CN113644216B - 顶发射电致发光器件及其制备方法、显示面板 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种顶发射电致发光器件及其制作方法、显示面板，顶发射电致发光器件包括：衬底；多个驱动电路结构，位于衬底的一侧；热传导层，接触设置在驱动电路结构的远离衬底的一侧表面上，热传导层不导电；多个发光结构，位于热传导层的远离衬底的一侧，一一设置于多个间隔的像素区域中；平坦层，位于驱动电路结构和发光结构之间，平坦层的材料的热导率小于热传导层的材料的热导率；多个像素隔离结构，彼此间隔地设置在平坦层的远离衬底的一侧上，用于限定多个像素区域；其中，各个发光结构的下电极通过平坦层的过孔与控制其发光的驱动电路结构电学连接。本公开的顶发射电致发光器件实现了发光均匀性的提升。
Description
技术领域
本公开涉及光电技术领域，具体而言，涉及一种顶发射电致发光器件及其制备方法、含其的显示面板。
背景技术
现有的薄膜晶体管(TFT)基板主要适用于通过真空蒸镀法制备的OLED器件，功能材料或发光材料都是通过真空沉积的方法设置，基板的温度一般为65℃左右。这种TFT基板并不适用于印刷工艺。
发明内容
本公开的目的在于提供一种顶发射电致发光器件，包括：衬底；多个驱动电路结构，位于上述衬底的一侧；热传导层，接触设置在上述驱动电路结构的远离上述衬底的一侧表面上，上述热传导层不导电；多个发光结构，位于上述热传导层的远离上述衬底的一侧，一一设置于多个间隔的像素区域中，各个上述发光结构在上述衬底上的正投影至少部分覆盖控制其发光的上述驱动电路结构在上述衬底上的正投影；平坦层，位于上述驱动电路结构和上述发光结构之间，上述平坦层的材料的热导率小于上述热传导层的材料的热导率；多个像素隔离结构，彼此间隔地设置在上述平坦层的远离上述衬底的一侧上，用于限定多个上述像素区域；其中，各个上述发光结构的下电极通过上述平坦层的过孔与控制其发光的上述驱动电路结构电学连接。
可选地，以上述发光结构与上述平坦层的接触面为厚度起始参考面，上述平坦层具有至少2.5微米厚度的同质材料层；优选地，至少5微米厚度的同质材料层。
可选地，上述热传导层的厚度为0.2～25微米。
可选地，上述热传导层的材料的热导率大于50W/m·K。
可选地，上述热传导层的材料选自氮化铝、氮化硼纳米材料、氧化铝纳米材料、导热硅脂、聚硅氮烷、砷化硼、含硅氟高分子材料、碳纤维复合材料、含导热颗粒的硅橡胶和含导热颗粒的硼橡胶中的一种或多种，其中，上述导热颗粒选自氧化铝、氧化钛、氧化银、氧化铜、氧化硼、氧化钨、氮化铝和氮化硼中的一种或多种。
可选地，上述发光结构的功能层的膜层均匀性小于2％，定义上述膜层均匀性＝(Tmax-Tmin)/(Tmax+Tmin)，其中，上述Tmax为上述功能层的所有厚度测试点中的最大值，上述Tmin为上述功能层的所有厚度测试点中的最小值。
本公开还提供一种顶发射电致发光器件的制作方法，包括以下步骤：S1，提供衬底，在上述衬底的一侧设置多个驱动电路结构；S2，在上述驱动电路结构的表面上设置热传导层，上述热传导层不导电；S3，在上述衬底上方整面设置平坦层的材料，然后设置过孔，形成平坦层，上述热传导层的材料的热导率大于上述平坦层的材料的热导率；S4，在上述平坦层的表面上设置下电极和多个相互间隔的像素隔离结构，上述像素隔离结构限定形成多个像素区域，然后采用溶液法在各上述像素区域中设置功能层材料，固化后形成功能层，再在上述功能层的远离上述平坦层的表面设置上电极，从而形成多个发光结构；各个上述发光结构在上述衬底上的正投影至少部分覆盖控制其发光的上述驱动电路结构在上述衬底上的正投影，各个上述发光结构的上述下电极通过上述平坦层的过孔与控制其发光的上述驱动电路结构电学连接。
可选地，上述S4中，上述溶液法为喷墨打印、旋转涂布中的至少一种。
可选地，上述热传导层的材料的热导率大于50W/m·K；优选地，上述热传导层的材料选自氮化铝、氮化硼纳米材料、氧化铝纳米材料、导热硅脂、聚硅氮烷、砷化硼、含硅氟高分子材料、碳纤维复合材料、含导热颗粒的硅橡胶和含导热颗粒的硼橡胶中的一种或多种，其中，上述导热颗粒选自氧化铝、氧化钛、氧化银、氧化铜、氧化硼、氧化钨、氮化铝和氮化硼中的一种或多种。
