CN101009349A - 柔性量子点聚合物白光电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种柔性量子点聚合物白光电致发光器件及其制备方法，本发明以蓝光ZnS量子点红光PPV复合物为主体发光材料，在PET衬底的ITO表面分别利用旋转涂覆和真空蒸镀法，将原料依次制成一定厚度的薄膜，得到具有如下结构的器件：ITO/ZnS∶PPV(y nm)/Alq3(z nm)/Al(x nm)。该器件无需分别制备三种基色的发光层，并对它们分别进行繁琐的光刻过程等，具有制备工艺简单、柔性可弯曲、重复性好的特点；将其与较为成熟的微电子刻蚀彩色滤色膜技术相结合，则有望能够得到全色显示。

Description

柔性量子点聚合物白光电致发光器件及其制备方法

【技术领域】

本发明专利涉及一种新型平板型显示器件——柔性量子点聚合物白光电致发光器件及其制备方法。

【背景技术】

柔性电致发光显示器件是将柔韧可弯曲且具有良好透光性的材料作为衬底来代替普通器件的玻璃衬底，与普通电致发光器件相比，具有轻、薄、抗振动和耐冲击等特点。因此，柔性电致发光显示器件作为一种新型的固体平板化和柔性化显示器件，在便携式显示设备、军事领域有着重要的应用前景。虽然其发展迅速，但全色显示问题一直是制约其产业化进程的一个重要因素。

量子点是准零维纳米半导体材料，它由少量原子或原子团构成，通常三维尺度在1～10nm。由于尺寸量子效应和介电限域效应的影响，显示出独特的荧光特性等物理和化学特性，使得量子点在光电子学和生物学等方面具有广阔的应用前景。量子点电致发光器件具有低功耗、高效率、响应速度快和重量轻等优点，可以大面积成膜，是一种具有巨大的学术价值和良好商业前景的光子器件。在材料方面国际上多选择ZnS包覆CdSe量子点作为电致发光器件的发光层，但是镉(Cd)的毒性较大，可经食物、水或空气进入人体，对人体产生严重的毒害作用。鉴于此，欧盟通过电子电机设备中危害物质禁用指令(RoHS)，自2006年7月1日起禁止在电子产品中使用镉(Cadmium)等物质。所以，开发出新型环保量子电材料是量子点电致发光器件发展的方向。

同时，国际上传统的获得白光的方法多是通过多层结构实现的，即采用将红、绿、蓝三种发光层堆积的方法，通过混合三基色来获得白光，此种方法的不足之处表现为制备工艺复杂，较难掌握，成本较高，且器件的白光色度易随着外加驱动电压的变化而改变，此外由于多层结构易造成自吸收，一般量子效率都比较低。同时量子点与聚合物形成的复合材料具有优良的物理性能和光电性能。

【发明内容】

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种量子点聚合物白光电致发光器件及其制备方法。本发明以不含镉(Cd)等有毒成分并具有良好热稳定性的蓝光ZnS量子点与红光PPV的复合物为发光层材料，实现单一发光层、较大面积且发光均匀的平板型柔性白光量子点聚合物电致发光器件。

本发明提供的柔性量子点聚合物白光电致发光器件，其特征在于该发光器件自下而上依次由以下各层组成：

PET(聚对苯二甲酸乙二酯)衬底的ITO阳极；发光层蓝光ZnS量子点红光PPV复合物；电子传输层Alq3(8-羟基喹林三铝)和金属Al阴极。

本发明还提供一种上述的柔性量子点聚合物白光电致发光器件的制备方法，包括：

(1)将刻蚀成5mm*60mm条形PET衬底的ITO阳极在清洁剂中反复清洗后，再分别经异丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超声清洗，最后在红外烘箱中干燥待用；

(2)将ZnS量子点与聚合物PPV按质量比为1∶1～3∶1，溶于1～2mg/ml的氯仿溶液中，采用旋转涂覆法成膜；低速1000～1400rpm，成膜时间10～20s，高速3000～4000rpm，成膜时间10～30s，完成后将其置于干燥器内3～10小时；

