CN108767126B - 一种qled器件及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种QLED器件及其制作方法。本发明的方法包括基板及位于其上的阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点层、电子传输层以及阴极，其中，所述阳极上采用LB膜法形成PEDOT/二十烷酸复合固态膜作为所述空穴注入层；采用溶液法工艺在所述空穴注入层上形成非交联空穴传输材料层。本发明采用LB法制备PEDOT/二十烷酸复合固态膜并在其后采用溶液法形成空穴传输层，缓解了现有技术溶液法制备空穴注入层的QLED器件中上下层之间的相互溶解的问题，得到性能改善的QLED器件。

Description

一种QLED器件及其制作方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种QLED器件及该QLED器件的制作方法。
背景技术
量子点发光二极管显示器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，其电致发光层是量子点层。现有的量子点发光二极管显示器的发光结构通常包括阳极，空穴注入层(HIL)，空穴传输层(HTL)，量子点层，空穴阻挡层，电子传输层，电子注入层和阴极中的多个层。与有机发光二极管显示相比，量子点电致发光具有光峰宽、色彩饱和度高、色域宽等优点。通常，量子点的空穴注入和传输层为有机材料，发光材料和电子传输材料为无机材料。
现有的QLED器件多采用PEDOT:PSS作为空穴注入层，由于PEDOT:PSS是酸性的会腐蚀ITO基板，给QLED器件的制作工艺带来很多不便，器件膜层之间相互影响，并由此影响器件的质量和稳定性。另一方面，目前采用PEDOT:PSS作为空穴注入层的QLED器件中，其上的空穴传输层通常采用交联材料形成，得到的空穴注入层/空穴传输层结构的空穴注入/传输效率远低于电子的注入/传输效率，这就造成了器件中的电子空穴不平衡，影响了器件的效率和寿命。
因此，需要提供一种便于制作且电子空穴传输能力平衡的QLED器件。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种QLED器件，该器件包括基板及位于其上的阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点层、电子传输层以及阴极，其中，
所述空穴注入层为采用LB膜法得到的PEDOT/二十烷酸复合固态膜；且
所述空穴传输层为采用溶液法得到的非交联空穴传输材料层。
优选地，所述非交联空穴传输材料选自三胺类化合物、咪唑类化合物和咔唑类化合物中的一种或多种化合物。
优选地，所述非交联空穴传输材料选自聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚氧噻吩、聚酞菁或聚苯硫醚中的一种或多种。
根据本发明的另一方面，提供一种QLED器件的制作方法，该方法包括：
在基板上形成阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点层、电子传输层以及阴极，其中，
所述阳极上采用LB膜法形成PEDOT/二十烷酸复合固态膜作为所述空穴注入层；
采用溶液法在所述空穴注入层上形成非空穴传输交联材料层。
优选地，所述阳极上采用LB膜法形成PEDOT/二十烷酸复合固态膜作为所述空穴注入层的步骤进一步包括：
将二十烷酸/氯仿溶液形成于三氯化铁亚相溶液表面，挥发并压膜，得到二十烷酸/Fe3+膜；
将所述二十烷酸/Fe3+膜置于所述阳极上，暴露于HCl气体中第一时间，暴露于EDOT单体第二时间，得到PEDOT/二十烷酸复合纳米膜。
优选地，所述三氯化铁亚相溶液的浓度为0.1-10×10-5M。
优选地，所述非交联空穴传输材料选自三胺类化合物、咪唑类化合物和咔唑类化合物中的一种或多种化合物。
