CN105810848A - 一种量子点层的制备方法及含有量子点层的qled显示装置、制备方法 - Google Patents

一种量子点层的制备方法及含有量子点层的qled显示装置、制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种量子点层的制备方法及含有量子点层的QLED显示装置、制备方法。所述量子点层的制备方法为：将阳极氧化铝模板铺在衬底上，量子点通过撒入的方式分散在阳极氧化铝模板中，将阳极氧化铝模板去除，得到量子点层。所得量子点层中的量子点均匀发光，量子点发光亮度和寿命得到有效改善，从而使得含有该量子点层的QLED显示装置的发光效率明显提高。

Description

一种量子点层的制备方法及含有量子点层的QLED显示装置、制备方法
技术领域
本发明涉及一种量子点层的制备方法及含有该量子点层的QLED显示装置、制备方法，属于液晶显示器技术领域。
背景技术
量子点(Quantumdot)又称为纳米晶体(Nanocrystal)，是指三个维度均在纳米量级(1nm-100nm)的纳米颗粒。由于量子局域效应，量子点具有不同于宏观物体材料的物理化学性质。量子点对于纳米材料结构的研究以及纳米材料和纳米器件的合成制备有极为重要的意义。
量子点发光二极管显示器(QuantumDotsLightEmittingDiodeDisplays,QLED)是基于有机发光显示器的基础上发展起来的一种新型显示技术。不同的是，其电致发光结构为量子点层。其原理为，电子通过电子传输层注入量子点层，空穴通过空穴传输层注入量子点层，电子和空穴在量子点中复合发光。与有机发光二极管显示器件相比，QLED具有发光峰窄、色彩饱和度高、色域宽等优点。
但是，QLED在应用过程中存在的一个重要的问题，就是量子点容易团聚而发生自淬灭现象、光效低、寿命短等问题。如何使QLED中量子点分散固定是目前QLED显示装置制备工艺中亟待解决的技术难题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种量子点层的制备方法及含有该量子点层的QLED显示装置、制备方法。利用阳极氧化铝模板制备得到的量子点层中量子点发光均匀，量子点发光亮度和寿命得到有效改善，从而使得含有该量子点层的QLED显示装置的发光效率明显提高。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种量子点层的制备方法，将阳极氧化铝模板(AAO)铺在衬底上，量子点通过撒入(dropin)的方式分散在阳极氧化铝模板中，将阳极氧化铝模板去除，得到量子点层，如图2所示。所得量子点层中量子点分散固定，不易团聚。
在上述述量子点层的制备方法中，可通过溶解的方式去除所述阳极氧化铝模板。
本发明所述的量子点层的制备方法中，所述阳极氧化铝模板是利用低浓度的酸液或碱液以浸泡方式去除的；其中，所述低浓度是指浓度为5％-10％；所述酸液优选盐酸或磷酸等；所述碱液优选NaOH溶液。
本发明所述阳极氧化铝模板可采用市售普通阳极氧化铝模板或者最广泛的电化学氧化-阳极氧化方法制得得到的阳极氧化铝模板。当然为了获得更好的效果，优选采用如下方法制备阳极氧化铝模板，如图1所示，具体步骤如下：
1)将铝片清洁，置于第一混合液中电抛光；
2)抛光后的铝片置于草酸溶液中进行第一次阳极氧化，得到第一模板；
3)将第一模板置于第二混合液中，水浴，将其表面已形成的氧化铝膜去除，再将第一模板置于草酸溶液中进行第二次阳极氧化，得第二模板；
4)将第二模板背面未氧化的铝置于饱和氯化铜溶液中发生置换反应，待铝全部被去除后，得到透明的第三模板；
5)利用磷酸对第三模板通孔，得到阳极氧化铝模板。
所述步骤1)中，所述第一混合液由无水乙醇和高氯酸以体积比4-1：1混合而得，优选4:1；经验证，按此比例配制的混合液可最大程度保证清洗效果。所述电抛光的电压为15-18V。
