CN109904335B - 量子点层的图案化方法、量子点器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种量子点层的图案化方法、量子点层图案、量子点器件及其制备方法和显示装置。该量子点层的图案化方法包括:形成量子点层,所述量子点层包括量子点和光引发剂;采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分,使所述预设部分中的所述量子点猝灭,以形成图案化的量子点层。采用该量子点层的图案化方法可以形成精细的量子点层的图案,从而,可以进一步形成高像素密度的彩色量子点电致发光器件。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及一种量子点层的图案化方法、量子点层图案、量子点器件及其制备方法和显示装置。
背景技术
量子点是一种准零维的纳米材料,量子点三个维度的尺寸都在1~10nm之间,其内部电子在各方向上的运动都受到局限,所以量子限域效应(quantum confinement effect)特别显著。对于不同尺寸的量子点,电子和空穴被量子限域的程度不一样,因此,在量子点受到外来能量激发后,不同尺寸的量子点将发出不同波长的光,也就是不同尺寸的量子点发射不同颜色的光。而且,采用量子点发光材料的显示器件具有很高的色域,因此,量子点显示器件的显示品质也很高。
随着量子点制备技术的发展,量子点的稳定性以及发光效率不断提升,量子点电致发光二极管(Quantum Light Emitting Diode,QLED)的研究不断深入,QLED在显示领域的应用越来越广泛。
发明内容
本公开至少一实施例提供一种量子点层的图案化方法,该图案化方法包括:形成量子点层,所述量子点层包括量子点和光引发剂;采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分,使所述预设部分中的所述量子点猝灭,以形成图案化的量子点层。
例如,本公开至少一实施例提供的量子点层的图案化方法,还包括:在采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分之后,去除所述量子点层的除所述预设部分之外的部分中的所述光引发剂。
例如,本公开至少一实施例提供的量子点层的图案化方法,还包括:在采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分之前,对所述量子点层进行前烘处理;并且在采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分之后,对所述量子点层进行后烘处理。
例如,在本公开至少一实施例提供的量子点层的图案化方法中,通过所述后烘处理去除所述量子点层的除所述预设部分之外的部分中的所述光引发剂。
例如,在本公开至少一实施例提供的量子点层的图案化方法中,所述光引发剂的沸点高于所述前烘处理的温度且低于所述后烘处理的温度。
例如,在本公开至少一实施例提供的量子点层的图案化方法中,所述采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分之前包括:调整所述预设波长的光照射所述量子点层的预设部分时的焦平面和焦深,使得在所述量子点层的所述预设部分的厚度方向上所述焦平面位于所述量子点层的所述预设部分的上表面,并且所述焦深为所述量子点层的所述预设部分的厚度的2倍。
例如,在本公开至少一实施例提供的量子点层的图案化方法中,采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分包括:采用掩膜板对所述量子点层进行遮挡,所述掩膜板包括透光区域和遮光区域,所述透光区域对应所述量子点层的所述预设部分,所述遮光区域对应所述量子点层的除所述预设部分之外的部分。
例如,在本公开至少一实施例提供的量子点层的图案化方法中,所述预设波长的光为紫外光,所述光引发剂为紫外光引发剂。
例如,在本公开至少一实施例提供的量子点层的图案化方法中,所述光引发剂的分子式为R1(CO)R2,R1包括苯基、取代苯基、芳香基或者取代芳香基,R2包括烷基或者取代烷基。
例如,在本公开至少一实施例提供的量子点层的图案化方法中,所述光引发剂包括2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮和2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的任意一种。
本公开至少一实施例还提供一种量子点器件的制备方法,该制备方法包括:采用上述任一量子点层的图案化方法分别形成多个图案化的量子点层,其中,所述多个图案化的量子点层以堆叠的方式设置,并且所述多个图案化的量子点层的每个包括非活性部分和活性部分,非活性部分对应于所述预设部分,活性部分对应于所述预设部分之外的部分。
例如,在本公开至少一实施例提供的制备方法中,所述多个图案化的量子点层的活性部分分别发出的光的颜色彼此不同;在所述多个图案化的量子点层的堆叠方向上,所述多个图案化的量子点层的活性部分彼此不重叠。
例如,本公开至少一实施例提供的制备方法,还包括:在形成所述多个图案化的量子点层之前,形成彼此间隔开的多个第一电极,其中,在所述多个图案化的量子点层的堆叠方向上,所述多个图案化的量子点层的活性部分分别与所述多个第一电极重叠。
