一种电致发光器件及其制备方法、背光源组件、显示装置的制造方法

一种电致发光器件及其制备方法、背光源组件、显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种电致发光器件及其制备方法、背光源组件、显示装置。
【背景技术】
[0002]电致发光(Electroluminescent，简称EL)器件主要由依次形成在衬底上的外延层、N型半导体层、P型半导体层以及分别与N型半导体层、P型半导体层相接触的N电极、P电极构成。
[0003]目前衬底材料主要采用蓝宝石(Al2O3)构成，Al2O3由于自身的晶格常数失配和热应力失配，使得在其上生长的外延层中会产生大量结构缺陷，影响器件发光性能，不利于大面积发光源的制备。

【发明内容】

[0004]本发明的实施例提供一种电致发光器件及其制备方法、显示基板、背光源组件，可减小外延层中的结构缺陷，实现大面积发光源的量产化。
[0005]为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案:
[0006]一方面、本发明实施例提供了一种电致发光器件的制备方法，所述制备方法包括:在衬底层上形成缓冲层的步骤；所述在衬底层上形成缓冲层的步骤包括:在基底层上形成缓冲层；其中，构成所述基底层的材料与构成所述缓冲层的材料晶格常数相匹配；采用图案转印工艺，将包括有所述缓冲层与所述基底层的层叠结构转印至所述衬底层上；其中，所述缓冲层与所述衬底层直接接触；去除所述基底层，露出所述缓冲层。
[0007]可选的，所述图案转印工艺包括:热转印、激光转印、压力转印以及胶体转印中的任一种。
[0008]可选的，所述缓冲层由石墨烯构成。
[0009]进一步优选的，所述基底层由Cu、N1、Co、Ru、Au以及Ag中的至少一种材料构成。
[0010]进一步优选的，所述制备方法还包括:在形成的所述缓冲层上依次形成第一半导体层、第二半导体层；其中，所述第一半导体层与所述第二半导体层互为N型半导体与P型半导体。
[0011]进一步优选的，所述制备方法还包括:在形成的所述第二半导体层上形成由透明导电材料构成的电极层；其中，所述电极层与由石墨烯构成的所述缓冲层互为阴极与阳极。
[0012]在上述基础上优选的，所述衬底层至少由二氧化娃构成。
[0013]另一方面、本发明实施例还提供了一种电致发光器件，所述电致发光器件采用上述权利要求1至7任一项所述的制备方法获得。
[0014]可选的，所述缓冲层由石墨烯构成。
[0015]进一步优选的，所述电致发光器件还包括:位于所述缓冲层上的第一半导体层；位于所述第一半导体层上的第二半导体层；其中，所述第一半导体层与所述第二半导体层互为N型半导体与P型半导体。
[0016]进一步优选的，所述电致发光器件还包括:位于所述第二半导体层上的由透明导电材料构成的电极层；其中，所述电极层与由石墨烯构成的所述缓冲层互为阴极与阳极。
[0017]进一步优选的，所述缓冲层为阴极；所述电极层为阳极；所述第一半导体层为N型半导体；所述第二半导体层为P型半导体。
[0018]在上述基础上优选的，所述衬底层至少由二氧化娃构成。
[0019]优选的，所述电致发光器件还包括:由透明材料构成的外壳；粘结所述外壳与所述衬底层的四周的封框胶；其中，形成于所述衬底层上的所述缓冲层、所述第一半导体层、所述第二半导体层以及所述电极层均位于所述外壳内部。
[0020]再一方面、本发明实施例还提供了一种背光源组件，包括上述的电致发光器件。
[0021]又一方面、本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述的背光源组件。
[0022]基于此，本发明实施例提供的上述制备方法，通过采用图案转印的方式将已经生长好的缓冲层11转移至衬底层10上，因此不会产生由于缓冲层11与衬底层10晶格常数匹配较差而导致的缓冲层11中出现结构缺陷，保证了器件的良好发光性能，从而可实现大面积发光源的量产化制备。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1a至图1c依次为本发明实施例提供的一种电致发光器件的制备步骤SOl至S03的分步不意图；
[0025]图2为现有技术提供的一种电致发光器件的结构示意图；
[0026]图3为本发明实施例提供的一种电致发光器件的制备步骤S04的示意图；
[0027]图4为电致发光器件的发光原理示意图；
[0028]图5为本发明实施例提供的一种电致发光器件的制备步骤S05的示意图；
[0029]图6为本发明实施例提供的一种电致发光器件的结构示意图。
[0030]附图标记:
