CN105720176A - 一种胶囊量子点和发光二极管、制备方法及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供一种胶囊量子点和发光二极管、制备方法及显示装置，涉及显示技术领域，可避免通过构图工艺形成图案化的量子点层时，光引发剂接触量子点而导致的荧光淬灭的问题。该胶囊量子点，包括亚微米级或微米级的介孔材料、吸附于所述介孔材料的孔洞内的量子点、以及将所述量子点封装在所述介孔材料的孔洞内的封装材料。用于制作量子点层图案。

Description

一种胶囊量子点和发光二极管、制备方法及显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种胶囊量子点和发光二极管、制备方法及显示装置。
背景技术
量子点(quantumdots，QDs)由有限数目的原子组成，三个维度尺寸均在纳米数量级。由于其能够接受激发光产生荧光，且具有激发光谱窄而发射光谱宽、以及通过改变量子点的尺寸，可使其发射光谱不同的特点，因此，目前量子点材料已经被应用于显示技术领域，以提高发光效率及色域。
然而，在实际应用量子点作为发光层的过程中，需要将量子点薄膜进行图案化。传统的工艺是采用曝光显影及印刷的方式来实现。对于精度要求较低的通常可采用丝印等技术来实现；对于精度要求较高的采用曝光显影的技术，然而在曝光显影的工艺过程中采用的光引发剂通常会导致荧光淬灭，制备的量子点膜层的发光效率低以至不能使用。
例如，当红色量子点光与引发剂369接触时，如图1所示，在很短的时间就使荧光强度剩余百分比达到零。
发明内容
本发明的实施例提供一种胶囊量子点和发光二极管、制备方法及显示装置，可避免通过构图工艺形成图案化的量子点层时，光引发剂接触量子点而导致的荧光淬灭的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种胶囊量子点，包括亚微米级或微米级的介孔材料、吸附于所述介孔材料的孔洞内的量子点、以及将所述量子点封装在所述介孔材料的孔洞内的封装材料。
优选的，所述介孔材料为透明的介孔材料。
优选的，所述封装材料为热固化树脂。
第二方面，提供一种发光二极管，包括依次设置在衬底基板上的第一电极、量子点层和第二电极，所述量子点层包括上述第一方面所述的胶囊量子点。
第三方面，提供一种显示装置，包括上述第二方面所述的发光二极管；其中，所述发光二极管设置在所述显示装置的每个子像素位置处。
优选的，所述显示装置还包括设置在每个子像素位置处的薄膜晶体管；所述薄膜晶体管的漏极与所述第一电极电联接。
第四方面，提供一种胶囊量子点的制备方法，包括：将亚微米级或微米级的介孔材料和量子点混合在热固化树脂中并搅拌均匀；缓慢加热，并按预定速率进行搅拌，通过固化后的树脂将所述量子点封装在所述介孔材料的孔洞内，形成所述胶囊量子点。
优选的，所述介孔材料为透明的介孔材料。
第五方面，提供一种发光二极管的制备方法，包括在衬底基板上依次形成第一电极、量子点层和第二电极，其中，形成所述量子点层，包括：将通过上述第四方面制备的所述胶囊量子点均匀混入光固化树脂中，并涂覆在形成有所述第一电极的基板上；采用掩模板进行曝光、显影后形成所述量子点层。
优选的，所述光固化树脂为正性光刻胶或负性光刻胶。
本发明的实施例提供一种胶囊量子点和发光二极管、制备方法及显示装置，由于通过封装材料将量子点封装在介孔材料的孔洞内，因此当需要通过构图工艺形成图案化的量子点层时，可以避免量子点与光固化树脂中的树脂、溶剂以及光引发剂接触，从而避免了量子点与光引发剂接触而导致的荧光淬灭的问题，因而可保证量子点的稳定性。
附图说明
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。
图1为现有技术提供的一种红色量子点光与引发剂369接触的时间与荧光强度剩余百分比的关系示意图；
