CN107394020A - 一种发光器件的制作方法及发光器件、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种发光器件的制作方法及发光器件、显示装置。制作方法包括：在基板上形成发光层的步骤；形成发光层的步骤包括：在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜，多层不同的量子点薄膜共同构成发光层，且任意相邻沉积的两种量子点溶液包括第一量子点溶液和第二量子点溶液，第一量子点溶液中作为溶质的第一量子点材料不溶于第二量子点溶液的溶剂第二量子点溶液中作为溶质的第二量子点材料不溶于第一量子点溶液的溶剂。本发明的方案可以连续制备均一性较高的多层量子点薄膜，使多层量子点薄膜的发光器件能够正常发光。
Description
技术领域
本发明涉及量子点发光领域，特别是指一种发光器件的制作方法及发光器件、显示装置。
背景技术
量子点发光二极管具有高稳定性，可溶液加工，发射波长可调以及低能耗等优点，在新能源应用、高色域薄膜显示器、红外通讯和固体照明等方面具有极大的应用潜力。
自从1994年量子点发光二极管首次出现以来，人们从量子点材料合成、电致发光器件结构设计、器件制备工艺优化以及电致发光器件集成应用等多方面进行深入研究，量子点电致发光器件的发光亮度、效率、稳定性和工作寿命都得到了显著的提升。最近，红光与绿光量子点电致发光器件的性能已接近目前商业化的有机电致发光器件(如OLED)水平。
但是，目前关于量子点电致发光器件的研究多集中于单色(红、绿、蓝)发光器件之中，多色电致发光器件制备工艺复杂，需要使用特殊的器件结构，而且所制备的多色电致发光器件性能远低于单色器件。
目前常用的制作量子点发光层的方法是，使用量子点溶液进行沉积，之后固化形成发光薄膜。对于制备多层的发光薄膜，先前沉积的发光薄膜会部分溶解于后续沉积量子点溶液中，这使得发光薄膜层次不均，大大降低了薄膜品质，从而影响了发光效果。若应用在显示产品时，会使显示画面出现异常现象，是当前亟需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有发光器件的制作方法难以制备多层量子点薄膜的问题。
为实现上述目的，一方面，本发明的实施例提供一种发光器件的制作方法，包括在基板上形成电发光层的步骤；
其中，形成发光层的步骤，包括：
在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜，所述多层不同的量子点薄膜共同构成所述发光层，其中，任意相邻沉积的两种量子点溶液包括第一量子点溶液和第二量子点溶液，所述第一量子点溶液中作为溶质的第一量子点材料不溶于所述第二量子点溶液的溶剂，所述第二量子点溶液中作为溶质的第二量子点材料不溶于所述第一量子点溶液的溶剂。
其中，所述第一量子点溶液为醇性量子点溶液，所述第二量子点溶液为油性量子点溶液；或
所述第二量子点溶液为醇性量子点溶液，所述第一量子点溶液为油性量子点溶液。
其中，所述在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液的步骤之前，还包括制备醇性量子点溶液的步骤，所述制备醇性量子点溶液的步骤包括：
通过配体交换技术将油溶性的量子点溶质转换为醇溶性的量子点溶质，将所述醇溶性的量子点溶质溶解于醇性溶剂中，以获得所述醇性量子点溶液。
其中，所述醇性量子点溶液的量子点材料和所述油性量子点溶液的量子点材料均包括：
CdSe、CuInS2和CuInSe2中的一者或任一几者的组合。
其中，所述醇性量子点溶液的溶剂包括：乙醇、异丙醇、DMF中的一者或任一几者的组合；
所述油性量子点溶液的溶剂包括：正庚烷和/或甲苯。
其中，所述在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜包括：
将醇溶性的黄光量子点材料CuInS2与乙醇的混合溶液旋涂在基板上，以形成第一量子点薄膜；
将油溶性的蓝光量子点材料CdSe与正庚烷的混合溶液旋涂在基板上，以形成第二量子点薄膜。
其中，所述在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜包括：
