CN1976070A

CN1976070A - 白光量子点电致发光器件及其制备方法

Info

Publication number: CN1976070A
Application number: CNA2006101300583A
Authority: CN
Inventors: 李岚; 张晓松; 韩旭
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2007-06-06

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：

实施例1：

(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；

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；

Claims

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：