CN110970565B - 量子点发光二极管及其制备方法 - Google Patents

量子点发光二极管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种量子点发光二极管及其制备方法。该量子点发光二极管，包括底电极、顶电极以及设置在所述底电极和所述顶电极之间的量子点发光层，所述量子点发光层背离所述底电极的表面设置有乙基纤维素层。该乙基纤维素层可以保护量子点发光层，在量子点发光层上制备功能层时可防止量子点不被功能层材料溶剂溶解破坏，而且乙基纤维素层不会影响量子点发光层和顶电极之间的载流子传输，最终在该乙基纤维素层的保护下，器件的发光效率得到提高。

Description

量子点发光二极管及其制备方法
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种量子点发光二极管及其制备方法。
背景技术
量子点(QDs)是一种半导体纳米晶体，由于其具有很多优点，例如：很高的量子效率和色彩纯度，且量子点的发光波长可以通过改变量子点纳米晶体的半径来调节等，使得量子点在众多发光材料中脱颖而出，被认为是最具前景的发光材料之一。
量子点发光二极管(QD-LEDs，或QLED)是目前量子点(QDs)材料最具应用潜力的方向，一般制QLED都采用较为简单的溶液处理法，如旋涂，打印等，这使得量QLED在开发低成本，大尺寸，以及柔性显示器上具有很大的优势。传统的QLED结构一般为：透明的铟锡氧化物(ITO)沉积在玻璃作为阳极，中间为功能层材料，最后在上面蒸镀一层金属作为阴极，如Ag，Al等，所以发出的光经过反射会从底部的ITO玻璃侧出来。
薄膜晶体管(TFT)式显示屏是当前主流的显示设备，其显示屏上的每个像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，因此TFT式显示屏也是一类有源矩阵液晶显示设备。是最好的彩色显示器之一，TFT式显示器具有高响应度、高亮度、高对比度等优点，具有非常优异的显示效果。非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)面板具有易沉积成大尺寸面板且成本低廉等特点。非晶硅是一种n型半导体，为了充分的利用现有成熟的n型半导体非晶硅薄膜晶体管 (a-Si TFT)背板，更有效的实现大尺寸QLED显示屏，需要将透明的阴极与 a-Si TFT背板相结合。所以开发反式的QLED结构将具有很大的应用价值和应用需求。
现阶段开发全溶液式反式QLED器件也面临着一些困难，在全溶液的体系中，想要形成一个多层结构，就需要在上层薄膜结构的制备中保护其下层的薄膜结构不被破坏。但是，在一般的QLED器件中所用的空穴传出层(HTL)材料的溶剂一般为三氯甲烷、氯苯等，而这些溶剂对下层的QDs都有很强的溶解性，这样就会导致QDs层与其上层的HTL/ETL发生混合，严重破坏器件的多层结构。当然，对于正置器件，电子传输层(ETL)材料的溶剂也会对下层的 QDs有一定影响。
因此，现有技术有待改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种量子点发光二极管及其制备方法，旨在解决现有量子点发光二极管中的量子点发光层容易被功能层溶剂溶解的技术问题。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供一种量子点发光二极管，包括底电极、顶电极以及设置在所述底电极和所述顶电极之间的量子点发光层，所述量子点发光层背离所述底电极的表面设置有乙基纤维素层。
本发明的量子点发光二极管中，在量子点发光层的上表面(即背离所述底电极的表面)设置由乙基纤维素(Ethyl cellulose ethoce，EC)材料组成的功能层即乙基纤维素层，该乙基纤维素具有粘合、填充、成膜等特点，是很好的成膜材料，将其覆盖在量子点发光层上，能够在量子点发光层的表面形成一种薄膜以保护量子点发光层，即在量子点发光层上制备功能层时该乙基纤维素层可防止量子点不被功能层材料的溶剂溶解破坏，而且乙基纤维素层也不会影响量子点发光层和顶电极之间的载流子传输，最终在该乙基纤维素层的保护下，器件的发光效率得到提高。
