CN106410052A - Qled器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种QLED器件及其制备方法。所述QLED器件为倒置QLED器件，包括依次设置的衬底、ITO、量子点发光层、空穴传输层、PEDOT:PSS层和顶电极，且所述PEDOT:PSS层通过界面修饰材料沉积在所述空穴传输层上，所述界面修饰材料为有机醇。本发明提供的QLED器件，能够提高所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层的界面相容性，更好地提高空穴注入传输效率，从而提高了导致QLED器件的性能。

Description

QLED器件及其制备方法
技术领域
本发明属于平板显示技术领域，尤其涉及一种QLED器件及其制备方法。
背景技术
半导体量子点由于具有尺寸可调的光电性质，被广泛应用于发光二极管、太阳能电池和生物荧光标记领域。经过二十多年的发展，量子点合成技术取得了显著的成绩，可以合成得到各种高质量的量子点纳米材料，其光致发光效率可以达到85％以上。由于量子点具有尺寸可调节的发光、发光线宽窄、光致发光效率高和热稳定性等特点，以量子点为发光层的量子点发光二极管(QLED)成为极具潜力的下一代显示和固态照明光源。
量子点发光二极管因具备高亮度、低功耗、广色域、易加工等诸多优点，近年来在照明和显示领域获得了广泛的关注与研究。经过多年的发展，QLED技术获得了巨大的发展。从公开报道的文献资料来看，目前最高的红色和绿色QLED的外量子效率已经超过或者接近20％，表明红绿QLED的内量子效率实际上已经接近100％的极限。然而，作为高性能全彩显示不可或缺的蓝色QLED，目前不论是在电光转换效率、还是在使用寿命上，都远低于红绿QLED，从而限制了QLED在全彩显示方面的应用。
PEDOT(3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物)：PSS(聚苯乙烯磺酸钠)是一种具有酸性的p型有机材料，通常沉积在ITO上作为空穴注入层，但是，PEDOT:PSS为酸性材料，对ITO有一定的腐蚀，进而影响ITO的导电性能，导致QLED器件性能降低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种QLED器件及其制备方法，旨在解决现有的空穴注入材料PEDOT:PSS腐蚀ITO，导致ITO的导电性能下降，从而影响QLED器件性能的问题。
本发明是这样实现的，一种QLED器件，所述QLED器件为倒置QLED器件，包括依次设置的衬底、ITO、量子点发光层、空穴传输层、PEDOT:PSS层和顶电极，且所述PEDOT:PSS层通过界面修饰材料沉积在所述空穴传输层上，所述界面修饰材料为有机醇。
以及，一种QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
提供图案化ITO基板；
在所述图案化ITO基板上依次沉积量子点发光层和空穴传输层；
在所述空穴传输层上沉积界面修饰材料，在所述界面修饰材料上沉积PEDOT:PSS材料，去除溶剂得到PEDOT:PSS层，其中，所述界面修饰材料为有机醇；
在所述PEDOT:PSS层上制备顶电极。
以及，一种QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
提供图案化ITO基板；
在所述图案化ITO基板上依次沉积量子点发光层；
在所述量子点发光层上沉积空穴传输层和PEDOT:PSS层；
在所述PEDOT:PSS层上制备顶电极，
其中，所述空穴传输层由空穴传输材料的氯仿溶液和界面修饰材料共混制备获得，所述界面修饰材料为有机醇；和/或
所述PEDOT:PSS层由PEDOT:PSS和界面修饰材料共混制备获得，所述界面修饰材料为有机醇。
本发明提供的QLED器件，采用倒置QLED器件，PEDOT:PSS不与ITO直接接触，从而避免了PEDOT:PSS对ITO造成的腐蚀。由于PEDOT:PSS与空穴传输层材料的相容性不佳，进一步的，本发明提供的QLED器件，通过界面修饰材料修饰所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层的界面，降低所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层的界面能量，改善界面性能，使得所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层之间能更好地相容、接触，更好地提高空穴注入传输效率，从而提高了导致QLED器件的性能。
