CN107093673A - 多层量子白光点发光器件 - Google Patents

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张芹
常春
李清华
金肖
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Abstract

本发明公开了一种多层量子白光点发光器件，主要包括：电极、电子注入与传输层、第一量子点发光层、第一缓冲层、第二量子点发光层、第二缓冲层、第三量子点发光层、空穴注入与传输层、导电玻璃、玻璃基底、电源组成；其特征在于：电极、电子注入与传输层、第一量子点发光层、第一缓冲层、第二量子点发光层、第二缓冲层、第三量子点发光层、空穴注入与传输层、导电玻璃、玻璃基底由上向下依次连接，电极位于顶部，玻璃基底位于底部，电源正极穿透玻璃基底与导电玻璃相连接，电源负极与电极相连接。本发明的优点是：极大的提高了能源利用率，使用的材料简单常见，生产难度小、成本较低、实用性强，为人们的生活提供了创造了极大的便利。

Description

多层量子白光点发光器件
技术领域
本发明专利主要涉及LED发光器件领域，特别是涉及一种多层量子白光点发光器件。
背景技术
照明是人类社会的重大需求，其能耗是当今社会能源消耗的重要组成部分。最早时期的照明采用白炽灯以及后来改进的荧光灯照明的能源利用率都不高于30%；目前的发光二极管（LED）因亮度高、能耗低等优点，已成为新一代的照明光源。在目前，人们生活中使用的最多的白光的最主要形成方式是目前比较成熟的OLED，但是OLED寿命短、良品率也不高、实际效果并不好。如今，量子点的合成技术越来越成熟，而且能源利用率高，比如核壳结构量子点的发光效率甚至可以高达100%。此外，量子点的发光光谱容易调节，可以实现发出白光，而且色纯度高，使用量子点技术制作的器件寿命也更长，基于多层量子点的发光器件可以极大的降低能源消耗，能给人们的生活带来极大的便利。
发明内容
本发明专利主要解决的技术问题是提供一种多层量子白光点发光器件，采用多层量子点技术，多种不同材料，实现了可以发出白光的量子点发光器件，满足人们的生活需要。
为解决上述技术问题，本发明专利采用的一种技术方案是：多层量子白光点发光器件主要包括：电极、电子注入与传输层、第一量子点发光层、第一缓冲层、第二量子点发光层、第二缓冲层、第三量子点发光层、空穴注入与传输层、导电薄膜、玻璃基底组成；其特征在于：电极、电子注入与传输层、第一量子点发光层、第一缓冲层、第二量子点发光层、第二缓冲层、第三量子点发光层、空穴注入与传输层、导电薄膜、玻璃基底组成由上向下依次叠加连接，电极位于顶部，玻璃基底位于底部，电源正极导电薄膜相连接，电源负极与电极相连接。
进一步，所述电极由Al或Ag或AL/Ag构成，所形成的电极材料的厚度约为1-150nm。
进一步，所述电子注入与传输层由无机氧化物ZnO（ZnMgO）或TiO2等构成，厚度为1-100nm。
进一步，所述第一量子点发光层中的量子点为CdSe等量子点，厚度为1-100nm。
进一步，所述第一缓冲层由N或N-二甲基甲酰胺，或聚氯乙烯，或聚苯乙烯构成，厚度为1-100nm。
进一步，所述第二量子点发光层中的量子点为CdSe等量子点，厚度为1-100nm。
进一步，所述第二缓冲层由N或N-二甲基甲酰胺，或聚氯乙烯，或聚苯乙烯构成，厚度为1-100nm。
进一步，所述第三量子点发光层中的量子点为CdSe等量子点，厚度为1-100nm。
进一步，所述空穴注入与传输层由poly-TPD，或PVK，或TFB，或聚对苯撑乙烯(PPV)类，或聚噻吩类，或聚硅烷类，或三苯甲烷类构成，厚度为1-100nm。
进一步，所述导电玻璃为ITO导电玻璃，或FTO玻璃，或PET/ITO导电玻璃，厚度为1-200nm。
本发明专利的有益效果是：创新性的采用多层量子点技术，形成了满足人们生活需要的白光，延长了发光器件的使用寿命，并且极大的提高了能源利用率，使用的材料简单常见、生产难度小、成本较低，为人们的生活提供了创造了极大的便利。
附图说明
图1为本发明专利的工作结构示意图。
图2 为本发明专利的实施例的效果图。
附：图中各部件的标记如下：1、电极，2、电子注入与传输层，3、第一量子点发光层，4、第一缓冲层，5、第二量子点发光层，6、第二缓冲层，7、第三量子点发光层，8、空穴注入与传输层，9、导电薄膜，10、玻璃基底, 11、电源。
具体实施方式
下面结合附图对本发明专利的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明专利的优点和特征更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明专利的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1-2，本发明专利实施例包括：多层量子白光点发光器件主要包括：电极1、电子注入与传输层2、第一量子点发光层3、第一缓冲层4、第二量子点发光层5、第二缓冲层6、第三量子点发光层7、空穴注入与传输层8、导电玻璃9、玻璃基底10、电源11组成；其特征在于：电极1、电子注入与传输层2、第一量子点发光层3、第一缓冲层4、第二量子点发光层5、第二缓冲层6、第三量子点发光层7、空穴注入与传输层8、导电薄膜9、玻璃基底10由上向下依次连接，电极1位于顶部，玻璃基底10位于底部，电源11正极与导电薄膜9相连接，电源11负极与电极1相连接。
