CN1976072A - 柔性单层绿光量子点电致发光器件及其制备方法 - Google Patents

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张晓松
李岚
韩旭
张艳芳
董冬青
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Abstract

本发明公开一种柔性单层绿光量子点电致发光器件及其制备方法，本发明以ZnS:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS绿光三色量子点为主体发光材料，以PMMA为成膜材料，在PET衬底的ITO表面分别旋转涂覆，将原料制成一定厚度的薄膜，得到具有如下结构的器件：ITO/PMMA：ZnS:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS(ynm)/Al(z nm)。该绿光器件采用单层的简单结构，制备工艺简单、柔性可弯曲、重复性好的特点；该柔性绿光量子点电致发光器基本实现了柔性显示且抗振动和耐冲击性较强。

Description

柔性单层绿光量子点电致发光器件及其制备方法
【技术领域】
本发明专利涉及一种新型平板型显示器件——柔性单层绿光量子点电致发光器件及其制备方法。
【背景技术】
柔性电致发光显示器件是将柔韧可弯曲且具有良好透光性的材料作为衬底来代替普通器件的玻璃衬底，与普通电致发光器件相比，具有轻、薄、抗振动和耐冲击等特点。因此，柔性电致发光显示器件作为—种新型的固体平板化和柔性化显示器件，在便携式显示设备、军事领域有着重要的应用前景。
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，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。
【发明内容】
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种柔性单层绿光量子点电致发光器件的制备方法及装置。本发明以不含镉(Cd)等有毒成分并具有良好热稳定性的绿光量子点为发光层材料，并利用聚合物的优良成膜性，实现单一层、结构简单，发光均匀的平板型柔性单层绿光量子点电致发光器件。
本发明提供的柔性单层绿光量子点电致发光器件，其特征在于该发光器件自下而上依次由以下各层组成：
PET(聚对苯二甲酸乙二酯)衬底的ITO阳极；发光层溶于PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的ZnS:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS绿光核/壳结构量子点；金属Al阴极。
本发明还提供了一种上述的柔性单层绿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PET衬底的ITO阳极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PMMA溶于1～2mg/ml的氯仿溶液中，将ZnS:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS绿光量子点按质量比为1∶1～3∶1，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)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；
(4)使用聚三氟氯乙烯对器件进行了封装，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然后将其覆盖在已制备好的镀有功能层的一面，露出ITO阳极和Al阴极，用环氧树脂胶将四周密封，移入保干器中静置10～30分钟，使环氧树脂胶固化；
(5)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，得到点阵式柔性单层绿光量子点电致发光器件。
本发明的优点和积极效果：本发明提供了一种柔性单层绿光量子点电致发光器件，该绿光器件采用单层的简单结构，具有制备工艺简单、重复性好的特点；该柔性单层绿光量子点电致发光器件适于作为单色光源，比一般的单色光源具有更小的功耗，具有更高的亮度。此外，该柔性绿光量子点电致发光器基本实现了柔性显示且抗振动和耐冲击性较强，对器件进行了简单的封装，并比较了封装器件工作寿命已提高了8倍，这说明该封装手段有效。
【附图说明】
图1是柔性单层绿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:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS绿光量子点为主体发光材料，并利用聚合物PMMA的优良成膜性，将聚合物PMMA作为成膜材料，在PET层的ITO表面利用旋转涂覆，将原料制成一定厚度的薄膜，得到具有如下结构的器件：ITO/PMMA：ZnS:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS(ynm)/Al(z nm)；其中，30≤y≤60nm；60≤z≤150nm，发光层中ZnS:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS绿光量子点的质量比在1∶1～3∶1之间。
实施例1：
(1)将刻蚀成5mm*60mm条形PET衬底的ITO阳极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PMMA溶于1mg/ml的氯仿溶液中，将ZnS:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS绿光量子点按质量比为2∶1，溶于1.5mg/ml的氯仿溶液中，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；
(3)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；
(4)使用聚三氟氯乙烯对器件进行了封装，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然后将其覆盖在已制备好的镀有功能层的一面，露出ITO阳极和Al阴极，用环氧树脂胶将四周密封，移入保干器中静置30分钟，使环氧树脂胶固化；
(5)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，得到点阵式绿光量子点电致发光器件。
实施例2：
(1)将刻蚀成5mm*50mm条形PET衬底的ITO阳极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PMMA溶于2mg/ml的氯仿溶液中，将ZnS:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS绿光量子点按质量比为3∶1，溶于1.5mg/ml的氯仿溶液中，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；
(3)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；
(4)使用聚三氟氯乙烯对器件进行了封装，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然后将其覆盖在已制备好的镀有功能层的一面，露出ITO阳极和Al阴极，用环氧树脂胶将四周密封，移入保干器中静置25分钟，使环氧树脂胶固化；
(5)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，得到点阵式绿光量子点电致发光器件。

Claims (4)

1、一种柔性单层绿光量子点电致发光器件，其特征在于该发光器件自下而上依次由以下各层组成：
1)PET衬底的ITO阳极；
2)发光层溶于PMMA的ZnS:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS绿光量子点；
3)Al阴极层。
2、根据权利要求1所述的柔性单层绿光量子点电致发光器件，其特征是发光层中ZnS:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS绿光量子点的质量比在1∶1～3∶1之间，PMMA为成膜材料，发光层厚度y为30≤y≤60nm。
3、根据权利要求1所述的柔性单层绿光量子点电致发光器件，其特征是Al阴极层厚度z为60≤z≤150nm。
4、一种权利要求1所述的柔性单层绿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PET衬底的ITO阳极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PMMA溶于1～2mg/ml的氯仿溶液中，将ZnS:Tb/ZnS，ZnGa2S4:Cu/CaS绿光量子点按质量比为1∶1～3∶1，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)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；
(4)使用聚三氟氯乙烯对器件进行了封装，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然后将其覆盖在已制备好的镀有功能层的一面，露出ITO阳极和Al阴极，用环氧树脂胶将四周密封，移入保干器中静置10～30分钟，使环氧树脂胶固化；
(5)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，得到点阵式柔性单层绿光量子点电致发光器件。
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