CN111244307A - 一种量子点发光二极管及其制备方法 - Google Patents

一种量子点发光二极管及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种量子点发光二极管及其制备方法，其中，所述量子点发光二极管包括层叠设置的基板、电极层、量子点发光层以及耦合层，所述耦合层的材料为导电材料分散在胶黏剂中形成的导电胶浆。本发明提供的量子点发光二极管结构简单，叠层数少，有利于降低启动电压和工艺繁琐度，并且所述耦合层还可对量子点发光层起到密封作用，能有效阻绝水和氧的侵入，从而提高量子点发光二极管的使用寿命。

Description

一种量子点发光二极管及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光二极管领域，尤其涉及一种量子点发光二极管及其制备方法。
背景技术
目前，量子点发光二极管（QLED） 器件多采用类似三明治的层叠结构，通常包括阳极、空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、阴极及封装层。其制备则主要采用溶液加工与真空蒸镀相结合实现，其中空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层主要通过溶液加工工艺实现，金属电极则是通过真空蒸镀制备。
显而易见的是，QLED器件结构中层叠数多，厚度变厚，工序增多，导致启动电压较大，制备工艺繁琐。真空蒸镀工艺则由于设备投资和维护费用高昂，材料浪费严重，因此成本居高不下；此外，量子点发光层对水和氧气非常敏感，水、氧气的侵入严重影响器件寿命和效率，因此还需要对功能层进行封装密封。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于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层叠数多、厚度过厚，导致启动电压较大的问题。
本发明的技术方案如下：
一种量子点发光二极管，其中，包括层叠设置的基板、电极层、量子点发光层以及耦合层，所述耦合层的材料为导电材料分散在胶黏剂中形成的导电胶浆。
一种量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：
提供一基板以及一种由导电材料分散在胶黏剂中形成的导电胶浆；
在所述基板上沉积电极层；
在所述电极层表面沉积量子点发光层；
在所述量子点发光层表面沉积所述导电胶浆形成耦合层，将所述耦合层进行固化制得量子点发光二极管。
有益效果：相对于传统量子点发光二极管，本发明提供一种包括耦合层的量子点发光二极管，所述耦合层的材料为导电材料分散在胶黏剂中形成的导电胶浆。本发明提供的量子点发光二极管结构简单，叠层数少，有利于降低启动电压和工艺繁琐度，并且所述耦合层还可对量子点发光层起到密封作用，能有效阻绝水和氧的侵入，从而提高量子点发光二极管的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例1中量子点发光二极管的结构示意图。
图2为本发明实施例2中量子点发光二极管的结构示意图。
图3为本发明实施例3中量子点发光二极管的结构示意图。
图4为本发明实施例4中量子点发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种量子点发光二极管及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。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。
本发明实施例提供一种量子点发光二极管，其包括层叠设置的基板、电极层、量子点发光层以及耦合层，所述耦合层的材料为导电材料分散在胶黏剂中形成的导电胶浆。
本实施例中的量子点发光二极管结构简单，叠层数少，有利于降低启动电压和工艺繁琐度，并且所述耦合层还可对量子点发光层起到密封作用，在不需要进行额外密封处理情况下，所述量子点发光二极管仍能保持对水氧的有效阻隔，从而提高量子点发光二极管的使用寿命。
