CN113451517A - 一种显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示装置，包括：衬底基板，底电极和顶电极，底电极和顶电极之间包括至少两个叠层设置的量子点发光单元，叠层设置的量子点发光单元构成串联结构，使量子点发光二极管具有更低的电流密度，提高量子点发光二极管的电流效率。相邻两个所述量子点发光单元中的所述空穴注入层与所述电子传输层直接接触，构成p‑n结电荷生成结构，不需要单独设置电荷生成层，简化器件结构和制程。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。
背景技术
量子点发光材料具有发光光谱可调节、发光色纯度高、光化学稳定性及热稳定性好等特点，目前已经被广泛应用在新型显示领域。而以量子点材料为发光材料的量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，简称QLED)，相比于有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)具有更宽的色域、更高的显色指数、更好的溶液加工性能等特性，因此在显示领域的应用前景十分巨大。然而与OLED相比，QLED器件仍存在效率低、稳定性差等缺点。
发明内容
本发明一些实施例中，在所述底电极和所述顶电极之间设置至少两个量子点发光单元，所述量子点发光单元的结构相同，所述量子点发光单元叠层设置，相邻两个所述量子点发光单元直接接触。叠层设置的量子点发光单元构成串联结构，使量子点发光二极管具有更低的电流密度，提高量子点发光二极管的电流效率。
本发明一些实施例中，相邻两个所述量子点发光单元中的所述空穴注入层与所述电子传输层直接接触，构成p-n结电荷生成结构，不需要单独设置电荷生成层，简化器件结构和制程。
本发明一些实施例中，所述底电极为阳极，所述顶电极为阴极；
所述量子点发光单元包括：
空穴注入层，位于所述底电极之上；
空穴传输层，位于所述空穴注入层背离所述底电极的一侧；
量子点发光层，位于所述空穴传输层背离所述空穴注入层的一侧；
电子传输层，位于所述量子点发光层背离所述量子点发光层的一侧。
量子点发光二极管为正置结构。
本发明一些实施例中，所述底电极为阴极，所述顶电极为阳极；
所述量子点发光单元包括：
电子传输层，位于所述底电极之上；
量子点发光层，位于所述电子传输层背离所述底电极的一侧；
空穴传输层，位于所述量子点发光层背离所述电子传输层的一侧；
空穴注入层，位于所述空穴传输层背离所述量子点发光层的一侧。
量子点发光二极管为倒置结构。
本发明一些实施例中，所述量子点发光单元中的其中一层采用蒸镀或旋涂的方式制作而成，其它各层采用喷墨打印的方式制作而成。采用旋涂或蒸镀的方式制作功能层可以优化成膜性，在此基础上再进行喷墨打印功能层的制作，提高器件电流效率的同时降低了喷墨打印制程的难度，减少了由于喷墨打印功能层成膜性不好而带来的器件无法点亮和性能降低等现象。
本发明一些实施例中，所述电子传输层采用蒸镀或旋涂的方式制作而成。
本发明一些实施例中，所述电子传输层的材料采用氧化锌、锂掺杂氧化锌、镁掺杂氧化锌或富勒烯中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述空穴注入层采用蒸镀或旋涂的方式制作而成。
本发明一些实施例中，所述空穴注入层的材料采用聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)、4,4’-N,N’-二咔唑联苯N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)、氧化钒、氧化钼或氧化钨中的任意一种。
本发明一些实施例中，所述空穴注入层的厚度为5nm-200nm，所述空穴传输层的厚度为5nm-200nm，所述量子点发光层的厚度为5nm-200nm，所述电子传输层的厚度为5nm-200nm，所述阴极的厚度为50nm-800nm，所述阳极的厚度大于150nm。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的正置结构的量子点发光二极管的截面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的倒置结构的量子点发光二极管的截面结构示意图；
