CN115050901A - 光感发光器件、显示装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种光感发光器件、显示装置及其制备方法，该光感发光器件包括：层叠设置的第一电极、第二电极、第一发光单元、第二发光单元以及光生载流子层，其中，第一发光单元和第二发光单元均设置在第一电极与第二电极之间；光生载流子层设置在第一发光单元和第二发光单元之间，光生载流子层配置为在可见光照射下产生自由电荷。该光感发光器件既具有发光特性，又具有光响应特性，一方面可以作为发光器件集成在显示面板中，降低器件工作电压，另一方面还可以充当指纹识别的感应器件，有利于实现全面屏或半全面屏的指纹识别。

Description

光感发光器件、显示装置及其制备方法

技术领域

本说明书实施例涉及显示技术领域，尤其涉及一种光感发光器件、显示装置及其制备方法。

背景技术

近几年，指纹识别技术广泛应用在智能手机、电脑等显示产品中，成为解锁以及在线支付等功能的重要基础技术。OLED(Organic Light Emitting Diode，有机发光二级管)显示面板由于具有自发光、对比度高、能耗低、视角广、响应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、制造简单等特点，具有广泛的应用前景。由此，将指纹识别技术应用在OLED显示面板尤其是全面屏中，成为业界备受关注的研究方向。

发明内容

本说明书实施例提供了一种光感发光器件、显示装置及其制备方法。

第一方面，本说明书实施例提供的光感发光器件，包括：层叠设置的第一电极、第二电极、第一发光单元、第二发光单元以及光生载流子层，其中，

所述第一发光单元和所述第二发光单元均设置在所述第一电极与所述第二电极之间；

所述光生载流子层设置在所述第一发光单元和所述第二发光单元之间，所述光生载流子层配置为在可见光照射下产生自由电荷。

进一步地，所述光生载流子层的材料包括以下材料中的任意一种：

砷化镓，硫化锌，碳60，酞菁桐，四硫富瓦烯，噻吩类衍生物以及苯并噻二唑类衍生物。

进一步地，所述光生载流子层包括：P型光生载流子层和N型光生载流子层，所述P型光生载流子层与所述第二发光单元相邻设置，所述N型光生载流子层与所述第一发光单元相邻设置。

进一步地，所述第一发光单元包括第一发光层，所述第二发光单元包括第二发光层，所述第一发光层和所述第二发光层发红光、绿光或蓝光。

第二方面，本说明书实施例提供的显示装置包括：

衬底基板；

多个像素单元，所述多个像素单元设置在所述衬底基板上；

上述第一方面所述的光感发光器件，所述光感发光器件设置在所述衬底基板上。

进一步地，所述像素单元包括第一子像素，所述第一子像素包括电致发光器件，所述电致发光器件包括：第三电极、第三发光单元、电荷生成层、第四发光单元以及第四电极，所述第三发光单元包括第三发光层以及第一功能层，所述第四发光单元包括第四发光层以及第二功能层，

所述光感发光器件与所述电致发光器件至少共用所述第一功能层和所述第二功能层。

进一步地，所述显示装置的显示区域包括指纹识别区，所述光感发光器件设置在所述指纹识别区中相邻像素单元之间的间隔区域。

进一步地，所述显示装置的显示区域包括指纹识别区，所述光感发光器件设置在位于所述指纹识别区的像素单元内。

进一步地，所述像素单元包括第二子像素，所述光感发光器件配置为所述第二子像素的发光器件。

第三方面，本说明书实施例提供的显示装置的制备方法，包括：

提供衬底基板；

在所述衬底基板上形成发光器件，所述发光器件包括电致发光器件和光感发光器件，所述光感发光器件包括依次层叠设置的第一电极、第一发光单元、光生载流子层、第二发光单元以及第二电极，所述光生载流子层配置为在可见光照射下产生自由电荷。

本说明书实施例提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本说明书实施例提供的光感发光器件，通过设置光生载流子层串联两个发光单元，且光生载流子层配置为在可见光照射下产生自由电荷，使得光感发光器件既具有发光特性，又具有光响应特性，一方面可以作为发光器件集成在显示面板中，有效降低器件工作电压，另一方面还可以充当指纹识别的感应器件，有利于实现全面屏或半全面屏的指纹识别。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本说明书实施例中光感发光器件的结构示意图；

图2为本说明书实施例中光感发光器件的电流密度曲线图；

图3为本说明书实施例中显示装置的结构示意图一；

图4为本说明书实施例中指纹识别区的示意图；

图5为本说明书实施例中显示装置的结构示意图二；

图6为本说明书实施例中像素单元的结构示意图；

图7为本说明书实施例中显示装置的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图详细地描述本公开的示例性实施例。需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