优选地，所述非交联空穴传输材料选自聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚氧噻吩、聚酞菁和聚苯硫醚中的一种或多种。
优选地，所述采用溶液法在所述空穴注入层上形成非交联空穴传输材料层的步骤进一步包括，制备非交联空穴传输材料溶液，溶剂选自对甲基苯甲醚、苯甲酸丁酯、环己基苯、甲基咪唑酮类化合物、环已酮、醇类及取代醇类中的一种或多种。
优选地，所述压膜速率为1-10mm/min，压强为20-35mN/m。
优选地，所述第一时间为20-60min，所述第二时间为100-200min。
本发明的有益效果如下：
本专利提供的QLED器件及其制作方法，有益效果是：
1、采用LB法制备PEDOT/二十烷酸复合固态膜作为空穴注入层而非常规的墨水喷涂方式制备空穴注入层，在一定程度上缓解了现有技术溶液法制备空穴注入层的QLED器件中上下层之间的相互溶解的问题；
2、采用LB法制备的PEDOT/二十烷酸(3,4-乙撑二氧噻吩/二十烷酸)复合纳米薄膜具有纳米结构的有序性使得空穴载流子可在层状结构中跳跃迁移，进而增强了器件的空穴注入效率，PEDOT层状有序纳米结构也十分有利于空穴载流子的迁移，作为空穴注入层在QLED中使用时，可以增强器件的注入与传输效率，进而提升器件的效率与寿命；
3、采用PEDOT/二十烷酸复合纳米固态薄膜作空穴注入层，其上的空穴传输层材料可以使用非交联的材料以溶液印刷方法制备。相比采用PEDOT:PSS的空穴注入层需要交联材料制备空穴传输层，非交联高分子或小分子空穴传输层具有高的空穴传输能力，从而QLED器件的空穴注入/传输能力得到提高，改善了现有技术中QLED器件的性能得到提升。同时，因为本发明的空穴注入层采用非溶液法制备，其上的空穴传输层及量子点层制备工艺中可选择的溶剂范围增大，改善了QLED器件制备的工艺便捷性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
本发明实施例提供一种如图1所示的QLED器件的结构示意图。根据本发明的QLED器件，包括基板及位于其上的阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点层、电子传输层以及阴极，其中空穴注入层为采用LB膜法得到的PEDOT/二十烷酸复合纳米固态膜；且空穴传输层为采用溶液法得到的非交联空穴传输材料层。
LB膜法是利用具有疏水端和亲水端的两亲性分子在气-液界面的定向性质，来制备高分子基纳米复合材料，它不仅提供了高度有序的层状结构，同时也提供了有序纳米容器来进行物质的反应，如聚合物在LB膜亲水(疏水)基团间的聚合，对于导电聚合物来说，这种在层状结构中聚合反应制备有序薄膜的方法，具有两方面的优点：(1)通过原位聚合得到的导电聚合物结构共轭性较好，避免了单体侧链化导致共轭度降低，影响导电聚合物的导电率；(2)在层状结构中的聚合可以获得导电聚合物有序结构，以上两点使得该方法可以获得高性能的导电聚合物纳米薄膜材料。
根据本发明实施例的QLED器件制作方法包括在基板上形成阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点层、电子传输层以及阴极。不同于现有的使用PEDOT:PSS作为空穴注入层，本发明实施例的QLED器件中，将采用LB膜法制备的PEDOT/二十烷酸复合纳米材料作为空穴注入层。
在本发明的实施例中，LB膜法制备PEDOT/二十烷酸复合纳米材料的步骤包括，将形成二十烷酸/氯仿溶液，浓度例如为0.5-2.0mg/ml，这样能够使制作出来的薄膜有序性更高，膜层质量更好，用于器件时空穴传输/注入性能更好。将三氯化铁溶于水中得到三氯化铁亚相溶液，浓度例如为0.1-10×10-5M，其中水优选为超纯水，电阻率>18MΩ，PH为5.0-7.0。将二十烷酸/氯仿溶液展铺于三氯化铁亚相溶液表面，挥发约20-60min并压膜，压膜速率为1-10mm/min，压强为20-35mN/m，得到固相的二十烷酸/Fe3+膜。将该二十烷酸/Fe3+膜转移至阳极上，转移速度为0.1-1mm/min，以防止膜层在转移的过程中遭到损坏。将二十烷酸/Fe3+膜暴露于HCl气体中第一时间例如20-60min，使二十烷酸/Fe3+与HCL充分反应，随后暴露于EDOT单体第二时间例如100-200min，使薄膜与EDOT单体充分反应，得到PEDOT/二十烷酸复合纳米膜。二十烷酸/Fe3+薄膜中存在大量的纳米尺度空间，作为模版来构筑有序的PEDOT复合纳米材料，由此得到的符合纳米薄膜有序性更高，膜层质量更好，用于器件时空穴注入性能更好