本发明提供的QLED器件的两种制备方法，通过在所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层之间沉积界面修饰材料、或者通过在制备所述电子传输层和/或制备所述PEDOT:PSS层的材料中添加界面修饰材料来降低所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层的界面能量，改善界面性能，使得所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层之间能更好地相容、接触，所述PEDOT:PSS层能更好地沉积在所述空穴传输层上，提高空穴注入传输效率，从而提高了导致QLED器件的性能。此外，所述空穴传输层、所述PEDOT:PSS层以及界面修饰材料的沉积，均可采用溶液法制备获得，方法简单成熟可控，具有很好地应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例提供的不含电子传输层的QLED器件；
图2是本发明实施例提供的含电子传输层的QLED器件。
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。
结合图1、图2，本发明实施例提供了一种QLED器件，所述QLED器件为倒置QLED器件，包括依次设置的衬底1、ITO 2、量子点发光层4、空穴传输层5、PEDOT:PSS层6和顶电极7，如图1所示，且所述PEDOT:PSS层6通过界面修饰材料沉积在所述空穴传输层5上，所述界面修饰材料为有机醇。
进一步的，为了提高载流子的传输性能，优选的，在所述ITO 2和所述量子点发光层4之间设置有电子传输层3。如图2所示，作为具体实施例，所述QLED器件为倒置QLED器件，包括依次设置的衬底1、ITO 2、电子传输层3、量子点发光层4、空穴传输层5、PEDOT:PSS层6和顶电极7，且所述PEDOT:PSS层6通过界面修饰材料沉积在所述空穴传输层5上，所述界面修饰材料为有机醇。
本发明实施例提供的倒置QLED器件，可以有效避免PEDOT:PSS对ITO 2造成的腐蚀。然而，基于所述PEDOT:PSS与空穴传输材料如PVK之间的相容性较差，PEDOT:PSS难以沉积在空穴传输层5上，导致QLED器件性能不佳。有鉴于此，本发明实施例所述PEDOT:PSS层6通过界面修饰材料沉积在所述空穴传输层5上，所述界面修饰材料为有机醇。通过所述界面修饰材料修饰所述空穴传输层5与所述PEDOT:PSS层6的界面，降低所述空穴传输层5与所述PEDOT:PSS层6的界面能量，改善界面性能，使得所述空穴传输层5与所述PEDOT:PSS层6之间能更好地相容、接触，更好地提高空穴注入传输效率，从而提高了导致QLED器件的性能。
进一步的，本发明实施例所述PEDOT:PSS层6通过界面修饰材料沉积在所述空穴传输层5上，可以通过多种方式实现。
作为一种优选实施例，在沉积完空穴传输层5后沉积一层界面修饰材料，在所述界面修饰材料表面沉积PEDOT:PSS，从而通过界面修饰材料来克服所述空穴传输层5与所述PEDOT:PSS层6之间不能良好附着的问题。由此得到的QLED器件，所述界面修饰材料在后续对所述PEDOT:PSS层6的加热过程中挥发。尽管如此，所述界面修饰材料依然有效地解决了PEDOT:PSS难以沉积在所述空穴传输层5表面的问题。
作为另一种优选实施例，制备所述空穴传输层5的材料中含有所述界面修饰材料。具体方式可以参照下文所述方法实现。通过该方式得到的QLED器件，所述界面修饰材料经过后续对所述PEDOT:PSS层6的加热后，所述空穴传输层5中仍然残留有少量界面修饰材料。
作为又一种优选实施例，制备所述PEDOT:PSS层6的材料中含有所述界面修饰材料。具体方式可以参照下文所述方法实现。通过该方式得到的QLED器件，所述界面修饰材料经过后续对所述PEDOT:PSS层6的加热后，所述PEDOT:PSS层6中仍然残留有少量界面修饰材料。
当然，应当理解，上述优选情形可以择一、或者两种以上同时使用，出现在一个实施例中。
进一步的，本发明实施例选用的所述界面修饰材料，应与所述空穴传输材料的溶剂、水互溶，具体的，为有机醇。以所述有机醇作为界面修饰材料，使得溶液法如旋滴制备层结构时，所述空穴传输材料、PEDOT:PSS会溶解在有机醇中，进而有利于PEODT:PSS沉积在所述空穴传输层5表面。更进一步优选的，所述有机醇为异丙醇、乙醇、甲醇中的至少一种。由此可以使得所述PEDOT:PSS层6在所述空穴传输层5上有更佳的附着效果。
