CN113046058A

CN113046058A - 量子点材料、图案化量子点膜层、量子点器件和制作方法

Info

Publication number: CN113046058A
Application number: CN202110274247.2A
Authority: CN
Inventors: 李卓
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Technology Development Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd; Beijing BOE Technology Development Co Ltd
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2021-06-29

Abstract

本发明公开了一种量子点材料、图案化量子点膜层、量子点器件和制作方法，以改善现有技术在制作图案化量子点膜层时，存在图案化显影精确度低，膜层厚度不均匀的问题。所述量子点材料，包括：量子点本体，第一连接体，以及含叠氮体；所述第一连接体一端与所述量子点本体连接，另一端与所述含叠氮体连接，以将所述含叠氮体与所述量子点本体连接；所述含叠氮体包括：

其中，A为氢原子或卤素原子，B为氢原子或卤素原子,C为氢原子或卤素原子，D为氢原子或卤素原子。

Description

量子点材料、图案化量子点膜层、量子点器件和制作方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种量子点材料、图案化量子点膜层、量子点器件和制作方法。

背景技术

量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes，QLED)作为最具有潜力的下一代自发光显示技术，与有机发光显示技术先比，QLED具有能耗更低、色纯度更高、色域更广等突出优势，而QLED亚像素区域的精确制备是实现高分辨率显示器件的前提。

发明内容

本发明提供一种量子点材料、图案化量子点膜层、量子点器件和制作方法，以改善现有技术在制作图案化量子点膜层时，存在图案化显影精确度低，膜层厚度不均匀的问题。

本发明实施例提供一种量子点材料，包括：量子点本体，第一连接体，以及含叠氮体；所述第一连接体一端与所述量子点本体连接，另一端与所述含叠氮体连接，以将所述含叠氮体与所述量子点本体连接；所述含叠氮体包括以下结构：

在一种可能的实施方式中，所述第一连接体包括：第一连接结构，第二连接结构，以及第三连接结构；所述第一连接结构一端与所述量子点本体连接，另一端与所述第二连接结构连接，所述第二连接结构的另一端与所述第三连接结构连接，所述第三连接结构的另一端与所述含叠氮体连接。

在一种可能的实施方式中，所述第一连接结构包括以下之一：

-OH-；

-SH-；

-COOH-；

-NH2-；

-P-；

-PO-；

-R-OH-；

-R-SH-；

-R-COOH-；

-R-NH2-；

-R-P-；

-R-PO-；

其中，R表示烷烃类基团，或者连接有酯基的烷烃基团，或者连接有酰胺键的烷烃基团。

在一种可能的实施方式中，所述第三连接结构包括以下之一：

在一种可能的实施方式中，所述第二连接结构包括以下之一或组合：

其中，n≥0,且n为正整数，x≥1。

本发明实施例还提供一种采用如本发明实施例提供的所述量子点材料形成的图案化量子点膜层，所述图案化量子点膜层包括：位于衬底基板一侧的多个图案部，所述图案部包括：

多个量子点本体以及连接体；所述连接体包括一端与一所述量子点本体连接的第一连接体，以及一端与另一所述量子点本体连接的第二连接体，以及连接所述第一连接体另一端和所述第二连接体另一端的第三连接体；所述第三连接体包括如下结构：

本发明实施例还提供一种量子点器件，包括如本发明实施例提供的所述图案化量子点膜层。

本发明实施例还提供一种制作如本发明实施例提供的所述图案化量子点膜层的制作方法，所述制作方法包括：

提供第一种量子点材料，其中，所述第一种量子点材料包括：量子点本体，第一连接体，以及含叠氮体；所述第一连接体一端与所述量子点本体连接，另一端与所述含叠氮体连接；

提供第二种量子点材料，其中，所述第二种量子点材料包括：量子点本体，与所述量子点本体连接的原生配体，所述原生配体含有烷烃碳链；

将所述第一种量子点材料和所述第二组量子点材料混合，并通过紫外光照射，以使所述第一种量子点材料的述含叠氮体与所述第二种量子点材料中的所述烷烃碳链反应，以将不同所述量子点本体连接；

去除未被紫外光照射区域的所述第一种量子点材料和所述第二种量子点材料，形成包括多个图案部的图案化量子点膜层。

在一种可能的实施方式中，所述将所述第一种量子点材料和所述第二组量子点材料混合，包括：

将所述第一种量子点材料和所述第二组量子点材料混合以摩尔比大于或等于1:3进行混合。

本发明实施例还提供一种采用如本发明实施例提供的所述量子点材料形成的量子点发光器件，包括：衬底基板，位于所述衬底基板一侧的有机功能层，位于所述有机功能层的背离所述衬底基板一侧的量子点膜层；

