CN109705667A - 量子点墨水及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种量子点墨水，包括以下重量百分比的原料：极性溶剂65％‑94％、量子点材料5％‑15％、受体材料1‑20％；所述受体材料用于形成激基复合物。采用上述量子点墨水制备发光层后，发光层中的受体材料能与相邻其他功能层的给体材料相接触，形成分子间给受体，即激基复合物，可有效的将三线态激子转换为单线态激子，并将单线态激子通过Forester荧光共振能量转移传递到量子点上，激发量子点发光，提供器件的电流效率。

Description

量子点墨水及其制备方法

技术领域

本发明涉及量子点领域，特别是涉及量子点墨水及其制备方法。

背景技术

利用量子点电致发光特性制作的量子点发光二极管(Quantum Dot LightEmitting Diode，QLED)器件作为一种新兴的发光器件，近年来受到了广泛的关注。与传统的有机发光二极管(OLED)相比，QLED具有更加优异的色纯度、亮度和可视角等特点。

量子点墨水通常由量子点和溶剂组成。现阶段对量子点墨水的改进，主要针对的是量子点及其溶剂，通过对量子点及其溶剂的改进，使量子点自身具有更高的发光效率，制成的墨水更稳定，更适用于打印。但当量子点墨水已经具备了足够好的打印性且本身具有良好的稳定性时，通过上述方法改性量子点墨水获得的潜在增益效果越来越小。改进量子点电子发光器件的结构，也是一种提高器件发光效率的有效手段，但与之配套的量子点墨水却很少有报道，导致量子点电致发光器件的效率普遍偏低。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种量子点墨水及其制备方法，该量子点墨水能够结合量子点发光器件的结构，提高器件的电流效率。

本发明提供一种量子点墨水。

具体技术方案为：

一种量子点墨水，包括以下重量百分比的原料：

极性溶剂65％-94％、量子点材料5％-15％、受体材料1-20％；

所述受体材料用于形成激基复合物。

在其中一个实施例中，上述量子点墨水包括以下重量百分比的原料：

极性溶剂80％-90％、量子点材料5％-10％、受体材料1-15％。

在其中一个实施例中，所述受体材料选自DPTPCz、TmPyTZ、TPBi、TmPyPB、PO-T2TPPT、3TPYMB和Bphen中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述受体材料的发射波长与所述量子点材料的吸收波长部分重叠；及

所述受体材料的HOMO能级为5.5eV-7eV：LUMO能级为2.5eV-3.5eV；及

所述受体材料的三线态能级高于所述量子点材料的三线态能级；及

所述受体材料的结构含有供电子基团，并含有以下分子结构中的一种或多种：

在其中一个实施例中，所述极性溶剂选自四氢化萘和氯苯的混合溶剂。

在其中一个实施例中，所述氯苯和四氢化萘的重量比为(1-3)：1。

在其中一个实施例中，所述量子点材料选自II-VI族量子点材料、III-V族量子点材料、IV-VI族量子点材料、钙钛矿量子点材料、碳量子点材料中的一种或多种。

本发明还提供了一种量子点墨水的制备方法。

具体技术方案为：

一种量子点墨水的制备方法，包括以下步骤：

按上述重量百分比称取各原料；

于所述极性溶剂中加入所述量子点材料和所述受体材料，搅拌均匀，即得。

本发明还提供一种QLED器件，包括层叠设置的功能层和发光层，所述功能层含有给体材料；

所述发光层含有上述量子点墨水制成的量子点膜。

在其中一个实施例中，所述给体材料选自m-MTDATA、MAC、TAPC和mCP中的一种或多种。

与现有方案相比，本发明的原理及有益效果如下：

量子点的发光属于荧光，只能利用单线态激子，而无法利用三线态的能量，导致了量子点电致发光器件的效率普遍偏低。本发明在量子点墨水中，添加了可形成激基复合物的受体材料，采用上述量子点墨水制备发光层后，发光层中的受体材料能与相邻其他功能层的给体材料相接触，形成分子间给受体，即激基复合物，可有效的将三线态激子转换为单线态激子，并将单线态激子通过Forester荧光共振能量转移传递到量子点上，激发量子点发光，使量子点能够接收三线态激子的能量，用此量子点墨水制作的器件，其电流效率最高会有3倍的增幅，有效的提高了量子点电致发光器件的电流效率。