本实施例中使用成膜系统制备氧化剂/表面活性剂Langmuir-Blodgett膜，如可以使用KSV-5000成膜系统，但在具体实施时，不仅限于该器件，其他能够对铺展膜进行压膜操作的器件也应当在本发明的保护范围内。根据本发明的一个具体实例，配置二十烷酸/氯仿溶液，浓度为约1mg/ml，并将三氯化铁溶于水中得到三氯化铁亚相溶液，三氯化铁亚相溶液的浓度例如为7×10-5M，配置二十烷酸/氯仿溶液与三氯化铁亚相溶液的顺序不分前后。用于配置三氯化铁亚相溶液的水优选为超纯水，电阻率>18MΩ，pH＝5.8。取配置的200uL二十烷酸/氯仿溶液铺展于三氯化铁亚相溶液的表面，二十烷酸/氯仿溶液会在三氯化铁亚相溶液的表面形成铺展膜。对铺展膜进行挥发，将二十烷酸/氯仿溶液内的氯仿挥发30min后对铺展膜以压膜速率为5mm/min，当膜压到达20-35mN/m后，将形成的二十烷酸/Fe3+膜以0.5mm/min的速度转移至形成有阳极的基板上，二十烷酸/Fe3+膜覆盖阳极层，随后将其在室温干燥1小时。接着将干燥后的二十烷酸/Fe3+膜暴露在HCl气体中约30min。随后，将得到的膜暴露于EDOT单体约130min，得到PEDOT/二十烷酸复合纳米材料的空穴注入层。
本发明中将经压膜的二十烷酸/Fe3+固态膜转移到基板的阳极层上，与现有技术采用涂覆、旋涂、喷涂等手段将包括溶剂的溶液施加在阳极上得到空穴注入层的方法不同，在一定程度上缓解了溶剂的存在所引起的上下层之间的相互溶解的问题。PEDOT/二十烷酸复合纳米材料具有纳米结构的有序性使得空穴载流子可在层状结构中跳跃迁移，进而增强了器件的空穴注入效率，PEDOT层状有序纳米结构同样有利于空穴载流子的迁移，作为空穴注入层在QLED中使用时，可以增强器件的注入与传输效率，进而提升器件的效率与寿命。
随后，在得到的PEDOT/二十烷酸固态膜上进一步形成空穴传输材料层。在本发明的实施例中，采用溶液法在所述空穴注入层上形成非交联空穴传输材料层，需要说明的是，溶液法可以是喷墨打印、印刷或涂覆等，本实施例不做限制。空穴传输层为具有较高传输能力的高分子或小分子材料。首先制备非交联空穴传输材料溶液。优选地，所述非交联空穴传输材料选自三胺类化合物、咪唑类化合物和咔唑类化合物中的一种或多种化合物，更优选地，所述非交联空穴传输材料选自聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚氧噻吩、聚酞菁或聚苯硫醚中的一种或多种。溶剂选自对甲基苯甲醚、苯甲酸丁酯、环己基苯、甲基咪挫酮类化合物、环己酮、各种醇类及取代醇类中的一种或多种。
采用PEDOT/二十烷酸复合纳米薄膜作为空穴注入层后，其上的空穴传输材料可以使用高分子或小分子非交联的材料，其空穴传输能力会有提升，从而器件性能会有提升，并且形成在空穴注入层上的空穴传输层及量子点层的可选择的溶剂种类范围比现有技术溶剂选择范围大。
根据本发明的一个具体实例，将空穴传输层材料聚噻吩溶解于溶剂苯甲酸丁酯中，得到HTL溶液。将该溶液通过印刷或打印形成在如上所述得到的HIL层上，经过成膜干燥工艺，得到根据本发明的空穴传输层。
按照常规方法在空穴传输层上形成量子点层，并在量子点层上依次形成电子传输层和阴极，得到根据本发明的QLED器件。
