CN106856228A - 一种qled器件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种QLED器件及其制备方法，所述QLED器件为柱状结构，所述QLED器件从内到外依次包括内层电极、功能层和外层电极。本发明对传统层状QLED器件结构进行结构改进和优化，形成柱状结构的QLED器件，通过柱状结构来平衡载流子注入速率，从而提高器件发光效率，同时柱状结构也可提高出器件出光率。

Description

一种QLED器件及其制备方法
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种QLED器件及其制备方法。
背景技术
以量子点材料作为发光层的量子点发光二极管(QLED)是目前新型LED研究的主要方向之一，具有光色纯度高、发光量子效率高、发光颜色可调、使用寿命长等优点，并在照明以及平板显示领域具有广阔的应用前景。表征QLED器件主要的参数之一是外量子效率，其影响因素主要有以下几个：(1)电子、空穴的注入平衡；(2)电子、空穴的复合速度；(3)内量子效率；(4)出光效率。其中，电子、空穴的注入平衡对于提高外量子效率以及延长其使用寿命较为关键，但现有的QLED器件，其电子、空穴的注入平衡仍有待提高，即现有的QLED器件载流子注入速率表现并不平衡。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
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QLED器件及其制备方法，旨在解决现有QLED器件的电子、空穴的注入平衡仍有待提高的问题。
本发明的技术方案如下：
一种QLED器件，其中，所述QLED器件为柱状结构，所述QLED器件从内到外依次包括内层电极、功能层和外层电极。
所述的QLED器件，其中，所述功能层从内到外依次包括：电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层。
所述的QLED器件，其中，所述功能层从内到外依次包括：空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层。
所述的QLED器件，其中，所述电子传输层的材料为ZnO、TiO2、SnO、AlZnO、ZnSnO和InSnO中的一种或多种。
所述的QLED器件，其中，所述空穴注入层的材料为PEDOT: PSS、氧化钼、氧化钒、氧化钨和氧化铬中的一种或多种。
所述的QLED器件，其中，所述空穴传输层的材料为 Poly-THX、TFB、PVK、CBP和TCTA中的一种或多种。
所述的QLED器件，其中，所述的量子点发光层中的量子点为二元相量子点、三元相量子点或四元相量子点；所述二元相量子点为CdS、CdSe、CdTe、InP、AgS、PbS、PbSe、HgS中的一种或几种，所述三元相量子点为ZnxCd1-xS、CuxIn1-xS、ZnxCd1-xSe、ZnxSe1-xS、ZnxCd1-xTe、PbSexS1-x中的一种或几种，所述四元相量子点为ZnxCd1-xS/ZnSe、CuxIn1-xS/ZnS、ZnxCd1-xSe/ZnS、CuInSeS、ZnxCd1-xTe/ZnS、 PbSexS1-x/ZnS中的一种或几种。
一种如上所述的QLED器件的制备方法，其中，包括步骤：
A、先在衬底上沉积出柱状的内层电极；
B、然后在内层电极表面沉积功能层；
C、最后在功能层表面沉积外层电极，然后进行封装得到QLED器件。
所述的QLED器件的制备方法，其中，所述步骤A具体包括：
A1、在衬底上移植多孔膜；
A2、在所述多孔膜上的孔道内沉积柱状的内层电极；
A3、对所述多孔膜的孔道进行扩孔处理，使所述多孔膜的孔道孔径变大。
所述的QLED器件的制备方法，其中，所述多孔膜为多孔阳极氧化铝膜。
有益效果：本发明对传统层状QLED器件结构进行结构改进和优化，形成柱状结构的QLED器件，通过柱状结构来平衡载流子注入速率，从而提高器件发光效率，同时柱状结构也可提高出器件出光率。
附图说明
图1为本发明一种QLED器件较佳实施例的第一视角结构示意图。
图2为本发明一种QLED器件较佳实施例的第二视角结构示意图。
图3为本发明一种QLED器件的制备方法较佳实施例的流程图。
图4为本发明一种QLED器件具体实施例一的结构示意图。
图5为本发明一种QLED器件具体实施例二的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种QLED器件及其制备方法，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。