进一步的，量子点材料和受体材料可均匀分散在氯苯和四氢化萘组成的极性溶剂中，极性溶剂具有合适的沸点，可在真空干燥过程中去除。上述量子点墨水的粘度和表面张力能够适用于喷墨打印设备和打印的工艺条件要求，保证喷墨打印成膜均匀。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的量子点墨水及其制备方法作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种量子点墨水，包括极性溶剂、量子点材料和受体材料。

受体材料在量子点墨水中的重量百分比为1-20％。优选的，占量子点墨水总重量的1-15％。在此范围内，受体材料能较好的分散在量子点墨水中。

受体材料用于形成激基复合物。需满足以下要求：

(1)其结构中，至少含有一个供电子基团，并含有以下分子结构的一种或几种：

(2)可形成激基复合物的受体材料还需具有高的HOMO能级和低的LUMO能级，其HOMO能级为5.5eV-7eV：LUMO能级为2.5eV-3.5eV。

(3)可形成激基复合物的受体材料的发射波长需与量子点材料的吸收波长部分重叠。

(4)可形成激基复合物的受体材料的三线态能级需高于量子点材料的三线态能级。

可以理解的，受体材料为有机小分子材料，包括但不限于DPTPCz、TmPyTZ、TPBi、TmPyPB、PO-T2T、PPT、3TPYMB和Bphen。

DPTPCz英文名是3-(4,6-Diphenyl-1,3,5-triazin-2-yl)-9-phenyl-9H-carbazole，中文名是3-(4,6-二苯基-1,3,5-三嗪-2-基)-9-苯基-9H-咔唑；

TmPyTZ英文名是2,4,6-tris(3-(pyridin-3-yl)phenyl)-1,3,5-triazine)，中文名是2,4,6-三(3-(吡啶-3-基)苯基)-1,3,5-三嗪)；

PO-T2T英文名是2,4,6-Tris[3-(diphenylphosphinyl)phenyl]-1,3,5-triazine，中文名是2,4,6-三[3-(二苯基膦基)苯基]-1,3,5-三嗪；

PPT英文名是2,8-Bis(diphenylphosphoryl)dibenzo[b,d]thiophene，中文名是2,8-双(二苯基磷酰基)二苯并[b，d]噻吩；

3TPYMB英文名是Tris(2,4,6-trimethyl-3-(pyridin-3-yl)phenyl)borane，中文名是三(2,4,6-三甲基-3-(吡啶-3-基)苯基)甲硼烷；

一般情况下，激基复合物可由受体材料和给体材料结合形成。将上述受体材料加入至量子点墨水中，即在发光层中引入受体材料，受体材料可与相邻功能层中的给体材料相接触，形成分子间给受体，即激基复合物，不同于分子内给受体，分子间给受体也能有效的将三线态激子转换为单线态激子，并将单线态激子通过Forester荧光共振能量转移将激子传递到量子点上，激发量子点发光，提高了器件的电流效率。

给体材料包括但不限于m-MTDATA、MAC、TAPC和mCP。

m-MTDATA英文名是4,4′,4″-Tris[phenyl(m-tolyl)amino]triphenylamine，中文名是4,4'，4”-三[苯基(间甲苯基)氨基]三苯基胺；

MAC英文名是6-(9,9-dimethylacridin-10(9H)-yl)-3-methyl-1H-isochromen-1-one，中文名是6-(9,9-二甲基吖啶-10(9H)-基)-3-甲基-1H-异苯并吡喃-1-酮；