图4为本发明实施例提供的显示装置的制作方法流程图。
其中，11-衬底基板，12-底电极，13-顶电极，14-量子点发光单元，141-空穴注入层，142-空穴传输层，143-量子点发光层，144-电子传输层。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
量子点(Quantum Dots，简称QD)是一种尺寸微小的半导体纳米颗粒，一般包括Cd基量子点、Pd基量子点、InP系量子点、钙钛矿量子点、Zn基量子点等。
量子点受到光或电的刺激，可被激发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和尺寸决定，这一特性使得量子点能够转换光源发出的光线颜色。
由于量子点材料具有发光光谱可调节、发光色纯度高、光化学稳定性及热稳定性好等特点，在显示领域可将量子点材料应用于发光二极管中，形成量子点发光二极管，在显示领域具有巨大潜力。
图1为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图。
参照图1，本发明实施例中的显示装置包括：衬底基板11、底电极12、顶电极13以及位于底电极和顶电极之间的量子点发光单元14。
衬底基板11一般位于显示装置的底部，用于支撑和承载显示装置中的所有元件。衬底基板11的形状与显示装置的形状相适应，目前应用于电视或移动终端等领域的显示装置均为矩形，因此衬底基板11也可以设置为矩形；除此之外，如果显示装置应用于智能手表等异形显示设备，衬底基板相应地也可以设置为圆形等形状，在此不做限定。
本发明实施例中的显示装置可以为硬性显示装置或柔性显示装置。硬性显示装置的衬底基板11的材料可以采用玻璃等硬性材质时，柔性显示装置的衬底基板11可以采用聚酰亚胺(PI)等柔性材料。
在衬底基板11上制作量子点发光二极管之前，还需要在衬底基板之上制作驱动电路，通常情况下可以采用薄膜制作工艺在衬底基板11之上形成薄膜晶体管阵列，用于形成驱动电路，当驱动电路与量子点发光二极管电连接之后，可以对量子点发光二极管进行发光控制。在本发明实施例中，量子点发光二极管可以采用无源驱动方式或者有源驱动方式进行驱动。
底电极12和顶电极13为量子点发光二极管两侧的电极。其中：
底电极12位于衬底基板之上，在本发明实施例中，底电极12位于衬底基板11的驱动电路之上，且与驱动电路电连接。
显示面板中的像素单元为量子点发光二极管，每个底电极12的区域限定了量子点发光二极管的发光区域，即子像素的开口区。底电极12的尺寸可以根据显示装置的设计以及分辨率来确定，在此不做限定。底电极的形状通常可以设置为矩形。
顶电极13位于底电极12背离衬底基板11的一侧，顶电极13与底电极12相对设置，当施加电信号时底电极12与顶电极13之间产生电场。
顶电极13通常情况下可以整面设置，不需要区分每个像素单元进行单独设置。顶电极13的形状与衬底基板11的形状相适应，通常情况下可以设置为矩形。顶电极13的尺寸由所有的量子点发光二极管的占有面积来确定，顶电极13覆盖在所有的量子点发光二极管之上。
在本发明实施例中，量子点发光二极管包括至少两个量子点发光单元14，且量子点发光单元14叠层设置于底电极与顶电极之间。
量子点发光单元14的形状通常与底电极12的形状相适应，且覆盖于底电极12之上的部分为有效部分。
量子点发光单元14中的发光层采用量子点材料。量子点材料包括：硒化镉(CdSe)、硫化镉(CdS)、硒化铅(PbSe)、硫化铅(PbS)、硒化锌(ZnSe)、硫化铅(ZnS)、磷化铟(InP)、硫铟铜(CuInS2)等。通常调节量子点材料的粒径可以使得量子点材料受激发射不同波段的光。上述量子点材料可以出射380nm-780nm波段的光线。量子点材料的粒径越小受激发射的光线的波长越小，量子点材料的粒径越大受激发射的光线的波长越大。
量子点材料为无机材料，相比于有机发光材料，具有更好的光学特性和更好的稳定性。
本发明实施例中采用至少两个量子点发光单元叠层设置的结构，这些量子点发光单元14构成串联结构的量子点发光二极管。
本发明实施例中每个量子点发光单元14的结构相同，且相邻两个量子点发光单元14直接触控。相邻两个量子点发光单元14在交界位置会产生电荷生成结构。
