CN110172274B - 量子点墨水及电致发光器件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种量子点墨水及电致发光器件。该量子点墨水包括量子点及混合溶剂，所述混合溶剂包括第一溶剂和第二溶剂，所述混合溶剂的表面张力为25～35mN/m，所述第一溶剂与第二溶剂之间的表面张力差值在0.5～3mN/m之间。通过选择不同表面张力的溶剂，使墨滴能够在大气环境下较快自然干燥成膜，并且成膜均匀，膜面平整，有效抑制了咖啡环现象。

Description

量子点墨水及电致发光器件

技术领域

本申请属于量子点发光技术领域，具体涉及一种量子点墨水及电致发光器件。

背景技术

量子点材料由于具有宽的激发谱、窄的发射谱、发光颜色随尺寸可调、色纯度高、光转化效率高等优异性质，在显示和照明领域有广泛的应用前景。通过对其施加一定的电场或光激发，量子点材料会发射出特定频率的光，因而已经被广泛应用于量子点发光二极管等光电器件中。

对于量子点发光二极管，量子点材料一般分散于墨水中，利用沉积的方式制备成量子点膜层。然而，现有量子点墨水的干燥往往需要在真空环境中进行，条件较为苛刻，且存在膜面不平整，容易出现咖啡环的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供一种量子点墨水及电致发光器件。

根据本申请的第一方面，提供一种量子点墨水，包括量子点及混合溶剂，所述混合溶剂包括第一溶剂和第二溶剂，所述混合溶剂的表面张力为25～35mN/m，所述第一溶剂与第二溶剂之间的表面张力差值在0.5～3mN/m之间。

进一步地，所述第一溶剂包括至少一种酯类溶剂。

进一步地，所述酯类溶剂带有脂环结构或桥环结构。

进一步地，所述酯类溶剂选自甲酸环己酯、乙酸环己酯、醋酸甲基环己酯、丙酸环己酯、丁酸环己酯、戊酸环己酯、己酸环己酯、乙酸对叔丁基环己酯、乙酸邻叔丁基环己酯、丙烯酸环己酯、苯甲酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、乙酸异冰片酯、异丁酸异龙脑酯中的至少一种。

进一步地，所述第二溶剂包括至少一种萜醇或其衍生物。

进一步地，所述萜醇或其衍生物选自芳樟醇，香叶醇，橙花醇，四氢芳樟醇，香茅醇，月桂烯醇，松油醇，二氢松油醇中的至少一种。

进一步地，所述混合溶剂还包括至少一种带有环己基的酮类溶剂。

进一步地，所述混合溶剂的沸点为150～260℃，所述第一溶剂与第二溶剂之间的沸点差值在5～50℃之间。

进一步地，以质量分数计，所述量子点墨水中量子点的占比为0.5～20wt％。

根据本申请的另一方面，提供一种电致发光器件，包括量子点发光层，所述量子点发光层由上述量子点墨水制作而成。

有益效果：本发明提供的量子点墨水包括量子点及混合溶剂，混合溶剂包括第一溶剂与第二溶剂，两者之间的表面张力差值在0.5～3mN/m之间。墨水体系包括至少一种带有环状结构的酯类溶剂和至少一种萜醇或其衍生物。通过选择不同表面张力和不同沸点的上述溶剂，使墨滴在干燥过程中实现梯度挥发，形成的量子点薄膜中间区域与边缘区域成膜均匀，膜面平整，有效抑制了咖啡环现象，并且能够在大气环境下快速自然干燥成膜，不需要苛刻的干燥环境，简化了工艺。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式，对本申请实施例中的技术方案进行详细地描述。应注意的是，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。

除非另外规定，本文中使用的术语“沸点”指物质在1个大气压情况下的沸点，“表面张力”指物质在室温下的表面张力。

应理解，尽管术语第一、第二、第三等可用在本文中描述各种组分，但是这些组分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个组分与另一组分区分开来。

本申请公开了一种量子点墨水，包括量子点及混合溶剂。该墨水体系稳定性高，量子点可长时间均匀分散，喷墨打印过程流畅，且墨滴可在大气环境下较快自然干燥，成膜均匀平整，无明显咖啡环现象。