本发明另一方面提供一种量子点发光二极管的制备方法，包括如下步骤：
提供基板；
在所述基板上制备量子点发光层；
在所述量子点发光层上制备乙基纤维素层。
本发明提供的量子点发光二极管的制备方法，在量子点发光层上制备一层乙基纤维素层，该乙基纤维素层覆盖在量子点发光层的表面以保护量子点发光层，当后续在量子点发光层上制备功能层时，该乙基纤维素层可防止量子点不被功能层材料的溶剂溶解破坏，而且乙基纤维素层所用的溶剂能在后续工艺中去除，这样不会影响到量子点发光层，另外乙基纤维素层也不会影响量子点发光层和顶电极之间的载流子传输，最终制得的量子点发光二极管的发光效率得到显著提高。
附图说明
图1为本发明一实施例的QLED器件结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一方面，本发明实施例提供了一种量子点发光二极管，包括底电极、顶电极以及设置在所述底电极和所述顶电极之间的量子点发光层，所述量子点发光层背离所述底电极的表面设置有乙基纤维素层。
本发明实施例的量子点发光二极管中，在量子点发光层的上表面(即背离所述底电极的表面)设置由乙基纤维素(Ethyl cellulose ethoce，EC)材料组成的功能层即乙基纤维素层，该乙基纤维素具有粘合、填充、成膜等特点，是很好的成膜材料，将其覆盖在量子点发光层上，能够在量子点发光层的表面形成一种薄膜以保护量子点发光层，即在量子点发光层上制备功能层时该乙基纤维素层可防止量子点不被功能层材料的溶剂溶解破坏，而且乙基纤维素层也不会影响量子点发光层和顶电极之间的载流子传输，最终在该乙基纤维素层的保护下，器件的发光效率得到提高。
进一步地，本发明实施例的量子点发光二极管中，所述量子点发光二极管为顶发射型量子点发光二极管或底发射型量子点发光二极管。
进一步地，本发明实施例的量子点发光二极管中，所述底电极为阳极，所述顶电极为阴极，且所述乙基纤维素层和所述顶电极之间层叠设置有电子功能层；该电子功能层可以是电子传输层、电子注入层和电子阻挡层中的至少一种。更进一步地，阳极作为底电极，其与量子点发光层之间还可以层叠设置一空穴功能层，该空穴功能层可以是空穴传输层、空穴注入层和空穴阻挡层中的至少一种。
或者，所述底电极为阴极，所述顶电极为阳极，且所述乙基纤维素层和所述顶电极之间层叠设置有空穴功能层；该空穴功能层可以是空穴传输层、空穴注入层和空穴阻挡层中的至少一种。更进一步地，阴极作为底电极，其与量子点发光层之间还可以层叠设置一电子功能层，该电子功能层可以是电子传输层、电子注入层和电子阻挡层中的至少一种。因空穴传出层材料的溶剂一般为三氯甲烷、氯苯等，对量子点发光层的破坏性更大，此时，对于乙基纤维素层来说，对量子点发光层的保护效果更好，因此本实施例中优选反式QLED器件。
进一步地，本发明实施例的量子点发光二极管中，所述乙基纤维素层的厚度为0.5-10nm。在该厚度范围内，对保护量子点发光层和不影响载流子传输的综合效果最较佳。更优选地，乙基纤维素层的厚度为0.5-2nm。
如图1所示，为本发明一实施例的乙基纤维素层在全溶液式反式QLED器件的应用，如图1所示，130为本发明实施例的乙基纤维素层(EC层)，100 为沉积了ITO的玻璃基片，110为电子传输层(ETL)，120为量子点发光层 (QDs)，140为空穴传输层(HTL)，150为空穴注入层(HIL)，160为所蒸镀的金属(Al/Ag)作为阳极。
另一方面，本发明实施例提供一种量子点发光二极管的制备方法，包括如下步骤：
S01；提供基板；
S02：在所述基板上制备量子点发光层；
S03：在所述量子点发光层上制备乙基纤维素层。
本发明实施例提供的量子点发光二极管的制备方法，在量子点发光层上制备一层乙基纤维素层，该乙基纤维素层覆盖在量子点发光层的表面以保护量子点发光层，当后续在量子点发光层上制备功能层时，该乙基纤维素层可防止量子点不被功能层材料的溶剂溶解破坏，而且乙基纤维素层所用的溶剂能在后续工艺中去除，这样不会影响到量子点发光层，另外乙基纤维素层也不会影响量子点发光层和顶电极之间的载流子传输，最终制得的量子点发光二极管的发光效率得到显著提高。