本发明一种QLED器件较佳实施例，如图1和图2所示，所述QLED器件为柱状结构，所述QLED器件从内到外依次包括内层电极10、功能层11和外层电极12。
本发明是一种新型结构的QLED器件，其改进之处在于，将传统层状QLED器件结构改进为柱状结构，通过柱状结构来平衡载流子注入速率，以提高器件发光效率，另外柱状结构的QLED器件还可提高出器件出光率，整体上，本发明的QLED器件其外量子效率相对于层状QLED器件，有较大提高，同时还能延长器件使用寿命。
本发明中，由于QLED器件为柱状结构，所以QLED器件各层均为柱状结构，且各层从内到外依次环绕。
根据QLED器件结构的不同，所述功能层11的结构也有所不同。
具体地，所述功能层11从内到外依次包括：电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层，具有上述功能层11的QLED器件为正型QLED器件。另外还可根据需要增加电子注入层，即整体上所述功能层11从内到外依次包括：电子注入层、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层。
另外，所述功能层11也可以是如下结构：从内到外依次包括空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层，具有上述功能层11的QLED器件为反型QLED器件。另外还可根据需要增加电子注入层，即整体上所述功能层11从内到外依次包括：空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、电子注入层。
具体地，所述电子传输层的材料优选为ZnO、TiO2、SnO、AlZnO、ZnSnO和InSnO中的一种或多种。所述ZnO优选为n型ZnO，其具有高的电子传输性能。所述电子传输层的厚度优选为10-100nm，其较佳的厚度为30-60nm，如40nm。
具体地，所述空穴注入层的材料优选为PEDOT: PSS、氧化钼、氧化钒、氧化钨和氧化铬中的一种或多种。所述空穴注入层的厚度优选为10-150nm，如75nm。
具体地，所述空穴传输层的材料优选为 Poly-THX、TFB、PVK、CBP和TCTA中的一种或多种。所述空穴传输层的厚度为1-150nm，优选为40-50nm，如45nm。
具体地，所述的量子点发光层中的量子点为二元相量子点、三元相量子点或四元相量子点；所述二元相量子点为CdS、CdSe、CdTe、InP、AgS、PbS、PbSe、HgS中的一种或几种，所述三元相量子点为ZnxCd1-xS、CuxIn1-xS、ZnxCd1-xSe、ZnxSe1-xS、ZnxCd1-xTe、PbSexS1-x中的一种或几种，所述四元相量子点为ZnxCd1-xS/ZnSe、CuxIn1-xS/ZnS、ZnxCd1-xSe/ZnS、CuInSeS、ZnxCd1-xTe/ZnS、 PbSexS1-x/ZnS中的一种或几种。所述量子点发光层的厚度优选为10-100nm，如50nm。
具体地，所述电子注入层的材料为CsF，LiF或CsCO3等化合物。所述电子注入层的厚度优选为10-150nm，如50-80nm，如65nm。
所述内层电极10优选为金属电极，例如所述内层电极为Al、Ag、Au或其合金。
所述外层电极12优选为ITO或IZO电极，或者其他透明电极。
本发明还提供一种如上所述的QLED器件的制备方法，如图3所示，其包括步骤：
S1、先在衬底上沉积出柱状的内层电极；
S2、然后在内层电极表面沉积功能层；
S3、最后在功能层表面沉积外层电极，然后进行封装得到QLED器件。
在所述步骤S1中，先在衬底上沉积出柱状的内层电极；所述衬底为玻璃衬底、柔性衬底或金属衬底。在使用衬底之前，先对衬底进行清洗，如按次序置于超纯水、丙酮以及异丙醇中进行超声清洗。待超声完成后将衬底用氮***吹干备用。
所述步骤S1具体包括：
S11、在衬底上移植多孔膜；
S12、在所述多孔膜上的孔道内沉积柱状的内层电极；
S13、对所述多孔膜的孔道进行扩孔处理，使所述多孔膜的孔道孔径变大。
即本发明是利用多孔膜的孔道先沉积柱状的内层电极；形成柱状的内层电极后，对相应的孔道进行扩孔处理，从而使孔道变大，这样孔道相对于之前沉积的内层电极，孔径变大，在孔道的内侧与内层电极的外侧之间具有一定的空隙，后续的功能层以及外层电极便有了沉积空间，顺利完成各层的沉积。另外，本发明优选为在每沉积完一层之后，便进行扩孔处理，扩孔的孔径（均指直径）为下一层的厚度的2倍即可，例如沉积完内层电极之后，假设要沉积电子传输层，那么沉积内层电极便进行扩孔处理，扩孔的孔径为电子传输层厚度的2倍，这样便可正好沉积出所需厚度的电子传输层，然后再进行扩孔处理，例如下一步沉积量子点发光层，那么扩孔的孔径为量子点发光层厚度的2倍，这样便可正好沉积出所需厚度的量子点发光层，依次类推，每沉积完当前层，便进行扩孔处理，扩孔的孔径为下一层厚度的2倍。
