CN103427044A - 量子点红光发光器件 - Google Patents
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Abstract
一种量子点红光发光器件，其特征在于，包括：阴极部，提供并传输电子；阳极部，提供并传输空穴；以及发光部，根据阴极部传输来的电子以及阳极部传输来的空穴的复合使两种不同的发光层相协调而发出红光。本发明提供的量子点红光发光器件既提高量子点红光器件的发光强度又可以消除传统量子点红光器件中的红移现象，同时提高了器件的色饱和度。
Description
技术领域
一种红光发光器件，特别是一种利用新型发光材料——量子点来作为发光主体的量子点红光发光器件的器件。
背景技术
近年来，随着半导体照明技术的发展，各种发光器件结构不断得到提出，量子点LED(QD-LED)半导体技术便是其中之一。它是把有机材料和高效发光无机纳米晶结合在一起而产生的拥有新型结构的量子点有机发光器件，通过改变发光材料量子点的尺寸能产生和发出任意可见波长(即各种颜色)的光。跟普通无机半导体发光二极管相比具有无可比拟的技术优势和应用前景。
由于QD-LED的如此多的优点，量子点发光二极管在显示器中的应用前景非常让人振奋。QD-LED以无机量子点作为发光层的复合性材料，除了具有小分子和高分子材料的特性之外，还降低对封装的严苛要求。由于量子点是由无机材料所构成，使得它们在水气或氧气中，比同类的有机半导体更为稳定，量子LED的量子效率可达90％，并且搭配商业化的有机传输层，便可制成QD-LED组件。
图1为传统的量子点红光发光器件的结构示意图。如图1所示，目前，量子点红光LED器件结构的实现具有很多种方案，其基本器件结构组成包括阳极1，阳极辅助层2，空穴传输层3，发光层4，电子传输层5，以及阴极6。此种器件结构为基础的量子点LED具体实现方式为：ITO膜以及PEDOT:PSS膜提供空穴，poly-TPD膜层作为空穴传输层传输空穴，红色量子点膜层为发光层，Alq3为电子传输层，Al膜作为阴极提供电子。虽然以此结构和上述膜层组成的器件可以得到需要的红光，但是在发光强度方面有着明显的限制，同时由于器件光谱存在明显的红移现象，从而偏离了发光材料的本质发光特性。
发明内容
为了提高量子点红光器件的发光强度、器件的色饱和度以及消除上述器件的红移现象，本发明设计了一种新型的量子点红光发光器件。
本发明提供的一种量子点红光发光器件，其特征在于，包括：阴极部，提供并传输电子；阳极部，提供并传输空穴；以及发光部，根据阴极部传输来的电子以及阳极部传输来的空穴的复合使两种不同的发光层相协调而发出红光。
进一步，本发明提供的量子点红光发光器件的特征还在于：阴极部，具有提供电子的电子注入层，以及接收并传输电子注入层提供的电子并阻碍空穴进入阴极部的电子传输层；阳极部，具有提供空穴的空穴注入层，以及接收和传输空穴注入层的提供的空穴并阻碍电子进入阳极部的空穴传输层；发光部，具有由绿色量子点薄膜构成的第一发光层、由红色量子点薄膜构成的第二发光层、以及位于两者之间的用于传导第一发光层和第二发光层所发出的光子的中间传导层，所述第一发光层接收电子传输层传输来的电子以及穿过第二发光层和中间传导层的空穴，这些电子与这些空穴相复合而发出绿光；第二发光层接收空穴传输层传输过来的空穴以及穿过第一发光层和中间传导层的电子，这些空穴与这些电子相复合而发出红光；中间传导层通过传导电子并且遮挡掉绿光从而保证了发光部发出色饱和较高的红光，同时第一发光层产生的光子使得第二发光层发出的红光效率得到了明显的提高。
发明作用与效果