本公开还提供一种显示面板，包括任一上述的顶发射电致发光器件。
应用本公开提供的上述技术方案，即通过直接在顶发射电致发光器件的驱动电路结构上设置具有高导热性的热传导层，解决了溶液工艺中多次高温烘烤导致的TFT基板中不同材料温度不同，使得TFT基板上方的发光结构的膜层受热不均的问题，实现了膜层均匀性的提升。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1示出了本公开的一些实施例的顶发射电致发光器件结构的剖面图；
图2示出了本公开的一些实施例制作完成驱动电路结构后的中间器件结构的剖面图；
图3示出了本公开的一些实施例在图2所示结构的基础上制作完成热传导层后的中间器件结构的剖面图；
图4示出了本公开的一些实施例在图3所示结构的基础上设置平坦层材料后的中间器件结构的剖面图；
图5示出了本公开的一些实施例在图4所示结构的基础上设置平坦层的过孔后的中间器件结构的剖面图；
图6示出了本公开的一些实施例在图5所示结构的基础上制作完成下电极和像素隔离结构后的中间器件结构的剖面图；
图7示出了本公开的一些实施例在图6所示结构的基础上制作完成功能层后的中间器件结构的剖面图；
图8示出了本公开的一些实施例的顶发射电致发光器件结构的剖面图；
图9示出了本公开的实施例1的量子点干膜制作完成后的顶发射电致发光器件中间体在蓝光LED激发下发光的显微镜照片；
图10示出了本公开的对比例1的量子点干膜制作完成后的顶发射电致发光器件中间体在蓝光LED激发下发光的显微镜照片；
图11示出了本公开的实施例1～3和对比例1的膜层厚度分布测试的测试点分布图。
附图标记：
1、衬底；2、驱动电路结构；20、栅电极；21、栅极绝缘层；22、源漏电极层；23、钝化层；3、热传导层；4、平坦层；5、发光结构；50、下电极；51、功能层；52、上电极；6、像素隔离结构。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
将理解当一个元件例如层、膜、区域或基板被称为“在”另外的元件“上”时，其可直接在所述另外的元件上或者可在其间存在中间元件。相反，当一个元件被称为“接触设置在”或“直接在”另外的元件“上”时，则不存在中间元件。
现有的顶发射电致发光器件的结构从上至下依次是阴极、功能层(包括有机或无机发光层)、阳极、TFT阵列和衬底，发光层材料受到电激发发出的光从器件顶部射出，衬底上的驱动电路设计就不会影响到器件的出光面积，相同亮度下顶发射电致发光器件的工作电压更低，可以获得更长的使用寿命。但是发明人发现，当通过溶液法成膜制备电致发光器件的功能层时，需要采用高温使溶剂挥发掉，并多次重复高温加热；此外由于相邻两膜层采用的溶剂为正交溶剂，从而要求两膜层的加热温度具有一定的差异，但加热温度的差异容易导致驱动电路结构的不同材料间的热传导性不同，进而出现溶液法制作的功能层膜层均匀性变差的问题，最终影响发光性能。
为了解决上述问题，根据本申请的一个方面，提供一种顶发射电致发光器件，如图1所述，包括：衬底1；多个驱动电路结构2，位于衬底1的一侧；热传导层3，接触设置在驱动电路结构2的远离衬底1的一侧表面上，热传导层3不导电；多个发光结构5，位于热传导层3的远离衬底1的一侧，一一设置于多个间隔的像素区域中，各个发光结构5在衬底1上的正投影至少部分覆盖控制其发光的驱动电路结构2在衬底1上的正投影；平坦层4，位于驱动电路结构2和发光结构5之间，平坦层4的材料的热导率小于热传导层3的材料的热导率；多个像素隔离结构6，彼此间隔地设置在平坦层4的远离衬底1的一侧上，用于限定多个像素区域；其中，各个发光结构5的下电极50通过平坦层4的过孔与控制其发光的驱动电路结构2电学连接。
需要说明的是，“热传导层不导电”并非指热传导层100％电绝缘，热传导层的材料可以选择导电性较小的非绝缘材料，只要制作而成的热传导层不能起到正常导电的功能即可，不导电的热传导层可以降低短路、消除串扰。另外，如果发光结构包含的多个膜层尺寸不同，“发光结构在衬底上的正投影”以最大尺寸的正投影为准。本申请中，衬底1、驱动电路结构2、热传导层3和平坦层4合起来被称为TFT基板。