例如,本公开至少一实施例提供的制备方法,还包括:在形成所述多个图案化的量子点层之后,形成第二电极以覆盖所述多个图案化的量子点层。
例如,在本公开至少一实施例提供的制备方法中,所述预设波长的光为紫外光,所述光引发剂为紫外光引发剂,并且所述方法还包括:在所述多个图案化的量子点层的至少一侧形成紫外光隔绝层。
本公开至少一实施例还提供一种量子点层图案,该量子点层图案包括:非活性部分和活性部分,其中,所述非活性部分的量子点已猝灭。
本公开至少一实施例还提供一种量子点器件,包括:以堆叠的方式设置的多个量子点层图案,其中,所述多个量子点层图案的每个包括非活性部分和活性部分,并且所述非活性部分的量子点已猝灭。
例如,在本公开至少一实施例提供的量子点器件中,所述多个量子点层图案的活性部分分别发出的光的颜色彼此不同;在所述多个量子点层图案的堆叠方向上,所述多个量子点层图案的活性部分彼此不重叠。
例如,本公开至少一实施例提供的量子点器件,还包括:设置在所述多个量子点层图案的至少一侧的紫外光隔绝层。
本公开至少一实施例提供一种显示装置,包括上述任一项所述的量子点器件。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例,而非对本公开的限制。
图1为本公开一实施例提供的一种量子点层的图案化方法的流程图;
图2(a)-2(e)为本公开一实施例提供的一种量子点层的图案化方法的过程图;
图3(a)-3(e)为本公开另一实施例提供的一种量子点层的图案化方法的过程图;
图4(a)-4(d)为本公开一实施例提供的一种量子点器件中第二量子点层图案化方法的过程图;
图5为本公开一实施例提供的一种包括3层图案化的量子点层的量子点器件的截面结构示意图;
图6(a)-6(d)为本公开另一实施例提供的一种量子点器件中第二量子点层图案化方法的过程图;
图7为本公开一实施例提供的一种量子点层图案的截面结构示意图;
图8为本公开一实施例提供的一种量子点器件的截面结构示意图;以及
图9为本公开一实施例提供的一种显示装置的截面结构示意图。
附图标记:
11,21,31,201-衬底基板;12,22-量子点层;121,221,421,621-预设部分;13,23-量子点;14,24-掩膜板;44,64-第二掩膜;141,241,441,641-透光区域;142,242,442,642-遮光区域;32-第一量子点层;42,62-第二量子点层;43,63-第二量子点;52-第三量子点层;53-第三量子点;100-量子点层图案;101-非活性部分;102,2052,2062,2072-活性部分;200-量子点器件;202-第一电极;203-空穴注入层;204-空穴传输层;205-第一量子点层图案;206-第二量子点层图案;207-第三量子点层图案;208-电子传输层;209-电子注入层;210-第二电极;211-紫外光隔绝层;300-显示装置;301-薄膜晶体管;3011-第一源漏电极;3012-栅极;3013-有源层;3014-第二源漏电极;302-像素界定层;305-钝化层;306-封装层。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例的附图,对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
除非另外定义,本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
量子点电致发光二极管(Quantum dots Light-emitting Diodes,QLED)为量子点应用于显示器中的有源电致发光器件,和有机发光二极管(Organic Light EmittingDiode,OLED)一样都是自发光型二极管,无机量子点材料无法像OLED中的发光层一样通过蒸镀成膜并图案化的方法制作图案化的量子点层。
一般通过喷墨打印的方法制备图案化的量子点层,而采用喷墨打印的方法制备的图案化的量子点层在用于显示器件中时,显示器件通常具有较低的分辨率。为了提高显示器件的分辨率,目前采用光刻法制作图案化的量子点层。由于光刻制程容易对量子点的性能造成影响,所以制备高像素密度彩色量子点电致发光器件一直存在困难。目前,量子点电致发光器件多以单色器件为主,且像素密度均较低。
本公开的发明人注意到,可以通过在量子点层中加入光引发剂,采用掩膜板对量子点层进行遮挡,然后采用预设波长的光照射预设部分的量子点使该预设部分的量子点猝灭,保留被掩膜板遮挡区域的量子点层中的量子点,即可形成精细的量子点发光层的图案,从而,可以进一步形成高像素密度的彩色量子点电致发光器件。
例如,正常的量子点可以将电能转化为相应波长的光能,量子点猝灭后只能将电能转化为声子或者热能,量子点猝灭的过程为量子点的表面基团发生交联反应等,使得量子点团聚尺寸变大,最终不能将电能转化为光能。
本公开至少一实施例提供一种量子点层的图案化方法,例如,图1为本公开一实施例提供的量子点层的图案化方法的流程图,如图1所示,该图案化方法包括以下步骤:
S01:形成量子点层,该量子点层包括量子点和光引发剂。