将醇溶性的绿光量子点材料CdSe和红光量子点材料CdSe与乙醇的混合溶液旋涂在基板上，以形成第一量子点薄膜；
将油溶性的蓝光量子点材料CdSe与正庚烷的混合溶液旋涂在基板上，以形成第二量子点薄膜。
其中，所述在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜包括：
将油溶性的红光量子点材料CdSe与正庚烷的混合溶液旋涂在基板上，以形成第一量子点薄膜；
将醇溶性的绿光量子点CdSe与乙醇的混合溶液旋涂在基板上，以形成第二量子点薄膜；
将油溶性的蓝光量子点材料CdSe与正庚烷的混合旋涂在基板上，以形成第三量子点薄膜。
其中，所述在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜包括：
将油溶性的蓝光有机荧光材料DMAC-DPS与正庚烷的混合溶液旋涂在基板上，以形成第一量子点薄膜；
将醇溶性的黄光量子点材料CuInS2与乙醇的混合溶液旋涂在基板上，以形成第二量子点薄膜。
另一方面，本发明的实施例还提供一种发光器件，所述发光器件采用本发明提供的上述制作方法制作得到。
此外，本发明的实施例还提供一种显示装置，包括本发明提供的上述发光器件。
本发明的上述方案具有如下有益效果：
本实施例的制作方法可以保证沉积的量子点溶液不会将溶质扩散到相邻沉积的另一量子点溶液中，从而保证量子点溶液在旋涂后相对均匀，在固化后能够得到高工艺品质的薄膜结构，使得最终制成的发光器件能够正常发光，在应用到显示装置时，可进一步保证显示装置能够输出较高质量的显示画面，因此具有很高的实用价值。
附图说明
图1为由本发明实施例提供的制作方法所制成的发光器件的结构示意图；
图2为由本发明实施例提供的制作方法所制成的发光器件的光谱示意图；
图3为由本发明实施例提供的制作方法所制成的发光器件的电压与亮度之间对应关系的示意图；
图4为另一个由本发明实施例提供的制作方法所制成的发光器件的光谱示意图；
图5为另一个由本发明实施例提供的制作方法所制成的发光器件的电压与亮度之间对应关系的示意图；
图6为另一个由本发明实施例提供的制作方法所制成的发光器件的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
针对现有发光器件的制作方法难以制备多层量子点薄膜的问题，本发明提供一种解决方案。
一方面，本发明的实施例提供一种发光器件的制作方法，包括：在基板上形成电子注入层、电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层以及电极的步骤。
其中，与现有技术不同，本实施例形成发光层的步骤包括：
在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜，该多层不同的量子点薄膜共同构成发光层，其中，任意相邻沉积的两种量子点溶液包括第一量子点溶液和第二量子点溶液，第一量子点溶液中作为溶质的第一量子点材料不溶于第二量子点溶液的溶剂，第二量子点溶液中作为溶质的第二量子点材料不溶于第一量子点溶液的溶剂。
可以说一下，由于溶质不溶于彼此的溶剂、、、、所以本实施例的制作方法可以保证沉积的量子点溶液不会将溶质扩散到相邻沉积的另一量子点溶液中，从而保证量子点溶液在旋涂后相对均匀，在固化后能够得到高工艺品质的薄膜结构，使得最终制成的发光器件能够正常发光，在应用到显示装置时，可进一步保证显示装置能够输出较高质量的显示画面，因此具有很高的实用价值。
下面结合实际应用，对本实施例的制作方法进行详细介绍。
示例性地，作为一种可行方案，本实施例的第一量子点溶液为醇性量子点溶液，第二量子点溶液为油性量子点溶液；或第二量子点溶液为醇性量子点溶液，第一量子点溶液为油性量子点溶液。
形成发光层的步骤具体包括：
在衬底基板上依次沉积醇性量子点溶液和油性量子点溶液，其中，醇性量子点溶液和油性量子点溶液分别固化后会形成不同的量子点薄膜。
需要给予说明的是，醇性量子点溶液的量子点材料为醇溶性的，不溶于油性量子点溶液；同理，油性量子点溶液的量子点材料为油溶性的，不溶于醇性量子点溶液。
