CN106848085A - Qled器件及其制作方法、qled显示面板和qled显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种QLED器件及其制作方法、QLED显示面板和QLED显示装置，改善了QLED器件中量子点层的表面和内部结构。所述QLED器件的制作方法包括：形成第一电极层；在所述第一电极层上形成量子点层；使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部，从而改善所述量子点层的结构；以及在所述量子点层上形成第二电极层。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种QLED器件及其制作方法、QLED显示面板和QLED显示装置。
背景技术
量子点(quantum dot，QD)是半径小于或者接近波尔激子半径的纳米晶颗粒，其尺寸粒径一般介于1-20nm之间。量子点具有量子限域效应，受激发后可以发射荧光。而且量子点具有独特的发光特性，例如激发峰宽，发射峰窄，发光光谱可调等性质，使得其在光电发光领域具有广阔的应用前景。量子点发光二极管（quantum dot light emitting diode，QLED）就是将胶体量子点作为发光层的器件，在不同的导电材料之间引入所述发光层从而得到所需要波长的光。QLED具有色域高、自发光、启动电压低、响应速度快等优点，因此目前在世界上是非常热门的研究方向。
发明内容
然而，发明人注意到，目前QLED的效率普遍不高。影响QLED效率的一个重要因素就是量子点发光层的表面与内部有着较多的缺陷，无法形成规整致密的量子点层薄膜。所形成的缺陷会导致在量子点层内部形成大量的“死胡同”，导致载流子被截留在死路而无法复合发光。已经有一些研究致力于解决量子点层的成膜问题，例如，可以通过对薄膜表面进行配体交换以及交联使薄膜规整致密（regular and compact）。但是在利用上述方式使薄膜规整致密的同时，会衍生出新的问题：例如，配体交换后量子点层的能级发生改变，影响载流子的注入等。
此外，多数研究集中于使得量子点层的表面规整致密，对于量子点层内部结构的调控、排列的研究则相对较少。量子点层内部结构在载流子的传输上起到非常关键的作用，因此有必要对这方面进行进一步的改进。
有鉴于此，本发明的实施例提供一种QLED器件的制作方法、使用所述方法制作的QLED器件、QLED显示面板和QLED显示装置，改善了QLED器件中量子点层的表面和内部结构。
根据本发明的一个方面，本发明实施例提供了一种QLED器件的制作方法。所述方法包括：形成第一电极层；在所述第一电极层上形成量子点层；使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部，从而改善所述量子点层的结构；以及在所述量子点层上形成第二电极层。
发明人注意到，对于利用普通工艺形成的量子点层来说，量子点层表面凹凸不平，内部存在大量的缺陷和缝隙。这导致了一部分量子点无法紧密连接在一起，使得载流子被截留在死路而无法复合发光。因此，在本发明实施例中，将与量子点有强相互作用的双官能团分子溶于混合溶剂中。在渗入量子点层内部后，双官能团分子能够形成松散的量子点之间的桥梁，使得量子点之间排列更加紧密。由此，很好地改善了量子点层表面和内部的规整度和致密性，从而提高量子点发光器件的量子效率和光谱特性。
可选地，所述使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部的步骤包括：将所述混合溶剂布置在所述量子点层上；以及将温度升至预定值。
在一些实施例中，可以利用诸如旋涂的布置方式将所述混合溶剂施加到所述量子点层的表面，并且所述混合溶剂在室温（例如25℃）以下无法溶解量子点层。当温度升高到某一临界温度（即，预定值）时，所述混合溶剂开始对量子点层具有一定的溶解性。
在所述溶解性的帮助下，也增强了混合溶剂在所述量子点层中的扩散。因此在该临界温度下，混合溶剂能够缓慢地扩散到量子点层中，然而却不会对量子点层造成不期望的破坏。
可选地，所述使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部的步骤还包括：旋转或振动所述量子点层。
在一些实施例中，可以在将温度升至预定值之后，旋转或振动所述量子点层。利用旋转或振动导致的作用力，所述双官能团分子能够更加充分地扩散并接触周围的松散量子点，进一步增强了所述松散量子点之间的结合。并且，利用诸如旋转的处理方式，还可以去除多余的混合溶剂，避免对量子点层造成不期望的破坏。
可选地，所述使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部的步骤还包括：对所述量子点层执行退火工艺。
在一些实施例中，在改善了所述量子点层的结构之后，可以对所述量子点层执行退火工艺。利用退火工艺，不仅可以除去所述量子点层中残余的混合溶剂，还可以使被优化了的量子点层的结构固定成型。