所述步骤2)中，所述草酸溶液的浓度为0.3-1mM，优选0.4mM；所述第一次阳极氧化的条件为：电压40-50V，处理时间3-4小时。
所述步骤3)中，所述第二混合液是由1.8W％的铬酸和6W％的磷酸混合制得的。采用此配方的混合液可有效除去第一次阳极氧化时结在Al表面的活性点。所述水浴温度为60-80℃。所述第二次阳极氧化的条件为：电压为20-50V，氧化时间为20min-48小时。通过二次阳极氧化，使铝片表面形成致密、电阻率很高的氧化铝层。
所述步骤5)中，所述磷酸的浓度为5-10W％；所述通孔时间为4-10小时。经磷酸处理后，在模板上得到孔径大小一致并且分布高度有序的纳米孔。在通孔过程中，可通过调节磷酸浓度和通孔时间控制孔径大小。采用上述方法得到的阳极氧化铝模板，其孔径在5-200nm范围内可控，孔径大小一致并且分布高度有序，如图1所示，有利于纳米材料及纳米器件的研究与合成。由图1可知，AAO的纳米孔洞整齐密集排列，高度有序，与模板的表面垂直且贯穿模板。孔与孔之间无交叉现象，孔径范围从几nm到几百nm，长度大约几十um。
本发明中所述量子点层中的量子点包括：II-VI族的CdS、CdSe、CdTe、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe，和III-V族的GaAs、GaP、GaAs、GaSb、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlP、AlSb；以及不同组分的量子点构成的单层、双层或多层核壳结构量子点，进一步优选CdSe/CdS，CdSe/CdS/ZnS。通过调节量子点的粒径即可得到光激发后发不同颜色光的量子点。
本发明还提供一种QLED显示装置的制备方法，具体为：在空穴传输层上形成量子点层，所述量子点层采用如上述的量子点层的制备方法得到，所述衬底为空穴传输层。
但是在上述制备量子点层过程中，发现在溶解AAO模板时，酸液或碱液会对有机层造成破坏。针对这个问题，我们提出以下解决方法：在所述空穴传输层和所述量子点层之间形成保护层；所述保护层为p型掺杂保护层、n型掺杂保护层、各向异性导电层中的一种。其中，所述p型掺杂保护层或n型掺杂保护层可保证PVX层内富含空穴，这样一方面可以保证空穴或电子的有效传输，另一方面可以降低势垒，有利于空穴或电子的传输。以IGZO为例，其成膜温度在25-100℃，其耐碱性较好。所述各向异性导电层的特点在于Z轴导通方向与XY绝缘平面的电阻特性具有明显的差异性，当Z轴导通电阻值与XY平面绝缘电阻值的差异超过一定比值后，既可称为良好的导电异方性。其导通原理是利用导电粒子连接两电极使之成为导通，同时又能避免相邻两电极间导通短路，而达成只在Z轴方向导通之目的，例如活性碳纤维。其耐酸性耐碱性都比较好，符合我们的要求。
本发明还提供一种QLED显示装置，如图3所示，包括依次设置的基底、阳极、空穴阻挡层、空穴传输层、保护层、量子点层、电子传输层、电子阻挡层、阴极；所述量子点层采用如上述制备方法得到，所述衬底为空穴传输层。
本发明首次将阳极氧化铝模板引入液晶显示器技术领域中，利用阳极氧化铝模板制作量子点层，可分散固定量子点，解决其团聚的问题，从而得到高光效的QLED显示器件。
本发明所述的QLED器件工作原理为：1)在外加电场的作用下，电子从阴极注入电子注入层，进而进入电子传输层，注入量子点层；2)同时，空穴从阳极注入空穴阻挡层，进而进入空穴传输层注入量子点层；3)量子点层中的电子和空穴形成激子对，激子复合，量子点发光；4)量子点发出的红光和绿光与蓝光混合即可得到白光。
本发明利用阳极氧化铝模板制备量子点层，所得量子点层内量子点均匀分布发光，量子点发光亮度和寿命得到有效改善，从而进一步提高QLED显示装置的发光效率。
附图说明
图1为本发明阳极氧化铝模板AAO的SEM图。
图2为采用本发明制备方法得到的所述量子点层的AFM图像。