其中，醇性量子点溶液的溶剂可以包括：乙醇、异丙醇、DMF中的一者或任一几者的组合；而油性量子点溶液的溶剂可以包括：正庚烷和/或甲苯。
需要说明的是现有的量子点材料为油溶性，本身并不溶于醇性溶剂，针对这一问题，本发明经不断实践后发现，通过配体交换技术可以将油溶性的量子点溶质转换为醇溶性的量子点溶质，之后将醇溶性的量子点溶质溶解于醇性溶剂中，即可获得醇性量子点溶液。
基于上述配体交换技术，在实际应用中，醇性量子点溶液的量子点材料可以与油性量子点溶液的量子点材料相同，主要包括：CdSe、CuInS2、CuInSe2中的一者或任一几者的组合。其中，上述油溶性量子点材料可被DMAC-DPS、DPEPO、PFO等有机发光材料代替。
由此可见，基于本实施例的上述方案，若制备多层的薄膜结构，可以依次交替沉积油性量子点溶液和醇性量子点溶液。即，相邻沉积的两个油性量子点溶液之间会相隔有醇性量子点溶液，从而防止作为溶质的量子点材料相互扩散，以破坏沉积质量。同理相邻沉积的两个醇性量子点溶液之间会相隔有油性量子点溶液，也能够避免两个醇性量子点溶液之间溶质相互扩散。
基于上述原理，最好选择不少于两种溶性的量子点溶液，即可制备多层量子点薄膜。
显然，可以知道的是，对于传统的显示装置来讲，发光层需要发出不同颜色光线，而不同颜色光线是由不同颜色量子点材料发出。以绿光量子点材料CdSe和蓝光量子点材料CdSe为例，虽然材料都是CdSe，但是两者由于颜色不同，量子点的尺寸存在较大差别，显然，若像现有技术那样，使用一种溶性的溶液连续沉积绿光CdSe和蓝光CdSe，则尺寸较小的量子点会扩散到尺寸较大的量子点的狭缝之中，这使得两者最终形成的量子点薄膜，一层浓度较大，另一层浓度较小，造成量子点薄膜无法正常显示对应颜色。
而通过本发明的上述方案，可以有效避免上述问题发生，这对于显示领域来讲，是极为重要的改进。
下面结合不同的实现方式，对本实施例的制作方法进行详细介绍。
实现方式一
在本实现方式一中，发光器件的制作方法包括如下步骤：
步骤1，在玻璃衬底(即上文所述的基板)上形成ITO层；
步骤2，清洗ITO层，并对ITO层进行氧等离子体处理；
步骤3，在ITO层上旋涂厚度以40nm为宜的ZnO纳米颗粒的乙醇溶液，之后进行退火，使ZnO纳米颗粒的乙醇溶液固化，以得到电子传输层；
步骤4，将醇溶性的黄光量子点材料CuInS2与乙醇的混合溶液旋涂在基板的电子传输层上，以形成第一量子点薄膜；其中，第一量子点薄膜的厚度以10nm为宜；
步骤5，将油溶性的蓝光量子点材料CdSe与正庚烷的混合溶液旋涂在基板的第一量子点薄膜上，以形成第二量子点薄膜；其中，第二量子点薄膜的厚度以20nm为宜；
步骤6，旋涂一层TFB薄膜作为空穴传输层，厚度以30nm为宜，之后再旋涂一层PEDOT:PSS薄膜作为空穴注入层；
步骤7，在气压小于5×10-4Pa的高真空下，以热蒸发沉积的方式，在空穴注入层上方蒸镀100nm的金属Al作为阴极。
基于上述步骤制成的发光器件的结构如图1所示。图1中，发光器件的玻璃衬底11上依次形成有ITO层12、电子传输层13、第一量子点薄膜14、第二量子点薄膜15、空穴传输层16、空穴注入层17以及阴极18。发光器件的发光光谱如图2所示，图2纵坐标表示光线波长，单位是nm。发光器件的电流密度及亮度随电压变化曲线如图3所示，图3中，左侧纵坐标表示电流密度，单位是mA/cm2；右侧纵坐标表示亮度，单位是1000cd/m2；横坐标表示电压，单位是V；三角连线表示电流密度的变化曲线，方块连线表示亮度的变化曲线。从图3中可以知道，本实现方式一的发光器件的开启电压约为3.6V，最大亮度超过1000cd/m2。
实现方式二
在本实现方式二中，发光器件的制作方法包括如下步骤：
步骤1，在玻璃衬底上形成ITO层；
步骤2，通过氧等离子体或者臭氧对清洗ITO层；
步骤3，在ITO层上旋涂厚度以40nm为宜的ZnO纳米颗粒的乙醇溶液，之后进行退火，使ZnO纳米颗粒的乙醇溶液固化，以得到电子传输层；
步骤4，将醇溶性的绿光量子点材料CdSe和红光量子点材料CdSe与乙醇的混合溶液旋涂在玻璃衬底上，以形成第一量子点薄膜；
步骤5，将油溶性的蓝光量子点材料CdSe溶解在正庚烷中制备成旋涂液，在第一量子点薄膜上旋涂，以制备第二量子点薄膜，第二量子点薄膜的厚度为20nm；
