量子点显示器件制造方法、量子点显示器件

1.本技术涉及量子点显示技术领域，尤其涉及一种量子点显示器件制造方法、量子点显示器件。


背景技术：

2.量子点显示技术正逐渐投入高端显示器生产之中，相比于其它的显示技术如lcd和oled，量子点显示技术有着更高的荧光效率和更宽广的色域，满足人们对色彩真实度的需求。量子点的图案化是量子点产业化过程中的关键技术，特别是虚拟现实技术、裸眼3d显示技术对像素密度有着极高的要求。理想的图案化技术要求能够实现低成本、高效率、高精度、大面积制造，并且在制造过程中不会破坏量子点材料，实现显示器高效稳定长时间的运行。
3.相关技术中，喷墨打印、转印、光刻等技术开始应用到量子点图案化中，但依然无法满足量子点显示的要求。目前来说，喷墨打印主要受限于油墨设计，存在分辨率低、像素排列不均匀等问题，量子点效率也受到该工艺的限制；转印技术在加工过程中需要粘黏、剥离过程，存在颗粒污染、亚像素分离、难以大面积制备的问题；光刻技术由于溶剂直接作用于量子点，存在溶剂污染的问题，并且，曝光和显影过程也会对量子点造成破坏。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术提出一种量子点显示器件制造方法，能够实现具有高像素密度的量子点图案化显示，并且不会破坏量子点材料，降低了生产制造量子点显示器件的成本。
5.本技术还提出一种具有量子点显示器件。
6.根据本技术的第一方面实施例的量子点显示器件制造方法，包括以下步骤：
7.对基底层进行图案刻画，以划分发光功能区域；
8.在基底层上以预设的第一沉积工艺将预设第一材料沉积得到金属反射层；
9.在金属反射层上以预设的第二沉积工艺将预设第二材料沉积得到透明电极层；
10.对透明电极层以预设的刻画工艺进行图案刻画，以划分不同颜色的子像素区域；
11.在透明电极层上以预设的第三沉积工艺沉积预设的量子点材料，得到量子发光层；
12.在量子发光层上以预设的第四沉积工艺将预设第三材料沉积得到半透明反射层；其中，半透明反射层和金属反射层形成微腔，透明电极层用于调节微腔的腔长，以控制不同颜色的子像素区域的显示。
13.根据本技术实施例的量子点显示器件制造方法，至少具有如下有益效果：通过预先在基底层进行图案刻画，形成图案化的光刻胶结构，以划分发光功能区域，在透明电极层上以预设的刻画工艺进行图案化刻画，在不同区域形成不同厚度的透明电极，以划分不同颜色的子像素区域，从而不需要在量子发光层进行图案化处理，保证了量子发光层中的量
子点的质量和形貌不会受到破坏，降低了生产制造量子点显示器件的成本。并且，半透明反射层和金属反射层构成微腔，微腔能够增强珀塞尔效应，促进量子点的选择性自发辐射，增强了内量子效率，同时，通过透明电极层实现微腔腔长的控制，从而实现量子点显示器件发光颜色的调控，使得仅需要单一量子点发光层就能在不同像素位置分别发出红绿蓝颜色。
14.根据本技术的一些实施例，方法还包括：
15.在透明电极层和量子发光层之间沉积载流子传输材料，得到第一载流子传输层；
16.在量子发光层和半透明反射层之间沉积载流子传输材料，得到第二载流子传输层。
17.根据本技术的一些实施例，方法还包括：
18.在透明电极层和第一载流子传输层之间以预设的光刻工艺沉积二氧化硅，得到隔绝层。
19.根据本技术的一些实施例，载流子传输材料包括以下任意一种：空穴传输材料、电子传输材料。
20.根据本技术的一些实施例，在金属反射层上以预设的第二沉积工艺将预设第二材料制造得到透明电极层，包括：
21.在金属反射层上以预设的mems制造工艺将预设第二材料制造得到透明电极层。
22.根据本技术的一些实施例，第一沉积工艺、第二沉积工艺、第三沉积工艺、第四沉积工艺包括以下任意一种：旋涂、蒸镀、印刷、原子层沉积和磁控溅射。
23.在本技术的一些实施例中，刻画工艺包括以下任意一种：光刻、纳米压印、印刷、喷墨打印。
24.根据本技术的一些实施例，预设第二材料包括：金属氧化物，预设第三材料包括：金属。
25.根据本技术的第二方面实施例的量子点显示器件，量子点显示器件根据第一方面实施例中任意一项实施例的制造方法制备得到；
26.量子点显示器件包括：
27.基底层，用于支撑量子点显示器件，基底层划分不同的显示功能区；
28.金属反射层，金属反射层设置于基底层上；
29.半透明反射层，半透明反射层设置于金属反射层上，半透明反射层和金属反射层形成微腔；
