一种基于电泳沉积量子点制备全彩器件色转换层的方法

本发明属于显示，具体涉及一种基于电泳沉积量子点制备全彩器件色转换层的方法。

背景技术：

1、micro-led技术基于传统的无机iii-iv族半导体，具有亮度高、稳定性好、更适合用于制造高亮度微显示器，目前在全彩化显示应用领域，很难在同一块外延上进行生长实现红、绿、蓝发光的micro-led芯片，因此要实现全彩化显示，往往要采用巨量转移的方式实现，然而巨量转移技术的良率提升具有苛刻的要求，且不同颜色的micro-led开启电压不同，使得驱动电路的设计变得更为复杂，大规模批量化生产高像素密度的全彩化micro-led微显示器存在许多挑战。

2、在基于量子点的全彩显示技术路线中，量子点材料高效且精确的沉积到相应位置是十分重要的。目前，产业界所常用的喷墨打印法、光刻法等都无法满足产业界的要求。

3、采用电泳工艺进行量子点图案沉积具有设备简单和可重复性高等优点。量子点子像素区域的独立性决定着光致发光颜色转换的效果，对于不同波长的激发光源量子点图案的厚度数量级的控制影响颜色转化效率，在目前报道的电泳技术实现量子点图案化沉积的文献中，通过掩膜技术虽然可以实现量子点材料利用电泳运动沉积到器件的指定位置中，但是应用于全彩显示中却面临着造价高昂的困境，不利于器件的大规模生产。再者量子点图案无法实现阵列化，子像素之间电泳沉积时由于电性连接问题，导致无法实现每个子像素之间相互独立，量子点图案光致发光后每个子像素之间存在连接发光区，极大影响显示图案的效果。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术存在的不足，提供一种基于电泳沉积量子点制备全彩器件色转换层的方法，采用电泳技术结合光刻、刻蚀以及绝缘薄膜沉积等半导体工艺技术路线实现操作简单、切实可行且花费低廉制备基于电泳沉积技术的高品质色转换层micro-led全彩显示器件。

2、为了实现以上目的，本发明的技术方案为：

3、一种基于电泳沉积量子点制备全彩器件色转换层的方法，包括以下步骤：

4、1)于一透明基板上形成透明电极层，透明电极层包括至少一透明电极，透明电极包括电极总条和若干间隔排列的电极指条，电极指条的末端与电极总条相连；

5、2)于透明电极层上沉积绝缘层，图案化绝缘层，形成于各电极指条上间隔排布的若干开口作为量子点待沉积区域，形成位于电极总条上的开口作为电性接触区；

6、3)于绝缘层上沉积不透光导电金属层，图案化所述不透光导电金属层，对应所述量子点待沉积区域和电性接触区开口；

7、4)将电泳装置的正、负电极之一与电性接触区连接，另一与不透光导电金属层连接，放入具有量子点溶液的电泳池中，其中量子点的表面电性与所述电极接触区的电性相反，导通电路使量子点沉积于量子点待沉积区域中，形成量子点子像素单元。

8、可选的，所述电泳装置采用直流电场电压为3～15v，电流为10～30a。

9、可选的，所述透明电极层的材料为ito，厚度为50-100nm；所述绝缘层的厚度为100-300nm。

10、可选的，所述透明电极层包括互不接触的第一透明电极和第二透明电极，所述第一透明电极和第二透明电极的电极指条交替排列。

11、可选的，步骤4)中，分别沉积第一量子点和第二量子点，

12、沉积第一量子点时，将电泳装置的正、负电极之一与所述第一透明电极的电性接触区连接，另一与所述不透光导电金属层和所述第二透明电极的电性接触区连接，放入具有第一量子点溶液的电泳池中，导通电路使量子点沉积于第一透明电极的量子点待沉积区域中，沉积后进行固化；

13、沉积第二量子点时，将电泳装置的正、负电极之一与所述第二透明电极的电性接触区连接，另一与所述不透光导电金属层和所述第一透明电极的电性接触区连接，放入具有第二量子点溶液的电泳池中，导通电路使量子点沉积于第二透明电极的量子点待沉积区域中，沉积后进行固化。