所述有机功能层与所述量子点膜层之间具有交联体，所述交联体包括如下结构：

本发明实施例有益效果如下：本发明实施例提供的量子点材料，量子点本体，第一连接体，以及含叠氮体，在紫外光照下，配体分子末端的叠氮生成自由基能够进攻碳链上的C-H键，并与之形成碳氮键，使得修饰有含叠氮体的量子点材料具有光敏特性，并能够充当其它包括量子点在内的纳米粒子的交联剂，在与最常见的量子点(诸如以油酸、油胺或辛胺、三辛基(氧)膦等含有碳链的配体)混合，能够在紫外光照条件下使得配体分子之间形成共价键，也即发生交联，使得普通的量子点材料也能够适用于光刻工艺，实现图案化量子点膜层的制备；也能够用于喷墨打印法制备量子点膜层，墨水喷射到基底或像素坑后，在紫外光下量子点之间发生交联，提高体系粘度，减少爬坡效应和咖啡环效应，提高膜层形貌和质量；除此之外，对于在有机功能层(例如，空穴传输)层上制备量子点膜层的量子点器件，由于许多有机功能层材料分子中含有烷烃链的侧链，本发明实施例提供的量子点材料能够与一些空穴传输材料中的碳链产生键合，与前膜层产生供价键连接，因而得到更加稳固的量子点膜层，而且，由于部分量子点材料不需要进一步加工和处理，混合后即可使用，既减少了生产步骤(省去了对部分量子点进行诸如配体交换等后续处理步骤)，也能够避免对量子点后续处理等给量子点发光效率等带来的不良影响。此外，本发明提供的量子点材料，其配体分子的末端(指未与QD表面键合的那一端)为具有光敏特性的基团，在紫外光照找下产生自由基，由于分子链与QD表面键合，产生的自由基也仅能处于QD表面配体分子的末端，在分子链约束和空间位阻的作用下，该自由基无法扩散到QD表面，因此没有进攻QD表面带来缺陷的风险，这相比于额外添加含有叠氮基团的小分子交联剂使得普通QD交联的方法相比，能够有效防止自由基对QD的损伤。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种量子点材料包括的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种图案化量子膜层包括的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种不同量子点材料发生交联的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种具体的不同量子点材料发生交联的示意图；

图5为本发明实施例提供的一种制作量子点膜层图案的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的一种量子点器件的示意图。

具体实施方式

为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。

参见图1，本发明实施例提供一种量子点材料，包括：量子点本体QD，第一连接体Y1，以及含叠氮体Z；第一连接体Y1一端与量子点本体QD连接，另一端与含叠氮体Z连接，以将含叠氮体Z与量子点本体QD连接；含叠氮体Z包括以下结构：

其中，A为氢原子或卤素原子，B为氢原子或卤素原子,C为氢原子或卤素原子，D为氢原子或卤素原子。具体的，苯环上的A，B，C，D可以相同，也可不同，可以为氢原子(H)或卤素原子(氟F，氯Cl，溴Br，碘I)。具体的，可以是A＝B＝C＝D＝H或者，A＝B＝C＝D＝F。

本发明实施例提供的量子点材料，量子点本体QD，第一连接体Y1，以及含叠氮体Z，在紫外光照下，配体分子末端的叠氮生成自由基能够进攻碳链上的C-H键，并与之形成碳氮键，使得修饰有含叠氮体Z的量子点材料具有光敏特性，并能够充当其它包括量子点在内的纳米粒子的交联剂，在与最常见的量子点(诸如以油酸、油胺或辛胺、三辛基(氧)膦等含有碳链的配体)混合，能够在紫外光下发生配体分子键合，也即发生交联，使得普通的量子点材料也能够适用于光刻工艺，实现图案化量子点膜层的制备；也能够用于喷墨打印法制备量子点膜层，墨水喷射到基底或像素坑后，在紫外光下量子点发生交联，提高体系粘度，减少爬坡效应和咖啡环效应，提高膜层形貌和质量，除此之外，对于在有机功能层(例如，空穴传输层)上制备量子点膜层的量子点器件，由于许多有机功能层材料分子中含有烷烃链的侧链，本发明实施例提供的量子点材料能够与一些空穴传输材料中的碳链产生键合，与前膜层产生供价键连接，因而得到更加稳固的量子点膜层(在共价键作用下与前膜层结合更加稳固)，而且，由于部分量子点材料不需要进一步加工和处理，混合后即可使用，既减少了生产步骤(省去了对部分量子点进行诸如配体交换等后续处理步骤)，也能够避免对量子点后续处理等给量子点发光效率等带来的不良影响。此外，本发明提供的量子点材料，其配体分子的末端(指未与QD表面键合的那一端)为具有光敏特性的基团，在紫外光照找下产生自由基，由于分子链与QD表面键合，产生的自由基也仅能处于QD表面配体分子的末端，在分子链约束和空间位阻的作用下，该自由基无法扩散到QD表面，因此没有进攻QD表面带来缺陷的风险，这相比于额外添加含有叠氮基团的小分子交联剂使得普通QD交联的方法相比，能够有效防止自由基对QD的损伤。