可选地，所述量子点层的主体材料为CdS、CdSe、ZnSe、InP、PbS、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、ZnSe、InP/ZnS、PbS/ZnS、CsPbCl3/ZnS、CsPbBr3/ZnS、或CsPbI3/ZnS。
可选地，所述混合溶剂由所述量子点层的主体材料的良性溶剂和不良溶剂组成。
使用所述量子点层的主体材料的良性溶剂和不良溶剂组合形成所述混合溶剂，便于控制所述量子点层在所述混合溶剂中的溶解性。根据本发明实施例的教导，可以制备在室温（例如25℃）以下无法溶解量子点层的混合溶剂，再利用温度和所述溶解性的关系来控制所述混合溶剂在所述量子点层中的扩散。
可选地，所述混合溶剂的材料选自下列组合之一：正己烷/丙酮、正己烷/正丁醇、正己烷/异丙醇、甲苯/丙酮、甲苯/正丁醇、和甲苯/异丙醇。
可选地，所述良溶剂和不良溶剂的体积比在10:1~1:10的范围内。
可选地，所述双官能团分子为乙二醇、1,3-丙二醇、乙二硫醇，或1,3-丙二硫醇。
可选地，所述双官能团分子在所述混合溶剂中的质量百分比在1%~10%的范围内。
可选地，所述第一电极层包括阳极层、空穴注入层和空穴传输层；所述形成第一电极层的步骤包括：依次形成所述阳极层、空穴注入层和空穴传输层；所述第二电极层包括阴极层、电子注入层和电子传输层；所述形成第二电极层的步骤包括：依次形成所述电子传输层、电子注入层和阴极层。
根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种使用以上实施例所述的方法制作的QLED器件。所述QLED器件包括顺序堆叠的第一电极层、量子点层和第二电极层；其中所述量子点层包括双官能团分子。
在本发明实施例中，双官能团分子能够形成松散的量子点之间的桥梁，使得量子点之间排列更加紧密。由此，很好地改善了量子点层表面和内部的规整度和致密性，从而提高量子点发光器件的量子效率和光谱特性。
可选地，所述量子点层的主体材料为CdS、CdSe、ZnSe、InP、PbS、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、ZnSe、InP/ZnS、PbS/ZnS、CsPbCl3/ZnS、CsPbBr3/ZnS、或CsPbI3/ZnS。
可选地，所述双官能团分子为乙二醇、1,3-丙二醇、乙二硫醇，或1,3-丙二硫醇。
根据本发明的又一方面，本发明实施例还提供了一种QLED显示面板。所述QLED显示面板包括基板和以阵列的形式布置在所述基板表面的如以上实施例所述的QLED器件。由于该QLED显示面板解决问题的原理与上述的QLED器件相似，因此其实施可以参见上述QLED器件的实施，重复之处不再赘述。
根据本发明的另一方面，本发明实施例还提供了一种QLED显示装置。所述QLED显示装置包括如以上实施例所述的QLED显示面板。由于该QLED显示装置解决问题的原理与上述的QLED器件相似，因此其实施可以参见上述QLED器件的实施，重复之处不再赘述。
根据本发明实施例提供的QLED器件及其制作方法、QLED显示面板和QLED显示装置，将与量子点有强相互作用的双官能团分子溶于混合溶剂中。在渗入量子点层内部后，双官能团分子能够形成松散的量子点之间的桥梁，使得量子点之间排列更加紧密。由此，很好地改善了量子点层表面和内部的规整度和致密性，从而提高量子点发光器件的量子效率和光谱特性。
附图说明
图1为根据本发明实施例的QLED器件的制作方法的流程图；
图2a-图2e为根据本发明实施例QLED器件的制作方法中各个步骤的示意图；
图3示出了根据本发明实施例的QLED器件的制作方法中使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部的步骤；
图4为旋转量子点层的示意图；以及
图5为根据本发明实施例的QLED显示面板和QLED显示装置的示意图。
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，都属于本发明专利保护的范围。
根据本发明的一个方面，本发明实施例提供了一种QLED器件的制作方法。如图1和图2a-图2e所示，所述方法包括：S101，形成第一电极层201，所述第一电极层201可以例如形成在基板20上（如图2a所示）；S102，在所述第一电极层201上形成量子点层202（如图2b所示）；S103，使包含双官能团分子203的混合溶剂204渗入所述量子点层202内部（如图2c和图2d所示），从而改善所述量子点层202的结构；以及S104，在所述量子点层202上形成第二电极层205（如图2e所示）。
发明人注意到，对于利用普通工艺形成的量子点层来说，量子点层表面凹凸不平，内部存在大量的缺陷和缝隙（如图2b-图2d中的白色曲线所示）。这导致了一部分量子点无法紧密连接在一起，使得载流子被截留在死路而无法复合发光。因此，在本发明实施例中，将与量子点有强相互作用的双官能团分子溶于混合溶剂中。在渗入量子点层内部后，双官能团分子能够形成松散的量子点之间的桥梁，使得量子点之间排列更加紧密。由此，很好地改善了量子点层表面和内部的规整度和致密性，从而提高量子点发光器件的量子效率和光谱特性。
