CN109321038A

CN109321038A - 一种基于喷墨打印的量子点墨水

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Publication number: CN109321038A
Application number: CN201811175340.2A
Authority: CN
Inventors: 李福山; 刘洋; 胡海龙; 徐中炜; 马福民; 郭太良
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2019-02-12

Abstract

本发明属于光电显示器件材料技术领域，具体涉及一种基于喷墨打印的量子点墨水，包括量子点和有机溶剂。所述的量子点材料包括CdS等核壳量子点体系，或者无机钙钛矿量子点；有机溶剂为单一溶剂或混合溶剂，均为低极性或非极性溶剂。本发明配置的墨水有效避免了复杂的墨水添加剂来调控墨水成膜的咖啡环，利用了非对称性量子点在墨水中运动中的相互作用力，能够简单有效的实现量子点均匀的成膜，极大简化了量子点墨水的溶剂体系，同时拓宽了空穴传输层的选择空间，具有较好的分散性、稳定性，合适的沸点、表面张力和粘度，可以满足量子点喷墨打印的要求，有助于量子点像素化显示的产业化。

Description

一种基于喷墨打印的量子点墨水

技术领域

本发明属于光电显示器件材料技术领域，具体涉及一种基于喷墨打印的量子点墨水。

背景技术

QLED除了具有OLED全固态、能耗低、超薄、无视角限制、高色域、抗震性能优异、易于实现柔性显示等诸多优点外，QLED还体现出好的稳定性和适用于溶液法制备的特点，拥有潜在的低制造成本等优势。这些优点使得量子点印刷显示技术被认为是未来成长最快的新型平板显示技术。其发光层量子点，是具有量子限域效应的纳米晶体，具有分离的能带结构。其在光注入和电流注入的条件下可以发出波长可调的荧光。量子点发光显示（QLED）的原理是电子和空穴分别经由电子传输层和空穴传输层在量子点层复合发光。

量子点印刷显示的一个重要的困难就是如何实现QLED 的像素化显示。喷墨打印作为一种非接触、非光刻的高分辨率印刷方式，是一种实现QLED 的像素化的有潜力的方式。但是，喷墨打印对量子点墨水要求苛刻，目前常用的量子墨水为实现喷射稳定性，添加了墨水稳定剂，表面张力剂，粘度调节剂等，虽然提高了墨滴的喷射稳定性和成膜性，但是添加剂会影响QLED里电荷传输，部分添加剂甚至会损害量子点本身。

理想的量子点墨水应当是在保证可打印性和成膜性的基础上，尽量减少或避免添加剂的使用，避免量子点薄膜电荷传输效率的下降。针对此，本发明配置的墨水有效避免了复杂的墨水添加剂来调控墨水成膜的咖啡环，利用了非对称性量子点在墨水中运动中的相互作用力，能够简单有效的实现量子点均匀的成膜，极大简化了量子点墨水的溶剂体系，同时拓宽了空穴传输层的选择空间，具有较好的分散性、稳定性，合适的沸点、表面张力和粘度，可以满足量子点喷墨打印的要求，有助于量子点像素化显示的产业化。

发明内容

本发明的目的在于提出一种基于喷墨打印的量子点墨水，包括量子点和有机溶剂，所述的量子点材料为纳米球状，纳米棒状，纳米盘状，纳米椭球状的一种或混合；量子点占所述量子点墨水的质量数范围是0.1 wt% - 30 wt%；有机溶剂为单一溶剂或混合溶剂，均为低极性或非极性溶剂。

所述的纳米球状量子点尺寸为2-50 nm。

所述的纳米棒状量子点直径为1-30 nm，径长比为1-100。

所述的纳米盘状量子点厚度为1-30 nm，直径为0.5-500 nm。

所述的纳米椭球状量子点厚度三个半径a，b，c尺寸满足，a≤b＜c，a为1-20 nm，c为2-500 nm。

所述的量子点材料包括带有油酸油胺配体的CdS、CdTe、 CdSe、ZnSe、ZnTe、PbS、PbSe、InP、CuInS核壳量子点体系，或者带有油酸油胺配体的无机钙钛矿量子点ABX₃、A₂B₂X₆或 A₃B₃X₉结构体系，其中元素A为无机金属元素铯或铷，元素B为铅、锡、锑、碲或锰，卤素X为F、Cl、Br或I中的一种或多种。