本发明提供的量子点红光发光器件由于引入了中间传导层从而使第一发光层发出的绿光与第二发光层发出的红光综合作用消除掉了传统红光量子点器件的红移现象，中间传导层同时遮挡掉绿光从而保证了发光部发出色饱和较高的红光，提高了器件的色饱和度。同时第一发光层产生的光子使得第二发光层发出的红光效率得到了明显的提高，所以，该量子点红光发光器件既解决了红移现象又提高了红光的发光效率。在显示领域对于光源的色饱和度具有严格的要求，而本发明的红光器件具有高色饱和度，因此不但可以应用于现实照明，而且在飞机舱驾驶仓的照明系统中也具有内在的应用潜力。
附图说明
图1为传统的量子点红光发光器件的结构示意图。
图2为本发明在实施例中的量子点红光发光器件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
图2为本发明在实施例中的量子点红光发光器件的结构示意图。如图2所示，一种量子点红光发光器件包括：由ITO玻璃1和PEDOT:PSS 2构成的用于提供空穴的空穴注入层；由poly-TPD膜3构成的用于接收并传输空穴注入层所提供的空穴并阻碍电子进入阳极部的空穴传输层，该空穴传输层提高了空穴注入率；由铝膜8构成的用于提供电子的电子注入层；由ZnO膜7构成的用于接收并传输电子注入层提供的电子并阻碍空穴进入阴极部的电子传输层，该电子传输层提高了电子注入率；由QD(523nm)膜6(即绿色量子点薄膜)构成的第一发光层；由QD(608nm)膜4(即红色量子点薄膜)构成的第二发光层；以及由铝膜5构成的位于两者之间的用于传导第一发光层和第二发光层所发出的光的中间传导层。
其中，第一发光层接收电子传输层传输来的电子以及穿过第二发光层和中间传导层的空穴，这些电子与这些空穴相复合而发出绿光；第二发光层接收空穴传输层传输过来的空穴以及穿过第一发光层和中间传导层的电子，这些空穴与这些电子相复合而发出红光；中间传导层使得红光发光层与绿光发光层相互总用可消除掉器件的红移现象并同时遮挡掉绿光从而保证了发光部发出色饱和较高的红光，同时第一发光层产生的光子使得所述第二发光层发出的红光效率得到了明显的提高。
空穴注入层与空穴传输层构成一个阳极部，阳极部中PEDOT:PSS2增加了阳极部的工作函数，从而降低了ITO表面的粗糙度以及稳定的无针孔导电性；电子注入层和电子传输层构成一个阴极部；第一发光层、第二发光层和对两者具有保护作用的中间传导层三者形成一个通过第一色光和第二色光相协调而发出红光的发光部。
该量子点红光发光器件的制备过程如下：
一、溶液配制以及掩模版制作
Poly-TPD溶液的配制材料及比例为：1ml氯苯∶10mg poly-TPD；
第二发光层的量子点溶液配制材料及比例为(1ml甲苯∶5mg QD(608nm)；第二发光层的量子点溶液配制材料及比例为1ml氯仿∶5mgQD(523nm))；本器件选取的量子点材料为CdSe/ZnS核壳型量子点；
掩膜板：利用3mm打孔机在金箔纸上打出相应的孔以确定器件的尺寸；
二、ITO玻璃1的清洗
(1)利用去离子水超声清洗切割好的ITO玻璃1五到十分钟左右；
(2)取一定量的丙酮溶液加热56℃左右清洗步骤(1)中清洗好的ITO玻璃20分钟左右；
(3)取一定量的甲醇溶液加热到86℃左右清洗步骤(2)中清洗好的ITO玻璃20分钟左右；
(4)取一定量的乙醇溶液加热到80℃左右清洗步骤(3)中清洗好的ITO玻璃20分钟左右；
(5)取一定量的去离子水溶液加热到85℃左右清洗步骤(4)中清洗好的ITO玻璃10分钟左右；
(6)烘干步骤(5)中清洗好的ITO玻璃进行膜层的旋涂。
三、膜层的制作
(1)PEDOT:PSS 2的旋涂：吸取PEDOT:PSS溶液使其完全覆盖在(二)中清洗好的ITO玻璃1表面，2000rpm的转速下旋转40s，然后在150℃的加热平台烘烤15分钟左右；
(2)poly-TPD 3的旋涂：吸取利用氯苯试剂配置好的poly-TPD溶液，完全覆盖在步骤(1)中旋涂烘干之后的PEDPT:PSS膜表面，1000rpm的转速下旋转40s，然后在120℃的加热平台烘烤30分钟左右；