图2为本发明实施例提供的一种胶囊量子点的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种发光二极管的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图一；
图5为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图二；
图6为本发明实施例提供的一种胶囊量子点的制备方法的流程示意图；
图7为本发明实施例提供的一种发光二极管的制备方法的流程示意图；
图8(a)为本发明实施例提供的一种发光二极管的制备过程示意图一；
图8(b)本发明实施例提供的一种发光二极管的制备过程示意图二；
图8(c)本发明实施例提供的一种发光二极管的制备过程示意图三。
附图说明：
10-介孔材料；20-量子点；30-封装材料；40-基板；50-第一电极；60-量子点层；70-第二电极；80-薄膜晶体管；90-掩膜板；100-子像素。
具体实施方式
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。
本发明实施例提供了一种胶囊量子点，如图2所示，包括亚微米级或微米级的介孔材料10、吸附于介孔材料10的孔洞内的量子点20、以及将量子点20封装在介孔材料10的孔洞内的封装材料30。
量子点20一般为球形或类球形，是由IIB-VIA族或IIIA-VA族元素组成的纳米颗粒。量子点20是在纳米尺度上的原子和分子的集合体，既可由一种半导体材料组成，如由IIB-VIA族元素(如硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、硒化锌(ZnSe)等)或IIIA-VA族元素(如磷化铟(InP)、砷化铟(InAs)等)组成，也可以由两种或两种以上的半导体材料组成。量子点20的粒径一般介于1～10nm之间，由于电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激发后可以发射出荧光。
需要说明的是，第一，亚微米级或微米级的介孔材料10，是指其介孔材料10的孔径的尺寸在亚微米级或微米级，可根据量子点20的尺寸合理选择介孔材料10，以使介孔材料10的孔洞内多吸附一些量子点20。
其中，介孔材料10可以是硅系介孔材料，也可以是非硅系介孔材料。其中，硅系介孔材料的孔径分布狭窄，孔道结构规则，硅系介孔材料有纯硅介孔材料和掺杂其它元素的硅系介孔材料。非硅系介孔材料包括过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等。
第二，由于量子点20具有尺寸效应，量子点20尺寸的大小与量子点20发出光的光学性质有关。可以根据需要的光的性质，合理选用化学组成和直径符合要求的量子点20。
第三，对于封装介孔材料10孔洞的封装材料30，以能对介孔材料10的孔洞进行封装为准。其中，为了保证光能通过封装材料而发出，需使封装材料30为透明。
本发明实施例提供了一种胶囊量子点，由于通过封装材料30将量子点20封装在介孔材料10的孔洞内，因此当需要通过构图工艺形成图案化的量子点层时，可以避免量子点20与光固化树脂中的树脂、溶剂以及光引发剂接触，从而避免了量子点20与光引发剂接触而导致的荧光淬灭的问题，因而可保证量子点的稳定性。
为了提高量子点20发出的光的利用率，避免位于介孔材料10的中间孔洞内的量子点20发出的光在出射时被介孔材料10吸收或阻挡，优选的，介孔材料10为透明的介孔材料。
其中，透明的介孔材料例如可以是二氧化硅(SiO2)、多孔玻璃、无机硅胶、气凝胶、介孔分子筛等。
基于上述，由于热固化树脂容易制备且成本较低，因而优选的，封装材料30为热固化树脂。