其中的多孔膜优选为多孔阳极氧化铝膜，在所述多孔阳极氧化铝膜表面具有多个孔道，孔道的形状优选为柱状，以便沉积出柱状的内层电极。孔道的孔径优选为50~500nm、孔道的间距优选为500~1500nm、孔道的孔深优选为50~400nm。另外，所述多孔膜可以通过PMMA膜进行移植，即先对衬底进行清洗，然后在衬底上滴上去离子水，再将附有多孔膜的PMMA膜吸附在衬底表面，再用丙酮溶剂去除PMMA膜，这样多孔膜便被移植到了衬底上。在沉积完内层电极之后，可以用弱酸处理多孔膜表面，去除孔道外多余的电极材料。
其中的内层电极为金属电极，例如内层电极为Al、Ag、Au或其合金。
在所述步骤S2中，制作出功能层，根据QLED结构的不同，可在内层电极表面从内到外依次沉积电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层；也可在内层电极表面从内到外依次沉积空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层，另外还可增加电子注入层，那么在内层电极表面从内到外依次沉积电子注入层、电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层，或者在内层电极表面从内到外依次包括：空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、电子注入层。
在所述步骤S3中，在沉积完的功能层表面沉积出外层电极，其中的外层电极为ITO或IZO电极，或者其他透明电极。
实施例一：正型QLED器件的制备
(1) 对玻璃衬底进行清洗，按次序置于超纯水、丙酮以及异丙醇中进行超声清洗。待超声完成后将玻璃衬底用氮***吹干备用。
(2) 将多孔阳极氧化铝(AAO)膜通过PMMA膜移植到玻璃衬底上，AAO膜孔道的孔径（直径）为200nm、孔道的间距为1000nm、孔道的孔深为200nm。
(3) 将玻璃衬底转移至沉积室，将沉积室真空度抽吸下降到10-6托或更低之后，在AAO膜孔道内沉积出柱状的金属Al内层电极20，如图4所示。
(4) 对AAO膜表面用弱酸进行处理，去除孔道外多余的金属Al内层电极20，并AAO膜对行扩孔处理，使AAO膜孔道孔径扩大到300nm。具体来说，可以用CuCl2或者FeCl3浸泡10分钟，以便去除多余的金属Al内层电极20，再使用质量百分比为4%的稀磷酸溶液浸泡2小时，以对AAO膜对行扩孔处理，使AAO膜孔道的孔径扩大到300nm，即孔径扩大了100nm，扩充的空间为沉积下一层50nm厚的功能层。
(5) 然后进行烘干处理（烘干温度优选为80℃，烘干时间优选为1小时），处理后再次转移进沉积室，并将沉积室真空度抽吸下降到10-6托或更低之后，在扩大的孔道内沉积一层50nm厚的ZnO电子传输层21，该ZnO电子传输层21会沉积在金属Al内层电极20表面。由于之前孔道的孔径扩大了100nm，所以此步骤沉积的ZnO电子传输层21的厚度正好为50nm。在沉积完ZnO电子传输层21之后，再进行扩孔处理，从而使孔道的孔径扩大，以便沉积下一层的功能层，例如下一层为CdSe/ZnS量子点发光层22，其厚度为40nm，那么需要将孔径扩大到380nm，即扩大了80nm，为CdSe/ZnS量子点发光层22厚度的2倍即可。
(6) 重复进行步骤(4)和(5)，依次沉积一层40nm的CdSe/ZnS量子点发光层22，一层50nm的TFB空穴传输层23，一层50nm的PEDOT空穴注入层24以及一层80nm的ITO外层电极25。另外需说明的是，每次沉积完一层功能层之后，需要进行扩孔处理，以便沉积后续功能层，扩大的孔径为下一功能层厚度的2倍即可。
(7) 最后对器件进行封装。
实施例二：正型QLED器件的制备
(1) 对玻璃衬底进行清洗，按次序置于超纯水、丙酮以及异丙醇中进行超声清洗。待超声完成后将玻璃衬底用氮***吹干备用。
(2) 将多孔阳极氧化铝(AAO)膜通过PMMA膜移植到玻璃衬底上，AAO膜孔道的孔径（直径）为200nm、孔道的间距为1000nm、孔道的孔深为200nm。
(3) 将衬底转移至沉积室，将沉积室真空度抽吸下降到10-6托或更低之后，在AAO膜孔道内沉积出柱状的ITO内层电极30，如图5所示。