例如,量子点为IIB-VIA族半导体化合物,可为二元化合物、三元化合物或四元化合物,例如,为CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe中的至少一种。量子点受到蓝光光源的激发时,便会发出特有波长的激发荧光,其发射的荧光光谱由量子点材料的化学组成、粒径决定。量子点材料随着粒径的增大,同一化学组成的材料发出的荧光光谱是由绿光向红光方向红移的。所采用的发射红光的量子点材料和发射绿光的量子点材料可以是同一化学组成但粒径不同的量子点材料,也可以为不同化学组成的量子点材料。
例如,量子点是一种纳米级别的半导体,通过对纳米级别的半导体材料施加一定的电场或光压,该纳米级别的半导体材料便会发出特定频率的光,而发出的光的频率会随着该半导体的尺寸的改变而变化,因而通过调节量子点的尺寸就可以控制其发出的光的颜色。
例如,通过控制量子点的形状、结构和尺寸,可以方便地调节量子点的能隙宽度、激子束缚能的大小以及激子的能量蓝移等电子状态。随着量子点尺寸的减小,量子点的光谱出现蓝移。量子点的尺寸越小,蓝移现象也越显著。例如,对于硒化镉量子点,由10nm减小至2nm时,硒化镉量子点发射光的颜色由红色变化到蓝色,当硒化镉量子点的尺寸大于或者等于2nm且小于5nm时发射蓝色的光;当硒化镉量子点的尺寸大于或者等于5nm且小于8nm时发射绿色的光;当硒化镉量子点的尺寸大于或者等于8nm且小于10nm时发射红色的光。
例如,量子点独特的性质基于它自身的量子尺寸效应,当颗粒尺寸进入纳米量级时,尺寸限域将引起尺寸效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应和表面效应,从而派生出纳米体系具有与微观体系不同的低维物性,使得量子点具有与微观体系不同的物理化学性质。例如,量子点(Quantum dots)由于量子尺寸效应和电限域效应具有独特的光致发光和电致发光性能。与有机荧光染料相比,量子点具有量子产率高,光化学稳定性高,不易光解,以及宽激发、窄发射,高色纯度、发光颜色可通过控制量子点大小进行调节等优良的光学特性,这样,包括量子点发光层的量子点器件具有发光效率高、稳定性好、寿命长、亮度高和色域宽等优点。
例如,根据后续预设波长的光的不同,所采用的光引发剂可以进行调整,只要能够满足量子点在一定波长的光区吸收一定的能量产生自由基,使得量子点团聚后猝灭即可。例如,该光引发剂为紫外光引发剂,该预设波长的光为紫外光。
例如,该光引发剂的分子式为R1(CO)R2,R1包括苯基、取代苯基、芳香基或者取代芳香基,R2包括烷基或者取代烷基。羰基的键能刚好对应于紫外光的能量范围,且具有上述分子式的光引发剂使得在紫外光照射的条件下量子点的表面产生自由基后,光引发剂还具有一定的稳定性。
例如,该光引发剂包括2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮和2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的任意一种。
例如,如果光引发剂为液态的光引发剂时,可以选择沸点为70℃~170℃的光引发剂。
例如,该量子点层还可以包括增稠剂、偶联剂和促进剂等,其含量可以根据需要进行调整。
例如,该增稠剂可以为甲基乙烯基MQ硅树脂、聚甲基丙烯酸酯、聚氰基丙烯酸酯中的至少之一。
例如,甲基乙烯基MQ硅树脂是以Si-O键为骨架而构成的立体(非线性)结构的长链球状分子结构,具有高透光性能、良好的成膜性能。作为增稠剂添加到量子点层中,使得量子点层具有良好的机械性能和耐高低温、电气绝缘、防潮、防水等优良性能。
例如,该偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷中的至少之一。
例如,该促进剂为N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基对甲苯胺或2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚。
S02:采用预设波长的光照射量子点层的预设部分,使该预设部分中的量子点猝灭,以形成图案化的量子点层。
例如,采用预设波长的光照射量子点层的预设部分包括:采用掩膜板对量子点层进行遮挡,该掩膜板包括透光区域和遮光区域,透光区域对应量子点层的预设部分,遮光区域对应量子点层的除预设部分之外的部分。通过掩膜板遮挡对量子点层进行照射的方法可以使得形成的量子点层的图案的精准度更高。
例如,可以选择波长为193nm~400nm的光线对量子点层的预设部分进行照射。量子点层的预设部分的量子点在该波长的光线的照射下吸收一定的能量以产生自由基,最终使得量子点团聚后猝灭即可。
例如,最终形成的量子点层包括非活性部分和活性部分,非活性部分对应于该预设部分,活性部分对应于该预设部分之外的部分。预设部分的量子点在该波长的光线的照射下吸收一定的能量产生自由基,最终使得该预设部分的量子点团聚以发生猝灭。
例如,为了防止后续过程中再利用该预设波长的光对量子点层的图案进行照射,使得有效区域的量子点也发生猝灭的不良现象发生,该量子点层的图案化方法还包括:在采用预设波长的光照射量子点层的预设部分之后,去除量子点层的除预设部分之外的部分中的光引发剂,这样可以避免后续预设波长的光再照射量子点层时,使有效区域的量子点层产生自由基,最终导致有效区域的量子点也发生猝灭,从而失去发光的功能。
例如,可以采用热处理的方式去除量子点层的除预设部分之外的部分中的光引发剂,该加热温度高于光引发剂的沸点,且不影响量子点正常发光即可。