可选地，如图3所示，所述使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部的步骤S103包括：S1031，将所述混合溶剂布置在所述量子点层上；以及S1032，将温度升至预定值。
在一些实施例中，可以利用诸如旋涂的布置方式将所述混合溶剂施加到所述量子点层的表面，并且所述混合溶剂在室温（例如25℃）以下无法溶解量子点层。当温度升高到某一临界温度（即，预定值）时，所述混合溶剂开始对量子点层具有一定的溶解性。
在所述溶解性的帮助下，也增强了混合溶剂在所述量子点层中的扩散。因此在该临界温度下，混合溶剂能够缓慢地扩散到量子点层中，然而却不会对量子点层造成不期望的破坏。
对于特定的混合溶剂和特定的量子点材料来说，可以利用诸如显微镜的观察设备来确定所述临界温度。在某一温度下，若观察到量子点层的表面开始溶解，则可以将该温度确定为所述临界温度。在本发明的实施例中，所述临界温度的范围是30℃~120℃。
可选地，如图3所示，所述使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部的步骤S103还包括：S1033，旋转或振动所述量子点层。
在一些实施例中，如图4所示，可以在将温度升至预定值之后，旋转或振动所述量子点层。利用旋转或振动导致的作用力，所述双官能团分子能够更加充分地扩散并接触周围的松散量子点，进一步增强了所述松散量子点之间的结合。并且，利用诸如旋转的处理方式，还可以去除多余的混合溶剂，避免对量子点层造成不期望的破坏。
可选地，如图3所示，所述使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部的步骤S103还包括：S1034，对所述量子点层执行退火工艺。
在一些实施例中，在改善了所述量子点层的结构之后，可以对所述量子点层执行退火工艺。利用退火工艺，不仅可以除去所述量子点层中残余的混合溶剂，还可以使被优化了的量子点层的结构固定成型。
可选地，所述量子点层的主体材料（即，量子点材料）为CdS、CdSe、ZnSe、InP、PbS、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、ZnSe、InP/ZnS、PbS/ZnS、CsPbCl3/ZnS、CsPbBr3/ZnS、或CsPbI3/ZnS。
可选地，所述混合溶剂由所述量子点层的主体材料的良性溶剂和不良溶剂组成。
使用所述量子点层的主体材料的良性溶剂和不良溶剂组合形成所述混合溶剂，便于控制所述量子点层在所述混合溶剂中的溶解性。根据本发明实施例的教导，可以制备在室温（例如25℃）以下无法溶解量子点层的混合溶剂，再利用温度和所述溶解性的关系来控制所述混合溶剂在所述量子点层中的扩散。
可选地，所述混合溶剂的材料选自下列组合之一：正己烷/丙酮、正己烷/正丁醇、正己烷/异丙醇、甲苯/丙酮、甲苯/正丁醇、和甲苯/异丙醇。
在以上列出的组合中，每一个组合的前一组分（例如“正己烷/丙酮”组合中的正己烷）是所述量子点层的主体材料的良性溶剂，后一组分（例如“正己烷/丙酮”组合中的丙酮）是所述量子点层的主体材料的不良溶剂。
可选地，所述良溶剂和不良溶剂的体积比在10:1~1:10的范围内。
可选地，所述双官能团分子为乙二醇、1,3-丙二醇、乙二硫醇，或1,3-丙二硫醇。
可选地，所述双官能团分子在所述混合溶剂中的质量百分比在1%~10%的范围内。
可选地，如图2a所示，所述第一电极层201包括阳极层2011、空穴注入层2012和空穴传输层2013。所述形成第一电极层201的步骤包括：依次形成所述阳极层2011、空穴注入层2012和空穴传输层2013。如图2e所示，所述第二电极层205包括阴极层2051、电子注入层2052和电子传输层2053。所述形成第二电极层205的步骤包括：依次形成所述电子传输层2053、电子注入层2052和阴极层2051。
本领域技术人员能够理解，还可以以其他的方式来布置所述QLED器件的第一电极层201和第二电极层205，因此本发明并不限定所述第一电极层201和第二电极层205的具体构造和制作方式。
根据本发明的另一方面，如图2e所示，本发明实施例还提供了一种使用以上实施例所述的方法制作的QLED器件200。所述QLED器件包括顺序堆叠的第一电极层201、量子点层202和第二电极层205；其中所述量子点层202包括双官能团分子203。
在本发明实施例中，双官能团分子能够形成松散的量子点之间的桥梁，使得量子点之间排列更加紧密。由此，很好地改善了量子点层表面和内部的规整度和致密性，从而提高量子点发光器件的量子效率和光谱特性。
可选地，所述量子点层的主体材料为CdS、CdSe、ZnSe、InP、PbS、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、ZnSe、InP/ZnS、PbS/ZnS、CsPbCl3/ZnS、CsPbBr3/ZnS、或CsPbI3/ZnS。
可选地，所述双官能团分子为乙二醇、1,3-丙二醇、乙二硫醇，或1,3-丙二硫醇。