指纹识别技术主要可分为三类:电容式指纹识别、超声波指纹识别以及光学指纹识别。1)电容式指纹识别：正面按压式指纹识别系统属于电容式指纹识别，主要利用手指皮肤表面作为一极，脊线和谷(指纹上高低点)由于与芯片表面距离不同，形成不同的电容值，从而电容式指纹识别传感器获取指纹图像信息。2)超声波指纹识别：超声波指纹识别类似于声呐，主要利用超声波接收特定频率的信号反射来探知指纹的具体形态。3)光学指纹识别：光学指纹识别是目前最广泛使用的指纹识别技术，利用手指放在光学镜片上，由内置光源照射，投射在电荷器件上，经指纹芯片处理成为多灰度指纹识别图像。随着全面屏浪潮的到来，光学指纹识别成为了指纹识别技术的研究热点。

基于此，本说明书实施例提供了一种光感发光器件，如图1所示，该光感发光器件包括：层叠设置的第一电极、第二电极、第一发光单元110、第二发光单元120以及光生载流子层130。

第一发光单元110和第二发光单元120设置在第一电极与第二电极之间，通过光生载流子层130串联。例如，如图1所示，第一发光单元110可以包括依次层叠设置于第一电极与光生载流子层130之间的空穴注入层111、第一空穴传输层112、第一电子阻挡层113、第一发光层114以及第一空穴阻挡层115，其中，空穴注入层111与第一电极相邻设置，第一空穴阻挡层115与光生载流子层130相邻设置。第二发光单元120可以包括依次层叠设置于光生载流子层130与第二电极之间的第二空穴传输层121、第二电子阻挡层122、第二发光层123、第二空穴阻挡层124、电子传输层125以及电子注入层126。其中，第二空穴传输层121与光生载流子层130相邻设置，电子注入层126与第二电极相邻设置。

第一发光层114和第二发光层123采用的发光材料可以根据实际场景的需要设置，例如，可以采用红光发光材料，使得光感发光器件发红光，或者，也可以采用绿光发光材料，使得光感发光器件发绿光，又或者，可以采用蓝光发光材料，使得光感发光器件发蓝光。当然，除此之外，也可以采用其他颜色的发光材料，本实施例对此不做限制。

光生载流子层130设置在第一发光单元110与第二发光单元120之间。光生载流子层130配置为在可见光照射下产生自由电荷。例如，第一电极为阳极，第二电极为阴极，在第一电极与第二电极之间产生的电场作用下，产生的空穴向阴极移动并和阴极注入的电子在第二发光单元120复合发光，产生的电子向阳极移动并和阳极注入的空穴在第一发光单元110复合发光。

例如，光生载流子层130的主体材料可以是无机材料，如砷化镓，硫化锌，C60(碳60)或酞菁桐等。又例如，光生载流子层130的主体材料也可以是有机材料，如四硫富瓦烯，噻吩类衍生物或苯并噻二唑类衍生物等。

例如，光生载流子层130包括：与第一发光单元110相邻设置的N型光生载流子层131和与第二发光单元120相邻设置的P型光生载流子层132。N型光生载流子层131可以由N型掺杂如掺杂有诸如锂(Li)、钠(Na)、钾(K)或铯(Cs)的碱金属或诸如镁(Mg)、锶(Sr)、钡(Ba)或镭(Ra)的碱土金属(但不限于它们中的任何一种)的光生载流子材料形成。P型光生载流子层132可以由P型掺杂的光生载流子材料形成。当光线照射在光生载流子层130上光子在界面层被吸收，具有足够能量的光子能够在P型材料和N型材料将电子从共价键中激发，从而产生电子-空穴对。界面层附近的电子和空穴在复合之前，在空间电荷的电场作用下被相互分离，电子向N区移动和空穴向P区运动。

具体使用时，在黑暗条件下给光感发光器件通电，在电压未达到第一设定值时，器件不能发光；而在自然光线照射下给光感发光器件通电，电压只需达到第二设定值(第二设定值小于第一设定值)，器件就可以发光，对应的器件电流密度如图2所示。从图2可以看出，在电流密度一定时，光照环境下光感发光器件的工作电压小于黑暗环境下光感发光器件的工作电压。

由此，本说明书实施例提供的光感发光器件既具有发光特性，又具有光响应特性，一方面可以作为发光器件集成在显示面板中，能够有效地降低器件工作电压，另一方面还可以充当指纹识别的感应器件，例如，当手指在该器件上方遮挡了环境光，会导致光生载流子层130不能产生自由电荷，此时被手指遮挡住的器件电流密度远小于未被遮挡的部分，且指纹中脊线和谷处由于对环境光的遮挡程度不同，器件电流密度也会存在差异，因此可以应用于实现全面屏或半全面屏的指纹识别。

