一种显示/驱动一体化阵列及其制备方法与流程

1.本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种显示/驱动一体化阵列及其制备方法。


背景技术：

2.随着信息时代的高速发展，信息的显示成为信息产业不可或缺的一部分，显示器作为信息呈现的载体获得人们更加广泛的关注。其中，柔性有机发光二极管(organic light-emitting device,oled)因自发光、视角广、轻薄、能耗低、可弯折等优良特性而在显示产品中占据重要地位。oled显示屏通常使用有源驱动技术来驱动每个像素。有源驱动是指每个像素点都有一个独立的驱动器，可以直接控制该像素的亮度和颜色。这种驱动方式可以提供更快的响应速度，同时可以减少屏幕在快速移动图像时出现的拖影和残影。然而，驱动单元的设计和制造将会影响像素之间的间距和像素的大小，因而限制了高密度显示阵列的发展。同时，目前oled显示阵列需要较高的驱动电压，增加了显示阵列的功耗，不利于使用成本的降低，同时也会对环境产生不利影响。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种显示/驱动一体化阵列及其制备方法，结合结构设计、微电子工艺以及材料工程等，用于解决目前显示阵列中分辨率低、功耗高等问题。
4.本发明的目的通过以下技术方案来实现：
5.一种显示/驱动一体化阵列，包括透明柔性基板和透明柔性基板上高密度排列的显示/驱动一体化单元，显示/驱动一体化单元包括显示器件和驱动器件，显示器件包括由下至上依次层叠于透明柔性基板上的阳极电极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极电极，驱动器件包括由下至上依次层叠的漏电极、半导体层、源电极、漏电极、电解质层和栅电极，阴极电极和漏电极共用结构层形成阴极/漏电极8。
6.进一步地，透明柔性基板的材料为聚二甲基硅氧烷、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和脂肪族芳香族无规共聚酯中的一种。
7.进一步地，空穴传输层的材料为芳香族二胺类化合物、芳香族三胺类化合物、咔唑类化合物、星形三苯胺类化合物、呋喃类化合物、螺形结构化合物或聚合物材料中的一种或多种。
8.进一步地，发光层的材料为主体材料与客体染料的掺杂物，客体染料的掺杂体积为发光层体积的5％-18％，主体材料和客体染料掺杂后形成橙光、红光、蓝光或绿光发光材料。
9.进一步地，主体材料为荧光主体材料或磷光主体材料，客体染料为荧光客体染料或磷光客体染料。
10.进一步地，电子传输层的材料为金属配合物、噁二唑类化合物、喹喔啉类化合物、含氮杂环化合物、蒽类化合物、有机硅材料、有机硼材料或者有机硫材料中的一种或多种。
11.进一步地，阳极电极、阴极电极、漏电极、源电极和栅电极的材料均为电导率高且透明的无机或有机材料。
12.进一步地，半导体层的材料为聚3-己基噻吩，给体-受体共聚物、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的一种或多种。
13.进一步地，电解质层的材料为双网络固态型电解质，双网络凝胶型电解质或混合型聚合物电解质中的一种或多种。
14.根据上述显示/驱动一体化阵列的结构，本发明还提供了一种显示/驱动一体化阵列的制备方法，其包括以下步骤：
15.s1、利用洗涤剂、丙酮、去离子水和异丙醇溶液对透明柔性基板进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。
16.s2、在清洗后透明柔性基板上由下至上依次制备阳极电极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、阴极/漏电极、半导体层、源电极、电解质层和栅电极，完成显示/驱动一体化单元的制备。
17.s3、在氮气氛围的手套箱中对制备好的显示/驱动一体化单元进行封装，完成显示/驱动一体化阵列的制备。
18.本发明具有以下优点：
19.1、通过层层堆叠的垂直结构实现阴极/漏电极共用，进而实现显示器件与驱动器件相结合的一体化器件，并同时实现显示与驱动功能，显示/驱动一体化结构减少了驱动器件对于空间的占用，最大化的提高了显示阵列的密度，实现了高分辨率的显示能力。
20.2、利用具有良好生物兼容性、机械柔性、光学透明性的材料制成的有源、高密度的柔性显示阵列，可以无缝贴合在人体表皮，进而实现外形共融、穿戴舒适的新型信息显示器件。