例如,该量子点层的图案化方法还包括:在采用预设波长的光照射量子点层的预设部分之前,对量子点层进行前烘处理;并且在采用预设波长的光照射量子点层的预设部分之后,对量子点层进行后烘处理。
例如,前烘处理的温度为约60℃-80℃,后烘处理的温度为约160℃-180℃。
例如,在该量子点层的图案化方法中,当光引发剂的沸点高于前烘处理的温度且低于后烘处理的温度时,可以通过后烘处理去除量子点层的除预设部分之外的部分中的光引发剂。
例如,在该量子点层的图案化方法中,采用预设波长的光照射量子点层的预设部分之前还可以包括:调整预设波长的光照射量子点层的预设部分时的焦平面和焦深,使得在量子点层的预设部分的厚度方向上焦平面位于量子点层的预设部分的上表面,并且焦深为量子点层的预设部分的厚度的2倍。这样,该预设波长的光只能照射预设部分的量子点层,且该预设波长的光所照射的深度为量子点层的预设部分的厚度,量子点层的预设部分的厚度之外的部分均不被该预设波长的光线照射。
例如,图2(a)-2(e)为本公开一实施例提供的一种量子点层的图案化方法的过程图,如图2(a)-2(e)所示,该量子点层的图案化方法包括如下步骤。
如图2(a)所示,提供衬底基板11。
例如,该衬底基板11可以为玻璃基板、石英基板或其他基板。
如图2(b)所示,在衬底基板11上形成量子点层12。
例如,可以通过涂覆、转印、印刷等方式在衬底基板11上形成量子点层12,该量子点层12包括量子点13和光引发剂(未示出)。
如图2(c)所示,对量子点层12进行前烘处理。
例如,对量子点层12进行前烘处理的温度为60℃-80℃,该前烘处理过程使得量子点层中的大部分溶剂被去除,确保量子点层12不具有流动性,以形成基本的层结构。
如图2(d)所示,采用预设波长的光照射量子点层12的预设部分121,使该预设部分121中的量子点13猝灭,以形成图案化的量子点层12。
例如,采用掩膜板14对量子点层12进行遮挡,该掩膜板14包括透光区域141和遮光区域142,透光区域141对应量子点层12的预设部分121,遮光区域142对应量子点层12的除预设部分121之外的部分。通过掩膜板14遮挡对量子点层12进行照射的方法可以使得形成的图案化的量子点层12的精准度更高。
如图2(e)所示,对图案化的量子点层12进行后烘处理。
例如,该后烘处理的过程可以去除图案化的量子点层12中的残余溶剂以保持图案化的量子点层12的形貌。
例如,该后烘处理的温度为160℃-180℃,在该温度范围内对量子点层12进行后烘处理可以使得量子点层的表面更平坦。当光引发剂的沸点高于前烘处理的温度且低于后烘处理的温度时,可以同时去除图案化的量子点层12的中的光引发剂,以防止后续再有预设波长的光照射图案化的量子点层12时,图案化的量子点层12的除预设部分121之外的部分的量子点猝灭。
需要说明的是,当光引发剂的沸点高于该后烘处理的温度时,可以在后烘处理过程完成后,对图案化的量子点层12进一步加热直至光引发剂被去除。
例如,图3(a)-3(e)为本公开另一实施例提供的一种量子点层的图案化方法的过程图,如图3(a)-3(e)所示,该量子点层的图案化方法包括如下步骤。
如图3(a)所示,提供衬底基板21。
例如,该衬底基板21可以为玻璃基板、石英基板或其他基板。
如图3(b)所示,在衬底基板21上形成量子点层22。
例如,可以通过涂覆、转印、印刷等方式在衬底基板21上形成量子点层22,该量子点层22包括量子点23和光引发剂(未示出)。
如图3(c)所示,对量子点层22进行前烘处理。
例如,对量子点层22进行前烘处理的温度为60℃-80℃,该前烘处理过程使得量子点层中的大部分溶剂被去除,确保量子点层22不具有流动性,以形成基本的层结构。
如图3(d)所示,调整预设波长的光照射量子点层22的预设部分221时的焦平面S和下半部焦深即1/2焦深,使得在量子点层22的预设部分221的厚度方向上焦平面S位于量子点层22的预设部分221的上表面,并且1/2焦深为量子点层22的预设部分221的厚度d。然后采用该预设波长的光照射量子点层22的预设部分221,使该预设部分221中的量子点23猝灭,以形成图案化的量子点层22。
采用图3(d)所示的步骤,可以精准地确定预设波长的光照射的区域,同时避免了预设波长的光的浪费。此外,即使当光引发剂的沸点高于该后烘处理的温度时,也可以减少进一步加热去除光引发剂的步骤。进一步地,还可以通过调整预设波长的光照射量子点层22的预设部分221时的焦平面S和下半部焦深即1/2焦深,以防止后续过程中再利用该预设波长的光对该图案化的量子点层22进行照射,导致该图案化的量子点层22的有效区域的量子点也发生猝灭,从而导致最终形成的显示器件无法显示的问题出现。
例如,在图3(d)所示的步骤中,采用掩膜板24对量子点层22进行遮挡,该掩膜板24包括透光区域241和遮光区域242,透光区域241对应量子点层22的预设部分221,遮光区域242对应量子点层22的除预设部分221之外的部分。通过掩膜板24遮挡对量子点层22进行照射的方法可以使得形成的图案化的量子点层22的图案的精准度更高。
如图3(e)所示,对图案化的量子点层22进行后烘处理。
例如,该后烘处理的过程可以去除图案化的量子点层22中的残余溶剂以保持图案化的量子点层22的形貌。