作为优选实施例，所述空穴传输层5的厚度为10-100nm，合适的所述空穴传输层5的厚度，可以在不明显增加电阻的情况下，赋予所述QLED器件良好的空穴传输能力。
作为优选实施例，所述PEDOT:PSS层6的厚度为30-60nm。合适的所述PEDOT:PSS层6的厚度，可以在不明显增加电阻的情况下，赋予所述QLED器件良好的空穴注入能力。
具体的，本发明实施例所述衬底1、电子传输层3、量子点发光层4、空穴传输层5和顶电极7都可以采用本领域常规材料和常规厚度。如所述阴极6包括但不限于铝、银。优选的，所述量子点发光层4的厚度为30-50nm，所述电子传输层3的厚度为30-50nm，所述阴极的厚度为100-150nm。
本发明实施例提供的QLED器件，采用倒置QLED器件，PEDOT:PSS不与ITO直接接触，从而避免了PEDOT:PSS对ITO造成的腐蚀。由于PEDOT:PSS与空穴传输层材料的相容性不佳，进一步的，本发明实施例提供的QLED器件，通过界面修饰材料修饰所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层的界面，降低所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层的界面能量，改善界面性能，使得所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层之间能更好地相容、接触，更好地提高空穴注入传输效率，从而提高了导致QLED器件的性能。
本发明实施例提供的QLED器件可以通过下述方法制备获得。
相应的，本发明实施例提供了一种QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
S01.提供图案化ITO基板；
S02.在所述图案化ITO基板上依次沉积量子点发光层和空穴传输层；
S03.在所述空穴传输层上沉积界面修饰材料，在所述界面修饰材料上沉积PEDOT:PSS材料，去除溶剂得到PEDOT:PSS层，其中，所述界面修饰材料为有机醇；
S04.在所述PEDOT:PSS层上制备顶电极。
具体的，上述步骤S01中，具体的，上述步骤S01中，所述图案化ITO基板为在衬底上形成的图案化ITO。所述衬底为常规的衬底，如玻璃衬底。为了提高下述层结构的附着能力，优选的，在沉积下一层之前，还包括对所述图案化ITO基板进行清洁处理，所述清洁处理的方法为：
将所述图案化ITO基板依次分别置于丙酮、洗液、去离子水以及异丙醇中进行超声清洗，每次超声时间为10-20min，具体可为15min，待超声清洗完成后，将所述透明基板放置于洁净烘箱内烘干备用。
上述步骤S02中，待所述图案化ITO基板干燥后，在所述图案化ITO基板上依次沉积量子点发光层和空穴传输层。沉积方法优选采用溶液加工法，包括但不限于旋涂、滴涂、喷墨打印等方式。沉积完所述量子点发光层后，不需加热；在沉积完所述空穴传输层后，通过加热处理去除所述空穴传输层中的溶剂。优选的，将所述空穴传输层去除溶剂的方法为：在80-200℃条件下加热10-30min。通过该方法，可在有效去除所述空穴传输层中的溶剂的同时，形成致密性好的空穴传输薄膜。具体优选的，将所述空穴传输层去除溶剂的方法为：在150℃的加热台上加热30分钟。
作为优选实施例，在沉积所述量子点发光层之前，还包括沉积电子传输层。沉积方法优选采用溶液加工法，包括但不限于旋涂、滴涂、喷墨打印等方式。进一步的，将沉积后的所述电子传输层去除溶剂，优选的，将所述电子传输层去除溶剂的方法为：在80-200℃条件下加热10-30min。通过该方法，可在有效去除所述电子传输层中的溶剂的同时，形成致密性好的电子传输薄膜。具体优选的，将所述电子传输层去除溶剂的方法为：在150℃的加热台上加热30分钟。
上述步骤S03中，待所述空穴传输层冷却后，沉积一层界面修饰材料。通过所述界面修饰材料来降低所述空穴传输层的表面能，使得PEDOT:PSS能够很好的沉积在述空穴传输层上，解决了倒置QLED结构中PEDOT:PSS很难沉积在空穴传输层表面的问题，使得QLED器件效率增大。
沉积方法采用溶液法实现，优选采用旋滴方法沉积。优选的，所述界面修饰材料的厚度为10-30nm。若所述界面修饰材料太厚会阻碍激子注入，若所述界面修饰材料太薄会造成界面修饰不充分。