30.量子发光层，量子发光层设置于金属反射层和半透明反射层之间；
31.透明电极层，透明电极层设置于量子发光层和金属反射层之间，用于调节微腔的腔长，以控制不同颜色的子像素区域的显示。
32.根据本技术实施例的量子点显示器件，至少具有如下有益效果：通过预先在基底层进行图案刻画，形成图案化的光刻胶结构，以划分发光功能区域，在透明电极层上以预设的刻画工艺进行图案化刻画，在不同区域形成不同厚度的透明电极，以划分不同颜色的子像素区域，从而不需要在量子发光层进行图案化处理，保证了量子发光层中的量子点的质量和形貌不会受到破坏，降低了生产制造量子点显示器件的成本。并且，半透明反射层和金属反射层构成微腔，微腔能够增强珀塞尔效应，促进量子点的选择性自发辐射，增强了内量子效率，同时，通过透明电极层实现微腔腔长的控制，从而实现量子点显示器件发光颜色的
调控，从而使得仅需要单一量子点发光层就能在不同像素位置分别发出红绿蓝颜色。
33.在本技术的一些实施例中，量子点显示器件还包括：
34.第一载流子传输层，第一载流子传输层设置于透明层和所量子发光层之间；
35.第二载流子传输层，第二载流子传输层设置于量子发光层和半透明反射层之间。
36.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
37.下面结合附图和实施例对本技术做进一步的说明，其中：
38.图1-a为本技术实施例提供的wide-angle干涉原理示意图；
39.图1-b为本技术实施例提供的multiple-beam干涉原理示意图；
40.图2为本技术实施例提供的量子点显示器件制造方法的第一流程图；
41.图3为本技术实施例提供的量子点显示器件制造方法的第二流程图；
42.图4为本技术实施例提供的量子点显示器件的第一结构示意图；
43.图5为本技术实施例提供的量子点显示器件的第二结构示意图；
44.图6为本技术实施例提供的制造量子点显示器件的工艺流程图。
具体实施方式
45.下面详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
46.在本技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
47.在本技术的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
48.本技术的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本技术中的具体含义。
49.本技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
50.首先对本技术中涉及的若干名词进行解析：
51.内量子效率：单位时间内发光层发射的光子数与单位时间内注入到发光层的电子
数之比，就是内量子效率。
52.mems制造工艺：mems制造工艺(microfabrication process)是下至纳米尺度，上至毫米尺度微结构加工工艺的通称。广义上的mems制造工艺，方式十分丰富，几乎涉及了各种现代加工技术。起源于半导体和微电子工艺，以光刻、外延、薄膜淀积、氧化、扩散、注入、溅射、蒸镀、刻蚀、划片和封装等为基本工艺步骤来制造复杂三维形体的微加工技术。
53.光刻：光刻是将制作在光刻掩模上的图形转移(pattern transfer)到衬底的表面上。无论加工何种微器件，微加工工艺都可以分解成薄膜淀积，光刻和刻蚀这三个工艺步骤的一个或者多个循环。光刻在mems制造过程中位于首要地位，其图形分辨率、套刻精度、光刻胶侧壁形貌、光刻胶缺陷和光刻胶抗刻蚀能力等性能都直接影响到后续工艺的成败。
54.剥离：剥离工艺即lift-off工艺是一种集成电路工艺，可以用来省略刻蚀步骤。首先在衬底上涂胶并光刻，然后再制备金属薄膜，在有光刻胶的地方，金属薄膜形成在光刻胶上，而没有光刻胶的地方，金属薄膜就直接形成在衬底上。当使用溶剂去除衬底上的光刻胶时，不需要的金属就随着光刻胶的溶解而脱落在溶剂中，而直接形成在衬底上的金属部分则保留下来形成图形。剥离通常用于铂、金、硅化物和难熔金属的图形化。lift-off工艺在理论上可以省掉刻蚀步骤，降低成本。微腔效应：当器件的发光区位于一个全反射膜和半反射膜构成的谐振腔内，腔长与光波的波长在同一数量级时，特定波长的光会得到选择和加强，光谱发生窄化。微腔效应能够升量子效率和色纯度。在微腔中，满足谐振条件的波长的光由于相长干涉而得到加强，腔内谐振条件为：光在腔内往返一周的相位改变是2π的整数倍，或光程是半波长的整数倍。