在本实施例中，所述耦合层为导电材料与胶黏剂耦合形成的导电胶浆沉积而成的薄膜层，所述薄膜层中的导电材料使其具有导电并传输载流子的功能，所述薄膜层中的胶黏剂使其具有对量子点发光层进行密封的作用。本实施例将所述导电材料分散在胶黏剂中形成导电胶浆，所述导电胶浆在沉积成膜后得到耦合层，所述耦合层可同时具有电极层和封装层的作用，或功能层、电极层和封装层的作用，有效减少了传统量子点发光二极管的叠层数，从而降低其启动电压和工艺繁琐度。
在一种优选的实施方式中，所述导电材料为纳米金属颗粒，即所述导电胶浆由纳米金属颗粒分散在胶黏剂中形成，此时导电胶浆沉积形成的耦合层同时充当电极层和封装层的作用。
优选的，当所述耦合层同时充当阳极层和封装层时，为提升量子点发光二极管的发光效率，在所述耦合层和量子点发光层之间可设置空穴功能层，所述空穴功能层包括空穴传输层、空穴注入层和电子阻碍层等中的一种或多种。优选的，当所述耦合层同时充当阴极层和封装层时，为提升量子点发光二极管的发光效率，则在所述耦合层和量子点发光层之间可设置电子功能层，所述电子功能层包括电子传输层、电子注入层和空穴阻碍层等中的一种或多种。
更优选的，所述纳米金属颗粒为Ag、Al、Cu、Au和Ca中的一种或多种，但不限于此。
在另一种优选的实施方式中，所述导电材料为包括纳米金属颗粒和p型半导体纳米材料的第二混合物，当然，导电材料中除了纳米金属颗粒和p型半导体纳米材料外，可能还会存在其他杂质，这些杂质对导电材料的导电性能和二极管的发光性能不产生有利或有害的影响。
进一步地，为了避免导电材料中可能存在的其他杂质对本发明实施例中发光二极管的影响，所述导电材料为由纳米金属颗粒和p型半导体材料组成的第二混合物，即所述导电胶浆由纳米金属颗粒和p型半导体材料分散在胶黏剂中形成，所述p型半导体材料在通电后有助于将空穴快速传输至量子点发光层，提升量子点发光二极管的发光效率。相对于传统的量子点发光二极管结构，本实施例中的所述耦合层可同时充当空穴传输层、电极层和封装层的作用，其能够有效减少量子点发光二极管的叠层数，并简化量子点发光二极管的结构，从而有利于降低量子点发光二极管的启动高电压和工艺繁琐度。进一步的，所述耦合层还可对量子点发光层可起到密封作用，能有效阻绝水和氧的侵入，提高量子点发光二极管的器件寿命。
在本实施例中，所述纳米金属颗粒为Ag、Al、Cu、Au和Ca中的一种或多种，但不限于此；所述p型半导体纳米材料为NiO和MoO3中的一种或两种，但不限于此。
优选的，本实施例中，为进一步提高量子点发光二极管的发光效率，在所述电极层和量子点发光层之间设置电子功能层，所述电子功能层包括电子传输层、电子注入层和空穴阻碍层中的一种或多种。
在另一种优选的实施方式中，导电材料为包括纳米金属颗粒和n型半导体纳米材料的第一混合物。当然，导电材料中除了纳米金属颗粒和n型半导体纳米材料外，可能还会存在其他杂质，这些杂质对导电材料的导电性能和二极管的发光性能不产生有利或有害的影响。
进一步地，为了避免导电材料中可能存在的其他杂质对本发明实施例中发光二极管的影响，所述导电材料为由纳米金属颗粒和n型半导体材料组成的第一混合物，即所述导电胶浆由纳米金属颗粒和n型半导体材料分散在胶黏剂中形成，所述n型半导体材料在通电后有助于将电子快速传输至量子点发光层，从而提升量子点发光二极管的发光效率。相对于传统的量子点发光二极管结构，本实施例中的所述耦合层可同时充当电子传输层、电极层和封装层的作用，其能够有效减少量子点发光二极管的叠层数，并简化量子点发光二极管的结构，从而有利于降低量子点发光二极管的启动高电压和工艺繁琐度。进一步的，所述耦合层还可对量子点发光层可起到密封作用，能有效阻绝水和氧的侵入，提高量子点发光二极管的器件寿命。
在本实施例中，所述纳米金属颗粒为Ag、Al、Cu、Au和Ca中的一种或多种，但不限于此；所述n型半导体纳米材料为ZnO、TiO2、SnO、CsF、LiF、FeF2、MgO和Alq3中的一种或多种，但不限于此。
优选的，本实施例中，为进一步提高量子点发光二极管的发光效率，在所述电极层和量子点发光层之间设置空穴功能层，所述空穴功能层包括空穴传输层、空穴注入层和电子阻碍层中的一种或多种。
在一种优选的实施方式中，为保证耦合层电荷注入和制备工艺要求，所述导电胶浆中，导电材料与胶黏剂的重量比为0.01-50:1。，若导电材料与胶黏剂的重量比比例过小，则导电材料很少，耦合层电荷注入减少，降低量子点发光二极管的发光效率；若导电材料与胶黏剂的重量比比例过大，则过多导电材料会导致导电胶浆粘度过大，无法进行后续耦合层的沉积。因此，为保证便于沉积耦合层的同时兼顾器件发光效率，优选地，导电材料与胶黏剂的重量比为0.05-10:1。