具体的，本发明实施例所述界面修饰材料为有机醇，优选为异丙醇、乙醇、甲醇中的至少一种。所述异丙醇、乙醇、甲醇可以与所述空穴传输层、PEDOT:PSS中的溶剂如氯仿、水等互溶，其加入可以降低所述空穴传输层与PEDOT:PSS的界面能量，使得所述空穴传输层与PEDOT:PSS能更好的相容、接触，从而提高倒置QLED器件性能。
进一步的，在不加热的条件下，在所述界面修饰材料上沉积PEDOT:PSS材料，去除溶剂得到PEDOT:PSS层。沉积方法优选采用溶液加工法，包括但不限于旋涂、滴涂、喷墨打印等方式。进一步的，将沉积后的所述PEDOT:PSS层去除溶剂，优选的，将所述PEDOT:PSS层去除溶剂的方法为：在80-200℃条件下加热10-30min。通过该方法，可在有效去除所述PEDOT:PSS层中的溶剂的同时，形成致密性好的PEDOT:PSS薄膜。具体优选的，将所述PEDOT:PSS层去除溶剂的方法为：在150℃的加热台上加热30分钟。
上述步骤S04中，在所述PEDOT:PSS层上制备顶电极可采用常规方法实现。具体的，将沉积完各功能层的片子置于蒸镀仓中通过掩膜板热蒸镀一层金属银或者铝作为阴极。
本发明实施例提供的QLED器件也可以通过下述方法制备获得。
相应的，本发明实施例提供了一种QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
Q01.提供图案化ITO基板；
Q02.在所述图案化ITO基板上沉积量子点发光层；
Q03.在所述量子点发光层上依次沉积空穴传输层和PEDOT:PSS层；
Q04.在所述PEDOT:PSS层上制备顶电极，
其中，所述空穴传输层由空穴传输材料的氯仿溶液和界面修饰材料共混制备获得，所述界面修饰材料为有机醇；和/或
所述PEDOT:PSS层由PEDOT:PSS和界面修饰材料共混制备获得，所述界面修饰材料为有机醇。
具体的，上述步骤Q01中，所述图案化ITO基板为在衬底上形成的图案化ITO。所述衬底为常规的衬底，如玻璃衬底。为了提高下述层结构的附着能力，优选的，在沉积下一层之前，还包括对所述图案化ITO基板进行清洁处理，所述清洁处理的方法为：
将所述图案化ITO基板依次分别置于丙酮、洗液、去离子水以及异丙醇中进行超声清洗，每次超声时间为10-20min，具体可为15min，待超声清洗完成后，将所述透明基板放置于洁净烘箱内烘干备用。
上述步骤Q02中，在所述图案化ITO基板上沉积量子点发光层，沉积方法优选采用溶液加工法，包括但不限于旋涂、滴涂、喷墨打印等方式。沉积完所述量子点发光层后，不需加热。
作为优选实施例，在沉积所述量子点发光层之前，还包括沉积电子传输层。沉积方法优选采用溶液加工法，包括但不限于旋涂、滴涂、喷墨打印等方式。进一步的，将沉积后的所述电子传输层去除溶剂，优选的，将所述电子传输层去除溶剂的方法为：在80-200℃条件下加热10-30min。通过该方法，可在有效去除所述电子传输层中的溶剂的同时，形成致密性好的电子传输薄膜。具体优选的，将所述电子传输层去除溶剂的方法为：在150℃的加热台上加热30分钟。
上述步骤Q03中，在所述量子点传输层上沉积空穴传输层和PEDOT:PSS层，沉积方法优选采用溶液加工法，包括但不限于旋涂、滴涂、喷墨打印等方式。
具体的，作为一种实施方式，所述空穴传输层由空穴传输材料的氯仿溶液和界面修饰材料共混制备获得，所述界面修饰材料为有机醇。通过所述界面修饰材料来降低所述空穴传输层的表面能，使得PEDOT:PSS能够很好的沉积在述空穴传输层上，解决了倒置QLED结构中PEDOT:PSS很难沉积在空穴传输层表面的问题，使得QLED器件效率增大。优选的，所述空穴传输材料的氯仿溶液和界面修饰材料共混步骤中，所述界面修饰材料和所述空穴传输材料的氯仿溶液体积比为1:3-5:3。若所述有机醇含量太低，则无法实现上述效果；所述有机醇在该比例范围内，所述有机醇含量越高，界面修饰性越好；但是当所述有机醇含量超过上述范围时，由于共混材料中空穴传输材料太少，将影响QLED器件的导电性。
作为另一种实施方式，所述PEDOT:PSS层由PEDOT:PSS和界面修饰材料共混制备获得，所述界面修饰材料为有机醇。通过所述界面修饰材料来降低所述空穴传输层的表面能，使得PEDOT:PSS能够很好的沉积在述空穴传输层上，解决了倒置QLED结构中PEDOT:PSS很难沉积在空穴传输层表面的问题，使得QLED器件效率增大。优选的，所述PEDOT:PSS和界面修饰材料共混步骤中，所述界面修饰材料和所述PEDOT:PSS的体积比为1:3-5:3。若所述有机醇含量太低，则无法实现上述效果；所述有机醇在该比例范围内，所述有机醇含量越高，界面修饰性越好；但是当所述有机醇含量超过上述范围时，由于共混材料中PEDOT:PSS注入材料太少，将影响QLED器件的导电性。