本申请的顶发射电致发光器件通过直接在驱动电路结构上设置具有高导热性的热传导层，解决了溶液工艺中多次高温烘烤导致的TFT基板中不同材料温度不同，使得TFT基板上方的发光结构的膜层受热不均的问题，实现了膜层均匀性的提升。
在一些实施例中，发光结构5的下电极50可以不完全覆盖其所在的像素区域对应的平坦层的表面，对应的子像素的有效发光面积与下电极的面积保持一致。
在一些实施例中，基于对多个发光结构5的厚度参数统计，发光结构的功能层的膜层均匀性小于2％，膜层均匀性＝(Tmax-Tmin)/(Tmax+Tmin)，其中，Tmax为所有厚度测试点中厚度最大值，Tmin为所有厚度测试点中厚度最小值。上述厚度测试点对称分布于功能层的表面上，尽可能涉及功能层的各个方位。
在一些实施例中，参见图8，以发光结构5与平坦层4的接触面为厚度起始参考面，平坦层4具有至少2.5微米厚度(即H)的同质材料层。可以进一步确保TFT基板上方的发光结构的膜层受热均匀。
在一些实施例中，平坦层4具有至少3微米厚度的同质材料层。考虑到生产成本的因素，优选平坦层具有厚度不超过5微米的同质材料层。
在一些实施例中，热传导层3的厚度为0.2～25微米。
在一些实施例中，热传导层3的厚度为2～5微米。在一些实施例中，热传导层3的材料的热导率大于50W/m·K。
在一些实施例中，热传导层3的材料选自氮化铝、氮化硼纳米材料、氧化铝纳米材料、导热硅脂、聚硅氮烷、砷化硼、含硅氟高分子材料、碳纤维复合材料、含导热颗粒的硅橡胶和含导热颗粒的硼橡胶中的一种或多种，其中，导热颗粒选自氧化铝、氧化钛、氧化银、氧化铜、氧化硼、氧化钨、氮化铝和氮化硼中的一种或多种。
在一些实施例中，热传导层3的材料的热导率大于等于100W/m·K，或大于等于150W/m·K，或大于等于200W/m·K，或大于等于250W/m·K，或大于等于300W/m·K。热传导层的材料的热导率越高，膜层均匀性的提升效果越好。
在一些实施例中，多个发光结构5包括RGB(红绿蓝)三种颜色的发光结构，发光结构5的发光层包含量子点。
在一些实施例中，平坦层4的材料可以选自二氧化硅、氮化硅、TEOS、或者二氧化硅和氮化硅的混合材料等。
在一些实施例中，平坦层4的厚度可以为0.2～10微米。
在一些实施例中，平坦层4的厚度可以为2.5～5微米。
驱动电路结构2的材料及结构不限，只要能实现薄膜晶体管的功能即可。在一些实施例中，如图8所示，驱动电路结构2包括栅电极20、栅极绝缘层21、源漏电极层22和钝化层23。具体地，钝化层23的材料可以选自氮化硅等。
根据本申请的另一个方面，提供一种顶发射电致发光器件的制作方法，包括以下步骤：
S1，提供衬底1，在衬底1的一侧设置多个驱动电路结构2，参见图2；
S2，在驱动电路结构2的表面上设置热传导层3，参见图3，热传导层3不导电；
S3，在衬底1上方整面设置平坦层的材料，然后设置过孔，形成平坦层4，参见图4和图5，热传导层3的材料的热导率大于平坦层4的材料的热导率；
S4，在平坦层4的表面上设置下电极50和多个相互间隔的像素隔离结构6，像素隔离结构6限定形成多个像素区域，参见图6，然后采用溶液法在各像素区域中设置功能层材料，固化后形成功能层51，参见图7，再在功能层51的远离平坦层4的表面设置上电极52，从而形成多个发光结构5；各个发光结构5在衬底1上的正投影至少部分覆盖控制其发光的驱动电路结构2在衬底1上的正投影，各个发光结构5的下电极51通过平坦层4的过孔与控制其发光的驱动电路结构2电学连接。
本申请的顶发射电致发光器件通过直接在驱动电路结构上设置具有高导热性的热传导层，解决了溶液工艺中多次高温烘烤导致的TFT基板中不同材料温度不同，使得TFT基板上方的发光结构的膜层受热不均的问题，实现了膜层均匀性的提升。
上述S1的具体方法可以参考现有技术。热传导层和平坦层的设置方式可以独立地选自气相沉积法(CVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)。