TAPC英文名是Di-[4-(N,N-di-p-tolyl-amino)-phenyl]cyclohexane，中文名是二-[4-(N，N-二-对-甲苯基-氨基)-苯基]环己烷；

mCP英文名是1,3-Bis(carbazol-9-yl)benzene，中文名是1,3-双(咔唑-9-基)苯。

极性溶剂选自四氢化萘和氯苯的混合溶剂，极性溶剂占量子点墨水总重量的65％-94％。优选的，占量子点墨水总重量的80％-90％。其中，四氢化萘的沸点为207.6℃，氯苯的沸点为132.2℃，两者混合作为溶剂，具有合适的沸点，便于在真空干燥的过程中除去溶剂。量子点材料和受体材料可均匀分散在氯苯和四氢化萘组成的极性溶剂中。

量子点材料占量子点墨水总重量的5-15％，优选的，占量子点墨水总重量的5-10％。

可以理解的，量子点材料选自II-VI族量子点材料、III-V族族量子点材料、IV-VI族量子点材料、钙钛矿量子点材料、碳量子点材料中的一种或多种。

II-VI族量子点材料选自CdSe、CdS、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdSeSTe、ZnSeSTe和CdZnSeSTe中的一种或多种。

III-V族量子点材料选自InP、InAs和InAsP中的一种或多种。

IV-VI族量子点材料选自PbS、PbSe、PbTe、PbSeS、PbSeTe和PbSTe中的一种或多种。

优选的量子点材料为CdSe/ZnS，即以CdSe为核、ZnS为壳的量子点材料。

上述量子点墨水的制备方法包括：

按上述重量比称取各原料

将量子点材料和受体材料置于烧杯中；

加入所需极性溶剂的三分之二，搅拌均匀，使量子点材料和受体材料完全溶解；

加入剩下的极性溶剂，搅拌稀释，得量子点墨水。

通过调整上述量子点墨水中各原料的组分含量，得到了粘度和表面张力能够适用于喷墨打印设备和打印的工艺条件要求的量子点墨水，保证喷墨打印成膜均匀。

以下结合具体实施方式，对本发明的量子点墨水及其制备方法作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提供一种QLED器件，包括层叠设置的阳极、含有给体材料m-MTDATA的功能层、发光层和阴极。

其中，发光层由量子点墨水喷墨打印制备而成。

上述量子点墨水由CdSe/ZnS量子点、1,3,5-三(间-吡啶-3-基苯基)苯(TmPyPB)、氯苯、四氢化萘组成。其中，CdSe/ZnS量子点占墨水总重量的7％，1,3,5-三(间-吡啶-3-基苯基)苯占墨水总重量的3％，氯苯占墨水总重量的56％，四氢化萘占墨水总重量的34％。

精确称量后，将CdSe/ZnS量子点、1,3,5-三(间-吡啶-3-基苯基)苯置于250ml的烧瓶中，加入预先配置好的由氯苯与四氢化萘组成的混合极性溶剂，加入的量为所需体积的三分之二，搅拌，使材料溶解完全，之后，加入剩下的溶剂，搅拌稀释。

实施例2

本实施例提供一种QLED器件，包括层叠设置的阳极、含有给体材料m-MTDATA的功能层、发光层和阴极。

其中，发光层由量子点墨水喷墨打印制备而成。

上述量子点墨水由CdSe/ZnS量子点、TmPyTZ、氯苯、四氢化萘组成。其中，CdSe/ZnS量子点占墨水总重量的7％，TmPyTZ占墨水总重量的3％，氯苯占墨水总重量的56％，四氢化萘占墨水总重量的34％。

精确称量后，将CdSe/ZnS量子点、TmPyTZ置于250ml的烧瓶中，加入预先配置好的由氯苯与四氢化萘组成的混合极性溶剂，加入的量为所需体积的三分之二，搅拌，使材料溶解完全，之后，加入剩下的溶剂，搅拌稀释，即得。