55.参照图1-a和图1-b，图1-a是本实施例提供的wide-angle干涉原理示意图，在图1-a中的干涉是量子发光层中量子点发出的光和反射光之间的干涉；图1-b是本实施例提供的multiple-beam干涉原理示意图，在图1-b中的干涉是光线在微腔中多次反射形成的自我干涉。由图1-a和图1-b可知，量子发光层中量子点发出的光和反之间的干涉和光线在微腔中多次反射形成的干涉共同构成了微腔效应。
56.量子点显示技术正逐渐投入高端显示器生产之中，相比于其它的显示技术如lcd和oled，量子点显示技术有着更高的荧光效率和更宽广的色域，满足人们对色彩真实度的需求。量子点的图案化是量子点产业化过程中的关键技术，特别是虚拟现实技术、裸眼3d显示技术对像素密度有着极高的要求。理想的图案化技术要求能够实现低成本、高效率、高精度、大面积制造，并且在制造过程中不会破坏量子点材料，实现显示器高效稳定长时间的运行。
57.近年来，喷墨打印、转印、光刻等技术开始应用到量子点图案化中，但依然无法满足量子点显示的要求。目前来说，喷墨打印主要受限于油墨设计，有分辨率低、像素排列不均匀等问题，量子点效率也受到该工艺的限制；转印技术在加工过程中需要粘黏、剥离过程，存在颗粒污染、亚像素分离、难以大面积制备的问题；光刻技术由于溶剂直接作用于量子点，存在溶剂污染，曝光和显影过程也会对量子点造成破坏。
58.基于此，本技术提出一种量子点显示器件制造方法、量子点显示器件，能够实现具有高像素密度的量子点图案化显示，并且不会破坏量子点材料，降低了生产制造量子点显示器件的成本。
59.下面结合附图对本技术实施例的量子点显示器件制造方法进行详细说明。
60.请参照图2，第一方面，本技术的一些实施例提供了一种量子点显示器件制造方法，包括但不限于步骤s201、步骤s202、步骤s203、步骤s204、步骤s205和步骤s206。下面对这六个步骤进行详细描述。
61.步骤s201：对基底层进行图案刻画，以划分发光功能区域。
62.步骤s202：在基底层上以预设的第一沉积工艺将预设第一材料沉积得到金属反射层。
63.在步骤s202中，金属反射层起到反射作用，将光线进行反射。预设第一材料为金属材料，预设的第一沉积工艺包括但不限于旋涂、蒸镀、印刷、原子层沉积和磁控溅射。例如，采取金属银(ag)作为材料，通过原子层沉积法得到金属反射层。当然还可以采取其他的材料通过第一沉积工艺沉积得到金属反射层，对此，本技术不作具体限制。
64.步骤s203：在金属反射层上以预设的第二沉积工艺将预设第二材料沉积得到透明电极层。
65.在步骤s203中，第二沉积工艺包括以下任意一种：旋涂、蒸镀、印刷、原子层沉积和磁控溅射。
66.步骤s204：对透明电极层以预设的刻画工艺进行图案刻画，以划分不同颜色的子像素区域。
67.在步骤s204中，刻画工艺包括以下任意一种：光刻、纳米压印、印刷、喷墨打印。通过对透明电极层进行图案刻画，在不同的区域内形成不同厚度的透明电极，以划分不同颜色的子像素区域，从而不需要在量子发光层进行图案化处理，保证了量子发光层中的量子点的质量和形貌不会受到破坏，降低了生产制造量子点显示器件的成本。
68.步骤s205：在透明电极层上以预设的第三沉积工艺沉积预设的量子点材料，得到量子发光层。
69.在步骤s205中，预设的量子材料红绿蓝发光量子点材料，可以将红绿蓝发光量子点材料进行混合，得到量子溶液，然后得到预设的量子材料。第三沉积工艺包括以下任意一种：旋涂、蒸镀、印刷、原子层沉积和磁控溅射。
70.步骤s206：在透明电极层上以预设的第四沉积工艺将预设第三材料沉积得到半透明反射层；其中，半透明反射层和金属反射层形成微腔，透明电极层用于调节微腔的腔长，以控制不同颜色的子像素区域的显示。
71.在步骤s206中，半透明反射层和金属反射层形成微腔，透明电极层能够调节微腔的腔长，从而控制不同颜色的子像素区域的显示，半透明反射层用于导电和反射，从而调控微腔强度。预设第二材料是金属氧化物材料，预设第三材料是金属材料，预设的第四沉积工艺包括但不限于旋涂、蒸镀、印刷、原子层沉积和磁控溅射。例如，采取磁控溅射方式沉积氧化铟锌(izo)得到透明电极层。并且，调节透明电极层的厚度还能够影响wide-angle干涉和multiple-beam干涉的共振条件。