量子点发光二极管的发光效率取决于产生的激子数量，激子数量越多，则量子点发光二极管的发光效率越大。本申请的串联的量子点发光单元结构每个量子点发光单元14在底电极和顶电极的作用下均可以产生电子和空穴，电子和空穴复合成激子，而电荷生成结构中载流子也可以在发光层中形成激子，从而使得量子点发光二极管中的激子数量大大增加，提高量子点发光二极管的发光效率。
串联结构的量子点发光二极管相比于传统的量子点发光二极管具有更低的电流密度，因此可以提高量子点发光二极管的电流效率，这样可以在同等亮度的情况下改善量子点发光二极管的发热，使得器件寿命更长，器件稳定性更佳。
在本发明实施例中串联结构的量子点发光二极管不需要额外设置电荷生成结构，相邻两个量子点发光单元在交界位置处可以形成p-n结电荷生成结构，因此器件的整体厚度降低，同时也可以简化工艺流程。
在本发明实施例中量子点发光二极管可以设置为正置结构，也可以设置为倒置结构。
正置结构的量子点发光二极管中底电极为阳极，顶电极为阴极。倒置结构的量子点发光二极管中底电极为阴极，顶电极为阳极。
阳极的材料可以采用氧化物半导体材料，如采用氧化铟锡(ITO)、掺铝氧化锌(AZO)、氧化铟锌(IZO)等材料，在此不做限定。阳极可以采用蒸镀的方式进行制作。阳极的厚度通常在150nm以上。
阴极的材料可以采用金属材料，如采用金属银Ag或金属铝Al等材料，在此不做限定。阴极可以采用蒸镀的方式进行制作。阴极的厚度通常为50nm-800nm。
无论采用正置结构的量子点发光二极管还是倒置结构的量子点发光二极管。在本发明实施例中，量子点发光单元14均包括叠层设置的空穴注入层141、空穴传输层142、量子点发光层143和电子传输层144。
图2为本发明实施例提供的正置结构的量子点发光二极管的截面结构示意图。
底电极12通常具有相互分立的图形，且每个底电极12的位置限定了一个子像素所在的位置。在制作形成底电极12之后，可以在底电极12之间的间隙形成像素界定结构，从而将每个底电极12相互分隔，界定出子像素。
参照图2，在本发明实施例中，底电极12为阳极，顶电极13的阴极，空穴注入层141设置于底电极12之上。
空穴注入层141可以整层设置，也可以仅设置在底电极12之上。
由于每个量子点发光二极管均需要空穴注入提高空穴浓度，因此整层设置空穴注入层141可以为全部的量子点发光二极管提供空穴，整层设置空穴注入层141的工艺也相对简单。
然而只有注入到底电极12位置的空穴对量子点发光二极管的发光有贡献，因此也可以仅在底电极12之上形成空穴注入层141，节省成本。
本发明实施例中的空穴注入层141可以采用p型材料，空穴注入层141的材料可以采用聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)、4,4’-N,N’-二咔唑联苯N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)、氧化钒(VOx)、氧化钼(MoOx)或氧化钨(WOx)中的任意一种。空穴注入层141的厚度为5nm-200nm。
空穴传输层142位于空穴注入层141背离底电极12的一侧。
空穴传输层142既可以采用整层设置，也可以仅在底电极12对应的位置设置。
空穴传输层142可以提高空穴传输能力，有利于载流子向量子点层143传输。空穴传输层142的材料可以采用聚合物，如聚乙烯基咔唑(PVK)、双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺(TPD)、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)等；空穴传输层142的材料也可以采用小分子材料，如4,4’-N,N’-二咔唑联苯(CPB)、N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPD)等。空穴传输层142的厚度为5nm-200nm。
量子点发光层143位于空穴传输层142背离空穴注入层141的一侧。
量子点发光层143通常仅位于底电极12所在的位置，而不采用整层制作的方式。
量子点发光层143通常是将量子点材料分散于有机溶剂中，采用溶液法进行制备。量子点材料包括：Cd基量子点、Pd基量子点、InP系量子点、钙钛矿量子点、Zn基量子点等。量子点发光层143的厚度为5nm-200nm。
电子传输层144位于量子点层143背离空穴传输层142的一侧。
电子传输层144既可以采用整层设置，也可以仅在底电极12对应的位置设置。