(4) 对AAO膜表面用进行处理，去除孔道外多余的ITO内层电极30，并AAO膜对行扩孔处理，使用AAO膜孔道孔径扩大到300nm。具体来说，可以用CuCl2或者FeCl3浸泡10分钟，以便去除多余的ITO内层电极30，再使用质量百分比为4%的稀磷酸溶液浸泡2小时，以对AAO膜对行扩孔处理，使AAO膜孔道的孔径扩大到300nm，即孔径扩大了100nm，扩充的空间为沉积下一层50nm厚的功能层。
(5) 然后进行烘干处理（烘干温度优选为80℃，烘干时间优选为1小时），处理后的再次转移进沉积室，并将沉积室真空度抽吸下降到10-6托或更低之后，在扩大的孔道内沉积一层50nm的PEDOT空穴注入层31，该PEDOT空穴注入层31会沉积在TO内层电极30表面，由于之前孔道的孔径扩大了100nm，所以此步骤沉积的PEDOT空穴注入层31的厚度正好为50nm。在沉积完PEDOT空穴注入层31之后，再进行扩孔处理，从而使孔道的孔径扩大，以便沉积下一层的功能层，例如下一层为TFB空穴传输层32，其厚度为50nm，那么需要将孔径扩大到400nm，即扩大了100nm，为TFB空穴传输层32厚度的2倍即可。
(6) 重复进行步骤(4)和(5)，依次沉积一层50nm的TFB空穴传输层32，一层40nm的CdSe/ZnS量子点发光层33，一层50nm的ZnO电子传输层34以及一层80nm的Al外层电极35。另外需说明的是，每次沉积完一层功能层之后，需要进行扩孔处理，以便沉积后续功能层，扩大的孔径为下一功能层厚度的2倍即可。
(7) 最后对器件进行封装。
综上所述，本发明对传统层状QLED器件结构进行结构改进和优化，形成柱状结构的QLED器件，通过柱状结构来平衡载流子注入速率，从而提高器件发光效率，同时柱状结构也可提高出器件出光率。
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QLED器件，其特征在于，所述QLED器件为柱状结构，所述QLED器件从内到外依次包括内层电极、功能层和外层电极。
2.根据权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述功能层从内到外依次包括：电子传输层、量子点发光层、空穴传输层、空穴注入层。
3.根据权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述功能层从内到外依次包括：空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层。
4.根据权利要求2或3所述的QLED器件，其特征在于，所述电子传输层的材料为ZnO、TiO2、SnO、AlZnO、ZnSnO和InSnO中的一种或多种。
5.根据权利要求2或3所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴注入层的材料为PEDOT:PSS、氧化钼、氧化钒、氧化钨和氧化铬中的一种或多种。
6.根据权利要求2或3所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴传输层的材料为 Poly-THX、TFB、PVK、CBP和TCTA中的一种或多种。
7.根据权利要求2或3所述的QLED器件，其特征在于，所述的量子点发光层中的量子点为二元相量子点、三元相量子点或四元相量子点；所述二元相量子点为CdS、CdSe、CdTe、InP、AgS、PbS、PbSe、HgS中的一种或几种，所述三元相量子点为ZnxCd1-xS、CuxIn1-xS、ZnxCd1- xSe、ZnxSe1-xS、ZnxCd1-xTe、PbSexS1-x中的一种或几种，所述四元相量子点为ZnxCd1-xS/ZnSe、CuxIn1-xS/ZnS、ZnxCd1-xSe/ZnS、CuInSeS、ZnxCd1-xTe/ZnS、 PbSexS1-x/ZnS中的一种或几种。
8.一种如权利要求1所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：
A、先在衬底上沉积出柱状的内层电极；
B、然后在内层电极表面沉积功能层；
C、最后在功能层表面沉积外层电极，然后进行封装得到QLED器件。
9.根据权利要求8所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：
A1、在衬底上移植多孔膜；
A2、在所述多孔膜上的孔道内沉积柱状的内层电极；
A3、对所述多孔膜的孔道进行扩孔处理，使所述多孔膜的孔道孔径变大。
10.根据权利要9所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述多孔膜为多孔阳极氧化铝膜。
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