例如,该后烘处理的温度为160℃-180℃,在该温度范围内对图案化的量子点层22进行后烘处理可以使得图案化的量子点层的表面更平坦。当光引发剂的沸点高于前烘处理的温度且低于后烘处理的温度时,可以同时去除图案化的量子点层22中的光引发剂,以防止后续再有预设波长的光照射量子点层22的图案时,图案化的量子点层22的除预设部分221之外的部分的量子点猝灭。
本公开至少一实施例还提供一种量子点器件的制备方法,该量子点器件的制备方法包括:采用上述任一实施例中的量子点层的图案化方法分别形成多个图案化的量子点层。以下以形成2层图案化的量子点层为例加以说明。该2层图案化的量子点层包括依次层叠设置的图案化的第一量子点层和图案化的第二量子点层。图案化的第一量子点层的制备过程可以参见上述任一组量子点层的图案化方法的过程图,以下描述图案化的第一量子点层制备完成后,制备图案化的第二量子点层的过程。
例如,图4(a)-4(d)为本公开一实施例提供的一种量子点器件中第二量子点层图案化方法的过程图,如图4(a)-4(d)所示,该图案化的第二量子点层的制备过程如下。
如图4(a)所示,在形成有图案化的第一量子点层32的衬底基板31上形成第二量子点层42。
如图4(b)所示,对第二量子点层42进行前烘处理。
如图4(c)所示,采用预设波长的光照射第二量子点层42的预设部分421,使该预设部分421中的第二量子点43猝灭,以形成图案化的第二量子点层42。
例如,采用第二掩膜板44对第二量子点层42进行遮挡,该第二掩膜板44包括透光区域441和遮光区域442,透光区域441对应第二量子点层42的预设部分421,遮光区域442对应第二量子点层42的除预设部分421之外的部分。通过第二掩膜板44遮挡对第二量子点层42进行照射的方法可以使得形成的图案化的第二量子点层42的图案的精准度更高。
如图4(d)所示,对图案化的第二量子点层42进行后烘处理。
当光引发剂的沸点高于前烘处理的温度且低于后烘处理的温度时,可以同时在后烘处理的过程中去除第二量子点层42的图案中的光引发剂,以防止后续再有预设波长的光照射第二量子点层42的图案时,第二量子点层42的除预设部分421之外的部分的第二量子点43猝灭。
需要说明的是,当光引发剂的沸点高于该后烘处理的温度时,可以在后烘处理过程完成后,对第二量子点层42的图案进一步加热直至光引发剂被去除。
例如,图5为本公开一实施例提供的一种包括3层图案化的量子点层的量子点器件的截面结构示意图,如图5所示,当3层图案化的量子点层以堆叠的方式设置时,可以在图案化的第二量子点层42上形成第三量子点层52,然后重复上述图4(a)-4(d)中的步骤形成图案化的第三量子点层52。
当该量子点器件包括更多层的图案化的量子点层时,同样可以重复上述图4(a)-4(d)中的步骤以形成更多层的图案化的量子点层,在此不再赘述。
例如,图6(a)-6(d)为本公开另一实施例提供的一种量子点器件中图案化的第二量子点层的制备方法的过程图,如图6(a)-6(d)所示,该图案化的第二量子点层的制备过程如下。
如图6(a)所示,在形成有图案化的第一量子点层32的衬底基板31上形成第二量子点层62。
如图6(b)所示,对第二量子点层62进行前烘处理。
如图6(c)所示,调整预设波长的光照射第二量子点层62的预设部分621时的焦平面S和下半部焦深即1/2焦深,使得在第二量子点层62的预设部分621的厚度方向上焦平面S位于第二量子点层52的预设部分621的上表面,并且1/2焦深为第二量子点层62的预设部分621的厚度d。采用预设波长的光照射第二量子点层62的预设部分621,使该预设部分621中的第二量子点63猝灭,以形成图案化的第二量子点层62。
例如,采用第二掩膜板64对第二量子点层62进行遮挡,该第二掩膜板64包括透光区域641和遮光区域642,透光区域641对应第二量子点层62的预设部分621,遮光区域642对应第二量子点层62的除预设部分621之外的部分。通过第二掩膜板64遮挡对第二量子点层62进行照射的方法可以使得形成的图案化的第二量子点层62的图案的精准度更高。
如图6(d)所示,对图案化的第二量子点层62进行后烘处理。
当光引发剂的沸点高于前烘处理的温度且低于后烘处理的温度时,可以同时在后烘处理的过程中去除图案化的第二量子点层62中的光引发剂;即使当光引发剂的沸点高于该后烘处理的温度时,也可以减少进一步加热去除光引发剂的步骤,因为通过附图6(a)-6(d)中的步骤可以精准地控制预设波长的光照射的范围,从而,即使图案化的第二量子点层62中的光引发剂没有被去除,后续形成图案化的第三量子点层时,预设波长的光也不会对图案化的第二量子点层62起作用,不会使图案化的第二量子点层62中除预设部分621之外的部分的第二量子点63猝灭。
例如,当该量子点器件包括更多层的图案化的量子点层时,可以参见上述图6(a)-6(d),在此不再赘述。
例如,该多个图案化的量子点层以堆叠的方式设置,并且多个图案化的量子点层的每个包括非活性部分和活性部分,每层图案化的量子点层中的非活性部分对应于该层的预设部分,每层图案化的量子点层中的活性部分对应于该层的预设部分之外的部分。
例如,在多个图案化的量子点层的堆叠方向上,多个图案化的量子点层的活性部分彼此不重叠。即在图5所示的结构中,第一量子点层32的活性部分、第二量子点层42的活性部分和第三量子点层52的活性部分之间没有交叠。