(3)QDs(608nm)4的旋涂：吸取利用甲苯试剂配置好的QD(608nm)溶液，完全覆盖在步骤(2)中的旋涂烘干之后的poly-TPD膜表面，1000rpm的转速下旋转40s，然后在80℃的加热平台烘烤30分钟左右；
(4)铝膜5的蒸镀：采用热蒸发方式蒸镀铝膜，控制镀膜速率保持在在
左右，然后蒸镀10nm的铝膜在步骤(3)中QD膜的表面。
(5)QDs(523nm)6的旋涂：吸取利用甲苯试剂配置好的QD(523nm)溶液，完全覆盖在步骤(4)中的铝膜表面，1000rpm的转速下旋转40s，然后在80℃的加热平台烘烤30分钟左右；
(6)ZnO膜层7的旋涂：吸取5nmZnO乙醇溶液，完全覆盖在步骤(5)中的QDs膜表面，1000rpm的转速下旋转40s，然后在80℃的加热平台烘烤30分钟左右；
(7)铝膜8的蒸镀：采用热蒸发方式蒸镀铝膜，首先贴好(一)中做好的掩膜板从而选取器件。其次控制镀膜速率保持在
左右，然后蒸镀30nm的铝膜在步骤(6)中ZnO膜的表面，接着增加镀膜速率至
左右，蒸镀170nm的铝膜，使整个铝膜的厚度达到200nm.到此器件的制备工作全部完成。
实施例作用与效果
综上所述，本实施例中提供的一种新型量子点红光发光器件是在红色、绿色量子点之间引入了由铝膜构成的中间传导层以及采用ZnO膜构成的电子传输层来实现器件的电致发光。一方面，由于ZnO膜层相比Alq3膜层在电子传输能力方面提高了很多，从而导致传输到发光层的电子效率提高数倍直接导致器件光效也提高了数倍。另一方面，因为注入到第一发光层(绿色量子点)的电子在和空穴复合发光以后，不但对于第二层发光材料(红色量子点)提供了更多的电子和空穴复合，同时光致发光也导致第二层发光材料的发光。此外本器件的结构可以进一步消除由于热激发导致的器件光谱明显的红移现象，弥补了传统红光发光器件的不足。
另外，在显示领域对于光源的色饱和度具有严格的要求，而本发明的红光器件具有高色饱和度，因此不但可以应用于现实照明，而且在飞机舱驾驶仓的照明系统中也具有内在的应用潜力。
Claims (2)
1.一种量子点红光发光器件，其特征在于，包括：
阴极部，提供并传输电子；
阳极部，提供并传输空穴；以及
发光部，根据阴极部传输来的电子以及阳极部传输来的空穴的复合使两种不同的发光层相协调而发出红光。
2.根据权利要求1所述的量子点白光发光器件，其特征在于：
其中，所述阴极部，具有提供所述电子的电子注入层，以及接收并传输所述电子注入层提供的电子并阻碍所述空穴进入所述阴极部的电子传输层；
所述阳极部，具有提供空穴的空穴注入层，以及接收并传输所述空穴注入层所提供的空穴并阻碍所述电子进入所述阳极部的空穴传输层；
所述发光部，具有由绿色量子点薄膜构成的第一发光层、由红色量子点薄膜构成的第二发光层、以及位于两者之间的用于传导所述第一发光层和所述第二发光层的中间传导层，所述第一发光层接收所述电子传输层传输来的所述电子以及穿过所述第二发光层和所述中间传导层的空穴，所述电子与所述空穴相复合而发出绿光；所述第二发光层接收所述空穴传输层传输过来的所述空穴以及穿过所述第一发光层和中间传导层的电子，所述空穴与所述电子相复合而发出红光；所述中间传导层使得红光发光层与绿光发光层相互总用可消除掉器件的红移现象并同时遮挡掉所述绿光从而保证了发光部发出色饱和较高的红光，同时所述第一发光层产生的光子使得所述第二发光层发出的红光效率得到了明显的提高。
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Cited By (1)
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2012
- 2012-05-31 CN CN2012101747770A patent/CN103427044A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20131204 |