在一个具体的实施方式中，混合溶剂包括第一溶剂和第二溶剂，混合溶剂的表面张力为25～35mN/m，第一溶剂与第二溶剂之间的表面张力差值在0.5～3mN/m之间。所采用溶剂的表面张力不同，表面张力大的液体对其周围表面张力小的液体的拉力强，产生表面张力梯度，使墨滴从表面张力小向表面张力大的方向流动，可以有效避免墨滴在干燥过程中量子点材料向边缘区域沉积，减弱咖啡环，进而形成平整均匀的薄膜。

在一个具体的实施方式中，第一溶剂包括至少一种酯类溶剂，酯类溶剂带有脂环结构或桥环结构。发明人发现，量子点材料在带有环状结构的酯类溶剂中可以稳定分散。与常见的基团相比，环状结构的空间位阻更大，使得酯类溶剂的极性较弱，量子点材料在其中不易团聚或沉聚。

在一个具体的实施方式中，带有环状结构的酯类溶剂为带有脂环结构的酯类溶剂。带有脂环结构的酯类溶剂包括甲酸环己酯、乙酸环己酯、醋酸甲基环己酯、丙酸环己酯、丁酸环己酯、戊酸环己酯、己酸环己酯、乙酸对叔丁基环己酯、乙酸邻叔丁基环己酯、丙烯酸环己酯、苯甲酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、邻苯二甲酸丁基环己酯、邻苯二甲酸二环己酯、1-氯乙基环己基碳酸酯、对甲苯磺酸环己酯、对叔丁基环己酯、乙酸甲酯环己酯、乙酸-3-叔丁基环己酯、乙酸对叔丁基环己酯、1-乙基丙烯酸环己酯、2-氯乙酸环己酯、氯甲酸对叔丁基环己酯、环己甲酸环己酯、2-甲基丙酸环己酯、3,3,5-三甲基乙酸环己酯中的至少一种，但是不限定于此。

在一个具体的实施方式中，带有环状结构的酯类溶剂为带有桥环结构的酯类溶剂。带有桥环结构的酯类溶剂包括丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、乙酸异冰片酯、异丁酸异龙脑酯中的至少一种，但是不限定于此。

在一个具体的实施方式中，第二溶剂包括至少一种萜醇或其衍生物。其中，萜醇具有2,6-二甲基辛烷碳骨架结构。萜醇或其衍生物选自芳樟醇，香叶醇，橙花醇，四氢芳樟醇，香茅醇，月桂烯醇，松油醇，二氢松油醇中的至少一种，但是不限定于此。发明人发现，加入第二溶剂后，量子点可以在墨水中更好地分散，进一步提高了墨水稳定性。此外，第二溶剂与第一溶剂的相容性好，表面张力不同，利用两者的混合溶剂进行喷墨打印后，可在大气环境下快速自然干燥成膜。

在一个具体的实施方式中，量子点墨水中还包括至少一种带有环己基的酮类。第三溶剂选自环己酮、环己基甲乙酮、环己基丙酮、4-乙基环己酮、1-丙基环己酮、2-环己基环己酮、丙基双环己基酮、4-乙基双环己基酮、戊基双环己基酮、邻氯苯基环戊基酮、环己基苯基甲酮、羟基环己烷苯酮、4'-环己基苯乙酮中的至少一种，但是不限定于此。酮类溶剂的表面张力范围为25～35mN/m，与第一溶剂、第二溶剂的表面张力差值均在0.5～3mN/m之间。酮类溶剂的加入，可以调节墨水体系的粘度及表面张力，保证墨水性能满足喷墨打印的要求。

在一个具体的实施方式中，标准大气压下，混合溶剂的沸点为150～260℃，第一溶剂与第二溶剂之间的沸点差值在5～50℃之间。各溶剂之间的沸点不同，沸点低的溶剂较沸点高的溶剂先挥发，可以有效避免墨滴在干燥过程中量子点材料向边缘区域沉积，减弱咖啡环，进而形成平整均匀的薄膜。