例如,该多个图案化的量子点层的活性部分分别发出的光的颜色彼此不同,以下以3层图案化的量子点层以堆叠的方式设置为例加以说明。如图5所示,图案化的第三量子点层52中的第三量子点53发射的光的颜色与图案化的第一量子点层32中的第一量子点发射的光的颜色和图案化的第二量子点层42中的第二量子点发射的光的颜色均不相同。
例如,在一个示例中,图案化的第一量子点层包括红色量子点并且发出红光,图案化的第二量子点层包括绿色量子点并且发出绿光,图案化的第三量子点层包括蓝色量子点并且发出蓝光。可以理解的是,图案化的量子点层还可以发出除红、绿、蓝之外的其他颜色的光,例如黄光,相应地,图案化的量子点层还可以包括发出黄光的量子点。
例如,该预设波长的光为紫外光,光引发剂为紫外光引发剂。
例如,该量子点器件的制备方法还包括:在形成多个图案化的量子点层之前,形成彼此间隔开的多个第一电极,在多个图案化的量子点层的堆叠方向上,多个图案化的量子点层的活性部分分别与多个第一电极重叠。
例如,该第一电极的材料可以为透明导电材料,该透明导电材料包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟镓(IGO)、氧化镓锌(GZO)氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)、氧化铝锌(AZO)和碳纳米管等。
例如,多个图案化的量子点层中各层的活性部分分别与多个第一电极重叠,使得不同颜色的光从第一电极垂直出射时,可以减少相邻的像素之间的干扰。
例如,该量子点器件的制备方法还包括:在形成多个图案化的量子点层之后,形成第二电极以覆盖多个图案化的量子点层。
例如,该第二电极的材料包括镁、铝、锂单金属或者镁铝合金(MgAl)、锂铝合金(LiAl)等。
例如,第一电极为阳极,第二电极为阴极。
需要说明的是,上述第一电极和第二电极的材料和结构只是本公开的实施例中的一个示例,第一电极和第二电极还可以由其他的材料制备而成,根据第一电极和第二电极的材料的不同,可以分为单面出光型量子点器件和双面出光型量子点器件,当阳极和阴极中一个电极的材料为不透光或半透光材料时,为单面出光型量子点器件,当阳极和阴极的材料均为透光材料和/或半透光材料时,为双面出光型量子点器件。
根据需要,可以选择第一电极和第二电极的材料以分别适用于顶出光型、底出光型和双面出光型,本公开的实施例对第一电极和第二电极材料的选择不做限制。
例如,该量子点器件的制备方法还包括:在该多个图案化的量子点层的至少一侧形成紫外光隔绝层。
例如,可以通过涂覆工艺或薄膜沉积工艺形成紫外光隔绝层。
例如,紫外光波长较短,能量较高;可见光波长较长,能量较低,该紫外光隔绝层可以在吸收紫外线的同时,保证可见光的透过率。
例如,该紫外光隔绝层的材料为无机化合物或者有机化合物,该无机化合物包括TiO2、ZnO或者ITO等;该有机化合物包括苯并***化合物。
例如,在形成第一电极之后且在形成多个图案化的量子点层之前,还包括:在第一电极上形成空穴传输层。
例如,空穴传输层的材料包括N,N’-双(1-萘基)-N,N’-二苯基-1,1’-二苯基-4,4’-二胺(NPB)、4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)和4,4-2-[N-(4-咔唑苯基)-N-苯基氨基]联苯(CPB)中的任意一种,但不限于此,厚度例如为20-70nm左右。
例如,在第一电极上形成空穴传输层之前,还包括:在第一电极上形成空穴注入层。
例如,空穴注入层可采用金属氧化物MeO,例如MoO3,也可以采用p型掺杂的MeO(金属氧化物)-TPD(N,N’10-双(3-甲基苯基)-N,N’–二苯基-1,1’–二苯基-4,4’–二胺):F4TCNQ(N,N,N',N’-四甲氧基苯基)-对二氨基联苯:2,3,5,6-四氟-7,7’,8,8’-四氰二甲基对苯醌)或者m-MTDATA:F4TCNQ(4,4’,4”-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺:2,3,5,6-四氟-7,7’,8,8’-四氰二甲基对苯醌)等,厚度例如约为1-30nm。
例如,在形成多个图案化的量子点层之后,还包括:在多个图案化的量子点层上形成电子传输层。
例如,电子传输层的材料包括4,7-二苯基-1,10-邻二氮杂菲(BPhen)、1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBI)和n型掺杂(n-doping)电子传输材料中的任意一种,但不限于此,厚度例如为10-30nm左右。n型掺杂电子传输材料例如包括2,9-二甲基-4,7-联苯-1,10-邻二氮杂菲(BCP):Li2CO3,8-羟基喹啉铝(Alq3):Mg,TPBI:Li等,但不限于此。
例如,在多个图案化的量子点层上形成电子传输层之前,还包括:在多个图案化的量子点层上形成电子注入层。
例如,电子注入层的材料包括:氧化锂(Li2O)、氧化铯(Cs2O)、氧化钠(Na2O)、碳酸锂(Li2CO3)、碳酸铯(Cs2CO3)、或碳酸钠(Na2CO3)、氟化锂(LiF)、氟化铯(CsF)、氟化钠(NaF)、氟化钙(CaF2)、8-羟基喹啉铝(Alq3)、8-羟基喹啉锂(Liq)、8-羟基喹啉镓、双[2-(2-羟基苯基-1)-吡啶]铍、2-(4-二苯基)-5-(4-叔丁苯基)-1,3,4-噁二唑(PBD)。