电极1由Al或Ag或AL/Ag构成，厚度为1-150nm，作为阴极与电源11连接。
电子注入与传输层2由无机氧化物ZnO或TiO2构成，厚度为1-100nm，主要用于电子的注入与传输。
第一量子点发光层3中的量子点为CdSe等量子点，厚度为1-100nm，主要用于发出特定颜色的光，以便与第二量子点发光层5及第三量子点发光层7发出的光混合得到白光。
第一缓冲层4由N或N-二甲基甲酰胺，或聚氯乙烯，或聚苯乙烯构成，厚度为1-100nm，主要用于将第一量子点发光层3与第二量子点发光层5隔开，利用不同颜色的光混合得到白光，并且保证载流子的平衡注入，减少电子注入与传输层2与第一量子点发光层3、第二量子点发光层5及第三量子点发光层7之间的电荷自发转移，使量子点尽量呈电中性，减少器件中的空间电荷累积，使得器件亮度半衰期寿命大大延长。进而使量子点发光器件在提高发光效率的基础上，使量子点发光器件的外量子效率得到提升，大幅提升量子点发光器件的工作寿命，最终得到高效率的白光QLED。并且第一缓冲层4的边缘与第一量子点发光层3边缘及第二量子点发光层5边缘平齐或超出第一量子点发光层3边缘及第二量子点发光层5边缘。
第二量子点发光层5中的量子点为CdSe量子点，厚度为1-100nm，主要用于发出特定颜色的光，以便与第一量子点发光层3及第三量子点发光层7发出的光混合得到白光。
第二缓冲层6由N或N-二甲基甲酰胺，或聚氯乙烯，或聚苯乙烯构成，厚度为1-100nm，主要用于将第二量子点发光层5与第三量子点发光层7隔开，利用不同颜色的光混合得到白光，并且保证载流子的平衡注入，减少电子注入与传输层2与第一量子点发光层3、第二量子点发光层5及第三量子点发光层7之间的电荷自发转移，使量子点尽量呈电中性，减少器件中的空间电荷累积，使得器件亮度半衰期寿命大大延长。进而使量子点发光器件在提高发光效率的基础上，使量子点发光器件的外量子效率得到提升，大幅提升量子点发光器件的工作寿命，最终得到高效率的白光QLED。并且第二缓冲层6的边缘与第二量子点发光层5边缘及第三量子点发光层7边缘平齐或超出第二量子点发光层5边缘及第三量子点发光层7边缘。
第三量子点发光层7中的量子点为CdSe量子点，厚度为1-100nm，主要用于发出特定颜色的光，以便与第一量子点发光层3及第二量子点发光层5发出的光混合得到白光。
空穴注入与传输层8由poly-TPD，或PVK，或TFB，或聚对苯撑乙烯(PPV)类，或聚噻吩类，或聚硅烷类，或三苯甲烷类构成，厚度为1-100nm，主要用于空穴的注入与传输。
导电玻璃9为ITO导电玻璃，或FTO玻璃，或PET/ITO导电玻璃，厚度为1-200nm，作为阳极使用，与电源11正极连接。
本发明专利的工作原理为：在接通电源之后，第一量子点发光层、第二量子点发光层、第三量子点发光层分别发出波长不同的三种颜色的光，得到的三种不同波长的光混合在一起，可以得到理想的白光。在本发明专利中，设置第一缓冲层、第二缓冲层一方面将第一量子点发光层、第二量子点发光层、第三量子点发光层隔开，得到白光，另一方面保证载流子的平衡注入，减少电子注入与传输层与量子点发光层之间的电荷自发转移，使量子点发光层尽量呈电中性，进而使量子点发光器件在提高了发光效率的基础上，大幅提升量子点发光器件的工作寿命，最终得到高效率的多层量子白光点发光器件。除此之外，在未通电时，缓冲层还能防止载流子的自发转移，进一步提升了量子点发光器件的工作寿命。部分结构的一些处理方法如下列7点所示：
1）含导电玻璃的玻璃衬底的清洗：用清洗剂的去离子水清洗ITO导电玻璃，再依次用去离子水、丙酮和异丙醇清洗且连续超声处理15分钟，然后用氮气枪迅速吹干液体，在氧气等离子体下处理10分钟，以清洁ITO导电玻璃表面。
2）空穴注入层的制作：在手套箱（O2<5ppm，H2O<5ppm）中，在清洗后的玻璃衬底上以3000 转/分钟的转速旋涂PEDOT:PSS，旋涂时间为40秒. 旋涂完成后在100℃氮气中退火25分钟，烘干未挥发完的液体，形成PEDOT:PSS 层。
3）空穴传输层的制作：在PEDOT:PSS 层上以2500 转/分钟的转速旋涂poly-TPD的氯苯溶液（浓度为8mg/ml），旋涂时间为40秒. 旋涂完成后在手套箱（O2<5ppm，H2O<5ppm）中在120℃条件下退火20分钟形成poly-TPD 层。
4）量子点发光层的制作：完成退火后旋涂量子点溶液，其中的量子点为CdSe量子点，CdS 核壳结构分散在正辛烷中，浓度约10mg/ml，转速是3000 转/ 分钟，旋涂时间为50秒，在在手套箱（O2<5ppm，H2O<5ppm）中放置10分钟 。
5）缓冲层的制作：量子点溶液旋涂完成后，在其上旋涂缓冲层，转速是3500 转/分钟，旋涂时间为50秒，再在手套箱（O2<5ppm，H2O<5ppm）中120℃下加热30分钟，形成电子阻挡层。
6）电子传输层的制作：再量子点发光层上旋涂TiO2电子传输层，转速是2500转/分钟，旋涂时间为50秒，然后在60℃下加热20分钟，形成电子传输层。
7）阴极的制作：将旋涂完成的器件放入真空蒸镀腔体，蒸镀阴极电极铝，得到阴极厚度为80nm的量子点发光器件。
以上所述仅为本发明专利的实施例，并非因此限制本发明专利的专利范围，凡是利用本发明专利说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明专利的专利保护范围内。