另外，本说明书实施例还提供了一种显示装置。例如，该显示装置可以是显示面板，或者，也可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、便携式显示器、车载显示器等具有显示功能的电子设备，本实施例对此不做限制。

如图3所示，该显示装置包括：衬底基板300以及设置在衬底基板300上的阵列排布的多个像素单元310。

例如，衬底基板300可以是无机衬底(如玻璃、石英、蓝宝石或硅片等)或者有机柔性衬底(如聚酰亚胺(PI)、聚乙烯对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯酸酯、聚醚酰亚胺或聚醚砜等)，本说明书实施例包括但不限于此。

上述多个像素单元310设置于显示装置的显示区域400中，如图4所示，显示区域400包括指纹识别区410。需要说明的是，该指纹识别区410可以为显示区域400的部分或全部区域。

每个像素单元310包括多个用于发出不用颜色的可见光的子像素，例如红光、绿光和蓝光。例如，在每个像素单元310中，子像素的排布方式例如包括Delta排布、RGB排布、Pentile排布和GGRB排列。在Delta排布方式中，例如，每个像素单元310包括三个子像素，三个子像素分别发出红光、绿光和蓝光，该三个子像素呈三角形排布。在RGB排布方式中，例如，每个像素单元310包括三个子像素，三个子像素分别包括发出红光、绿光和蓝光的发光器件，该三个子像素位于同一行或同一列子像素中。例如，在Pentile排布方式中，每个像素单元310仅包括发两种颜色光的子像素；由于需要三基色(红、绿、蓝)构成所有的颜色，在进行显示操作时，每个像素单元310可借用相邻像素单元310中发另一种颜色光的子像素，来实现全彩显示。本说明书实施例对于子像素的排布方式不作限制。

每个子像素包括发光器件以及驱动该发光器件发光的像素电路，该发光器件配置为发出可见光以进行显示操作。例如，每个子像素的发光器件的阳极可以彼此间隔并成阵列分布。该多个阳极可以同层设置并由一道构图工艺形成。需要说明的是，本说明书实施例中的“同层设置”是指两种或多种结构通过同一材料由同一构图工艺形成，而不一定是指具有相同的高度或形成于同一表面。

例如，显示装置为有机发光二极管(OLED)显示面板，则发光器件为有机发光二极管；或者，显示装置为高分子发光二极管(polymer light-emitting diode，PLED)显示面板，则发光器件为高分子发光二极管；或者显示装置为量子点发光二极管(quantum dotlight-emitting diode，QLED)显示面板，则发光器件为量子点发光二极管。

如图3所示，显示装置还包括光感发光器件320，光感发光器件320也设置在衬底基板300上。光感发光器件320的具体结构和效果可以参照上文中的相关描述，此处不再赘述。需要说明的是，图3中示出的光感发光器件320的形状和尺寸仅为示意，不作为限制，具体实施时，光感发光器件320的形状和尺寸可以根据实际需要设置，例如，可以根据子像素的形状和尺寸设计。

像素单元310包括第一子像素，第一子像素包括电致发光器件。例如，第一子像素可以是红色子像素、绿色子像素以及蓝色子像素中的一种或多种子像素。图5示出了显示装置的指纹识别区410的部分剖视图。如图5所示，光感发光器件320可以与电致发光器件301同层设置，有利于在实现指纹识别的同时，简化显示装置的层级结构，即减小显示装置的厚度。

为了简化制作工艺，该电致发光器件301也可以是双发光单元的串联式发光器件。以OLED为例，相比传统OLED，串联式OLED具有以下几点优势。首先，由于OLED是电流驱动发光，在相同的电流密度驱动下，由n个相同发光单元组成的串联式OLED的发光亮度是单个发光单元组成的传统OLED的发光亮度的n倍，因此串联式OLED的电流效率是传统式OLED的n倍。其次，OLED显示与照明设备是以一定的亮度工作，在相同的发光亮度下，驱动串联式OLED的电流密度是传统OLED的电流密度的1/n。OLED的电流密度越大，老化越快，器件寿命越短，因此串联式OLED的寿命会大大延长。

例如，电致发光器件301可以包括：第三电极、第三发光单元、电荷生成层、第四发光单元以及第四电极。这里的第三电极和第四电极分为为电致发光器件301的阳极和阴极。其中，第三发光单元包括第三发光层以及第一功能层。第四发光单元包括第四发光层以及第二功能层。电荷生成层配置为在加电作用下产生自由电荷。当然，在其他实施方式中，电致发光器件301可以是单发光单元的电致发光器件301，本实施例对此不做限制。