[0031]01-电致发光器件；10_衬底层；11_缓冲层；12_第一半导体层；13_第二半导体层；14_电极层；15_外壳；16-封框胶；02_层叠结构；20_基底层。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]需要指出的是，除非另有定义，本发明实施例中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的相同含义。还应当理解，诸如在通常字典里定义的那些术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
[0034]并且，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“四周”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发明和简化描述，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发明的限制。
[0035]本发明实施例提供了一种电致发光器件01的制备方法，该制备方法包括:在衬底层10上形成缓冲层11的步骤；具体包括以下步骤:
[0036]S01、如图1a所示，在基底层20上形成缓冲层11 ;其中，构成基底层20的材料与构成缓冲层11的材料晶格常数相匹配；
[0037]S02、如图1b所示，采用图案转印工艺，将包括有缓冲层11与基底层20的层叠结构02转印至衬底层10上；其中，缓冲层11与衬底层10直接接触；
[0038]S03、如图1c所示，去除基底层20 (图中以虚线示意出)，露出缓冲层11。
[0039]需要说明的是，第一、晶格常数(Lattice Constant)是晶体物质的基本结构参数，它与原子间的结合能有直接的关系；晶格常数的变化反映了晶体内部的成分、受力状态等的变化。某一种材料易于在与其晶格常数相匹配的另一种材料上生长成膜，而不会出现由于两种材料晶格常数不匹配而产生的成膜材料(如上述的缓冲层11)中出现结构缺陷。
[0040]因此，在上述步骤SOl中，为了使缓冲层11在基底层20上易于直接生长且结构中较少出现缺陷，构成基底层20的材料与构成缓冲层11的材料晶格常数应相匹配。示例的，当缓冲层11是由石墨稀(Graphene)构成时，基底层20优选地由Cu、N1、Co、Ru、Au以及Ag中的至少一种材料构成。
[0041]第二，在上述步骤S02中，上述的图案转印工艺，是指将形成在中间载体上的具有一定图案的膜层(如上述的缓冲层11)转移到目标载体(如上述的衬底层10)上的工艺。即将已经生长好的缓冲层11转移至衬底层10上，从而不会产生由于缓冲层11与衬底层10晶格常数匹配较差而导致的缓冲层11中出现结构缺陷。
[004 2]这里，图案转印工艺具体可以包括但不限于热转印、激光转印、压力转印以及胶体转印中的任一种。
[0043]示例的，上述图案转印工艺具体可以采用以下子步骤完成:
[0044]S21、在基底层20上形成缓冲层11 ;其中，根据缓冲层11的具体材料不同可以选择蒸镀法、CVD (Chemical Vapor Deposit1n，化学气相沉积法)等多种成膜工艺；
[0045]S22、采用覆膜工艺，将基底层20与缓冲层11经加热、加压处理后黏合在一起；其中，覆膜工艺是指通过覆膜机等设备在缓冲层11的表面覆盖一定厚度的释放胶层，以实现后续的图案转移；
[0046]S23、通过释放胶层将包括有缓冲层11与基底层20的层叠结构02转印至衬底层10上，释放胶层与衬底层10直接接触；
[0047]S24、根据释放胶层的化学性质，去除释放胶层，以使缓冲层11与衬底层10直接接触，以完成后续的器件制备工艺。
[0048]这里，根据释放胶层具有的不同化学性质，相应地去除释放胶层的方式也不同。例如，当释放胶层由热释放胶构成，通过加热的方式使热释放胶释放而去除；当释放胶层由光敏释放胶构成，则通过UV (ultrav1let,紫外光)照射的方式使光敏释放胶释放而去除；当释放胶层由反应释放胶构成，则通过相应的化学反应使反应释放胶释放而去除；当释放胶层由压敏释放胶构成，则通过施加压力的方式使压敏释放胶释放而去除。
[0049]第三、在上述步骤S03中，去除基底层20可以采用干法刻蚀、湿法刻蚀等多种膜层去除方式，具体不作限定。
[0050]基于此，本发明实施例提供的上述制备方法，通过采用图案转印的方式将已经生长好的缓冲层11转移至衬底层10上，因此不会产生由于缓冲层11与衬底层10晶格常数匹配较差而导致的缓冲层11中出现结构缺陷，保证了器件的良好发光性能，从而可实现大面积发光源的量产化制备。