所述的量子点为油溶性量子点，表面有提高其在非极性溶剂中分散性和稳定性的配体。

所述的单一溶剂的沸点范围为120 ℃- 350 ℃，粘度范围0.5 cp - 20 cp，表面张力范围20 dyne/cm-50 dyne/cm；单一溶剂包括饱和烷烃类，饱和环烷烃类，双环烷烃类，多环烷烃类、胺类、醚类、含单个以及多个苯环类烷烃的任意一种。

所述的混合溶剂中均为低极性溶剂，且混合溶剂包含饱和烷烃类，饱和环烷烃类，双环烷烃类或多环烷烃类及其衍生物类有机溶剂中的至少一种；混合溶剂中不同溶剂间沸点差别>10℃，其中高沸点溶剂沸点高于200 ℃，其占混合溶剂体积分数范围5 % - 95%，粘度范围1 cp - 20 cp，表面张力范围20 dyne/cm - 50dyne/cm。

本发明的显著优点在于：

本发明配置的墨水有效避免了复杂的墨水添加剂来调控墨水成膜的咖啡环，利用了非对称性量子点在墨水中运动中的相互作用力，能够简单有效的实现量子点均匀的成膜，极大简化了量子点墨水的溶剂体系，同时拓宽了空穴传输层的选择空间，具有较好的分散性、稳定性，合适的沸点、表面张力和粘度，可以满足量子点喷墨打印的要求，有助于量子点像素化显示的产业化。

具体实施方式

下面结合实施例具体说明本发明一种基于喷墨打印的量子点墨水。本发明提供优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。

量子点材料为纳米球状，纳米棒状，纳米盘状，纳米椭球状的一种或混合，量子点的尺寸，形状，是否掺杂，表面配体以及混合比例根据打印机设备，打印工艺，成膜环境来调整。

量子点墨水中有机溶剂包括正己烷、正庚烷、正辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、环癸烷、环十一烷，2-甲基戊烷、3-甲基戊烷、2,3-二甲基丁烷和2,2- 二甲基丁烷、双环己烷、2-甲基己烷、3-甲基己烷、2,2-二甲基戊烷、2-甲基庚烷、3-甲基庚烷、4-甲基庚烷、2,2-二甲基己烷、2-甲基辛烷、3-甲基辛烷、4-甲基辛烷、壬烷、2,2-二甲基庚烷、2,3-二甲基庚烷、5-甲基壬烷、4-乙基辛烷、4-正丙基庚烷、3,3-二乙基己烷、2,4-二甲基-3-异丙基戊烷、2-甲基癸烷、2,2-二甲基壬烷、4-丙基辛烷、2-甲基-3-乙基辛烷、4-叔丁基庚烷、4,4-二乙基庚烷、2-甲基十一烷、3-乙基癸烷、2,2-二甲基癸烷、4-丙基壬烷、3, 3-二乙基辛烷以及其同分异构体，或者胺类、醚类、含单个以及多个苯环类烷烃中的至少一种，但并不限于上述种类，本领域技术人员可以根据实际制备工艺中的量子点种类，打印条件，bank设计，基板温度，后处理工艺选择合适的溶剂种类和比例。

在下文中，将根据下面的实施例更详细的说明本发明。但是，这些实施例是为了说明起见而给出的，不应该看做是对本发明的范围的限制。

实施例1

一种基于喷墨打印的量子点墨水，具体步骤为：

癸烷（沸点174℃ ）除水提纯作为有机溶剂待用。

向有机溶剂中加入带有油胺油酸配体的红色棒状ZnSe/ZnS核壳结构量子点，控制所述核壳结构量子点质量分数为2wt% ，直径5 nm，长度为8 nm，震荡至分散均匀，过滤待用。

实施例2

环癸烷（沸点201℃ ）和甲苯（沸点110℃ ）以体积比1:1混合于5ml试剂瓶中并搅拌均匀作为有机溶剂待用。

向有机溶剂中加入带有油胺油酸配体的红色棒状ZnSe/ZnS核壳结构量子点，直径5 nm，长度为8 nm，控制所述核壳结构量子点质量分数为2wt% ，震荡至分散均匀，过滤待用。