在一种可能的实施方式中，第一连接体Y1包括：第一连接结构Y11，第二连接结构Y12，以及第三连接结构Y13；第一连接结构Y11一端与量子点本体QD连接，另一端与第二连接结构Y！2连接，第二连接结构Y12的另一端与第三连接结构Y13连接，第三连接结构Y13的另一端与含叠氮体连接。

在一种可能的实施方式中，第一连接结构Y11(也即R1)包括以下之一：

-OH-；

-SH-；

-COOH-；

-NH2-；

-P-；

-PO-；

-R-OH-；

-R-SH-；

-R-COOH-；

-R-NH2-；

-R-P-；

-R-PO-；

其中，R表示烷烃类基团，或者连接有酯基的烷烃基团，或者连接有酰胺键的烷烃基团。其中，烷烃类基团包括但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基等，R基团结构式可以如下所示：

约定以Rc表示烷烃类基团，*表示与该位点与其它基团连接，式(2)中Rc、Rc’可以表示式(1)各类烷烃基团，Rc与Rc’可以相同，亦可以不同；并且Rc、Rc’中能够有且至少一个烷烃基团，也即式(2)示意图中至少有Rc或Rc’中的其中一个。

在一种可能的实施方式中，结合图1所示，第三连接结构Y13包括以下之一：

在一种可能的实施方式中，结合图1所示，第二连接结构Y12可以包括以下之一或组合：

其中，n≥0,且n为正整数，x≥1。

需要说明的是，图1仅是以第二连接结构Y12包括

以及

第三连接结构Y13包括

为例进行的示意性说明，在具体实施时，第二连接结构Y12，第三连接结构Y13也可以是其它结构，本发明不以此为限。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种采用如本发明实施例提供的量子点材料形成的图案化量子点膜层，结合图2所示，图案化量子点膜层包括：位于衬底基板一侧的多个图案部，图案部包括：多个量子点本体QD以及连接体；连接体包括一端与一量子点本体QD连接的第一连接体Y1，以及一端与另一量子点本体QD连接的第二连接体Y2，以及连接第一连接体Y1另一端和第二连接体Y2另一端的第三连接体Y3；第三连接体Y3包括如下结构：

具体的，本发明实施例提供的量子点膜层可以作为量子点发光器件中的量子点发光层，也可以作为量子点彩膜层。

具体的，本发明实施例提供的图案化量子点膜层可以是通过本发明实施例提供的量子点材料的配体局部与常规量子点材料的配体局部发生如下反应形成：

其中的叠氮在紫外光照射下生成自由基，能够进攻碳链上的C-H键，并与之形成碳氮键，进而发生交联反应。

具体的，图3中所示修饰有发明提供的量子点材料，与常规量子点材料(表面配体分子含有烷烃碳链的量子点)混合后，能够在紫外光照下发生键合，也即交联，如图3所示，黑点表示交联点。图4为两种量子点在紫外照射后交联点处的化学键示意图，其中表面配体分子为碳链的量子点示意图仅表示其表面配体含有碳链，不表示其确切的配体分子结构，常见的如油胺、油酸等配体均含有碳链。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种量子点器件，包括如本发明实施例提供的图案化量子点膜层。该量子点膜层具体可以作为量子点器件中的量子点发光层。

本发明实施例还提供一种制作如本发明实施例提供的图案化量子点膜层的制作方法，参见图5所示，制作方法包括：

步骤S100、提供第一种量子点材料，其中，第一种量子点材料包括：量子点本体，第一连接体，以及含叠氮体；第一连接体一端与量子点本体连接，另一端与含叠氮体连接；第一种量子点材料可以是本发明实施例提供的量子点材料；

步骤S200、提供第二种量子点材料，其中，第二种量子点材料包括：量子点本体，与量子点本体连接的原生配体，原生配体含有烷烃碳链；第一种量子点材料可以是常规的量子点材料；

步骤S300、将第一种量子点材料和第二组量子点材料混合，并通过紫外光照射，以使第一种量子点材料的述含叠氮体与第二种量子点材料中的烷烃碳链反应，以将不同量子点本体连接；