在一种优选的实施方式中，所述导电胶浆的粘度为1-5000 cps。
在一种优选的实施方式中，所述耦合层的厚度为0.08-10μm，若耦合层厚度过薄（小于0.08μm），则电荷注入量和封装效果受到影响；若耦合层厚度过厚（大于10μm），则增加了量子点发光二极管的整体厚度外，会导致器件启动电压增大，进而降低发光效率。
在一种优选的实施方式中，所述胶黏剂为光固化型胶水（例如Loctite 3321、Aventk 1012）、热固化型胶水（例如Vitralit 1618、Nagase T693）和厌氧固化型胶水（例如Loctite 340）中的一种或多种。更优选的，所述胶黏剂由预聚物、活性稀释剂、引发剂和其他添加剂组成。
在一种优选的实施方式中，所述基板为刚性基板或柔性基板中的一种，作为举例，所述刚性基板为玻璃基板；所述柔性基板的材料为PI、PET和PEN中的一种或多种。进一步地，本发明还提供一种量子点发光二极管的制备方法，其中，包括步骤：
提供一基板以及一种由导电材料分散在胶黏剂中形成的导电胶浆；
在所述基板上沉积电极层；
在所述电极层表面沉积量子点发光层；
在所述量子点发光层表面沉积所述导电胶浆形成耦合层，将所述耦合层进行固化制得量子点发光二极管。
在本实施例中，所述导电胶浆的制备步骤包括：首先将导电材料和胶黏剂混合并用玻璃棒搅拌2-10min形成初浆，然后将所述初浆在500-30000 r/min转速下脱泡搅拌2-10min，得到导电胶浆。
优选的，所述导电材料与胶黏剂的重量比为0.01-50:1，所述导电胶将的粘度为1-5000 cps。
优选的，所述导电材料为纳米金属颗粒、纳米金属颗粒与n型半导体纳米材料的混合物或纳米金属颗粒与p型半导体纳米材料的混合物；其中，所述纳米金属颗粒为Ag、Al、Cu、Au和Ca中的一种或多种，但不限于此；所述n型半导体纳米材料为ZnO、TiO2、SnO、CsF、LiF、FeF2、MgO和Alq3中的一种或多种，但不限于此；所述p型半导体纳米材料为NiO和MoO3中的一种或两种，但不限于此。
优选的，所述耦合层的沉积方法可以但不限于旋涂法、印刷法、刮涂法、浸渍提拉法、浸泡法、喷涂法、滚涂法、浇铸法、狭缝式涂布法、条状涂布法中的一种。
更优选的，所述耦合层固化的方式可以为光固化、热固化、厌氧固化或组合固化方式。当采用热固化方式时，固化温度不超过150 oC。
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种量子点发光二极管，其中，如图1所示，包括层叠设置的基板10、电极层20、量子点发光层30以及耦合层40，所述耦合层的材料为5 g纳米Ag颗粒41分散在100 g Loctite3321胶中形成的导电胶浆。
所述量子点发光二极管的制备方法包括如下步骤：
1、将纳米Ag颗粒和胶黏剂混合并用玻璃棒搅拌5min形成初浆，然后将所述初浆在1000r/min转速下脱泡搅拌5 min，得到导电胶浆；
2、提供一基板并在所述基板上沉积电极层；
3、在所述电极层表面沉积量子点发光层；
4、采用旋涂法在所述量子点发光层表面沉积所述导电胶浆形成耦合层，所述耦合层的厚度为3μm，采用热固化方式对所述耦合层进行固化制得量子点发光二极管。
实施例2
一种量子点发光二极管，其中，如图2所示，包括层叠设置的基板10、电极层20、电子传输层30、量子点发光层40以及耦合层50，所述耦合层的材料为50 g纳米Au颗粒51和50 gNiO纳米材料52分散在100 g Loctite 3321胶中形成的导电胶浆。
所述量子点发光二极管的制备方法包括如下步骤：
1、将纳米Au颗粒和NiO纳米材料和胶黏剂混合并用玻璃棒搅拌8min形成初浆，然后将所述初浆在3000 r/min转速下脱泡搅拌5 min，得到导电胶浆；
2、提供一基板并在所述基板上沉积电极层；
3、在所述电极层表面沉积量子点发光层；
4、采用印刷法在所述量子点发光层表面沉积所述导电胶浆形成耦合层，所述耦合层的厚度为5μm，采用热固化方式对所述耦合层进行固化制得量子点发光二极管。
实施例3
一种量子点发光二极管，其中，如图3所示，包括层叠设置的基板10、电极层20、空穴传输层30、量子点发光层40以及耦合层50，所述耦合层的材料为250 g纳米Al颗粒51和250 gZnO纳米材料52分散在100 g Nagase T693胶中形成的导电胶浆。