本公开至少一实施例还提供一种量子点层图案,例如,图7为本公开一实施例提供的一种量子点层图案的结构示意图,如图7所示,该量子点层图案100包括:非活性部分101和活性部分102,其中,非活性部分101的量子点已猝灭。
例如,该量子点层图案100的活性部分102可以正常发出相应颜色的光线。该量子点层图案100的非活性部分101不再具有发射光线的能力。
本公开至少一实施例还提供一种量子点器件,例如,图8为本公开一实施例提供的一种量子点器件的结构示意图,如图8所示,该量子点器件200包括:以堆叠的方式设置的多个量子点层图案100,可以参见图7,该多个量子点层图案100的每个包括非活性部分100和活性部分101,并且非活性部分100的量子点已猝灭。
以堆叠的方式设置的三个量子点层图案100为例加以说明,如图8所示,该量子点器件200包括衬底基板201,依次设置在衬底基板201上的第一电极202、空穴注入层203、空穴传输层204、第一量子点层图案205、第二量子点层图案206、第三量子点层图案207、电子传输层208、电子注入层209和第二电极210。第一量子点层图案205、第二量子点层图案206和第三量子点层图案207的层叠构成三层的量子点层图案100。
例如,在多个图案化的量子点层的堆叠方向上,多个图案化的量子点层的活性部分分别与多个彼此间隔开的第一电极202重叠,例如,第一量子点层图案205的活性部分2052、第二量子点层图案206的活性部分2062、第三量子点层图案207的活性部分2072分别与多个彼此间隔开的第一电极202重叠。
例如,第一量子点层图案205的活性部分2052、第二量子点层图案206的活性部分2062、第三量子点层图案207的活性部分2072发出的光的颜色彼此不同。
例如,在第一量子点层图案205、第二量子点层图案206和第三量子点层图案207的堆叠方向上,第一量子点层图案205的活性部分2052、第二量子点层图案206的活性部分2062以及第三量子点层图案207的活性部分2072彼此不重叠。
例如,如图8所示,该量子点器件还包括:设置在多个图案化的量子点层的至少一侧的紫外光隔绝层211。例如,该紫外光隔绝层211设置在第二电极210的上方。该紫外光隔绝层211还可以设置在后续形成的封装层之上,在此不作限定,只要能够阻挡紫外光照射至量子点器件,且保证可见光的透过率即可。
例如,该紫外光隔绝层的材料为无机化合物或者有机化合物,该无机化合物包括TiO2、ZnO或者ITO等;该有机化合物包括苯并***化合物。
本公开至少一实施例还提供一种显示装置,该显示装置包括上述任一量子点器件。
例如,图9为本公开一实施例提供的一种显示装置的截面结构示意图。如图9所示,量子点器件包括第一电极202、以堆叠的方式设置的多个量子点层图案100、第二电极210以及紫外光隔绝层211。
例如,如图9所示,该显示装置300还包括薄膜晶体管301,该薄膜晶体管301为驱动晶体管,且设置在第一电极202的靠近衬底基板201的一侧。该驱动晶体管包括第一源漏电极3011、栅极3012、有源层3013和第二源漏电极3014,第一电极202和第二源漏电极3014电连接,该薄膜晶体管301的结构不限于此。
例如,如图9所示,该显示装置还包括设置在第一电极202和第二电极210之间的像素界定层302,该像素界定层302可以用于隔离相邻两个子像素单元。
例如,由于水、氧气等对第二电极210、以堆叠的方式设置的多个量子点层图案100的影响较大,如图9所示,该显示装置300的紫外光隔绝层211上还可以设置有钝化层305和封装层306。
例如,该钝化层305的材料可以为氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)以及丙烯酸类树脂等。
例如,封装层306的材料包括氮化硅、氧化硅或者感光树脂形成的单一膜层或者复合膜层,例如,感光树脂可以为聚丙烯酸类树脂、聚酰亚胺类树脂或者聚酰胺类树脂等。
例如,该显示装置中的其他结构可参见常规设计。该显示装置例如可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
本公开的实施例提供的量子点层的图案化方法、量子点层图案、量子点器件及其制备方法和显示装置,可以通过在量子点层中加入光引发剂,采用掩膜板对量子点层进行遮挡,然后采用预设波长的光照射预设部分的量子点使该预设部分的量子点猝灭,保留被掩膜板遮挡区域的量子点层中的量子点,以形成精细的量子点发光层的图案,进一步形成高像素密度的彩色量子点电致发光器件。
有以下几点需要说明:
(1)本公开实施例附图只涉及到与本公开实施例涉及到的结构,其他结构可参考通常设计。
(2)为了清晰起见,在用于描述本公开的实施例的附图中,层或区域的厚度被放大或缩小,即这些附图并非按照实际的比例绘制。可以理解,当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时,该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”,或者可以存在中间元件。
(3)在不冲突的情况下,本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上所述,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (18)