[0051]在上述基础上优选的，缓冲层11由石墨烯构成。这里，石墨烯材料是指由一层或多层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。由于其具有的特殊结构，因此石墨烯具有一系列优异的性能，如石墨烯的全光线透过率彡97.7%，远高于ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)材料的86%的全光线透过率；常温下的电子迀移率超过1.5X104，高于纳米碳管或低温多晶硅材料；电阻率约为1.0Χ10_6Ω.cm，远低于铜或银材料。
[0052]这里，相比于现有技术中缓冲层11采用氮化物半导体材料构成的结构，如图2所示，由于缓冲层11上需要生长N型半导体层或P型半导体层，不能直接形成电极结构，因此无法制作垂直结构的器件，通常只能分别在N型半导体层、P型半导体层的表面制作N型电极和P型电极，由于N型半导体层和P型半导体层为发光面，因此上述的结构造成了有效发光面的减小，光损失严重。
[0053]而本发明实施例以石墨烯构成缓冲层11，其不但能起到现有技术中的电致发光器件中的缓冲层的作用，并且由于缓冲层11具有的高透过率和低电阻率，还可作为电致发光器件01中的阳极或阴极结构。当由石墨烯构成的缓冲层11作为上述电致发光器件01中的阳极或阴极时，可实现整面发光，从而避免产生现有技术中在发光面制作η型电极和P型电极，造成了有效发光面减小，光损失严重的问题。
[0054]并且，由于石墨烯的导热系数高达5300W/m.K，高于碳纳米管和金刚石，更有利于电致发光器件01的散热。因此还可进一步解决当电致发光器件01面积较大时的散热困难冋题。
[0055]在此基础上，上述制备方法还包括:
[0056]S04、如图3所示，在形成的缓冲层11上依次形成第一半导体层12、第二半导体层
13;其中，第一半导体层12与第二半导体层13互为N型半导体与P型半导体。
[0057]需要说明的是，第一半导体层12与第二半导体层13互为N型半导体与P型半导体，是指当第一半导体层12为N型半导体时，第二半导体层13为P型半导体；反之，当第一半导体层12为P型半导体时，第二半导体层13为N型半导体。
[0058]例如，第一半导体层12可以为N型GaN(氮化镓)、第二半导体层13为P型GaN，具体可以为对N型GaN进行Mg (镁)离子掺杂形成的P型GaN ;或者，第一半导体层12可以为N型GaAs (砷化镓)、第二半导体层13为P型GaAs，具体可以为对N型GaAs进行Be (铍)离子掺杂形成的P型GaAs ;再或者，第一半导体层12可以为N型GaP (磷化镓)、第二半导体层13为P型GaP，具体可以为对N型GaP进行Zn (锌)和/或Mg离子掺杂形成的P型GaP0
[0059]即，第一半导体层12与第二半导体层13构成了电致发光器件01中的PN结，其发光原理如图4所示，即P型半导体作为PN结的P区、N型半导体作为PN结的N区，在外加电场的作用下，P区、N区中分别激发出空穴、电子，并在P区与N区交界处复合发光。
[0060]这里，由于第一半导体层12的下方为由石墨烯构成的缓冲层11，石墨烯与GaN等发光材料的晶格常数匹配性较好，可以起到使第一半导体层12在其上外延生长的作用，有利于减小第一半导体层12中出现结构缺陷。因此，优选的，采用MOCVD (Metal-OrganicChemical Vapor Deposit1n，金属有机化合物化学气相淀积)工艺形成第一半导体层12 ;其中，MOCVD是在气相外延生长(vapour phase epitaxy，简称VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。
[0061]同样的，由于第二半导体层13的下方为第一半导体层12，可以起到使第二半导体层13在其上外延生长的作用，因此，优选的，采用MOCVD工艺形成第二半导体层13。
[0062]在此基础上，上述制备方法还包括:
[0063]S05、如图5所示，在形成的第二半导体层13上形成由透明导电材料构成的电极层
14;其中，电极层14与由石墨烯构成的缓冲层11互为阴极与阳极。
[0064]这里，电极层14 可以采用 ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)、IZO(Indium ZincOxide，氧化铟锌)、FT0(Fluorine-Doped Tin Oxide，氟掺杂二氧化锡)等透明导电材料构成，并鹅考采用蒸镀法等多种工艺制备，以实现双面发光，提高上述电致发光器件01的应用领域。
[0065]其中，电极层14与由石墨烯构成的缓冲层11互为阴极与阳极是指，当电极层14为阴极时，缓冲层11为阳极；反之，当电极层14为阳极时，缓冲层11为阴极。