Claims (10)

1.多层量子白光点发光器件主要包括：电极、电子注入与传输层、第一量子点发光层、第一缓冲层、第二量子点发光层、第二缓冲层、第三量子点发光层、空穴注入与传输层、导电玻璃、玻璃基底、电源组成；其特征在于：电极、电子注入与传输层、第一量子点发光层、第一缓冲层、第二量子点发光层、第二缓冲层、第三量子点发光层、空穴注入与传输层、导电玻璃、玻璃基底由上向下依次连接，电极位于顶部，玻璃基底位于底部，电源正极穿透玻璃基底与导电玻璃相连接，电源负极与电极相连接。
2.根据权利要求1所述的多层量子白光点发光器件，其特征在于：电极由Al或Ag或AL/Ag构成，所形成的电极材料的厚度约为1-150nm。
3.根据权利要求1所述的多层量子白光点发光器件，其特征在于：电子注入与传输层由无机氧化物ZnO或TiO2构成，厚度为1-100nm。
4.根据权利要求1所述的多层量子白光点发光器件，其特征在于：第一量子点发光层中的量子点为CdSe量子点，厚度为1-100nm。
5.根据权利要求1所述的多层量子白光点发光器件，其特征在于：第一缓冲层由N或N-二甲基甲酰胺、或聚氯乙烯、或聚苯乙烯构成，厚度为1-100nm。
6.根据权利要求1所述的多层量子白光点发光器件，其特征在于：第二量子点发光层中的量子点为CdSe量子点，厚度为1-100nm。
7.根据权利要求1所述的多层量子白光点发光器件，其特征在于：第二缓冲层由N或N-二甲基甲酰胺、或聚氯乙烯、或聚苯乙烯构成，厚度为1-100nm。
8.根据权利要求1所述的多层量子白光点发光器件，其特征在于：第三量子点发光层中的量子点为CdSe量子点，厚度为1-100nm。
9.根据权利要求1所述的多层量子白光点发光器件，其特征在于：空穴注入与传输层由poly-TPD、或PVK、或TFB、或聚对苯撑乙烯(PPV)类、或聚噻吩类、或聚硅烷类、或三苯甲烷类构成，厚度为1-100nm。
10.根据权利要求1所述的多层量子白光点发光器件，其特征在于：导电玻璃为ITO导电玻璃、或FTO玻璃、或PET/ITO导电玻璃，厚度为1-200nm。
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