在一些实施例中，S4中，在平坦层4的表面上设置下电极50和多个相互间隔的像素隔离结构6，具体地，可以先在平坦层4的表面上整面设置下电极的材料，然后间隔去除部分位置的下电极材料，在去除下电极材料的平坦层表面上设置多个像素隔离结构。
在一些实施例中，功能层51包括发光层，还可以包括电子注入层、电子传输层、空穴传输层、平滑层、电荷调节层等一个或多个子功能层。
在一些实施例中，S4中，溶液法为喷墨打印、旋转涂布中的至少一种。“溶液法在各像素区域中设置功能层材料”的含义为至少一层功能材料通过溶液法制备，其它膜层的功能材料也可以根据需要选择溶液法或蒸镀法设置。优选发光层通过打印的方式设置。
在一些实施例中，热传导层3的材料的热导率大于50W/m·K。
在一些实施例中，热传导层3的材料选自氮化铝、氮化硼纳米材料、氧化铝纳米材料、导热硅脂、聚硅氮烷、砷化硼、含硅氟高分子材料、碳纤维复合材料、含导热颗粒的硅橡胶和含导热颗粒的硼橡胶中的一种或多种，其中，导热颗粒选自氧化铝、氧化钛、氧化银、氧化铜、氧化硼、氧化钨、氮化铝和氮化硼中的一种或多种。
根据本申请的又一个方面，提供一种显示面板，包括上述任一顶发射电致发光器件。由于本申请的顶发射电致发光器件的膜层均匀性好，因此含其的显示面板具有良好的发光均匀性。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述。
实施例1
1、TFT基板的制备：
1)无碱玻璃经清洗后，溅射300nm厚度钼钨合金,经黄光曝光，显影蚀刻工艺形成栅电极图案；
2)CVD或PECVD沉积300nm厚度氮化硅材料，经干法蚀刻形成栅极绝缘层图案；
3)溅射300nm厚度铝钼合金，经黄光曝光，显影蚀刻工艺形成源漏电极层图案；
4)CVD或PECVD沉积300nm厚度氮化硅材料，经干法蚀刻形成钝化层图案；
5)RF+DC(交流溅射+直流溅射)形成3微米厚度的氮化铝热传导层；
6)CVD沉积2微米厚度氮化硅材料，形成平坦层；
7)通过光刻和干刻工艺形成平坦层的过孔，完成TFT基板制作，得到如图5所述的TFT基板。
2、发光结构的制备：
8)在TFT基板上制作ITO电极(即下电极)和像素隔离结构，如图6所示，在相邻像素隔离结构之间形成像素区域；
9)在像素区域中先狭缝涂布PEDOT：PSS(溶剂为水)膜层，转移至真空箱内，抽真空至10E-1Pa～10E-2Pa之间，然后150℃恒温加热30分钟固化，控制PEDOT：PSS干膜厚度为40nm，转移至冷板冷却至室温；
10)在PEDOT：PSS膜层表面上狭缝涂布TFB，转移至真空箱内，抽真空至10E-1Pa～10E-2Pa之间，然后150℃恒温加热30分钟固化，控制TFB干膜厚度为25nm；
11)然后在TFB膜层表面打印量子点墨水，转移至真空箱内，抽真空至10E-1Pa～10E-2Pa之间，然后200℃恒温加热30分钟固化，控制量子点干膜厚度为25nm；以450nm蓝色LED作为背光源，激发该步骤制得的顶发射电致发光器件中间体(红光像素)发光，在显微镜下观察，图像如图9所示。
12)然后在量子点膜层表面上狭缝涂布ZnO纳米晶溶液，转移至真空箱内，抽真空至10E-1Pa～10E-2Pa之间，然后80℃恒温加热30分钟固化，控制ZnO干膜厚度为25nm；
13)最后在真空1x10E-6Torr下，整面蒸镀20nm厚度的Ag(即上电极)。
实施例2
与实施例1的区别仅在于：平坦层的厚度为5微米。
实施例3
与实施例1的区别仅在于：氮化铝热传导层的厚度为25微米。
实施例4
与实施例1的区别仅在于：氮化铝热传导层的厚度为0.2微米。
实施例5
与实施例1的区别仅在于：热传导层的材料为氮化硼纳米材料。
实施例6
与实施例1的区别仅在于：热传导层的材料为氧化铝纳米材料。
实施例7
与实施例1的区别仅在于：热传导层的材料为甲基-3,3,3-三氟丙基硅氧烷和少量乙烯基单体的共聚物。
实施例8
与实施例1的区别仅在于：热传导层的材料为聚丙烯腈纤维为主体的碳纤维材料。
实施例9
与实施例1的区别仅在于：热传导层的材料为二甲基二氯硅烷为主体的聚硅氮烷。