14、可选的，所述第一量子点和第二量子点为红光量子点和绿光量子点，所述第一透明电极和第二透明电极的电极指条交替排列的阵列中还预留有蓝光透过区，步骤2)和步骤3)中，图案化所述绝缘层和不透光导电金属层时同时于所述蓝光透过区形成间隔排布的开口。

15、可选的，步骤3)之前，还包括重复步骤1)和步骤2)，形成透明电极层和绝缘层交替叠设的多层结构，其中透明电极层之间不相接触，不同透明电极层的电极指条和电极总条于所述透明基板上的投影分别不重合。

16、可选的，包括两层透明电极层，其中第一透明电极层包括互不接触的第一透明电极和第二透明电极，第二透明电极层包括第三透明电极，第一透明电极、第二透明电极和第三透明电极的电极指条于所述透明基板上的投影交替排列。

17、可选的，分别于所述第一透明电极、第二透明电极和第三透明电极的量子点待沉积区域中沉积红光量子点、绿光量子点和蓝光量子点。

18、一种全彩器件的制备方法，包括步骤：

19、1)提供micro-led发光芯片，所述micro-led发光芯片具有若干发光单元；

20、2)采用上述基于电泳沉积量子点制备全彩器件色转换层的方法制备色转换层；

21、3)将色转换层的透明基板与micro-led发光芯片键合，其中量子点子像素单元与发光单元一一对应。

22、其中，将红、绿、蓝光量子点材料(材料选择axqymz系列，其中a元素为ba、ag、na、fe、in、cd、zn、ga、mg、pb、cs的一种或者两种组合，x为0.5-1.5；q元素为c、cl、o、as、n、p、se、te、ti、zr、pb，y为0.8-2，m元素为s、as、se、o、cl、br、i，z为0.5-3.5，主要选择采用cdse、cspbbr3、cspbi3、zns，红光量子点材料的直径为8-10nm，绿光量子点材料的直径为3-7nm、蓝光量子点材料的直径为4-6nm)分别与含离子键的有机盐类物质(脂肪酸盐、硫酸脂盐、磷酸脂盐、脂肪胺盐、乙醇胺盐或聚乙烯多铵盐中的任意一种或至少两种的组合)在90-150℃的条件下搅拌混合，对量子点材料表面进行表面改性处理，使得红、绿量子点溶液分别带负电性，其中红光量子点浓度为0.15-0.5mol/l，绿光量子点浓度为0.2-0.7mol/l，蓝光量子点浓度为0.3-0.5mol/l。

23、本发明的有益效果为：

24、(1)电泳技术集成量子点到阵列透明电极图案区域可实现快速大面积量子点的均匀选择性沉积，量子点图案薄膜厚度可通过电场和量子点溶液的浓度组合控制，实现几纳米到十几微米的大范围精确控制，以满足不同激发光源对量子点厚度的需求，提高光致发光转换效率，制造成本低、原材料利用率高，不仅适合于刚性基板沉积，且可适用于柔性基板以及不同复杂显示结构表面；

25、(2)通过光刻技术与图案化技术相结合，在器件表面制备了待沉积量子点的图案化区域，每个子像素点区域的底部电极通过图案化绝缘层分隔，待沉积区域每个子像素点相互独立，利用量子点的电泳沉积时，在器件上沉积不同量子点，每个子像素之间无量子点残留，结合micro-led芯片实现全彩化显示；透明电极吸附相反电性量子点沉积到预设图案化阵列区域，量子点图案表面形态、堆积密度、以及折射率可控，实现高效率颜色转换，高像素密度、电场控制像素均一性、对量子点材料损伤小、高可靠性，显示性能更佳；

26、(3)表面沉积不透光导电金属层，一方面通过电极控制实现量子点沉积，不透光导电层电性与量子点所带的极性相反电荷，可以起到排斥相同极性量子点溶液的作用，使得量子点溶液不残留于表面；另一方面金属层选用不透光材料，可以减少子像素之间的光窜扰，提高光品质；该技术方法，操作简单，工艺难度低，且无需制备掩膜版，花费低，有利于工业化大规模生产的实现。