出层(CPL)，以提高出光效率。

S8、最后对整个面板进行封装。

对比例

S1、提供一基板，基板上具有TFT阵列驱动电路，并在基板上于真空环境下溅射沉积形成反射阴极材料层，并进行图案化形成反射阴极层，反射阴极层的材料为Ag。

S2、采用黄光制程制备像素限定层，像素限定层覆盖反射阴极层的边缘，防止后续出现短路问题。

S3、在像素限定层的像素坑内根据倒置结构RGB QLED不同发光子像素的不同需求，通过喷墨打印工艺形成不同膜厚的电子传输层，电子传输层的材质为ZnO。其中，红光区电子传输层的厚度为50nm，绿光区电子传输层的厚度为30nm，蓝光区电子传输层的厚度为20nm。

S5、在电子传输层上形成量子点发光层。

S6、采用掩膜版(open mask)在量子点发光层上整面沉积空穴传输层，空穴传输层为公共层(common layer)。

S7、在空穴传输层上采用掩膜版整面沉积阳极层，并进一步沉积光取出层(CPL)。

S8、最后对整个面板进行封装。

如图8所示为实施例和对比例的JV曲线，测试条件：测试电源Keithley2400，实施例从0V开始测试到5V，步进0.3V；对比例由于电流较小，从5V开始测试到9V，步进0.3V。

从图8可以看到，在相同电压下，实施例中器件的电流密度明显大于对比例中器件的电流密度，这是因为实施例中形成Ag电极之后，在其表面形成了一层ZnO电子传输层，避免Ag电极被氧化，而对比例中，在图案化Ag电极和形成像素限定层的制程中，Ag电极被氧化，使得Ag表面形成一层绝缘的AgO，阻碍了电流的传输，导致器件电流密度明显下降。

通过以上测试证明，对比例制备的显示器件中的反射阴极层存在被氧化的问题，器件性能低于实施例制备的显示器件。

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

1.一种显示器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在所述像素坑内形成覆盖所述第二电子传输层的发光层；

在所述发光层上形成阳极层，得到所述显示器件。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述阴极层包括金属膜层，所述金属膜层与所述第一电子传输层直接接触。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述金属膜层的材料选自Mg、Ba、Yb、Ag、Al、Pt和Cu中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述像素坑为多种，多种像素坑中的发光层颜色各不相同，根据不同发光层颜色的光学腔长调控多种像素坑中所述第二电子传输层的厚度。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述像素坑包括第一像素坑、第二像素坑和第三像素坑，所述第一像素坑中的发光层为红色发光层，所述第二像素坑中的发光层为绿色发光层，所述第三像素坑中的发光层为蓝色发光层，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第二像素坑中的总厚度小于在所述第一像素坑中的总厚度，且大于在所述第三像素坑中的总厚度。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第一像素坑中的总厚度为10nm～50nm，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第二像素坑中的总厚度为10nm～30nm，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第三像素坑中的总厚度为10nm～20nm。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第一像素坑中的总厚度为N×(130～150)nm，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第二像素坑中的总厚度为N×(110～130)nm，所述第一电子传输层和所述第二电子传输层在所述第三像素坑中的总厚度为N×(60～100)nm；其中，N为正整数。

8.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述阴极材料层和所述第一电子传输材料层于真空环境下通过气相沉积法形成，所述气相沉积法采用溅射工艺，所述溶液法采用喷墨打印工艺。

9.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一电子传输层的材料选自ZnO、TiO_x、ZnMgO和ZnAlO中的一种或多种。

10.一种显示器件，其特征在于，包括基板、阴极层、第一电子传输层、像素限定层、第二电子传输层、发光层和阳极层，所述阴极层设于所述基板上，所述第一电子传输层设于所述阴极层上，所述像素限定层设于所述基板上形成以像素限定层为侧壁、第一电子传输层为底的像素坑，所述第二电子传输层设于所述像素坑内的所述第一电子传输层上，所述发光层设于所述像素坑内的所述第二电子传输层上，所述阳极层设于所述发光层上。