CN1976070A - 白光量子点电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

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李岚
张晓松
韩旭
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Abstract

本发明公开了一种白光量子点电致发光器件及其制备方法,本发明以ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn三色量子点为主体发光材料,在导电玻璃ITO表面分别利用旋转涂覆,将原料依次制成一定厚度的薄膜,得到具有如下结构的器件:ITO/PVK(x nm)/ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn(y nm)/PBD(z nm)/Al(t nm)。该器件无需分别制备三种基色的发光层,并对它们分别进行繁琐的光刻过程等,具有制备工艺简单、重复性好的特点;该器件适于作为LCD显示器件的背光源,并且将其与较为成熟的微电子刻蚀彩色滤色膜技术相结合,则有望能够得到全色显示。

Description

白光量子点电致发光器件及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及发光材料领域,尤其是一种新型平板型显示器件——白光量子点电致发光器件(QDs-LED)及其制备方法。
【背景技术】
量子点是准零维纳米半导体材料,它由少量原子或原子团构成,通常三维尺度在1~10nm。由于尺寸量子效应和介电限域效应的影响,显示出独特的荧光特性等物理和化学特性,使得量子点在光电子学和生物学等方面具有广阔的应用前景。量子点电致发光器件具有低功耗、高效率、响应速度快和重量轻等优点,可以大面积成膜,更主要的是由于无机材料本身的物理性质可以克服OLED中有机发光材料的热衰变、光化学衰变等问题,极大地延长器件使用寿命,是一种具有巨大的学术价值和良好商业前景的光子器件。在材料方面国际上多选择ZnS包覆CdSe量子点作为电致发光器件的发光层,但是镉(Cd)的毒性较大,可经食物、水或空气进入人体,对人体产生严重的毒害作用。鉴于此,欧盟通过电子电机设备中危害物质禁用指令(RoHS),自2006年7月1日起禁止在电子产品中使用镉(Cadmium)等物质。所以,开发出新型环保量子电材料是量子点电致发光器件发展的方向。
同时,国际上传统的获得白光的方法多是通过多层结构实现的,即采用将红、绿、蓝三种发光层堆积的方法,通过混合三基色来获得白光,此种方法的不足之处表现为制备工艺复杂,较难掌握,成本较高,且器件的白光色度易随着外加驱动电压的变化而改变,此外由于多层结构易造成自吸收,一般量子效率都比较低。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服现有技术的不足,而提供一种白光量子点电致发光器件及制备方法。该器件以不含镉(Cd)等有毒成分并具有良好热稳定性的量子点为发光层材料,实现单一发光层、较大面积且发光均匀的平板型白光量子点电致发光器件。
本发明公开了一种白光量子点电致发光器件,其特征在于发光器件自下而上依次由:(1)ITO阳极导电玻璃层;(2)空穴传输层PVK;(3)发光层ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn三色量子点;(4)电子传输层PBD;(5)Al阴极层组成。
本发明还公开了上述的白光量子点电致发光器件的制备方法,包括:
(1)将刻蚀成5mm*60mm条形的ITO玻璃在清洁剂中反复清洗后,再分别经异丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超声清洗,最后在红外烘箱中干燥待用;
(2)将PVK溶于1~2mg/ml的氯仿溶液中,采用旋转涂覆法成膜;低速1000~1400rpm,成膜时间10~20s,高速3000~4000rpm,成膜时间10~30s,完成后将其置于干燥器内3~10小时;
(3)将ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn量子点按质量比为1∶1∶1~3∶1∶1,溶于0.1~10mg/ml的纯水中,采用旋转涂覆法成膜;低速1000~1400rpm,成膜时间10~20s,高速3000~4000rpm,成膜时间10~30s,完成后将其置于干燥器内3~10小时;
(4)将PBD溶于1~2mg/ml的氯仿溶液中,采用旋转涂覆法成膜;低速1000~1400rpm,成膜时间10~20s,高速3000~4000rpm,成膜时间10~30s,完成后将其置于干燥器内3~10小时;
(5)Al阴极的制备采用在钨合金炉丝上分挂约1~2cm长的AL丝,借助条形掩膜板,在发光层之上真空蒸镀一薄层条形Al,真空度大于8×10-4Pa.,蒸发电流为10~30A,蒸发时间为10~20分钟;
(6)将上述制成的器件中所有的条形ITO阳极一端接直流电源正极,所有条形Al阴极一端接直流电源负极,得到点阵式白光量子点电致发光器件。
本发明的优点和积极效果:本发明提供了一种白光量子点电致发光器件,该白光器件无需分别制备三种基色的发光层,并对它们分别进行繁琐的光刻过程等,具有制备工艺简单、重复性好的特点;该白光量子点电致发光器件非常适于作为这类显示器件的背光源,同时它还比一般的单色光背光源具有更小的功耗,具有更高的对比度和亮度。并且将其与较为成熟的微电子刻蚀彩色滤色膜技术相结合,则有望能够得到全色显示。
【附图说明】
图1是白光量子点电致发光器件具体结构示意图;
【具体实施方式】
本发明以ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn三色量子点为主体发光材料,在导电玻璃ITO(面电阻约60Ω)表面分别利用旋转涂覆,将原料依次制成一定厚度的薄膜,得到具有如下结构的器件:ITO/PVK(x nm)/ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn(y nm)/PBD(z nm)/Al(t nm)。其中,20≤x≤40nm;30≤y≤60nm;20≤z≤40nm;60≤t≤150nm,发光层ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn量子点的质量比在1∶1∶1~3∶1∶1之间。相应材料分子式如下所示:
Figure A20061013005800061
实施例1:
(1)将刻蚀成5mm*60mm条形的ITO玻璃在清洁剂中反复清洗后,再分别经异丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超声清洗,最后在红外烘箱中干燥待用;
(2)将PVK溶于1.5mg/ml的氯仿溶液中,采用旋转涂覆法成膜;低速1000rpm,成膜时间20s,高速3400rpm,成膜时间30s,完成后将其置于干燥器内10小时;
(3)将ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn量子点按质量比为2∶1∶1,溶于5mg/ml的纯水中,采用旋转涂覆法成膜;低速1100rpm,成膜时间20s,高速3000rpm,成膜时间30s,完成后将其置于干燥器内10小时;
(4)将PBD溶于1.5mg/ml的氯仿溶液中,采用旋转涂覆法成膜;低速1000rpm,成膜时间18s,高速3000rpm,成膜时间20s,完成后将其置于干燥器内8小时;
(5)Al阴极的制备采用在钨合金炉丝上分挂约2cm长的Al丝,借助条形掩膜板,在发光层之上真空蒸镀一薄层条形Al,真空度大于8×10-4Pa.,蒸发电流约为30A,蒸发时间约为12分钟;
(6)将上述制成的器件中所有的条形ITO阳极一端接直流电源正极,所有条形Al阴极一端接直流电源负极,得到点阵式白光量子点电致发光器件。
实施例2:
(1)将刻蚀成5mm*50mm条形的ITO玻璃在清洁剂中反复清洗后,再分别经异丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超声清洗,最后在红外烘箱中干燥待用;
(2)将PVK溶于1.5mg/ml的氯仿溶液中,采用旋转涂覆法成膜;低速1000rpm,成膜时间20s,高速3000rpm,成膜时间30s,完成后将其置于干燥器内8小时;
(3)将ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn量子点按质量比为3∶1∶1,溶于8mg/ml的纯水中,采用旋转涂覆法成膜;低速1300rpm,成膜时间20s,高速3000rpm,成膜时间30s,完成后将其置于干燥器内8小时;
(4)将PBD溶于1.6mg/ml的氯仿溶液中,采用旋转涂覆法成膜;低速1000rpm,成膜时间18s,高速3000rpm,成膜时间25s,完成后将其置于干燥器内6小时;
(5)Al阴极的制备采用在钨合金炉丝上分挂约2cm长的Al丝,借助条形掩膜板,在发光层之上真空蒸镀一薄层条形Al,真空度大于8×10-4Pa.,蒸发电流约为30A,蒸发时间约为15分钟;
(6)将上述制成的器件中所有的条形ITO阳极一端接直流电源正极,所有条形Al阴极一端接直流电源负极,得到点阵式白光量子点电致发光器件。