[0066]在上述基础上优选的，衬底层10至少由二氧化娃(S12)构成。这里，由于S12M料广泛存在于自然界的各种矿石材料中，易于获取且价格低廉，替代传统的应用于电致发光器件中的Al2O3 (蓝宝石)、SiC (碳化硅)可显著减少电致发光器件01的成本，从而实现大面积发光源的量产。
[0067]其中，作为显示产品的常见衬底材料之一的玻璃，其化学组成为Na2O -CaO WS12,即主要成分为S12，相对于纯S12不需要经过复杂的提纯工艺，更易于获取；并且，玻璃的源材料成本仅相当于Al2O3衬底材料成本的十分之一甚至更低。此外，玻璃作为衬底材料已广泛应用于显示技术领域中的各种显示产品中，生产技术更为成熟，适宜于量产。因此，本发明实施例进一步优选的，衬底层10采用玻璃材料构成。
[0068]基于此，通过本发明实施例提供的上述制备方法，由于选用价格低廉、易于获取的S12作为衬底层10的材料，取代了以往价格昂贵、制备工艺复杂的Al 203、SiC衬底材料，因此降低了电致发光器件01的制备成本；在此基础上，由于衬底层10采用S12材料构成，因此采用图案转印的方式将已经生长好的缓冲层11转移至衬底层10上，不会产生由于缓冲层11与S1^aB格匹配较差而导致的缓冲层11中出现结构缺陷，保证了器件的良好发光性能，从而可实现大面积发光源的量 产化制备。
[0069]进一步的，本发明实施例提供了一种采用上述制备方法获得的电致发光器件01，参考图1c所示，该电致发光器件01包括:位于衬底层10上的缓冲层11。
[0070]这里，由于S12材料广泛存在于自然界的各种矿石材料中，易于获取且价格低廉，替代传统的Al203、SiC可显著减少电致发光器件Ol的成本，从而实现大面积发光源的量产。
[0071]在上述基础上优选的，缓冲层11由石墨烯构成。相比于现有技术中缓冲层11采用氮化物半导体材料构成的结构，本发明实施例以石墨烯构成缓冲层11，其不但能起到现有技术中的缓冲层的作用，并且由于缓冲层11具有的高透过率和低电阻率，还可作为电致发光器件01中的阳极或阴极结构。当由石墨烯构成的缓冲层11作为上述电致发光器件01中的阳极或阴极时，可实现整面发光，从而避免产生现有技术中在发光面制作η型电极和P型电极，造成了有效发光面减小，光损失严重的问题。
[0072]并且，由于石墨烯的导热系数高达5300W/m.K，高于碳纳米管和金刚石，更有利于电致发光器件01的散热。因此还可进一步解决当电致发光器件01面积较大时的散热困难冋题。
[0073]进一步的，参考图3所示，该电致发光器件01还包括:位于缓冲层11上的第一半导体层12 ;位于第一半导体层12上的第二半导体层13 ;其中，第一半导体层12与第二半导体层13互为N型半导体与P型半导体。
[0074]例如，第一半导体层12可以为N型GaN、第二半导体层13为P型GaN，具体为对N型GaN进行Mg离子掺杂形成的P型GaN。
[0075]进一步的，参考图5所示，该电致发光器件01还包括:位于第二半导体层13上的由透明导电材料构成的电极层14 ;其中，电极层14与由石墨烯构成的缓冲层11互为阴极与阳极。
[0076]这里，电极层14 可以采用 ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)、IZO(Indium ZincOxide，氧化铟锌)、FT0(Fluorine-Doped Tin Oxide，氟掺杂二氧化锡)等透明导电材料构成，并鹅考采用蒸镀法等多种工艺制备，以实现双面发光，提高上述电致发光器件01的应用领域。
[0077]在此基础上，由于缓冲层11采用石墨烯构成，其功函数较低，作为阴极时有利于电子的激发；而由IT0、IZ0、FT0等透明导电材料构成的电极层14功函数较高，作为阳极时有利于空穴的激发，因此优选的，缓冲层11为阴极；电极层14为阳极；相应的，与缓冲层11直接接触的第一半导体层12为N型半导体(多电子)，与电极层14直接接触的第二半导体层13为P型半导体(多空穴)。
[0078]进一步的，如图6所示，该电致发光器件01还包括:由透明材料构成的外壳15 ;粘结外壳15与衬底层10的四周的封框胶16 ;其中，形成于衬底层10上的缓冲层11、第一半导体层12、第二半导体层13以及电极层14均位于外壳15内部。
[0079]这里，外壳15可以由玻璃、树脂等透明材料构成，以对上述的各结构提供封装保护的同时，实现双面发光。
[0080]本发明实施例还提供了一种背光源组件，包括上述的电致发光器件01。
[0081]本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述的背光源组件。这里，显示装置例如可以为液晶显示器、液晶电视、数码相框、手机、平板电脑等具有任何带有背光源组件的显示产品或者部件。
[0082]需要说明的是，本发明所有附图是上述电致发光器件及其制备方法的简略的示意图，只为清楚描述本方案体现了与发明点相关的结构，对于其他的与发明点无关的结构是现有结构，在附图中并未体现或只体现部分。