步骤6，旋涂一层TFB薄膜作为空穴传输层，厚度以30nm为宜，之后再旋涂一层PEDOT:PSS薄膜作为空穴注入层；
步骤7，在气压小于5×10-4Pa的高真空下，以热蒸发沉积的方式，在空穴注入层上方蒸镀100nm的金属Al作为阴极。
与实现方式一相比，本实现方式二不同的是步骤4，将醇溶性的绿光和红光CdSe量子点材料混成同一旋涂液，旋涂制备红绿双色量子点薄膜，由于红色和绿色CdSe两种量子点材料尺寸以及表面配比较相近，因此两者混合在同一溶液后所制备的量子点发光层薄膜的质量很好，发光器件的结构与图1大致相同，发光器件的光光谱如图4所示，图4纵坐标表示光线波长，单位是nm。发光器件的电流密度及亮度随电压变化曲线如图5所示,图5中，左侧纵坐标表示电流密度，单位是mA/cm2，右侧纵坐标表示亮度，单位是1000cd/m2，横坐标表示电压，单位是V。从图5中可以知道，本实现方式二的发光器件的开启电压约为3V，最大亮度超过800cd/m2。
实现方式三
在本实现方式三中，发光器件的制作方法包括如下步骤：
步骤1，在玻璃衬底上形成ITO层；
步骤2，清洗ITO层，并对ITO层进行氧等离子体处理；
步骤3，在ITO层上旋涂厚度以40nm为宜的ZnO纳米颗粒的乙醇溶液，之后进行退火，使ZnO纳米颗粒的乙醇溶液固化，以得到电子传输层；
步骤4，将醇溶性的绿光量子点CdSe与乙醇的混合溶液旋涂在基板上，以形成第一量子点薄膜；
步骤5，将醇溶性的绿光量子点CdSe与乙醇的混合溶液旋涂在基板的第一量子点薄膜上，以形成第二量子点薄膜；
步骤6，将油溶性的蓝光量子点材料CdSe与正庚烷的混合旋涂在基板的第二量子点薄膜上，以形成第三量子点薄膜。
步骤7，旋涂一层TFB薄膜作为空穴传输层，厚度以30nm为宜，之后再旋涂一层PEDOT:PSS薄膜作为空穴注入层；
步骤8，在气压小于5×10-4Pa的高真空下，以热蒸发沉积的方式，在空穴注入层上方蒸镀100nm的金属Al作为阴极。
与实现方式一相比，本实现方式三不同的是首先将油溶性的红光CdSe量子点材选旋涂在ZnO电子传输层上，作为第一发光层；其次，将醇溶性的绿光CdSe量子点材料旋涂在红光层上，作为第二发光层；最后，将油溶性的蓝光CdSe量子点旋涂在绿光层上，作为第三发光层。本实现方式三实现了单个器件红、绿、蓝三色的同时激发，发光器件的结构如图6所示。图6中，发光器件的玻璃衬底51上依次形成有ITO层52、电子传输层53、第一量子点薄膜54、第二量子点薄膜55、第二量子点薄膜56、空穴传输层57、空穴注入层58以及阴极59。发光器件的发射光谱与图2类似。
实现方式四
步骤1，在玻璃衬底上形成ITO层；
步骤2，清洗ITO层，并对ITO层进行氧等离子体处理；
步骤3，在ITO层上旋涂厚度以40nm为宜的ZnO纳米颗粒的乙醇溶液，之后进行退火，使ZnO纳米颗粒的乙醇溶液固化，以得到电子传输层；
步骤4，将油溶性的蓝光有机荧光材料DMAC-DPS与正庚烷的混合溶液旋涂在基板的电子传输层上，以形成第一量子点薄膜；
步骤5，将醇溶性的黄光量子点材料CuInS2与乙醇的混合溶液旋涂在基板的第一量子点薄膜上，以形成第二量子点薄膜。
步骤6，旋涂一层TFB薄膜作为空穴传输层，厚度为30nm，在旋涂一层PEDOT:PSS薄膜作为空穴注入层；
步骤7，在其余小于5×10-4Pa的高真空下，以热蒸发沉积的方式，在空穴注入层上方蒸镀100nm的金属Al作为阴极。
与实现方式一相比，实现方式四的步骤4和步骤5不同，除去传统的CdSe蓝光量子点材料外，实现方式四选用DMAC-DPS以及相似的有机发光材料作为第一量子点薄膜使用，其他制备过程与实现方式一相同。
本实现方式三的发光器件的结构与图1类似，发射光谱与图2类似。
另一方面，本发明的实施例还提供一种发光器件，该发光器件由本发明提供的上述制作方法制作，基于该制作方法，本实施例的发光器件的多层量子点薄膜质地均匀，不同薄膜之间图层区分清晰，能够较为纯正的激发出对应颜色的光线。
此外，本发明的实施例还提供一种显示装置，包括本发明提供的上述发光器件，由于该发光器件，本实施例的显示装置能够显示出较高质量的显示画面，能够提高用户的观看体验。