其中，热固化树脂一般由粉剂和液剂两部分组成。粉剂的商品名叫牙托粉，液剂的商品名叫牙托水。牙托粉由甲基丙烯酸甲酯均聚粉或共聚粉、颜料等组成。牙托水由甲基丙烯酸甲酯、交联剂(少量)、阻聚剂(微量)、紫外线吸收剂(微量)组成。
本发明实施例还提供了一种发光二极管，如图3所示，包括依次设置在衬底基板40上的第一电极50、量子点层60和第二电极70，量子点层60包括上述的胶囊量子点。
其中，不对第一电极50和第二电极70进行限定，例如可以是第一电极50是阳极，第二电极70是阴极；当然也可以是，第一电极50是阴极，第二电极70是阳极。
本发明实施例中的发光二级管，由于包括上述的量子点层60，而该量子点层60中的量子点20是通过封装材料30将量子点20封装在介孔材料10的孔洞内，因此当通过构图工艺形成图案化的量子点层60时，可以避免量子点20与光固化树脂中的树脂、溶剂以及光引发剂接触，从而可避免量子点20与光引发剂接触而导致的荧光淬灭的问题，因而可保证量子点20的稳定性。
本发明实施例还提供了一种显示装置，如图4所示，包括上述的发光二极管；其中，所述发光二极管设置在显示装置的每个子像素100位置处。
本发明实施例中的显示装置具体可以是有机电致发光二极管显示器、平板电脑、电视机、笔记本电脑等具有任何显示功能的产品或者部件。
具体的，根据第一电极50和第二电极70材料的不同，可以分为单面发光型和双面发光型显示装置。即：当第一电极50和第二电极70中其中一个电极的材料为不透明材料时，该显示装置为单面发光型；当第一电极50和第二电极70的材料均为透明材料和/或半透明时，该显示装置为双面发光型。
对于单面发光型显示装置，根据第一电极50和第二电极70的材料的不同，又可以分为顶发光型和底发光型。具体的，当第一电极50的材料为透明导电材料，第二电极70的材料为不透明导电材料时，由于光从衬底基底40一侧出射，因此，可以称为底发光型；当第一电极50的材料为不透明导电材料，第二电极70的材料为透明或半透明导电材料时，由于光从与衬底基底40相对的另一侧出射，因此，可以称为顶发光型。
本发明实施例中的显示装置由于包括上述的发光二极管，而该发光二极管中的量子点20在制作过程中是通过封装材料将量子点20封装在介孔材料10的孔洞内，因此当通过构图工艺形成图案化的量子点层60时，可以避免量子点20与光固化树脂中的树脂、溶剂以及光引发剂接触，从而可避免量子点20与光引发剂接触而导致的荧光淬灭的问题，因而可保证量子点20的稳定性。
考虑到无源矩阵应用于大尺寸显示装置时有其不足的一面，优选的，本发明实施例提供的显示装置为有源矩阵型显示装置，即，如图5所示，上述的显示装置还可以包括设置在每个子像素100位置处的薄膜晶体管80。
所述薄膜晶体管80包括栅极、栅绝缘层、半导体有源层、源极和漏极，其中漏极与第一电极50电联接。在此基础上，该显示装置还包括与所述栅极电联接的栅线、栅线引线(图中未标识出)等，与所述源极电联接的数据线、数据线引线(图中未标识出)等。
此处，所述薄膜晶体管是一种具有开关特性的半导体单元，其可以是顶栅型，也可以是底栅型。
本发明实施例还提供了一种如图2所示胶囊量子点的制备方法，如图6所示，包括：
S100、将亚微米级或微米级的介孔材料10和量子点20混合在热固化树脂中并搅拌均匀。
此处，通过均匀搅拌，可使量子点20充分吸附于介孔材料10的孔洞内。
其中，对于介孔材料10、热固化树脂和量子点20的量，以能使量子点20充分吸附在介孔材料10的孔洞内，且热固化树脂能将介孔材料10的孔洞封装为准。
为了提高量子点20发出的光的利用率，避免位于介孔材料10的中间孔洞内的量子点20发出的光在出射时被介孔材料10吸收或阻挡，因而优选的，介孔材料10为透明的介孔材料。
其中，透明的介孔材料例如可以是二氧化硅(SiO2)、多孔玻璃、无机硅胶、气凝胶、介孔分子筛等。
S101、缓慢加热，并按预定速率进行搅拌，通过固化后的树脂将量子点20封装在介孔材料10的孔洞内，形成胶囊量子点。