电子传输层144用于注入和传输电子，可以宽禁带的p型半导体，能够保证较强的载流子传输能力以及较高的载流子浓度。本发明实施例中，电子传输层144的材料可以采用氧化锌(ZnO)、锂掺杂金属氧化物，如锂掺杂氧化锌(LZO)、镁掺杂氧化锌(ZnMgO)或富勒烯中的任意一种。电子传输层的厚度为5nm-200nm。
在本发明实施例中，每个量子点发光单元14均包括上述功能层，且相邻的量子点发光单元14的空穴传输层141与电子传输层144直接接触，构成p-n结电荷生成结构，由此并不需要额外增加电荷生成层，简化了器件结构和制程。
图3为本发明实施例提供的倒置结构的量子点发光二极管的截面结构示意图。
参照图3，在本发明实施例中，底电极12为阴极，顶电极13的阳极，电子传输层144设置于底电极12之上。
量子点发光层143位于电子传输层144背离底电极12的一侧。
空穴传输层142位于量子点发光层143背离电子传输层144的一侧。
空穴注入层141位于空穴传输层142背离量子点发光层143的一侧。
在本发明实施例中，每个量子点发光单元14均包括上述功能层，且相邻的量子点发光单元14的空穴传输层141与电子传输层144直接接触，构成p-n结电荷生成结构，由此并不需要额外增加电荷生成层，简化了器件结构和制程。
本发明实施例中的量子点发光二极管采用喷墨打印的方法进行制备。但是在喷墨打印制程中，打印多层功能层时会出现各功能层的成膜性不佳和各功能层之间溶剂互溶而导致器件性能不良或无法点亮的问题
为了实现喷墨打印串联结构的量子点发光二极管的点亮和高性能，本发明实施例中将量子点发光单元14中的其中一层采用蒸镀或旋涂的方法进行制作，而其它各层采用喷墨打印的方法进行制作。
采用旋涂或蒸镀的方式制作功能层可以优化成膜性，在打印各功能层之间形成一种过渡，在此基础上再进行喷墨打印功能层的制作，提高器件电流效率的同时降低了喷墨打印制程的难度，减少了由于喷墨打印功能层成膜性不好而带来的器件无法点亮和性能降低等现象。
在本发明实施例中，量子点发光单元14中的空穴传输层142、量子点发光层143和电子传输层144可以采用喷墨打印的方式制作，空穴注入层141采用蒸镀或旋涂的方式制作。例如，空穴注入层141采用聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)、4,4’-N,N’-二咔唑联苯N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)时可以采用旋涂的方法进行制作；空穴注入层141采用氧化钒(VOx)、氧化钼(MoOx)或氧化钨(WOx)时可以采用蒸镀的方法进行制作。
本发明另一实施例中，量子点发光单元14中的空穴注入层141、空穴传输层142、量子点发光层143可以采用喷墨打印的方式制作，电子传输层144采用蒸镀或旋涂的方式制作。例如，电子传输层144采用氧化锌(ZnO)、锂掺杂金属氧化物、镁掺杂氧化锌(ZnMgO)时可以采用蒸镀的方法进行制作；电子传输层144采用富勒烯时可以采用旋涂的方法时行制作。
图4为本发明实施例提供的显示装置的制作方法流程图。
参照图4，显示装置的制作方法包括：
S10、在衬底基板上形成底电极；
S20、在底电极上形成至少两个量子点发光单元；
S30、在量子点发光单元上形成顶电极。
其中，量子点发光单元叠层设置，形成串联结构。
本发明实施例中的各量子点发光单元的结构相同，可以采用上述任一方法进行制作。
根据第一发明构思，在底电极和顶电极之间设置至少两个量子点发光单元，量子点发光单元的结构相同，量子点发光单元叠层设置，相邻两个量子点发光单元直接接触。叠层设置的量子点发光单元构成串联结构，使量子点发光二极管具有更低的电流密度，提高量子点发光二极管的电流效率。这样可以在同等亮度的情况下改善量子点发光二极管的发热，使得器件寿命更长，器件稳定性更佳。
根据第二发明构思，相邻两个量子点发光单元中的空穴注入层与电子传输层直接接触，构成p-n结电荷生成结构，不需要单独设置电荷生成层，简化器件结构和制程。
根据第三发明构思，量子点发光二极管可以设置为正置结构，也可以设置为倒置结构。
根据第四发明构思，量子点发光单元中的其中一层采用蒸镀或旋涂的方式制作而成，其它各层采用喷墨打印的方式制作而成。采用旋涂或蒸镀的方式制作功能层可以优化成膜性，在此基础上再进行开机喷墨打印功能层的制作，提高器件电流效率的同时降低了喷墨打印制程的难度，减少了由于喷墨打印功能层成膜性不好而带来的器件无法点亮和性能降低等现象。