图3为本发明所述QLED器件的结构示意图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1一种量子点层的制备方法
本实施例提供一种量子点层的制备方法，将阳极氧化铝模板铺在衬底上，量子点通过撒入的方式分散在阳极氧化铝模板中，将阳极氧化铝模板去除，得到量子点层。
所述阳极氧化铝模板是利用低浓度的酸液或碱液以浸泡方式去除的；其中，所述低浓度是指浓度为5％-10％；所述酸液优选盐酸或磷酸等；所述碱液优选NaOH溶液。
所述阳极氧化铝模板采用如下方法制备，具体步骤如下：
1)将高纯度铝片清洁，置于第一混合液中电抛光；
所述清洁步骤为将高纯度铝片(纯度为99.999％)在丙酮中超声清洗一分钟。所述第一混合液由无水乙醇和高氯酸以体积比4：1混合而得；所述电抛光的电压为15-18V。
2)抛光后的铝片置于0.4mM草酸溶液中进行第一次阳极氧化，铝片做阳极，铂片做阴极，得到第一模板；所述第一次阳极氧化条件为：电压40-50V，处理时间3-4小时。
3)将第一模板置于第二混合液中，60-80℃水浴，将其表面已形成的氧化铝膜去除，再将第一模板置于草酸溶液中进行第二次阳极氧化，得第二模板；
所述第二混合液是由1.8W％的铬酸和6W％的磷酸混合制得的。所述第二次阳极氧化的条件为：电压为50V，氧化时间为4小时。
4)将第二模板背面未氧化的铝置于饱和氯化铜溶液中发生置换反应，待铝全部被去除后，得到透明的第三模板；
5)利用5W％磷酸对第三模板通孔，通孔时间为4-10小时，得到阳极氧化铝模板。
采用上述方法得到的阳极氧化铝模板，其孔径在100nm范围内可控，孔径大小一致并且分布高度有序。
所述量子点层中的量子点包括：II-VI族的CdS、CdSe、CdTe、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe，和III-V族的GaAs、GaP、GaAs、GaSb、HgS、HgSe、HgTe、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlP、AlSb；以及不同组分的量子点构成的单层、双层或多层核壳结构量子点，进一步优选CdSe/CdS，CdSe/CdS/ZnS。通过调节量子点的粒径即可得到光激发后发不同颜色光的量子点。
本实施例利用阳极氧化铝模板制作得到的量子点层可分散固定量子点，解决其团聚的问题。
实施例2一种QLED显示装置的制备方法
本实施例提供一种QLED显示装置的制备方法，具体为：在空穴传输层上形成量子点层，所述量子点层采用实施例1所述方法制得，所述衬底为空穴传输层。
本实施例所得的QLED显示装置，包括依次设置的基底、阳极、空穴阻挡层、空穴传输层、量子点层、电子传输层、电子阻挡层、阴极。
当QLED器件工作时：1)在外加电场的作用下，电子从阴极注入电子注入层，进而进入电子传输层，注入量子点层；2)同时，空穴从阳极注入空穴阻挡层，进而进入空穴传输层注入量子点层；3)量子点层中的电子和空穴形成激子对，激子复合，量子点发光；4)量子点发出的红光和绿光与蓝光混合即可得到白光。
实施例3一种QLED显示装置的制备方法
本实施例提供一种QLED显示装置的制备方法，其与实施例2所述方法区别在于，在所述空穴传输层和所述量子点层之间形成保护层。用以保护有机层不被破坏，防止用酸碱液溶解阳极氧化铝模板时，对有机层造成破坏。进一步，所述保护层为p型掺杂保护层，保证所述保护层内富含空穴，一方面可以保证空穴或电子的有效传输，另一方面可以降低势垒，有利于空穴或电子的传输。
实施例4一种QLED显示装置的制备方法
本实施例提供一种QLED显示装置的制备方法，其与实施例3所述方法区别在于，所述保护层为n型掺杂保护层。
实施例5一种QLED显示装置的制备方法
本实施例提供一种QLED显示装置的制备方法，其与实施例3所述方法区别在于，所述保护层为各向异性导电层，具体地，该各向异性导电层为活性炭纤维。
实施例6一种QLED显示装置