第一功能层和第二功能层均为功能材料层。例如，功能材料层可以包括空穴注入层、空穴传输层、空穴阻挡层、电子注入层、电子传输层以及电子阻挡层等，具体可以根据实际需要设置。

例如，光感发光器件320与电致发光器件301可以共用上述的第一功能层和第二功能层。当然，除了共用功能层以外，还可以共用其他的膜层，例如，也可以共用阴极层，本实施例对此不做限制。

在一种可选的实施方式中，如图3所示，光感发光器件320可以设置在指纹识别区410中相邻像素单元310之间的间隔区域。该光感发光器件320可以用作光感器件，用于实现指纹识别。例如，可以每个像素单元310对应设置一个光感发光器件320，使显示装置具有像素级的高分辨率的指纹识别功能。

在另一种可选的实施方式中，光感发光器件320可以设置在位于指纹识别区410的像素单元310中。例如，该像素单元310还包括第二子像素(除上述第一子像素以外的子像素)，可以将光感发光器件320配置为第二子像素的发光器件。例如，如图6所示，像素单元310包括第一子像素311、第二子像素312和第三子像素313，其中，第一子像素311和第三子像素313的发光器件均为电致发光器件301，第二子像素312的发光器件为光感发光器件320。例如，第二子像素312可以为红色子像素的发光器件，绿色子像素，或者蓝色子像素。此时，光感发光器件320既可以发出可见光以进行显示，又可以作为光感器件，用于实现指纹识别。或者，也可以在像素单元310包含的子像素以外，通过调整子像素的排布，增设一个光感发光器件320。

将光感发光器件320用作发光器件时，在环境光以及周围电致发光器件301的光照射下，光感发光器件320的光生载流子层130被光激发可以进一步产生大量自由电荷从而提高器件内部的电流密度，从而可以降低器件的工作电压。

另外，当人的手指按压在指纹识别区410时，手指遮挡在光感发光器件320上方后，阻碍了光生载流子层130对外界光线吸收，导致被遮挡的光感发光器件320内部电流减小。

例如，如图5所示，显示装置还包括：背板330(BP)，背板330设置在衬底基板300上。背板330中设置有像素电路以及光感发光器件320电流传输电路。通过电流传输电路将减小的电流信号传输给处理芯片进行分析从而得到指纹图像，实现指纹识别功能。

例如，如图5所示，显示装置还包括像素定义层350(PDL)，该像素定义层350用于分隔不同子像素的发光层，以防止相邻子像素的发光层在发光过程中发生串色。如图5所示，像素定义层350中对应阳极(如图5中示出的斜线填充区域)的位置设置有开口区域351，该开口区域351至少暴露出部分阳极，上述电致发光器件301的发光层以及光感发光器件320的发光层形成在该开口区域351中。

例如，如图5所示，显示面板还包括设置于电致发光器件301以及光感发光器件320之上的封装层360。该封装层360配置为对发光器件(电致发光器件301和光感发光器件320)进行密封以防止外界的湿气和氧向该发光器件及驱动电路的渗透而造成对器件的损坏。例如，封装层360可以包括有机薄膜或者包括有机薄膜及无机薄膜交替层叠的结构。

例如，封装层360包括层叠设置的第一封装层361、第二封装层362与第三封装层363。例如，第一封装层361与第三封装层363为无机材料；第二封装层362位于第一封装层361与第三封装层363之间，为有机材料。由于无机材料的致密性相较于有机材料更高，因此将封装层360靠外层的材料设置为无机材料可以更有效防止水汽的入侵和渗透；而将中间的第二封装层362设置为有机材料有利于形成平坦的界面。

需要说明的是，除了上述结构以外，显示装置还可以包括其他结构，例如，还可以包括位于显示侧的偏光层等光学膜片等(图5中未示出)，偏光层可以吸收射向显示装置的外部光，从而降低外界环境光的干扰，提高显示装置的显示图像的对比度，具体可以参见相关技术，本实施例对此不做详述。

另外，基于同一发明构思，本说明书实施例还提供了一种显示装置的制备方法，可用于制造前述显示装置。如图7所示，该方法包括以下步骤：

步骤S701，提供衬底基板；

步骤S702，在衬底基板上形成发光器件，该发光器件包括电致发光器件和光感发光器件，该光感发光器件包括依次层叠设置的第一电极、第一发光单元、光生载流子层、第二发光单元以及第二电极，光生载流子层配置为在可见光照射下产生自由电荷。