21.3、本发明的显示/驱动一体化器件具有较低的驱动电压，能够实现低功耗的驱动模块，从而可一定程度地降低显示阵列的使用成本。
22.4、本发明的制备方法很好的兼容了现有的制备工艺，有利于产业化制备高密度柔性显示阵列的实现。
附图说明
23.图1为本发明中显示/驱动一体化阵列的平面结构示意图；
24.图2为本发明中显示/驱动一体化单元的结构示意图；
25.图3为本发明中显示/驱动一体化阵列的发光性能测试数据表；
26.图4为本发明中显示/驱动一体化阵列的机械性能测试数据表。
27.图中：1、透明柔性基板；2、阳极电极；3、空穴注入层；4、空穴传输层；5、发光层；6、电子传输层；7、电子注入层；8、阴极/漏电极；9、半导体层；10、源电极；11、电解质层；12、栅电极。
28.透明柔性基板 1、阳极电极 2、空穴注入层 3、空穴传输层 4、发光层 5、电子传输层 6、电子注入层 7、阴极/漏电极 8、半导体层 9、源电极 10、电解质层11、栅电极12
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
30.实施例一
31.如图1所示，一种显示/驱动一体化阵列，包括透明柔性基板1和透明柔性基板1上高密度排列的显示/驱动一体化单元。具体的，如图2所示，显示/驱动一体化单元包括显示器件和驱动器件，其中显示器件包括阳极电极2、空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6、电子注入层7和阴极电极，驱动器件包括漏电极、半导体层9、源电极10、电解质层11和栅电极12。
32.为了减少驱动器件对于空间的占用，在制备上述显示驱动一体化阵列时，本发明采用了如下的制备步骤：
33.s1、利用洗涤剂、丙酮、去离子水和异丙醇溶液对透明柔性基板1进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。
34.s2、在清洗后的透明柔性基板1上由下至上依次制备阳极电极2、空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6、电子注入层7、阴极/漏电极8、半导体层9、源电极10、电解质层11和栅电极12，完成显示/驱动一体化单元的制备。
35.s3、在氮气氛围的手套箱中对制备好的显示/驱动一体化单元进行封装，完成显示/驱动一体化阵列的制备。
36.在步骤s2中，可通过真空蒸镀、离子团束沉积、离子镀、直流溅射镀膜、射频溅射镀膜、离子束溅射镀膜、离子束辅助沉积、等离子增强化学气相沉积、高密度电感耦合式等离子体源化学气相沉积、触媒式化学气相沉积、磁控溅射、电镀、旋涂、浸涂、喷墨打印、辊涂和lb膜中的一种或者几种方式对各功能层和金属电极进行制备，进而使阳极电极2、空穴注入层3、空穴传输层4、发光层5、电子传输层6、电子注入层7、阴极电极、漏电极、半导体层9、源电极10、电解质层11和栅电极12由下至上依次层叠在透明柔性基板上，以此实现层叠的垂直结构，进而在制备阴极电极和漏电极时可使两者共用结构层形成共用电极，即阴极/漏电极8，最终实现显示器件与驱动器件的一体化结构，这样便可减少驱动器件对于空间的占用，最大化提高显示阵列的密度，并实现高分辨率的显示能力。
37.在本实施例中，透明柔性基板1的厚度优选为100～300μm，其材料优选为聚二甲基硅氧烷、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和脂肪族芳香族无规共聚酯中的一种。
38.空穴传输层4的厚度优选为1～30nm，其材料优选为芳香族二胺类化合物、芳香族三胺类化合物、咔唑类化合物、星形三苯胺类化合物、呋喃类化合物、螺形结构化合物或聚合物材料中的一种或多种。
39.发光层5的厚度优选为10～200nm，其材料优选为主体材料与客体染料的掺杂物，由于客体染料含量过少或过多都会导致发光层5不发光或者发光效率较差，所以为保证发光层5具有较好的发光效率，客体染料的掺杂体积优选为发光层体积的5％-18％，使得主体材料和客体染料掺杂后形成橙光、红光、蓝光或绿光发光材料。
40.电子传输层6的厚度优选为1～20nm，其材料优选为金属配合物、噁二唑类化合物、喹喔啉类化合物、含氮杂环化合物、蒽类化合物、有机硅材料、有机硼材料或者有机硫材料中的一种或多种。
41.阳极电极2、阴极/漏电极8、源电极10和栅电极11的厚度均优选为10～50nm，材料均优选采用电导率高且透明的无机或有机材料，比如基于金的金属网格、金属纳米线和超薄金属膜，碳基纳米材料(如碳纳米管、石墨烯)，导电聚合物(如聚(3,4-乙烯二氧噻吩)聚苯乙烯磺酸盐、聚苯胺、聚吡咯、聚苯乙烯，聚噻吩)。