根据本发明的又一方面，如图5所示，本发明实施例还提供了一种QLED显示面板501。所述QLED显示面板501包括基板5011和以阵列的形式布置在所述基板5011表面的如以上实施例所述的QLED器件5012。由于该QLED显示面板解决问题的原理与上述的QLED器件相似，因此其实施可以参见上述QLED器件的实施，重复之处不再赘述。
根据本发明的另一方面，如图5所示，本发明实施例还提供了一种QLED显示装置500。所述QLED显示装置500包括如以上实施例所述的QLED显示面板501。所述QLED显示装置500还可以包括必要的封装元件和控制电路，在此不做限定。由于该QLED显示装置解决问题的原理与上述的QLED器件相似，因此其实施可以参见上述QLED器件的实施，重复之处不再赘述。
根据本发明实施例提供的QLED器件及其制作方法、QLED显示面板和QLED显示装置，将与量子点有强相互作用的双官能团分子溶于混合溶剂中。在渗入量子点层内部后，双官能团分子能够形成松散的量子点之间的桥梁，使得量子点之间排列更加紧密。由此，很好地改善了量子点层表面和内部的规整度和致密性，从而提高量子点发光器件的量子效率和光谱特性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。
Claims (16)
1.一种QLED器件的制作方法，其特征在于，包括：
形成第一电极层；
在所述第一电极层上形成量子点层；
使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部，从而改善所述量子点层的结构；以及
在所述量子点层上形成第二电极层。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部的步骤包括：
将所述混合溶剂布置在所述量子点层上；以及
将温度升至预定值。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部的步骤还包括：
旋转或振动所述量子点层。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述使包含双官能团分子的混合溶剂渗入所述量子点层内部的步骤还包括：
对所述量子点层执行退火工艺。
5.如权利要求1-4之任一项所述的方法，其特征在于，所述量子点层的主体材料为CdS、CdSe、ZnSe、InP、PbS、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、ZnSe、InP/ZnS、PbS/ZnS、CsPbCl3/ZnS、CsPbBr3/ZnS、或CsPbI3/ZnS。
6.如权利要求1-4之任一项所述的方法，其特征在于，所述混合溶剂由所述量子点层的主体材料的良性溶剂和不良溶剂组成。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合溶剂的材料选自下列组合之一：正己烷/丙酮、正己烷/正丁醇、正己烷/异丙醇、甲苯/丙酮、甲苯/正丁醇、和甲苯/异丙醇。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述良溶剂和不良溶剂的体积比在10:1~1:10的范围内。
9.如权利要求1-4、7和8之任一项所述的方法，其特征在于，所述双官能团分子为乙二醇、1,3-丙二醇、乙二硫醇，或1,3-丙二硫醇。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述双官能团分子在所述混合溶剂中的质量百分比在1%~10%的范围内。
11.如权利要求1-4之任一项所述的方法，其特征在于，所述第一电极层包括阳极层、空穴注入层和空穴传输层；所述形成第一电极层的步骤包括：依次形成所述阳极层、空穴注入层和空穴传输层；所述第二电极层包括阴极层、电子注入层和电子传输层；所述形成第二电极层的步骤包括：依次形成所述电子传输层、电子注入层和阴极层。
12.一种QLED器件，其特征在于，包括：
顺序堆叠的第一电极层、量子点层和第二电极层；其中所述量子点层包括双官能团分子。
13.如权利要求12所述的QLED器件，其特征在于，所述量子点层的主体材料为CdS、CdSe、ZnSe、InP、PbS、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPbI3、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、ZnSe、InP/ZnS、PbS/ZnS、CsPbCl3/ZnS、CsPbBr3/ZnS、或CsPbI3/ZnS。
14.如权利要求12所述的QLED器件，其特征在于，所述双官能团分子为乙二醇、1,3-丙二醇、乙二硫醇，或1,3-丙二硫醇。
15.一种QLED显示面板，其特征在于，包括基板和以阵列的形式布置在所述基板表面的如权利要求12-14中任一项所述的QLED器件。
16.一种QLED显示装置，其特征在于，包括如权利要求15所述的QLED显示面板。
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