进一步地，在上述步骤S01中，基板上表面带有底电极，这样量子点发光层可以直接制备在底电极上；优选地，基板也可以包括从下到上依次制备的底电极和功能层，这样量子点发光层可以直接制备在功能层上。具体地，如底电极是阳极，则该功能层为空穴功能层，量子点发光层制备在空穴功能层上，如底电极是阴极，则该功能层为电子功能层，量子点发光层制备在电子功能层上。
进一步地，在上述步骤S02中，在所述量子点发光层上制备乙基纤维素层的步骤包括：
S021：提供乙基纤维素和溶剂；
S022：将所述乙基纤维素溶于所述溶剂中，得到乙基纤维素溶液；
S023：将所述乙基纤维素溶液沉积在所述量子点发光层上，然后干燥处理。
本实施例的乙基纤维素层可以采用多种溶液法制造而成，所述溶液法包括：旋涂、深浸涂覆、剪切涂覆、喷墨打印、静电印刷、喷嘴印刷、喷涂等。
进一步地，上述步骤S021中：所述溶剂选自醇和芳烃中的至少一种。具体地，所述芳烃选自甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯、正丙苯、异丙苯中的至少一种。进一步地，芳烃类溶剂沸点范围在100℃-250℃，合适的沸点能够保证制备乙基纤维素层时，溶剂在生产过程中有较长的挥发时间，该芳烃类溶剂可以用真空干燥或加热干燥等方法从溶剂体系中蒸发去除。具体地，所述醇选自一元醇和二元醇中的至少一种；一元醇包括乙醇、正己醇、2- 己醇、2-乙基丁醇、2-甲基戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-甲基-3-戊醇、3-乙基-3-戊醇、正庚醇、2-庚醇、3-庚醇、2-乙基己醇、2-甲基环己醇、正辛醇、2-辛醇、 3,5,5-三甲基己醇、壬醇、2,6-二甲基-4-庚醇、正癸醇、5-乙基-2-壬醇、十一醇、 5-乙基-2-壬醇、十二烷醇(月桂醇)、三甲基壬醇、顺-2-甲基环己醇、顺-3- 甲基环己醇、顺-4-甲基环乙醇、2-丁氧基乙醇、苯甲醇、α-苯乙醇、β-苯乙醇等。多元醇包括如乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、 1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2-丁烯-1,4-二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、2，3-二甲基-2,3-丁二醇、2-乙基-1,3- 己二醇、丙三醇、1,2,4-丁三醇、1,2,6-己三醇、季戊四醇等小分子多元醇。进一步地，所述醇类溶剂沸点范围在120℃-260℃，合适的沸点能够保证乙基纤维素层时，溶剂在生产过程中有较长的挥发时间，所述醇类溶剂可以用真空干燥或加热干燥等方法从溶剂体系中蒸发去除。
进一步地，上述步骤S022中：所述乙基纤维素溶液中的乙基纤维素的质量百分比为1-20％；在该质量百分比范围内可以得到溶解均匀的乙基纤维素溶液，更有利于沉积。优选地，乙基纤维素溶液中的乙基纤维素的质量百分比为 1-10％。
进一步地，上述步骤S023中：所述干燥处理的温度为100-200℃；所述干燥处理的时间为10-20min。在该温度和时间范围内，可以将乙基纤维素溶液中的溶剂很好的去除。
干燥结束后，即在量子点发光层表面形成乙基纤维素层。最后，可以直接在乙基纤维素层表面制备功能层，然后在制备顶电极。具体地，如底电极是阳极，顶电极为阴极，则可以在乙基纤维素层上制备电子功能层，如底电极是阴极，顶电极为阳极，则可以在乙基纤维素层上制备空穴功能层。
本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。
实施例1
采用乙醇溶剂作为EC的溶剂，重量百分比为：EC占总重量1％，乙醇占总重量99％。室温条件下，采用溶液法在两片ITO基板上涂覆一层的QDs层 (厚度为25nm)，然后在其中一片基板的QDs层上涂覆EC功能层，另一片不涂覆EC功能层，两片基板同时在100摄氏度下加热10分钟后，再将HTL 层(厚度为10nm)涂覆到两片基板上，测量得到总膜厚分别为35.3nm和5.7nm，表明本实施例中的EC功能层能够有效的保护QDs层结构不被HTL层溶剂破坏。
实施例2