42.半导体层9的厚度优选为30～300nm，其材料优选为聚3-己基噻吩，给体-受体共聚物、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸中的一种或多种。
43.电解质层11的厚度优选为100～1000nm，其材料优选为双网络固态型电解质，双网络凝胶型电解质或混合型聚合物电解质中的一种或多种。其中双网络固态型电解质通过盐与极性聚合物基质构建而成，双网络凝胶型电解质由盐与高分子基质构建而成，混合型聚合物电解质通过在凝胶电解质中引入无机材料/离子液体构建而成。更为具体的，盐包括氯化锂、氯化钠、高氯酸锂、四氟磷酸锂、六氟磷酸锂等，极性聚合物基质包括聚偏二氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯和聚丙烯腈，高分子基质包括甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚偏二氟乙烯和聚偏氟乙烯-七氟丙烷。
44.对于发光层5，其主体材料为荧光主体材料或磷光主体材料。荧光主体材料优选为8-羟基喹啉铝、9,10-二(萘基-2-yl)蒽或者2-特-丁基-9,10-二(萘基-2-yl)蒽；磷光主体材料优选为4,4
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二(咔唑-9-yl)联苯、1,3-二(咔唑-9-yl)-苯、4,4’,4
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三(咔唑-9-yl)三苯胺、1,4-二(三苯甲硅烷基)苯、1,3-二(三苯甲硅烷基)苯或者聚乙烯咔唑。客体染料为荧光客体染料或磷光客体染料，具体的，荧光客体染料优选为红光染料、绿光染料、蓝光染料或者黄光染料；磷光客体染料优选为ir、pt、os或re金属配合物，其中ir、pt、os和re金属配合物分为红光染料、绿光染料、蓝光染料和黄光染料。
45.更为具体的，对于荧光客体染料，其中红光染料优选为3-(二氰基亚甲基)-5,5-二甲基-1-(二甲基胺基-苯乙烯)环乙烯、4-(二氰亚甲基)-2-特-丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定-4-yl-乙烯基)-4h-吡喃、4-(二氰亚甲基)-2-特-丁基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定-9-enyl)-4h-吡喃、4-(二氰亚甲基)-2-i-丙基-6-(1,1,7,7-四甲基久洛尼定-9-enyl)-4h-吡喃、4-(二氰亚甲基)-2-甲基-6-(4-二甲氨基苯乙烯基)-4h-吡喃或者4-(二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(p-二甲氨基-苯乙烯基)-4h-吡喃中的一种或多种；绿光染料优选为8-羟基喹啉铝、双(2-甲基-8-羟基喹啉)(对苯基苯酚)铝、喹吖啶酮，n,n
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二甲基-喹吖啶酮、香豆素6，香豆素、二氟[6-异亚甲基丙酮-n-(2-(1h)-喹啉甲基-kn)-(6-异亚甲基丙酮-2-喹啉甲基-kn1)]硼中的一种或多种；蓝光染料优选为n,n
’‑
二(萘亚甲基-1-yl)-n,n
’‑
二(苯基-联苯胺、4,4
’‑
二(2,2-二苯乙烯基)-1,1
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联苯、4,4
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双(9-乙基-3-咔唑乙烯基)-1,1
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联苯、1,4-双[2-(3-n-乙烷咔唑)乙烯基]苯、1-4-二-[4-(n,n-二-苯)胺基]苯乙烯基-苯或者苝中的一种或多种；黄光染料优选为5,6,11,12-四苯基并四苯。
[0046]