[0083]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种电致发光器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括:在衬底层上形成缓冲层的步骤；所述在衬底层上形成缓冲层的步骤包括: 在基底层上形成缓冲层；其中，构成所述基底层的材料与构成所述缓冲层的材料晶格常数相匹配； 采用图案转印工艺，将包括有所述缓冲层与所述基底层的层叠结构转印至所述衬底层上；其中，所述缓冲层与所述衬底层直接接触； 去除所述基底层，露出所述缓冲层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述图案转印工艺包括:热转印、激光转印、压力转印以及胶体转印中的任一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲层由石墨烯构成。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述基底层由Cu、N1、Co、Ru、Au以及Ag中的至少一种材料构成。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括: 在形成的所述缓冲层上依次形成第一半导体层、第二半导体层； 其中，所述第一半导体层与所述第二半导体层互为N型半导体与P型半导体。6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括: 在形成的所述第二半导体层上形成由透明导电材料构成的电极层； 其中，所述电极层与由石墨烯构成的所述缓冲层互为阴极与阳极。7.根据权利要求1至6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述衬底层至少由二氧化硅构成。8.—种电致发光器件，其特征在于，所述电致发光器件采用上述权利要求1至7任一项所述的制备方法获得。9.根据权利要求8所述的电致发光器件，其特征在于，所述缓冲层由石墨烯构成。10.根据权利要求9所述的电致发光器件，其特征在于，所述电致发光器件还包括: 位于所述缓冲层上的第一半导体层； 位于所述第一半导体层上的第二半导体层； 其中，所述第一半导体层与所述第二半导体层互为N型半导体与P型半导体。11.根据权利要求10所述的电致发光器件，其特征在于，所述电致发光器件还包括: 位于所述第二半导体层上的由透明导电材料构成的电极层； 其中，所述电极层与由石墨烯构成的所述缓冲层互为阴极与阳极。12.根据权利要求11所述的电致发光器件，其特征在于， 所述缓冲层为阴极； 所述电极层为阳极； 所述第一半导体层为N型半导体； 所述第二半导体层为P型半导体。13.根据权利要求8至12任一项所述的电致发光器件，其特征在于，所述衬底层至少由二氧化硅构成。14.根据权利要求11或12所述的电致发光器件，其特征在于，所述电致发光器件还包括: 由透明材料构成的外壳； 粘结所述外壳与所述衬底层的四周的封框胶； 其中，形成于所述衬底层上的所述缓冲层、所述第一半导体层、所述第二半导体层以及所述电极层均位于所述外壳内部。15.一种背光源组件，其特征在于，所述背光源组件包括如权利要求8至14任一项所述的电致发光器件。16.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求15所述的背光源组件。
【专利摘要】本发明实施例提供了一种电致发光器件及其制备方法、背光源组件、显示装置，涉及显示技术领域，可降低衬底成本，同时减小外延层中的结构缺陷，实现大面积发光源的量产化。该电致发光器件的制备方法包括在衬底层上形成缓冲层的步骤；所述在衬底层上形成缓冲层的步骤包括：在基底层上形成缓冲层；其中，构成所述基底层的材料与构成所述缓冲层的材料晶格常数相匹配；采用图案转印工艺，将包括有所述缓冲层与所述基底层的层叠结构转印至所述衬底层上；其中，所述缓冲层与所述衬底层直接接触；去除所述基底层，露出所述缓冲层。用于电致发光器件及包括该电致发光器件的背光源组件、显示装置的制备。
【IPC分类】H01L33/40, H01L33/00
【公开号】CN104882518
【申请号】CN201510209466
【发明人】王晨如, 董学, 王光泉, 孙海威, 陈丽莉, 翟明, 董瑞君
【申请人】京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方光电科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月28日