当然，应当理解，上述两种实施方式可以同时出现在一个实施例中。优选的，所述有机醇为异丙醇、乙醇、甲醇中的至少一种。所述异丙醇、乙醇、甲醇可以与所述空穴传输层、PEDOT:PSS中的溶剂如氯仿，水等互溶，其加入可以降低所述空穴传输层与PEDOT:PSS的界面能量，使得所述空穴传输层与PEDOT:PSS能更好的相容、接触，从而提高倒置QLED器件性能。
上述步骤Q04中，在所述PEDOT:PSS层上制备顶电极可采用常规方法实现。具体的，将沉积完各功能层的片子置于蒸镀仓中通过掩膜板热蒸镀一层金属银或者铝作为阴极。
本发明实施例提供的QLED器件的两种制备方法，通过在所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层之间沉积界面修饰材料、或者通过在制备所述电子传输层和/或制备所述PEDOT:PSS层的材料中添加界面修饰材料来降低所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层的界面能量，改善界面性能，使得所述空穴传输层与所述PEDOT:PSS层之间能更好地相容、接触，所述PEDOT:PSS层能更好地沉积在所述空穴传输层上，提高空穴注入传输效率，从而提高了导致QLED器件的性能。此外，所述空穴传输层、所述PEDOT:PSS层以及界面修饰材料的沉积，均可采用溶液法制备获得，方法简单成熟可控，具有很好地应用前景。
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QLED器件，其特征在于，所述QLED器件为倒置QLED器件，包括依次设置的衬底、ITO、量子点发光层、空穴传输层、PEDOT:PSS层和顶电极，且所述PEDOT:PSS层通过界面修饰材料沉积在所述空穴传输层上，所述界面修饰材料为有机醇。
2.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，制备所述空穴传输层的材料中含有所述界面修饰材料；和/或
制备所述PEDOT:PSS层的材料中含有所述界面修饰材料。
3.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述有机醇为异丙醇、乙醇、甲醇中的至少一种。
4.如权利要求1-3任一所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为10-100nm；和/或
所述PEDOT:PSS层的厚度为30-60nm。
5.如权利要求1-3任一所述的QLED器件，其特征在于，还包括设置在所述ITO和所述量子点发光层之间的电子传输层。
6.一种QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
提供图案化ITO基板；
在所述图案化ITO基板上依次沉积量子点发光层和空穴传输层；
在所述空穴传输层上沉积界面修饰材料，在所述界面修饰材料上沉积PEDOT:PSS材料，去除溶剂得到PEDOT:PSS层，其中，所述界面修饰材料为有机醇；
在所述PEDOT:PSS层上制备顶电极。
7.如权利要求6所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述界面修饰材料的厚度为10-30nm。
8.一种QLED器件的制备方法，包括以下步骤：
提供图案化ITO基板；
在所述图案化ITO基板上沉积量子点发光层；
在所述量子点发光层上依次沉积空穴传输层和PEDOT:PSS层；
在所述PEDOT:PSS层上制备顶电极，
其中，所述空穴传输层由空穴传输材料的氯仿溶液和界面修饰材料共混制备获得，所述界面修饰材料为有机醇；和/或
所述PEDOT:PSS层由PEDOT:PSS和界面修饰材料共混制备获得，所述界面修饰材料为有机醇。
9.如权利要求8所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述空穴传输材料的氯仿溶液和界面修饰材料共混步骤中，所述界面修饰材料与所述空穴传输材料的氯仿溶液体积比为1:3-5:3。
10.如权利要求8所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述PEDOT:PSS和界面修饰材料共混步骤中，所述界面修饰材料和所述PEDOT:PSS的体积比为1:3-5:3。
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