实施例3

癸烷（沸点174℃ ）除水提纯作为有机溶剂待用。

向有机溶剂中加入带有油酸油胺配体的绿色无机钙钛矿CsPbBr₃ 纳米盘，厚度3nm，直径30 nm，控制所述无机钙钛矿量子点质量分数为2wt% ，震荡至分散均匀，过滤待用。

实施例4

癸烷（沸点174℃ ）除水提纯作为有机溶剂待用。

向有机溶剂中加入带有油酸油胺配体的绿色无机钙钛矿CsPbBr₃ 纳米棒，直径5nm，控制所述无机钙钛矿量子点质量分数为2wt%，长度为20 nm，震荡至分散均匀，过滤待用。

实施例5

癸烷（沸点174℃ ）除水提纯作为有机溶剂待用。

向有机溶剂中加入带有油酸油胺配体的红色球状ZnSe/ZnS核壳结构量子点，直径8nm，控制所述核壳结构矿量子点质量分数为2wt%，震荡至分散均匀，过滤待用。

实施例6

癸烷（沸点174℃ ）除水提纯作为有机溶剂待用。

向有机溶剂中加入带有油酸油胺配体的红色球状直径 8nm ZnSe/ZnS核壳结构量子点与直径5 nm长度为8 nm的ZnSe/ZnS核壳结构纳米棒一比一（质量比）混合，控制所述核壳结构矿量子点质量分数为2wt%，震荡至分散均匀，过滤待用。

Claims

1.一种基于喷墨打印的量子点墨水，包括量子点材料和有机溶剂，其特征在于，所述量子点材料包括带有油酸油胺配体的CdS、CdTe、 CdSe、ZnSe、ZnTe、PbS、PbSe、InP、CuInS核壳量子点中的一种或几种，或者带有油酸油胺配体的无机钙钛矿量子点ABX₃、A₂B₂X₆ 或A₃B₃X₉中的一种或几种；其中元素A为无机金属元素铯或铷，元素B为铅、锡、锑、碲或锰，卤素X为F、Cl、Br或I中的一种或多种；有机溶剂为单一溶剂或混合溶剂，均为低极性或非极性溶剂。

2.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印的量子点墨水，其特征在于，所述的量子点材料为纳米球状，纳米棒状，纳米盘状，纳米椭球状的一种或混合；量子点材料占所述量子点墨水的质量数范围是0.1 wt% - 30 wt%。

3.根据权利要求2所述的一种基于喷墨打印的量子点墨水，其特征在于，纳米球状量子点尺寸为2-50 nm。

4.根据权利要求2所述的一种基于喷墨打印的量子点墨水，其特征在于，纳米棒状量子点直径为1-30 nm，径长比为1-100。

5.根据权利要求2所述的一种基于喷墨打印的量子点墨水，其特征在于，纳米盘状量子点厚度为1-30 nm，直径为0.7-500 nm。

6.根据权利要求2所述的一种基于喷墨打印的量子点墨水，其特征在于，纳米椭球状量子点厚度三个半径a，b，c尺寸满足，a≤b＜c，a为1-20 nm，c为2-500 nm。

7.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印的量子点墨水，其特征在于，其中单一溶剂的沸点范围为120 ℃- 350 ℃，粘度范围0.5 cp - 20 cp，表面张力范围20 dyne/cm – 50dyne/cm；单一溶剂包括饱和烷烃类，饱和环烷烃类，双环烷烃类，多环烷烃类、胺类、醚类、含单个以及多个苯环类烷烃的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种基于喷墨打印的量子点墨水，其特征在于，其中混合溶剂中均为低极性溶剂；混合溶剂包含饱和烷烃类，饱和环烷烃类，双环烷烃类或多环烷烃类及其衍生物类有机溶剂中的至少一种；混合溶剂中不同溶剂间沸点差别>10℃，其中高沸点溶剂沸点高于200 ℃，其占混合溶剂体积分数范围5 % - 95%，粘度范围1 cp - 20 cp，表面张力范围20 dyne/cm - 50dyne/cm。