所述量子点发光二极管的制备方法包括如下步骤：
1、将纳米Al颗粒和ZnO纳米材料和胶黏剂混合并用玻璃棒搅拌10min形成初浆，然后将所述初浆在4000 r/min转速下脱泡搅拌6 min，得到导电胶浆；
2、提供一基板并在所述基板上沉积电极层；
3、在所述电极层表面沉积量子点发光层；
4、采用印刷法在所述量子点发光层表面沉积所述导电胶浆形成耦合层，所述耦合层的厚度为6μm，采用热固化方式对所述耦合层进行固化制得量子点发光二极管。
实施例4
一种量子点发光二极管，其中，如图4所示，包括层叠设置的基板10、电极层20、空穴注入层30、空穴传输层40、量子点发光层50、耦合层60以及封装层70，所述耦合层的材料为500g纳米Al颗粒和500 g TiO2纳米材料分散在100 g Loctite 340胶中形成的导电胶浆。
所述量子点发光二极管的制备方法包括如下步骤：
1、将纳米Al颗粒和TiO2纳米材料和胶黏剂混合并用玻璃棒搅拌4min形成初浆，然后将所述初浆在5000 r/min转速下脱泡搅拌8 min，得到导电胶浆；
2、提供一基板并在所述基板上沉积电极层；
3、在所述电极层表面沉积量子点发光层；
4、采用印刷法在所述量子点发光层表面沉积所述导电胶浆形成耦合层，所述耦合层的厚度为6μm，采用热固化方式对所述耦合层进行固化制得量子点发光二极管；
5、对所述量子点发光二极管进行封装处理，在所述量子点发光二极管表面形成一封装层。
综上所述，发明提供一种包括耦合层的量子点发光二极管，所述耦合层的材料为导电材料分散在胶黏剂中形成的导电胶浆。本发明提供的量子点发光二极管结构简单，叠层数少，有利于降低启动电压和工艺繁琐度，并且所述耦合层还可对量子点发光层起到密封作用，能有效阻绝水和氧的侵入，从而提高量子点发光二极管的使用寿命。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种量子点发光二极管，其特征在于，包括层叠设置的基板、电极层、量子点发光层以及耦合层，所述耦合层的材料为导电材料分散在胶黏剂中形成的导电胶浆。
2.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述导电材料为纳米金属颗粒。
3.根据权利要求2所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述量子点发光层与耦合层之间设置有电子功能层或空穴功能层中的一种。
4.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述导电材料为包括纳米金属颗粒和n型半导体纳米材料的第一混合物。
5.根据权利要求4所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述n型半导体纳米材料为ZnO、TiO2、SnO、CsF、LiF、FeF2、MgO和Alq3中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述导电材料为包括纳米金属颗粒和p型半导体纳米材料的第二混合物。
7.根据权利要求6所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述p型半导体纳米材料为NiO和MoO3中的一种或两种。
8.根据权利要求2-7任一所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述纳米金属颗粒为Ag、Al、Cu、Au和Ca中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的量子点发光二极管，其特征在于，所述导电胶浆中，导电材料与胶黏剂的重量比为0.01-10:1。
10.一种量子点发光二极管的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供一基板以及一种由导电材料分散在胶黏剂中形成的导电胶浆；
在所述基板上沉积电极层；
在所述电极层表面沉积量子点发光层；
在所述量子点发光层表面沉积所述导电胶浆形成耦合层，将所述耦合层进行固化制得量子点发光二极管。
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