在一个具体的实施方式中，以质量分数计，量子点墨水中量子点的占比为0.5～20wt％。

本申请还提供了一种电致发光器件，包括量子点发光层，所述量子点发光层由上述量子点墨水制作而成。具体地，电致发光器件包括第一电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、第二电极，发光器件通过电子和空穴在量子点发光层中复合而发光。利用本申请提供的量子点墨水进行喷墨打印制备量子点发光层时过程流畅，不堵塞喷嘴，墨滴在大气环境下可以较快自然干燥，得到的量子点薄膜平整性好，成膜均匀，削弱了咖啡环现象。最终器件发光均匀。

实施例1

一种量子点墨水，包括：3wt％的红光CdSe/ZnS量子点，37wt％的乙酸环己酯(沸点为173.5℃，表面张力为30.6mN/m)，60wt％的芳樟醇(沸点为198℃，表面张力为28.2mN/m)。上述量子点墨水通过简单机械搅拌混合各个组分即可以制备得到。

利用上述CdSe/ZnS量子点墨水制备红光电致发光器件的发光层，器件的具体制备过程如下：

提供ITO玻璃基板作阳极；

在ITO阳极层上沉积PEDOT：PSS材料，干燥后形成空穴注入层；

然后在空穴注入层上沉积PVK材料，干燥后形成空穴传输层；

在PVK空穴传输层上，喷墨打印实施例1中CdSe/ZnS量子点墨水，过程流畅，墨滴在大气环境下自然干燥，成膜均匀，得到平整的量子点发光层；

在量子点发光层上沉积ZnO材料，干燥后形成电子传输层；

最后在ZnO电子传输层上蒸镀银，形成第二电极，封装得到电致发光器件。

利用实施例1中的CdSe/ZnS量子点墨水进行喷墨打印，干燥后所得到的发光层成膜情况如表1。对上述电致发光器件的电流效率和EQE(外量子效率)进行测试，结果见表1。

实施例2

一种量子点墨水，包括：3wt％的红光CdZnSeS/ZnS量子点，57wt％的甲基丙烯酸环己酯(沸点为210℃，表面张力为30.5mN/m)，21wt％的香茅醇(沸点为224.5℃，表面张力为28.5mN/m)，19wt％的环己酮(沸点为155℃，表面张力为34.5mN/m)。上述量子点墨水通过简单机械搅拌混合各个组分即可以制备得到。

利用上述CdZnSeS/ZnS量子点墨水制备红光电致发光器件的发光层，器件的具体制备过程如下：

提供ITO玻璃基板作阳极；

在ITO阳极层上沉积PEDOT：PSS材料，干燥后形成空穴注入层；

然后在空穴注入层上沉积PVK材料，干燥后形成空穴传输层；

在PVK空穴传输层上，喷墨打印实施例2中CdZnSeS/ZnS量子点墨水，过程流畅，墨滴在大气环境下自然干燥，成膜均匀，得到平整的量子点发光层；

在量子点发光层上沉积ZnO材料，干燥后形成电子传输层；

最后在ZnO电子传输层上蒸镀银，形成第二电极，封装得到电致发光器件。

利用实施例2中的CdZnSeS/ZnS量子点墨水进行喷墨打印，干燥后所得到的发光层成膜情况如表1。对上述电致发光器件的电流效率和EQE(外量子效率)进行测试，结果见表1。

实施例3

一种量子点墨水，包括：2wt％的绿光CdSeS/ZnS量子点，63wt％的乙酸异冰片酯(沸点为220℃，表面张力为33.3mN/m)，20wt％的香茅醇(沸点为224.5℃，表面张力为28.5mN/m)，15wt％的环己酮(沸点为155℃，表面张力为34.5mN/m)。上述量子点墨水通过简单机械搅拌混合各个组分即可以制备得到。