(3)将Alq3并压制成片，采用真空蒸镀法在发光层上成膜，形成电子传输层，其条件为：真空度大于8×10^-4Pa，蒸发电流约为3～5A，蒸发时间为10～20分钟；

(4)Al阴极的制备采用在钨合金炉丝上分挂约1～2cm长的AL丝，借助条形掩膜板，在发光层之上真空蒸镀一薄层条形Al，真空度大于8×10^-4Pa.，蒸发电流为10～30A，蒸发时间为10～20分钟；

(5)使用聚三氟氯乙烯对器件进行了封装，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然后将其覆盖在已制备好的镀有功能层的一面，露出ITO阳极和Al阴极，用环氧树脂胶将四周密封，移入保干器中静置10～30分钟，使环氧树脂胶固化；

(6)将上述制成的器件中所有的条形ITO阳极一端接直流电源正极，所有条形Al阴极一端接直流电源负极，得到点阵式柔性白光量子点聚合物电致发光器件。

本发明的优点和积极效果：本发明提供了一种柔性白光量子点聚合物电致发光器件，该白光器件无需分别制备三种基色的发光层，并对它们分别进行繁琐的光刻过程等，具有制备工艺简单、重复性好的特点；该柔性白光量子点电致发光器件适于作为这类显示器件的背光源，同时它还比一般的单色光背光源具有更小的功耗，具有更高的对比度和亮度。并且将其与较为成熟的微电子刻蚀彩色滤色膜技术相结合，则有望能够得到全色显示。此外，该柔性白光量子点电致发光器基本实现了柔性显示且抗振动和耐冲击性较强，对器件进行了简单的封装，并比较了封装器件工作寿命已提高了8倍，这说明该封装手段有效。

【附图说明】

图1是柔性白光量子点聚合物电致发光器件具体结构示意图；

【具体实施方式】

本发明以蓝光ZnS量子点红光PPV复合物为主体发光材料，在PET层的ITO表面分别利用旋转涂覆和真空蒸镀法，将原料依次制成一定厚度的薄膜，得到具有如下结构的器件：ITO/ZnS∶PPV(y nm)/Alq3(z nm)/Al(x nm)；其中，30≤y≤60nm；20≤z≤40nm；60≤x≤150nm，发光层ZnS量子点与聚合物PPV的质量比在1∶1～3∶1之间。相应材料分子式如下所示：

实施例1：

(1)将刻蚀成5mm*60mm条形PET衬底的ITO阳极在清洁剂中反复清洗后，再分别经异丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超声清洗，最后在红外烘箱中干燥待用；

(2)将ZnS量子点与聚合物PPV按质量比为2∶1中，溶于1～2mg/ml的氯仿溶液中，采用旋转涂覆法成膜；低速1100rpm，成膜时间20s，高速3000rpm，成膜时间30s，完成后将其置于干燥器内10小时；

(3)将Alq3并压制成片，采用真空蒸镀法在发光层上成膜，形成电子传输层，其条件为：真空度大于8×10^-4Pa，蒸发电流约为5A，蒸发时间为15分钟；

(4)Al阴极的制备采用在钨合金炉丝上分挂约2cm长的Al丝，借助条形掩膜板，在发光层之上真空蒸镀一薄层条形Al，真空度大于8×10^-4Pa.，蒸发电流约为30A，蒸发时间约为12分钟；

(5)使用聚三氟氯乙烯对器件进行了封装，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然后将其覆盖在已制备好的镀有功能层的一面，露出ITO阳极和Al阴极，用环氧树脂胶将四周密封，移入保干器中静置30分钟，使环氧树脂胶固化；