在本发明中，通过LB膜法得到的PEDOT/二十烷酸有序固态膜对阳极表面具有良好的平滑作用，使得空穴注入层中导电聚合物PEDOT的共平面性增强，空穴注入效率提高，电流密度增加。非交联的高分子或小分子空穴传输材料具有理想的空穴传输率，通过溶液印刷法将空穴传输材料印刷或打印在由此得到的空穴注入层固态膜上，空穴传输能力得到进一步的提高。进一步，在经历了空穴传输层的溶液印刷工艺和成膜干燥供工艺后，位于空穴传输层下方的空穴注入层的稳定性得到改善，进一步提高了由此得到的QLED器件的稳定性。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种QLED器件，该器件包括基板及位于其上的阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点层、电子传输层以及阴极，其特征在于，
所述空穴注入层为采用LB膜法得到的PEDOT/二十烷酸复合固态膜；且
所述空穴传输层为采用溶液法得到的非交联空穴传输材料层；
采用LB膜法形成PEDOT/二十烷酸复合固态膜作为所述空穴注入层的步骤包括：
将二十烷酸/氯仿溶液形成于三氯化铁亚相溶液表面，挥发并压膜，得到二十烷酸/Fe3+膜；
将所述二十烷酸/Fe3+膜置于所述阳极上，暴露于HCl气体中第一时间，暴露于EDOT单体第二时间，得到PEDOT/二十烷酸复合固态膜；
其中，LB膜法是利用具有疏水端和亲水端的两亲性分子在气-液界面的定向性质，来制备高分子基纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述非交联空穴传输材料选自三胺类化合物、咪唑类化合物和咔唑类化合物中的一种或多种化合物。
3.根据权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述非交联空穴传输材料选自聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚氧噻吩、聚酞菁或聚苯硫醚中的一种或多种。
4.一种QLED器件的制作方法，该方法包括：
在基板上形成阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点层、电子传输层以及阴极，其特征在于，
所述阳极上采用LB膜法形成PEDOT/二十烷酸复合固态膜作为所述空穴注入层；
采用溶液法在所述空穴注入层上形成非交联空穴传输材料层；
所述阳极上采用LB膜法形成PEDOT/二十烷酸复合固态膜作为所述空穴注入层的步骤进一步包括：
将二十烷酸/氯仿溶液形成于三氯化铁亚相溶液表面，挥发并压膜，得到二十烷酸/Fe3+膜；
将所述二十烷酸/Fe3+膜置于所述阳极上，暴露于HCl气体中第一时间，暴露于EDOT单体第二时间，得到PEDOT/二十烷酸复合固态膜；
其中，LB膜法是利用具有疏水端和亲水端的两亲性分子在气-液界面的定向性质，来制备高分子基纳米复合材料。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述三氯化铁亚相溶液的浓度为0.1-10×10-5M。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述非交联空穴传输材料选自三胺类化合物、咪唑类化合物和咔唑类化合物中的一种或多种化合物。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述非交联空穴传输材料选自聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯、聚氧噻吩、聚酞菁和聚苯硫醚中的一种或多种。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用溶液法在所述空穴注入层上形成非交联空穴传输材料层的步骤进一步包括，制备非交联空穴传输材料溶液，溶剂选自对甲基苯甲醚、苯甲酸丁酯、环己基苯、甲基咪唑酮类化合物、环已酮、醇类及取代醇类中的一种或多种。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述压膜速率为1-10mm/min，压强到达20-35mN/m，且所述第一时间为20-60min，所述第二时间为100-200min。
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