本实施例提供一种QLED显示装置，由下至上依次为：基底(衬底)、阳极、空穴阻挡层、空穴传输层、量子点层、电子传输层、电子阻挡层、阴极。所述量子点层采用实施例1所述方法制备而得，区别在于其中阳极氧化铝模板为市售普通阳极氧化铝模板。
效果说明
对上述实施例2-6所得QLED显示装置进行性能检测发现，各实施例所述QLED显示装置均表现出较好的发光亮度和较长的使用寿命，显示装置的光效明显增强。其中，实施例3-5所得QLED显示装置的显示效果最好，明显优于实施例2、实施例6，而实施例2又优于实施例6。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (13)

1.一种量子点层的制备方法，其特征在于，将阳极氧化铝模板铺在衬底上，量子点通过撒入的方式分散在阳极氧化铝模板中，将阳极氧化铝模板去除，得到量子点层。
2.根据权利要求1所述的量子点层的制备方法，其特征在于，通过溶解的方式去除所述阳极氧化铝模板。
3.根据权利要求2所述的量子点层的制备方法，其特征在于，所述阳极氧化铝模板是利用低浓度的酸液或碱液以浸泡方式去除的；其中，
所述低浓度是指浓度为5％-10％；
所述酸液选自盐酸或磷酸；
所述碱液选择NaOH溶液。
4.根据权利要求1-3任一所述的量子点层的制备方法，其特征在于，所述阳极氧化铝模板采用如下方法制备：
1)将铝片清洁，置于第一混合液中电抛光；
2)抛光后的铝片置于草酸溶液中进行第一次阳极氧化，得到第一模板；
3)将第一模板置于第二混合液中，水浴，将其表面已形成的氧化铝膜去除，再将第一模板置于草酸溶液中进行第二次阳极氧化，得第二模板；
4)将第二模板背面未氧化的铝置于饱和氯化铜溶液中发生置换反应，待铝全部被去除后，得到透明的第三模板；
5)利用磷酸对第三模板通孔，得到阳极氧化铝模板。
5.根据权利要求4所述的量子点层的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述第一混合液由无水乙醇和高氯酸以体积比4-1：1混合而得；所述电抛光的电压为15V-18V。
6.根据权利要求4所述的量子点层的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述草酸溶液的浓度为0.3mM-1mM；所述第一次阳极氧化的条件为：电压40V-50V，处理时间3小时-4小时。
7.根据权利要求4所述的量子点层的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述第二混合液是由1.8W％的铬酸和6W％的磷酸混合制得的。
8.根据权利要求4所述的量子点层的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述第二次阳极氧化的条件为：电压为20V-50V，氧化时间为20分钟-48小时。
9.根据权利要求4所述的量子点层的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述磷酸的浓度为5W％-10W％；所述通孔时间为4小时-10小时。
10.一种QLED显示装置的制备方法，其特征在于，在空穴传输层上形成量子点层，所述量子点层采用如权利要求1-9任一项所述的量子点层的制备方法得到，所述衬底为空穴传输层。
11.根据权利要求10所述的QLED显示装置的制备方法，其特征在于，在所述空穴传输层和所述量子点层之间形成保护层。
12.根据权利要求11所述的QLED显示装置的制备方法，其特征在于，所述保护层为p型掺杂保护层、n型掺杂保护层、各向异性导电层中的一种。
13.一种QLED显示装置，其特征在于，包括依次设置的基底、阳极、空穴阻挡层、空穴传输层、保护层、量子点层、电子传输层、电子阻挡层、阴极；所述量子点层采用如权利要求1-9的任一项制备方法得到，所述衬底为空穴传输层。
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