采用1,2-丙二醇溶剂作为EC的溶剂，重量百分比为：EC占总重量10％， 1,2-丙二醇占总重量90％。室温条件下，采用溶液法在两片ITO基板上涂覆一层的QDs层(厚度为25nm)，然后在其中一片基板的QDs层上涂覆EC功能层，另一片不涂覆EC功能层，两片基板同时在100摄氏度下加热10分钟后，再将 HTL层(厚度为10nm)涂覆到两片基板上，测量得到总膜厚分别为36.5nm和 6.3nm，表明本实施例中的EC功能层能够有效的保护QDs层结构不被HTL层溶剂破坏。
实施例3
采用甲苯溶剂作为EC的溶剂，重量百分比为：EC占总重量20％，乙醇占总重量80％。室温条件下，采用溶液法在两片ITO基板上涂覆一层的QDs层(厚度为25nm)，然后在其中一片基板的QDs层上涂覆EC功能层，另一片不涂覆 EC功能层，两片基板同时在100摄氏度下加热10分钟后，再将HTL层(厚度为10nm)涂覆到两片基板上，测量得到总膜厚分别为39.8nm和5.9nm，表明本实施例中的EC功能层能够有效的保护QDs层结构不被HTL层溶剂破坏。
实施例4
采用乙醇溶剂作为EC的溶剂，重量百分比为：EC占总重量1％，乙醇占总重量99％。室温条件下，采用溶液法在两片ITO上涂覆ZnO层(厚度为30nm)，在ZnO层上沉积QDs层(厚度25nm)，然后在其中一片基板的QDs层上涂覆 EC功能层，另一片不涂覆EC功能层，两片基板同时在100摄氏度下加热10 分钟后，再将HTL层(厚度为10nm)涂覆到EC功能层上，HIL层(厚度为 10nm)涂覆到HTL功能层上，然后蒸镀150nm的Al，最后将样品进行封装测试，发现涂覆EC功能层的器件能够点亮，而没有EC功能层的器件无法点亮。表明本实施例中的EC功能层不影响QDs层与HTL层之间的空穴传输。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种量子点发光二极管，包括底电极、顶电极以及设置在所述底电极和所述顶电极之间的量子点发光层，其特征在于，所述量子点发光层背离所述底电极的表面设置有乙基纤维素层；所述底电极为阳极，所述顶电极为阴极。
2.如权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光二极管为顶发射型量子点发光二极管或底发射型量子点发光二极管。
3.如权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述乙基纤维素层和所述顶电极之间层叠设置有电子功能层。
4.如权利要求1-3任一项所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述乙基纤维素层的厚度为0.5-10nm。
5.一种如权利要求1所述的量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供基板；
在所述基板上制备量子点发光层；
在所述量子点发光层上制备乙基纤维素层。
6.如权利要求5所述制备方法，其特征在于，在所述量子点发光层上制备乙基纤维素层的步骤包括：
提供乙基纤维素和溶剂；
将所述乙基纤维素溶于所述溶剂中，得到乙基纤维素溶液；
将所述乙基纤维素溶液沉积在所述量子点发光层上，然后干燥处理。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述乙基纤维素溶液中的乙基纤维素的质量百分比为1-20％；和/或
所述干燥处理的温度为100-200℃；和/或
所述干燥处理的时间为10-20min。
8.如权利要求6-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自醇和芳烃中的至少一种。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述醇选自一元醇和二元醇中的至少一种；和/或
所述醇的沸点为120-260℃。
10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述芳烃选自甲苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、乙苯、正丙苯和异丙苯中的至少一种；和/或
所述芳烃的沸点为100-250℃。
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