例如，可以在衬底基板300如白玻璃上制作背板电路，然后再平铺一层平坦层340(PLN)，进一步在平坦层340上制作阳极以及像素定义层350。然后蒸镀发光器件，包括电致发光器件301和光感发光器件320。

例如，从阳极往上，光感发光器件320的具体结构可以包括依次层叠设置的：空穴注入层111、第一空穴传输层112、第一电子阻挡层113、第一发光层114、第一空穴阻挡层115、光生载流子层130、第二空穴传输层121、第二电子阻挡层122、第二发光层123、第二空穴阻挡层124、电子传输层125、电子注入层126以及阴极。其中，光生载流子层130可以采用砷化镓，硫化锌，C60或酞菁桐等无机光生载流子材料制成，或者，也可以采用四硫富瓦烯，噻吩类衍生物或苯并噻二唑类衍生物等有机光生载流子材料制成。

需要说明的是，电致发光器件301的层级结构可以与光感发光器件320的层级结构类似，二者可以共用功能材料层以及阴极，有利于降低工艺难度。

进一步地，在发光器件上方形成封装层360，例如，可以依次形成采用无机材料制备的第一封装层361(CVD1)，采用有机材料制备的第二封装层362(IJP)以及采用无机材料制备的第三封装层363(CVD2)。然后再在封装层360上形成显示装置的其他结构，如触控层以及偏光层等，具体可以参见相关技术，此处不做详述。

需要说明的是，本说明书实施例提供的一种显示装置的制造方法，其中各个个步骤的所形成的结构可参照前述结构实施例，所产生的有益效果已在前述关于光感发光器件320以及显示装置的实施例中进行阐述，具体可参见前文中的相关描述，此处不再赘述。每个结构被制作时的具体工艺实现可采用现有的工艺技术，本实施例对此不做限制。

在以上的描述中，对于产品各层的构图等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

另外，所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

尽管已描述了本说明书的优选实施例，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说明书范围的所有变更和修改。

Claims (10)

1.一种光感发光器件，其特征在于，包括：层叠设置的第一电极、第二电极、第一发光单元、第二发光单元以及光生载流子层，其中，

所述第一发光单元和所述第二发光单元均设置在所述第一电极与所述第二电极之间；

所述光生载流子层设置在所述第一发光单元和所述第二发光单元之间，所述光生载流子层配置为在可见光照射下产生自由电荷。

2.根据权利要求1所述的光感发光器件，其特征在于，所述光生载流子层的材料包括以下材料中的任意一种：

砷化镓，硫化锌，碳60，酞菁桐，四硫富瓦烯，噻吩类衍生物以及苯并噻二唑类衍生物。

3.根据权利要求1所述的光感发光器件，其特征在于，所述光生载流子层包括：P型光生载流子层和N型光生载流子层，所述P型光生载流子层与所述第二发光单元相邻设置，所述N型光生载流子层与所述第一发光单元相邻设置。

4.根据权利要求1所述的光感发光器件，其特征在于，所述第一发光单元包括第一发光层，所述第二发光单元包括第二发光层，所述第一发光层和所述第二发光层发红光、绿光或蓝光。

5.一种显示装置，其特征在于，包括：

衬底基板；

多个像素单元，所述多个像素单元设置在所述衬底基板上；

权利要求1-4中任一项所述的光感发光器件，所述光感发光器件设置在所述衬底基板上。

6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述像素单元包括第一子像素，所述第一子像素包括电致发光器件，所述电致发光器件包括：第三电极、第三发光单元、电荷生成层、第四发光单元以及第四电极，所述第三发光单元包括第三发光层以及第一功能层，所述第四发光单元包括第四发光层以及第二功能层，

所述光感发光器件与所述电致发光器件至少共用所述第一功能层和所述第二功能层。

7.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置的显示区域包括指纹识别区，所述光感发光器件设置在所述指纹识别区中相邻像素单元之间的间隔区域。

8.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述显示装置的显示区域包括指纹识别区，所述光感发光器件设置在位于所述指纹识别区的像素单元内。

9.根据权利要求8所述的显示装置，其特征在于，所述像素单元包括第二子像素，所述光感发光器件配置为所述第二子像素的发光器件。

10.一种显示装置的制备方法，其特征在于，包括：

提供衬底基板；

在所述衬底基板上形成发光器件，所述发光器件包括电致发光器件和光感发光器件，所述光感发光器件包括依次层叠设置的第一电极、第一发光单元、光生载流子层、第二发光单元以及第二电极，所述光生载流子层配置为在可见光照射下产生自由电荷。

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