此处，利用介孔材料10吸附量子点20，并在加热过程中使热固化树脂交联固化在介孔材料的表面，从而形成亚微米级或微米级的分散颗粒。
需要说明的是，可根据希望形成的胶囊量子点的大小来合理设置加热时搅拌的速率。
本发明实施例提供了一种胶囊量子点的制备方法，通过将介孔材料10和量子点20混合在热固化树脂中，可使量子点20吸附于介孔材料10的孔洞内，在此基础上，通过加热，可使热固化树脂聚合交联而使量子点20封装在介孔材料10的孔洞内。
以下提供一种具体实施例，以详细描述胶囊量子点的制备方法：
将二氧化硅介孔材料及量子点20混合在热固化树脂中，充分均匀搅拌，使量子点20充分吸附到二氧化硅介孔材料的孔洞中。然后慢慢加热该体系，在加热过程中，按照一定的速率搅拌该体系，最终可以通过交联的方式利用热固化树脂将量子点封装在二氧化硅介孔的孔洞中，形成胶囊量子点。
本发明实施例还提供一种发光二极管的制备方法，参考图3所示，包括在衬底基板40上依次形成第一电极50、量子点层60和第二电极70。
其中，如图7所示，形成量子点层60，包括：
S200、如图8(a)所示，将通过上述方法制备的胶囊量子点均匀混入光固化树脂中，并涂覆在形成有第一电极50的基板40上。
其中，光固化树脂为正性光刻胶或负性光刻胶。正性光刻胶在曝光区域显影，负性光刻胶在曝光区域不显影。
S201、如图8(b)和图8(c)所示，采用掩模板90进行曝光、显影后形成量子点层60。
其中，图8(b)和图8(c)以光固化树脂为负性光刻胶为例进行示意。
本发明实施例中的量子点20由于通过封装材料30封装在介孔材料10孔洞内，因而在制备量子点层60时，曝光显影过程中采用的光引发剂不会与量子点20接触，从而可以保证量子点20的稳定性。
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。

Claims (10)

1.一种胶囊量子点，其特征在于，包括亚微米级或微米级的介孔材料、吸附于所述介孔材料的孔洞内的量子点、以及将所述量子点封装在所述介孔材料的孔洞内的封装材料。
2.根据权利要求1所述的胶囊量子点，其特征在于，所述介孔材料为透明的介孔材料。
3.根据权利要求1所述的胶囊量子点，其特征在于，所述封装材料为热固化树脂。
4.一种发光二极管，包括依次设置在衬底基板上的第一电极、量子点层和第二电极，其特征在于，所述量子点层包括权利要求1-3任一项所述的胶囊量子点。
5.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求4所述的发光二极管；
其中，所述发光二极管设置在所述显示装置的每个子像素位置处。
6.根据权利要求5所述的显示装置，其特征在于，还包括设置在每个子像素位置处的薄膜晶体管；
所述薄膜晶体管的漏极与所述第一电极电联接。
7.一种胶囊量子点的制备方法，其特征在于，包括：
将亚微米级或微米级的介孔材料和量子点混合在热固化树脂中并搅拌均匀；
缓慢加热，并按预定速率进行搅拌，通过固化后的树脂将所述量子点封装在所述介孔材料的孔洞内，形成所述胶囊量子点。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述介孔材料为透明的介孔材料。
9.一种发光二极管的制备方法，包括在衬底基板上依次形成第一电极、量子点层和第二电极，其特征在于，形成所述量子点层，包括：
将通过权利要求7或8制备的所述胶囊量子点均匀混入光固化树脂中，并涂覆在形成有所述第一电极的基板上；
采用掩模板进行曝光、显影后形成所述量子点层。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述光固化树脂为正性光刻胶或负性光刻胶。
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