具体的，关于步骤S300，将第一种量子点材料和第二组量子点材料混合，可以包括：将第一种量子点材料和第二组量子点材料混合以摩尔比大于或等于1:3进行混合，具体的，可以是将第一种量子点材料和第二组量子点材料混合以摩尔比为1:3进行混合；具体的，也可以是仅以第一种量子点材料混合，即，第一种量子点材料本身也可以在紫外光照射下发生交联；具体的，把可以充当交联剂的第一种量子点材料记为A，把A放在一个正方体的体心，由于空间位阻和表面配体分子链长度等因素，最容易和A发生交联的普通量子点的位置位于该正方体的6个面的中心(此时这6个位置与A的距离最近，且各个位置是等效的)；由于每个面上的普通量子点都贡献2次，而正方体中心的A只贡献1次，所以整体比例为1:3，也即能够作为交联剂的第一种量子点材料A所占比例为大致大于等于25％时，即可以形成比较好的交联网络；

步骤S400、去除未被紫外光照射区域的第一种量子点材料和第二种量子点材料，形成包括多个图案部的图案化量子点膜层。

本发明实施例还提供一种采用如本发明实施例提供的量子点材料形成的量子点发光器件，包括：衬底基板，位于衬底基板一侧的有机功能层，位于有机功能层的背离衬底基板一侧的量子点膜层；

有机功能层与量子点膜层之间具有交联体，交联体包括如下结构：

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

本实施例中的量子点本体包括但不限于：CdS、CdSe、ZnSe、InP、PbS、CsPbCl3、CsPbBr3、CsPhI3、CdS/ZnS、CdSe/ZnS、ZnSe、ZnTeSe、ZnSe/ZnS、ZnTeSe/ZnS、InP/ZnS、PbS/ZnS、CsPbCl3/ZnS、CsPbBr3/ZnS、CsPhI3/ZnS，等量子点；

常见热注入法制备出的以传统的三辛基膦、三辛基氧膦、油胺、油酸等为配体的量子点进行配体交换，使得量子点表面修饰上本发明所提出的配体分子；

取R1为氨基，n＝3，x＝2，A＝B＝C＝D＝F(氟原子)。则配体分子结构式为：

将上述配体分子通过配体交换的方式置换到目标量子点材料表面，得到被该分子钝化的量子点材料，如下所示：

将上述量子点与普通商业销售的量子点(以油胺为配体为例)混合，在基底上制备混合量子点材料的薄膜后，对特定区域进行紫外光照射，量子点之间发生键合反应，形成交联的量子点薄膜。交联后配体分子间键合的化学结构如下所示：

其中，与油胺分子中C原子键合位置仅为实例，本发明不以此为限；上式中，与油胺分子中C原子键合位置不定，与实际中叠氮生成自由基进攻的C-H键位置有关，配体分子中任意C-H键位置均可；未经过紫外照射的区域，量子点材料能够重新溶解在溶剂中，从而溶剂冲洗掉，得到图案化量子点薄膜。

当量子点薄膜的前膜层为有机材料且含有烷烃基碳链结构时，曝光区域的量子点材料能够与前膜层之间形成化学键键合，因此得到的QD膜更加稳固，以前膜层为空穴传输层(具材料为TFB)为例，可以形成如图6所示结构。

本发明实施例有益效果如下：本发明实施例提供的量子点材料，量子点本体QD，第一连接体Y1，以及含叠氮体Z，在紫外光照下，配体分子末端的叠氮生成自由基能够进攻碳链上的C-H键，并与之形成碳氮键，使得修饰有含叠氮体Z的量子点材料具有光敏特性，并能够充当其它包括量子点在内的纳米粒子的交联剂，在与最常见的量子点(诸如以油酸、油胺或辛胺、三辛基(氧)膦等含有碳链的配体)混合，能够在紫外光下发生配体分子键合，也即发生交联，使得普通的量子点材料也能够适用于光刻工艺，实现图案化量子点膜层的制备，也能够用于喷墨打印法制备量子点膜层，墨水喷射到基底或像素坑，后在紫外光下量子点发生交联，提高粘度，减少爬坡效应和咖啡环效应，提高膜层形貌和质量，除此之外，对于在有机功能层(例如，空穴传输)层上制备量子点膜层的量子点器件，由于许多有机功能层材料分子中含有烷烃链的侧链，本发明实施例提供的量子点材料能够与一些空穴传输材料中的碳链产生键合，与前膜层产生供价键连接，因而得到更加稳固的量子点膜层，而且，由于部分量子点材料不需要进一步加工和处理，混合后即可使用，既减少了生产步骤(省去了对部分量子点进行诸如配体交换等后续处理步骤)，也能够避免对量子点后续处理等给量子点发光效率等带来的不良影响。此外，本发明提供的量子点材料，其配体分子的末端(指未与QD表面键合的那一端)为具有光敏特性的基团，在紫外光照找下产生自由基，由于分子链与QD表面键合，产生的自由基也仅能处于QD表面配体分子的末端，在分子链约束和空间位阻的作用下，该自由基无法扩散到QD表面，因此没有进攻QD表面带来缺陷的风险，这相比于额外添加含有叠氮基团的小分子交联剂使得普通QD交联的方法相比，能够有效防止自由基对QD的损伤。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。