利用上述CdSeS/ZnS量子点墨水制备绿光电致发光器件的发光层，器件的具体制备过程如下：

提供ITO玻璃基板作阳极；

在ITO阳极层上沉积PEDOT：PSS材料，干燥后形成空穴注入层；

然后在空穴注入层上沉积PVK材料，干燥后形成空穴传输层；

在PVK空穴传输层上，喷墨打印实施例3中CdSeS/ZnS量子点墨水，过程流畅，墨滴在大气环境下自然干燥，成膜均匀，得到平整的量子点发光层；

在量子点发光层上沉积ZnO材料，干燥后形成电子传输层；

最后在ZnO电子传输层上蒸镀银，形成第二电极，封装得到电致发光器件。

利用实施例3中的CdSeS/ZnS量子点墨水进行喷墨打印，干燥后所得到的发光层成膜情况如表1。对上述电致发光器件的电流效率和EQE(外量子效率)进行测试，结果见表1。

实施例4

一种量子点墨水，包括：2wt％的绿光CdSe/ZnS量子点，68wt％的丙烯酸异冰片酯(沸点为244.5℃，表面张力为30mN/m)，18wt％的松油醇(沸点为214℃，表面张力为33.2mN/m)，12wt％的4-乙基环己酮(沸点为192℃，表面张力为28.2mN/m)。上述量子点墨水通过简单机械搅拌混合各个组分即可以制备得到。

利用上述CdSe/ZnS量子点墨水制备绿光电致发光器件的发光层，器件的具体制备过程如下：

提供ITO玻璃基板作阳极；

在ITO阳极层上沉积PEDOT：PSS材料，干燥后形成空穴注入层；

然后在空穴注入层上沉积PVK材料，干燥后形成空穴传输层；

在PVK空穴传输层上，喷墨打印实施例4中CdSe/ZnS量子点墨水，过程流畅，墨滴在大气环境下自然干燥，成膜均匀，得到平整的量子点发光层；

在量子点发光层上沉积ZnO材料，干燥后形成电子传输层；

最后在ZnO电子传输层上蒸镀银，形成第二电极，封装得到电致发光器件。

利用实施例4中的CdSe/ZnS量子点墨水进行喷墨打印，干燥后所得到的发光层成膜情况如表1。对上述电致发光器件的电流效率和EQE(外量子效率)进行测试，结果见表1。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					成膜性	均匀	均匀	均匀	均匀
电流效率(cd/A)	22.6	23.3	44.5	50.1
					EQE(％)	16.2	17.4	10.5	11.9

尽管发明人已经对本申请的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本申请精神的实质，本申请中出现的术语用于对本申请技术方案的阐述和理解，并不能构成对本申请的限制。

Claims (6)

1.一种量子点墨水，包括量子点及混合溶剂，所述混合溶剂包括第一溶剂和第二溶剂，其特征在于，所述混合溶剂的表面张力为25~35 mN/m，所述第一溶剂与第二溶剂之间的表面张力差值在0.5~3 mN/m之间，所述混合溶剂的沸点为150~260℃，所述第一溶剂与第二溶剂之间的沸点差值在5~50℃之间，所述第一溶剂与所述第二溶剂中，表面张力大的溶剂的沸点小于表面张力小的溶剂的沸点，所述第一溶剂包括至少一种酯类溶剂，所述酯类溶剂带有脂环结构或桥环结构，所述第二溶剂包括至少一种萜醇或其衍生物。

2.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述酯类溶剂选自甲酸环己酯、乙酸环己酯、醋酸甲基环己酯、丙酸环己酯、丁酸环己酯、戊酸环己酯、己酸环己酯、乙酸对叔丁基环己酯、乙酸邻叔丁基环己酯、丙烯酸环己酯、苯甲酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、乙酸异冰片酯、异丁酸异龙脑酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述萜醇或其衍生物选自芳樟醇，香叶醇，橙花醇，四氢芳樟醇，香茅醇，月桂烯醇，松油醇，二氢松油醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，所述混合溶剂还包括至少一种带有环己基的酮类溶剂。

5.根据权利要求1所述的量子点墨水，其特征在于，以质量分数计，所述量子点墨水中量子点的占比为0.5~20 wt%。

6.一种电致发光器件，包括量子点发光层，其特征在于，所述量子点发光层由权利要求1~5任一所述的量子点墨水制作而成。