(6)将上述制成的器件中所有的条形ITO阳极一端接直流电源正极，所有条形Al阴极一端接直流电源负极，得到点阵式柔性白光量子点聚合物电致发光器件。

实施例2：

(1)将刻蚀成5mm*50mm条形PET衬底的ITO阳极在清洁剂中反复清洗后，再分别经异丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超声清洗，最后在红外烘箱中干燥待用；

(2)将将ZnS量子点与聚合物PPV按质量比为2∶1中，溶于1～2mg/ml的氯仿溶液中，采用旋转涂覆法成膜；低速1300rpm，成膜时间20s，高速3000rpm，成膜时间30s，完成后将其置于干燥器内8小时；

(3)将PBD溶于1.6mg/ml的氯仿溶液中，采用旋转涂覆法成膜；低速1000rpm，成膜时间18s，高速3000rpm，成膜时间25s，完成后将其置于干燥器内6小时；

(4)Al阴极的制备采用在钨合金炉丝上分挂约2cm长的Al丝，借助条形掩膜板，在发光层之上真空蒸镀一薄层条形Al，真空度大于8×10^-4Pa.，蒸发电流约为30A，蒸发时间约为15分钟；

(5)使用聚三氟氯乙烯对器件进行了封装，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然后将其覆盖在已制备好的镀有功能层的一面，露出ITO阳极和Al阴极，用环氧树脂胶将四周密封，移入保干器中静置25分钟，使环氧树脂胶固化；

(6)将上述制成的器件中所有的条形ITO阳极一端接直流电源正极，所有条形Al阴极一端接直流电源负极，得到点阵式柔性白光量子点聚合物电致发光器件。

Claims (5)

1、一种柔性量子点聚合物白光电致发光器件，其特征在于该发光器件自下而上依次由以下各层组成：

1)PET衬底的ITO阳极；

2)发光层蓝光ZnS量子点红光PPV复合物；

3)电子传输层Alq3；

4)Al阴极层。

2、根据权利要求1所述的柔性量子点聚合物白光电致发光器件，其特征是发光层ZnS量子点与聚合物PPV的质量比在1∶1～3∶1，发光层厚度y为30≤y≤60nm。

3、根据权利要求1所述的柔性量子点聚合物白光电致发光器件，其特征是电子传输层厚度z为20≤z≤40nm。

4、根据权利要求1所述的柔性量子点聚合物白光电致发光器件，其特征是Al阴极层厚度t为60≤x≤150nm。

5、一种权利要求1所述的柔性量子点聚合物白光电致发光器件的制备方法，其特征是该方法包括以下步骤：

(1)将刻蚀成5mm*60mm条形PET衬底的ITO阳极在清洁剂中反复清洗后，再分别经异丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超声清洗，最后在红外烘箱中干燥待用；

(2)将ZnS量子点与聚合物PPV按质量比为1∶1～3∶1中，溶于1～2mg/ml的氯仿溶液中，采用旋转涂覆法成膜；低速1000～1400rpm，成膜时间10～20s，高速3000～4000rpm，成膜时间10～30s，完成后将其置于干燥器内3～10小时；

(3)将Alq3并压制成片，采用真空蒸镀法在发光层上成膜，形成电子传输层，其条件为：真空度大于8×10^-4Pa，蒸发电流约为3～5A，蒸发时间为10～20分钟；

(4)Al阴极的制备采用在钨合金炉丝上分挂约1～2cm长的AL丝，借助条形掩膜板，在发光层之上真空蒸镀一薄层条形Al，真空度大于8×10^-4Pa.，蒸发电流为10～30A，蒸发时间为10～20分钟；

(5)使用聚三氟氯乙烯对器件进行了封装，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然后将其覆盖在已制备好的镀有功能层的一面，露出ITO阳极和Al阴极，用环氧树脂胶将四周密封，移入保干器中静置10～30分钟，使环氧树脂胶固化；

(6)将上述制成的器件中所有的条形ITO阳极一端接直流电源正极，所有条形Al阴极一端接直流电源负极，得到点阵式柔性白光量子点聚合物电致发光器件。

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