对于磷光客体染料，其中红光染料优选为三(1-苯并异喹啉)铱配合物、双(1-苯并异喹啉)(乙酰丙酮)铱配合物、双(2-苯[b]噻吩-2-yl-吡啶)(乙酰丙酮)铱配合物、双-二苯[f,h]喹喔啉-n,c2)(乙酰丙酮)、双(2,4-二苯喹喔啉-n,c2’)(乙酰丙酮)铱配合物、二-(2-苯喹啉-n,c2’)(乙酰丙酮)铱配合物或者2,3,7,8,12,13,17,18-八乙基-21h,23h-卟啉铂配合物的一种或多种；绿光染料优选为三(2-苯吡啶)铱配合物、双(1,2-二苯-1h-苯咪唑)(乙酰丙酮)铱配合物、双(2-苯吡啶)(乙酰丙酮)铱配合物、三[2-(p-甲苯基)吡啶]铱配合物、双[3,5-二(2-吡啶)-1,2,4-三唑]铂配合物或者3,5-二(2-吡啶)氯甲苯铂配合物的一
种或多种；蓝光染料优选为双(3,5-二氟-2-(2-吡啶)苯-(2-羧基吡啶))铱配合物、双(2,4-二氟苯吡啶)四(1-吡唑)硼酸铱配合物、三((3,5-二氟-4-苯腈)吡啶)铱配合物、三(n-二苯并呋喃-n
’‑
甲基咪唑)铱配合物或者3,5-二((2-吡啶)-1,2,4-三唑)铂配合物的一种或多种；黄光染料优选为2-(对叔丁基-苯基)-苯并噻唑(乙酰丙酮)铱配合物、双(2-苯并噻唑)(乙酰丙酮)铱配合物、双(2-(9,9-二乙基-9h-芴-2-yl)-1-苯-1h-苯并咪唑-n,c3)(乙酰丙酮)铱配合物或者双(2-甲基联苯甲酰-[f,h]喹喔啉)(乙酰丙酮)铱配合物的一种或多种。
[0047]
实施例二
[0048]
本实施例通过蒸镀的方式实现显示/驱动一体化阵列的制备，其具体制备步骤如下：
[0049]
s1、利用洗涤剂、丙酮、去离子水和异丙醇溶液对透明柔性基板1进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干。
[0050]
s2、将清洗后的透明柔性基板1传入真空度为10-4
pa的有机蒸镀室，按照器件结构依次蒸镀各功能层和金属电极，完成显示/驱动一体化单元的制备。其中蒸镀速率及厚度由安装在基片附近的膜厚仪监控。
[0051]
s3、在具备99.9％氮气氛围的手套箱中对制备好的显示/驱动一体化单元进行封装，完成显示/驱动一体化阵列的制备。
[0052]
根据柔性基板以及各功能层、金属电极的材料选择不同，制备出的显示/驱动一体化阵列的性能也就有所差异，为了研究本发明的显示/驱动一体化阵列的具体性能特征，本实施例根据上述制备方法优选制备了5种显示/驱动一体化阵列，将其分别命名为器件a、器件b、器件c、器件d、器件e，并对5种器件的发光性能和机械性能进行测试，5种器件由下至上的具体结构组成分别如下：
[0053]
器件a：pdms(200μm)/au(50nm)/moo3(3nm)/npb(30nm)/cbp:5％ir(piq)2(acac)(30nm)/bphen(40nm)/lif(1nm)/au(30nm)/polypyrrole(80nm)/au(30nm)/licl-peo ion electrolyte(500nm)/au(30nm)。
[0054]
器件b：sebs(100μm)/au(40nm)/moo3(3nm)/npb(30nm)/cbp:10％firpic(30nm)/bphen(40nm)/lif(1nm)/au(30nm)/pedot:pss(50nm)/au(30nm)/nacl-aam ion electrolyte(500nm)/au(30nm)。
[0055]
器件c：ecoflex(300μm)/au(50nm)/moo3(3nm)/npb(30nm)/cbp:8％firpic(30nm)/bphen(40nm)/lif(1nm)/au(50nm)/pedot:pss(50nm)/au(30nm)/licl-peo ion electrolyte(500nm)/au(30nm)。
[0056]
器件d：sebs(200μm)/au(50nm)/moo3(3nm)/npb(30nm)/cbp:5％dcjtb(30nm)/bphen(40nm)/lif(1nm)/au(50nm)/polypyrrole(500nm)/au(30nm)/licl-aam ion electrolyte(500nm)/au(30nm)。
[0057]
器件e：pdms(200μm)/au(30nm)/moo3(3nm)/npb(30nm)/cbp:8％ir(piq)2(acac)(30nm)/bphen(40nm)/lif(1nm)/au(30nm)/pedot:pss(100nm)/au(30nm)/nacl-peo ion electrolyte(800nm)/au(30nm)。
[0058]
具体的测试结果如图3和4所示，从图3中可以看出，本发明制备得到显示/驱动一体化阵列在具备良好的发光性能和像素密度的同时，其驱动电压不高于1v，可见能够实现低功耗的驱动模块，从而可一定程度地降低显示阵列的使用成本；从图4中可以看出，本发