1.一种量子点层的图案化方法,包括:
形成量子点层,所述量子点层包括量子点和光引发剂;
采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分,使所述预设部分中的所述量子点猝灭,以形成图案化的量子点层,且所述图案化的量子点层保留所述量子点层的除所述预设部分之外的部分中的所述光引发剂,所述量子点为红色量子点、绿色量子点和蓝色量子点中的仅一种,所述预设部分的面积大于除所述预设部分之外的部分的面积,其中,
所述采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分之前包括:调整所述预设波长的光照射所述量子点层的预设部分时的焦平面和焦深,使得在所述量子点层的所述预设部分的厚度方向上所述焦平面位于所述量子点层的所述预设部分的上表面,并且所述焦深为所述量子点层的所述预设部分的厚度的2倍。
2.根据权利要求1所述的量子点层的图案化方法,还包括:
在采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分之前,对所述量子点层进行前烘处理;并且
在采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分之后,对所述量子点层进行后烘处理。
3.根据权利要求2所述的量子点层的图案化方法,其中,所述光引发剂的沸点高于所述后烘处理的温度。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的量子点层的图案化方法,其中,采用预设波长的光照射所述量子点层的预设部分包括:采用掩膜板对所述量子点层进行遮挡,所述掩膜板包括透光区域和遮光区域,所述透光区域对应所述量子点层的所述预设部分,所述遮光区域对应所述量子点层的除所述预设部分之外的部分。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的量子点层的图案化方法,其中,所述预设波长的光为紫外光,所述光引发剂为紫外光引发剂。
6.根据权利要求5所述的量子点层的图案化方法,其中,所述光引发剂的分子式为R1(CO)R2,R1包括苯基、取代苯基、芳香基或者取代芳香基,R2包括烷基或者取代烷基。
7.根据权利要求6所述的量子点层的图案化方法,其中,所述光引发剂包括2,2-二乙氧基苯乙酮、1-羟基环己基苯基甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮、2-二甲氨基-2-苄基-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮和2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的任意一种。
8.一种量子点器件的制备方法,包括:采用根据权利要求1-7中任一项所述的方法分别形成多个图案化的量子点层,其中,
所述多个图案化的量子点层以堆叠的方式设置,并且
所述多个图案化的量子点层的每个包括非活性部分和活性部分,非活性部分对应于所述预设部分,活性部分对应于所述预设部分之外的部分。
9.根据权利要求8所述的量子点器件的制备方法,其中,
所述多个图案化的量子点层的活性部分分别发出的光的颜色彼此不同;
在所述多个图案化的量子点层的堆叠方向上,所述多个图案化的量子点层的活性部分彼此不重叠。
10.根据权利要求8或9所述的量子点器件的制备方法,还包括:在形成所述多个图案化的量子点层之前,形成彼此间隔开的多个第一电极,其中,
在所述多个图案化的量子点层的堆叠方向上,所述多个图案化的量子点层的活性部分分别与所述多个第一电极重叠。
11.根据权利要求8或9所述的量子点器件的制备方法,还包括:在形成所述多个图案化的量子点层之后,形成第二电极以覆盖所述多个图案化的量子点层。
12.根据权利要求8或9所述的量子点器件的制备方法,其中,
所述预设波长的光为紫外光,所述光引发剂为紫外光引发剂,并且
所述方法还包括:在所述多个图案化的量子点层的至少一侧形成紫外光隔绝层。
13.一种量子点层图案,采用权利要求1-7中任一项所述的量子点层的图案化方法形成。
14.根据权利要求13所述的量子点层图案,包括非活性部分和活性部分,其中,所述非活性部分的量子点已猝灭,所述量子点为红色量子点、绿色量子点和蓝色量子点中的仅一种,所述非活性部分的面积大于所述活性部分的面积,且所述活性部分中包括光引发剂。
15.一种量子点器件,采用权利要求8-12中任一项所述的量子点器件的制备方法形成。
16.根据权利要求15所述的量子点器件,包括:以堆叠的方式设置的多个量子点层图案,以及设置在所述多个量子点层图案的至少一侧的紫外光隔绝层,其中,所述多个量子点层图案的每个包括非活性部分和活性部分,并且所述非活性部分的量子点已猝灭,所述非活性部分的面积大于所述活性部分的面积。
17.根据权利要求16所述的量子点器件,其中,
所述多个量子点层图案的活性部分分别发出的光的颜色彼此不同;
在所述多个量子点层图案的堆叠方向上,所述多个量子点层图案的活性部分彼此不重叠。
18.一种显示装置,包括:权利要求15-17中任一项所述的量子点器件。
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