72.本技术实施例的量子点显示器件制造方法，通过预先在透明电极层进行图案刻画，在不同区域形成不同厚度的透明电极，以划分不同颜色的子像素区域，从而不需要在量子发光层进行图案化处理，保证了量子发光层中的量子点的质量和形貌不会受到破坏，降低了生产制造量子点显示器件的成本。并且，半透明反射层和金属反射层构成微腔，微腔能够增强珀塞尔效应，促进量子点的选择性自发辐射，增强了内量子效率，同时，通过透明电
极层实现微腔的腔长的控制，从而实现量子点显示器件发光颜色的调控，从而使得仅需要单一量子点发光层就能在不同像素位置分别发出红绿蓝颜色。
73.参照图3，在本技术的一些实施例中，量子点显示器件制造方法还包括但不限于步骤s301和步骤s302。
74.步骤s301：在透明电极层和量子发光层之间沉积载流子传输材料，得到第一载流子传输层；
75.步骤s302：在量子发光层和半透明反射层之间沉积载流子传输材料，得到第二载流子传输层。
76.具体地，在本实施例中，载流子传输材料包括以下任意一种：空穴传输材料、电子传输材料。即本实施例中第一载流子传输层和第二载流子传输层，根据电学性能设计可为空穴传输(注入)层或电子传输(注入)层。在透明电极层和量子发光层之间设置载流子传输材料，得到第一载流子传输层；在量子发光层和半透明反射层之间设置载流子传输材料，得到第二载流子传输层。通过这样设置，能够增加量子点显示器件的导电能力。
77.在本技术的一些实施例中，量子点显示器件制造方法还包括步骤“在透明电极层和第一载流子传输层之间以预设的光刻工艺沉积二氧化硅，得到隔绝层”。例如，通过光刻lift-off工艺沉积二氧化硅，得到以sio2为材料的隔绝层，隔绝层能够帮助子像素之间在电学和光学上形成一定的隔离。
78.在本技术的一些实施例中，步骤s203包括但不限于步骤“在金属反射层上以预设的mems制造工艺将预设第二材料制造得到透明电极层”。
79.在本实施例中，预设第二材料为金属氧化物，mems制造工艺包括但不限于光刻、腐蚀、薄膜、liga、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等。例如，通过光刻lift-off工艺沉积氧化铟锌(izo)，得到不同厚度的透明电极层。透明电极层用于调节微腔的腔长，从而控制子像素的发光颜色，并且，调节透明电极层的厚度还能够影响wide-angle干涉和multiple-beam干涉的共振条件。
80.参照图4，本技术的一些实施例还提供了一种量子点显示器件，该量子点显示器件通过前述的量子点显示器件制造方法制造得到。量子点显示器件包括基底层401、金属反射层402、半透明反射层405、量子发光层404和透明电极层403。
81.基底层401：基底层401用于支撑量子点显示器件，基底层划分不同的显示功能区。
82.金属反射层402：金属反射层402设置于基底层401上，通过第一沉积工艺沉积金属得到金属反射层402，金属反射层402起到反射作用，将光线进行反射。
83.透明电极层403：透明电极层403设置于金属反射层402的上面。并且，通过对透明电极层以预设的刻画工艺进行图案刻画，能够在不同区域形成不同厚度的透明电极，以划分不同颜色的子像素区域。
84.量子发光层404：量子发光层404设置在透明电极层403上；将红绿蓝发光量子点材料混合制成量子点溶液，通过旋涂操作在透明电极层403上形成量子点发光层。
85.半透明反射层405：半透明反射层405设置于量子发光层404上。半透明反射层405和金属反射层402形成微腔，不同厚度的透明电极层403相当于微腔调节层，通过调节透明电极层403的厚度，能够调节微腔的腔长，从而控制子像素的发光颜色；并且，半透明反射层405是可调的，通过控制半透明反射层405的厚度，能够增强反射能力，从而增强微腔效应，
实现光谱窄化、颜色选择性提高的滤色效果。