实施例3

本实施例提供一种QLED器件，包括层叠设置的阳极、含有给体材料TAPC的功能层、发光层和阴极。

其中，发光层由量子点墨水喷墨打印制备而成。

上述量子点墨水由CdSe/ZnS量子点、DPTPCz、氯苯、四氢化萘组成。其中，CdSe/ZnS量子点占墨水总重量的7％，DPTPCz占墨水总重量的3％，氯苯占墨水总重量的56％，四氢化萘墨水占墨水总重量的34％。

精确称量后，将CdSe/ZnS量子点、DPTPCz置于250ml的烧瓶中，加入预先配置好的由氯苯与四氢化萘组成的混合极性溶剂，加入的量为所需体积的三分之二，搅拌，使材料溶解完全，之后，加入剩下的溶剂，搅拌稀释。

对比例1

本对比例提供一种QLED器件，与实施例1基本相同，区别在于：量子点墨水中不含有受体材料。

对比例2

本对比例提供一种QLED器件，与实施例1基本相同，区别在于：量子点墨水中，将受体材料替换成AlO₃。

AlO₃英文名是Tris(8-hydroxy-quinolinato)aluminium，中文名是三(8-羟基喹啉)铝。

对比例3

本对比例提供一种QLED器件，与实施例1基本相同，区别在于：量子点墨水中，将极性溶剂替换成异丙醇。

试验例

将实施例1-3及对比例1-3的量子点电致发光器件在电流密度为10mA/cm²的条件下测试器件电流效率，并将对比例3的电流效率归一化为1，得到相应的电流效率值，其结果如下：

表1电流效率

	电流效率
		实施例1	22
实施例2	15
		实施例3	12
对比例1	7
		对比例2	3
对比例3	1

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种量子点墨水，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：

极性溶剂65％-94％、量子点材料5％-15％、受体材料1-20％；

所述受体材料用于形成激基复合物。

2.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：

极性溶剂80％-90％、量子点材料5％-10％、受体材料1-15％。

3.根据权利要求1或2所述的量子点墨水，其特征在于，所述受体材料选自DPTPCz、TmPyTZ、TPBi、TmPyPB、PO-T2T、PPT、3TPYMB和Bphen中的一种或多种。

4.根据权利要求1或2所述的量子点墨水，其特征在于，所述受体材料的发射波长与所述量子点材料的吸收波长部分重叠；及

所述受体材料的HOMO能级为5.5eV-7eV：LUMO能级为2.5eV-3.5eV；及

所述受体材料的三线态能级高于所述量子点材料的三线态能级；及

所述受体材料的结构含有供电子基团，并含有以下分子结构中的一种或多种：

5.根据权利要求1或2所述的量子点墨水，其特征在于，所述极性溶剂选自四氢化萘和氯苯的混合溶剂。

6.根据权利要求1或2所述的量子点墨水，其特征在于，所述氯苯和四氢化萘的重量比为(1-3)：1。

7.根据权利要求1或2所述的量子点墨水，其特征在于，所述量子点材料选自II-VI族量子点材料、III-V族量子点材料、IV-VI族量子点材料、钙钛矿量子点材料、碳量子点材料中的一种或多种。

8.一种量子点墨水的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按权利要求1-7任一项所述的重量百分比称取各原料；

于所述极性溶剂中加入所述量子点材料和所述受体材料，搅拌均匀，即得。

9.一种QLED器件，其特征在于，包括层叠设置的功能层和发光层，所述功能层含有给体材料；

所述发光层含有权利要求1-7任一项所述的量子点墨水制成的量子点膜。

10.根据权利要求9所述的QLED器件，其特征在于，所述给体材料选自m-MTDATA、MAC、TAPC和mCP中的一种或多种。