明制备得到显示/驱动一体化阵列还具备良好的机械性能，结合各功能层和电极的材料选用，使得其同时具备良好的生物兼容性、机械柔性和光学透明性，进而可以无缝贴合在人体表皮，实现外形共融、穿戴舒适的新型信息显示器件。
[0059]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种显示/驱动一体化阵列，其特征在于：包括透明柔性基板(1)和透明柔性基板(1)上高密度排列的显示/驱动一体化单元，显示/驱动一体化单元包括显示器件和驱动器件，显示器件包括由下至上依次层叠于透明柔性基板上的阳极电极(2)、空穴注入层(3)、空穴传输层(4)、发光层(5)、电子传输层(6)、电子注入层(7)和阴极电极，驱动器件包括由下至上依次层叠的漏电极、半导体层(9)、源电极(10)、电解质层(11)和栅电极(12)，阴极电极和漏电极共用结构层形成阴极/漏电极8。2.根据权利要求1所述的显示/驱动一体化阵列，其特征在于：透明柔性基板(1)的材料为聚二甲基硅氧烷、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物和脂肪族芳香族无规共聚酯中的一种。3.根据权利要求1所述的显示/驱动一体化阵列，其特征在于：空穴传输层(4)的材料为芳香族二胺类化合物、芳香族三胺类化合物、咔唑类化合物、星形三苯胺类化合物、呋喃类化合物、螺形结构化合物或聚合物材料中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的显示/驱动一体化阵列，其特征在于：发光层(5)的材料为主体材料与客体染料的掺杂物，客体染料的掺杂体积为发光层体积的5％-18％，主体材料和客体染料掺杂后形成橙光、红光、蓝光或绿光发光材料。5.根据权利要求4所述的显示/驱动一体化阵列，其特征在于：主体材料为荧光主体材料或磷光主体材料，客体染料为荧光客体染料或磷光客体染料。6.根据权利要求1所述的显示/驱动一体化阵列，其特征在于：电子传输层(6)的材料为金属配合物、噁二唑类化合物、喹喔啉类化合物、含氮杂环化合物、蒽类化合物、有机硅材料、有机硼材料或者有机硫材料中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的显示/驱动一体化阵列，其特征在于：阳极电极(2)、阴极电极、漏电极、源电极(10)和栅电极(12)的材料均为电导率高且透明的无机或有机材料。8.根据权利要求1所述的显示/驱动一体化阵列，其特征在于：半导体层(9)的材料为聚3-己基噻吩，给体-受体共聚物、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸的一种或多种。9.根据权利要求1所述的显示/驱动一体化阵列，其特征在于：电解质层(11)的材料为双网络固态型电解质，双网络凝胶型电解质或混合型聚合物电解质中的一种或多种。10.一种如权利要求1所述的显示/驱动一体化阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、利用洗涤剂、丙酮、去离子水和异丙醇溶液对透明柔性基板(1)进行超声清洗，清洗后用干燥氮气吹干；s2、在清洗后的透明柔性基板(1)上由下至上依次制备阳极电极(2)、空穴注入层(3)、空穴传输层(4)、发光层(5)、电子传输层(6)、电子注入层(7)、阴极/漏电极(8)、半导体层(9)、源电极(10)、电解质层(11)和栅电极(12)，完成显示/驱动一体化单元的制备；s3、在氮气氛围的手套箱中对制备好的显示/驱动一体化单元进行封装，完成显示/驱动一体化阵列的制备。

技术总结
本发明涉及一种显示/驱动一体化阵列及其制备方法，该阵列包括透明柔性基板和透明柔性基板上高密度排列的显示/驱动一体化单元，显示/驱动一体化单元包括显示器件和驱动器件，显示器件包括由下至上依次层叠于透明柔性基板上的阳极电极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层和阴极电极，驱动器件包括由下至上依次层叠的漏电极、半导体层、源电极、漏电极、电解质层和栅电极，阴极电极和漏电极共用结构层形成阴极/漏电极8。本发明的优点在于：结合结构设计、微电子工艺以及材料工程等，用于解决目前显示阵列中分辨率低、功耗高等问题。耗高等问题。耗高等问题。


技术研发人员：张仕强 张仕刚 潘丽萍 石艳
受保护的技术使用者：四川京龙光电科技有限公司
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/22