86.通过预先在透明电极层403进行图案刻画，在不同区域形成不同厚度的透明电极，以划分不同颜色的子像素区域，从而不需要在量子发光层404进行图案化处理，保证了量子发光层404中的量子点的质量和形貌不会受到破坏，降低了生产制造量子点显示器件的成本。并且，半透明反射层405和金属反射层402构成微腔，微腔能够增强珀塞尔效应，促进量子点的选择性自发辐射，增强了内量子效率，同时，通过透明电极层403实现微腔的腔长的控制，从而实现量子点显示器件发光颜色的调控，从而使得仅需要单一量子点发光层就能在不同像素位置分别发出红绿蓝颜色，并且，调节透明电极层的厚度还能够影响wide-angle干涉和multiple-beam干涉的共振条件。
87.参照图5，在本技术的一些实施例中，量子点显示器件还包括第一载流子传输层501和第二载流子传输层502。
88.第一载流子传输层501设置于透明电极层403和量子发光层404之间，在透明电极层403和量子发光层404之间沉积载流子传输材料，得到第一载流子传输层501。
89.第二载流子传输层502设置于量子发光层404和半透明反射层405之间，在量子发光层404和半透明反射层405沉积载流子传输材料，得到第二载流子传输层502。
90.需要说明的是，载流子包括空穴和电子，通过设置第一载流子传输层501和第二载流子传输层502能够增加量子点显示器件的导电能力。
91.参照图6，图6为本技术实施例提供的制造量子点显示器件的工艺流程图。下面结合图6对本技术实施例中制造得到量子点显示器件的工艺进行详细介绍，应理解，本实施例仅仅是为了更加详细的说明制造量子点显示器件的工艺流程，不能理解为对本技术的限制。
92.首先在玻璃基底上通过光刻技术划分发光功能区；沉积izo/ag/izo层作为电极和微腔调节层。然后，通过光刻lift-off工艺形成sio2隔绝层，帮助子像素之间在电学和光学上形成一定的隔离。继续通过lift-off工艺沉积氧化铟锌(izo)在不同子像素位置得到不同厚度的透明电极层，以划分不同颜色子像素区域，透明电极层用于调节微腔的腔长，从而控制子像素的发光颜色。最后，在电极图案化后的基板上通过旋涂、蒸镀等工艺分别沉积第一载流子传输层、量子点发光层、第二载流子传输层、半透明反射层制成完整的量子点显示器件结构。
93.本技术实施例利用光刻图案化技术与量子点技术相结合，设计出一种基于微腔滤色的高像素密度量子点显示器件，可以通过光刻工艺实现高像素密度的同时，微腔的光谱可调性和光谱窄化作用能够保证全彩显示和高色纯度。相比于现有的图案化工艺，如喷墨打印、转印、光刻等工艺，本技术实施例存在对量子点无损伤、高像素密度和精度、溶液法制备、低成本等优点。并且，从光学角度，微腔效应还能提升色纯度和量子效率。
94.本公开实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本公开实施例的技术方案，并不构成对于本公开实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本公开实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
95.本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本公开实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的步骤，或者组合某些步骤，或者不同的步骤。
96.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是
或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
97.本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。
98.本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，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。
99.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
100.以上参照附图说明了本公开实施例的优选实施例，并非因此局限本公开实施例的权利范围。本领域技术人员不脱离本公开实施例的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本公开实施例的权利范围之内。