实施例10
与实施例1的区别仅在于：热传导层的材料为砷化硼。
实施例11
与实施例1的区别仅在于：热传导层的材料为含氧化铝导热颗粒的硅橡胶。
实施例12
与实施例1的区别仅在于：热传导层的材料为含氮化铝导热颗粒的硼橡胶。
对比例1
与实施例1的区别仅在于：不设置氮化铝热传导层。以450nm蓝色LED作为背光源，激发步骤11)制得的顶发射电致发光器件中间体(红光像素)发光，在显微镜下观察，图像如图10所示。
在实施例1～3和对比例1所得到的顶发射电致发光器件的功能层的表面上选取9个测试点(测试点分布如图11所示)，利用F40 Fimetrics光学膜厚测量仪测量膜层厚度分布，均匀性公式＝(Tmax-Tmin)/(Tmax+Tmin)，其中，Tmax为9个点中厚度最大值，Tmin为9个点中厚度最小值，测试结果记录于表1，计算得到的均匀性的值越大代表膜层均匀性越差，值越小说明膜层的均匀性越好。
表1
从以上数据可以明显看出实施例的功能层膜厚相对较为均匀，而对比例的功能层膜层均匀性较差。另外，从图9和图10的显微镜照片上也可以清晰地看到，本申请的顶发射电致发光器件的发光均匀性大幅提高。综上，本申请的顶发射电致发光器件通过直接在驱动电路结构上设置具有高导热性的热传导层，确实实现了膜层均匀性的提升。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种顶发射电致发光器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，提供衬底，在所述衬底的一侧设置多个驱动电路结构；
S2，在所述驱动电路结构的表面上设置热传导层，所述热传导层不导电；
S3，在所述衬底上方整面设置平坦层的材料，然后设置过孔，形成平坦层，所述热传导层的材料的热导率大于所述平坦层的材料的热导率；
S4，在所述平坦层的表面上设置下电极和多个相互间隔的像素隔离结构，所述像素隔离结构限定形成多个像素区域，然后采用溶液法在各所述像素区域中设置功能层材料，固化后形成功能层，再在所述功能层的远离所述平坦层的表面设置上电极，从而形成多个发光结构；各个所述发光结构在所述衬底上的正投影至少部分覆盖控制其发光的所述驱动电路结构在所述衬底上的正投影，各个所述发光结构的所述下电极通过所述平坦层的过孔与控制其发光的所述驱动电路结构电学连接，以所述发光结构与所述平坦层的接触面为厚度起始参考面，所述平坦层具有至少2.5微米厚度的同质材料层且具有厚度不超过5微米的同质材料层。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述S4中，所述溶液法为喷墨打印、旋转涂布中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述热传导层的材料的热导率大于50W/m·K。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述热传导层的材料选自氮化铝、氮化硼纳米材料、氧化铝纳米材料、导热硅脂、聚硅氮烷、砷化硼、含硅氟高分子材料、碳纤维复合材料、含导热颗粒的硅橡胶和含导热颗粒的硼橡胶中的一种或多种，其中，所述导热颗粒选自氧化铝、氧化钛、氧化银、氧化铜、氧化硼、氧化钨、氮化铝和氮化硼中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述热传导层的厚度为0.2～25微米。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述发光结构的功能层的膜层均匀性小于2％，定义所述膜层均匀性＝(Tmax-Tmin)/(Tmax+Tmin)，其中，所述Tmax为所述功能层的所有厚度测试点中的最大值，所述Tmin为所述功能层的所有厚度测试点中的最小值。
7.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的顶发射电致发光器件。
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