Claims (6)

1、一种白光量子点电致发光器件,其特征在于发光器件自下而上依次由:(1)ITO阳极导电玻璃层;(2)空穴传输层PVK;(3)发光层ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn三色量子点;(4)电子传输层PBD;(5)Al阴极层组成。
2、根据权利要求1所述的白光量子点电致发光器件,其特征是空穴传输层厚度x为20≤x≤40nm。
3、根据权利要求1所述的白光量子点电致发光器件,其特征是发光层ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn三色量子点的质量比在1∶1∶1~3∶1∶1之间,发光层厚度y为30≤y≤60nm。
4、根据权利要求1所述的白光量子点电致发光器件,其特征是电子传输层厚度z为20≤z≤40nm。
5、根据权利要求1所述的白光量子点电致发光器件,其特征是Al阴极层厚度t为60≤t≤150nm。
6、一种权利要求1所述的白光量子点电致发光器件的制备方法,其特征是该方法包括以下步骤:
(1)将刻蚀成5mm*60mm条形的ITO玻璃在清洁剂中反复清洗后,再分别经异丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超声清洗,最后在红外烘箱中干燥待用;
(2)将PVK溶于1~2mg/ml的氯仿溶液中,采用旋转涂覆法成膜;低速1000~1400rpm,成膜时间10~20s,高速3000~4000rpm,成膜时间10~30s,完成后将其置于干燥器内3~10小时;
(3)将ZnS,ZnS:Cu,ZnS:Mn量子点按质量比为1∶1∶1~3∶1∶1,溶于0.1~10mg/ml的纯水中,采用旋转涂覆法成膜;低速1000~1400rpm,成膜时间10~20s,高速3000~4000rpm,成膜时间10~30s,完成后将其置于干燥器内3~10小时;
(4)将PBD溶于1~2mg/ml的氯仿溶液中,采用旋转涂覆法成膜;低速1000~1400rpm,成膜时间10~20s,高速3000~4000rpm,成膜时间10~30s,完成后将其置于干燥器内3~10小时;
(5)Al阴极的制备采用在钨合金炉丝上分挂约1~2cm长的Al丝,借助条形掩膜板,在发光层之上真空蒸镀一薄层条形Al,真空度大于8×10-4Pa.,蒸发电流为10~30A,蒸发时间为10~20分钟;
(6)将上述制成的器件中所有的条形ITO阳极一端接直流电源正极,所有条形Al阴极一端接直流电源负极,得到点阵式白光量子点电致发光器件。
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