在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，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，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。
可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种发光器件的制作方法，包括在基板上形成发光层的步骤，其特征在于，
形成发光层的步骤，包括：
在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜，所述多层不同的量子点薄膜共同构成所述发光层，其中，任意相邻沉积的两种量子点溶液包括第一量子点溶液和第二量子点溶液，所述第一量子点溶液中作为溶质的第一量子点材料不溶于所述第二量子点溶液的溶剂，所述第二量子点溶液中作为溶质的第二量子点材料不溶于所述第一量子点溶液的溶剂。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，
所述第一量子点溶液为醇性量子点溶液，所述第二量子点溶液为油性量子点溶液；或
所述第二量子点溶液为醇性量子点溶液，所述第一量子点溶液为油性量子点溶液。
3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液的步骤之前，还包括制备醇性量子点溶液的步骤，所述制备醇性量子点溶液的步骤包括：
通过配体交换技术将油溶性的量子点溶质转换为醇溶性的量子点溶质，将所述醇溶性的量子点溶质溶解于醇性溶剂中，以获得所述醇性量子点溶液。
4.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，
所述醇性量子点溶液的量子点材料和所述油性量子点溶液的量子点材料均包括：
CdSe、CuInS2和CuInSe2中的一者或任一几者的组合。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，
所述醇性量子点溶液的溶剂包括：乙醇、异丙醇、DMF中的一者或任一几者的组合；
所述油性量子点溶液的溶剂包括：正庚烷和/或甲苯。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜包括：
将醇溶性的黄光量子点材料CuInS2与乙醇的混合溶液旋涂在基板上，以形成第一量子点薄膜；
将油溶性的蓝光量子点材料CdSe与正庚烷的混合溶液旋涂在基板上，以形成第二量子点薄膜。
7.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜包括：
将醇溶性的绿光量子点材料CdSe和红光量子点材料CdSe与乙醇的混合溶液旋涂在基板上，以形成第一量子点薄膜；
将油溶性的蓝光量子点材料CdSe与正庚烷的混合溶液旋涂在基板上，以形成第二量子点薄膜。
8.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜包括：
将油溶性的红光量子点材料CdSe与正庚烷的混合溶液旋涂在基板上，以形成第一量子点薄膜；
将醇溶性的绿光量子点CdSe与乙醇的混合溶液旋涂在基板上，以形成第二量子点薄膜；
将油溶性的蓝光量子点材料CdSe与正庚烷的混合旋涂在基板上，以形成第三量子点薄膜。
9.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述在基板上依次沉积多种不同的量子点溶液，以形成层叠设置的多层不同的量子点薄膜包括：
将油溶性的蓝光有机荧光材料DMAC-DPS与正庚烷的混合溶液旋涂在基板上，以形成第一量子点薄膜；
将醇溶性的黄光量子点材料CuInS2与乙醇的混合溶液旋涂在基板上，以形成第二量子点薄膜。
10.一种发光器件，其特征在于，所述发光器件采用如权利要求1-9任一项所述的制作方法制作得到。
11.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求10所述的发光器件。
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