根据第五发明构思，电子传输层采用蒸镀或旋涂的方式制作而成。电子传输层采用氧化锌(ZnO)、锂掺杂金属氧化物、镁掺杂氧化锌(ZnMgO)时可以采用蒸镀的方法进行制作；电子传输层采用富勒烯时可以采用旋涂的方法时行制作。
根据第六发明构思，空穴注入层采用蒸镀或旋涂的方式制作而成。空穴注入层采用聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)、4,4’-N,N’-二咔唑联苯N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)时可以采用旋涂的方法进行制作；空穴注入层采用氧化钒(VOx)、氧化钼(MoOx)或氧化钨(WOx)时可以采用蒸镀的方法进行制作。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种显示装置，其特征在于，包括：
衬底基板，具有承载作用；
底电极，位于所述衬底基板之上；
顶电极，位于所述底电极背离所述衬底基板的一侧；
至少两个量子点发光单元，叠层设置于所述底电极与所述顶电极之间，所述量子点发光单元的结构相同，相邻两个所述量子点发光单元直接接触。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述底电极为阳极，所述顶电极为阴极；
所述量子点发光单元包括：
空穴注入层，位于所述底电极之上；
空穴传输层，位于所述空穴注入层背离所述底电极的一侧；
量子点发光层，位于所述空穴传输层背离所述空穴注入层的一侧；
电子传输层，位于所述量子点发光层背离所述量子点发光层的一侧。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述底电极为阴极，所述顶电极为阳极；
所述量子点发光单元包括：
电子传输层，位于所述底电极之上；
量子点发光层，位于所述电子传输层背离所述底电极的一侧；
空穴传输层，位于所述量子点发光层背离所述电子传输层的一侧；
空穴注入层，位于所述空穴传输层背离所述量子点发光层的一侧。
4.如权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于，相邻的所述电子传输层和所述空穴注入层构成电荷生成结构。
5.如权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于，所述量子点发光单元中的其中一层采用蒸镀或旋涂的方式制作而成，其它各层采用喷墨打印的方式制作而成。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述电子传输层采用蒸镀或旋涂的方式制作而成。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述电子传输层的材料采用氧化锌、锂掺杂氧化锌、镁掺杂氧化锌或富勒烯中的任意一种。
8.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述空穴注入层采用蒸镀或旋涂的方式制作而成。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述空穴注入层的材料采用聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)、4,4’-N,N’-二咔唑联苯N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺、聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)、氧化钒、氧化钼或氧化钨中的任意一种。
10.如权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于，所述空穴注入层的厚度为5nm-200nm，所述空穴传输层的厚度为5nm-200nm，所述量子点发光层的厚度为5nm-200nm，所述电子传输层的厚度为5nm-200nm，所述阴极的厚度为50nm-800nm，所述阳极的厚度大于150nm。
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