柔性量子點聚合物白光電致發光器件及其製備方法
2023-06-26 19:12:31
專利名稱：柔性量子點聚合物白光電致發光器件及其製備方法
技術領域：
本發明專利涉及一種新型平板型顯示器件——柔性量子點聚合物白光電致發光器件及其製備方法。
背景技術：
柔性電致發光顯示器件是將柔韌可彎曲且具有良好透光性的材料作為襯底來代替普通器件的玻璃襯底，與普通電致發光器件相比，具有輕、薄、抗振動和耐衝擊等特點。因此，柔性電致發光顯示器件作為一種新型的固體平板化和柔性化顯示器件，在可攜式顯示設備、軍事領域有著重要的應用前景。雖然其發展迅速，但全色顯示問題一直是制約其產業化進程的一個重要因素。
量子點是準零維納米半導體材料，它由少量原子或原子團構成，通常三維尺度在1～10nm。由於尺寸量子效應和介電限域效應的影響，顯示出獨特的螢光特性等物理和化學特性，使得量子點在光電子學和生物學等方面具有廣闊的應用前景。量子點電致發光器件具有低功耗、高效率、響應速度快和重量輕等優點，可以大面積成膜，是一種具有巨大的學術價值和良好商業前景的光子器件。在材料方面國際上多選擇ZnS包覆CdSe量子點作為電致發光器件的發光層，但是鎘(Cd)的毒性較大，可經食物、水或空氣進入人體，對人體產生嚴重的毒害作用。鑑於此，歐盟通過電子電機設備中危害物質禁用指令(RoHS)，自2006年7月1日起禁止在電子產品中使用鎘(Cadmium)等物質。所以，開發出新型環保量子電材料是量子點電致發光器件發展的方向。
同時，國際上傳統的獲得白光的方法多是通過多層結構實現的，即採用將紅、綠、藍三種發光層堆積的方法，通過混合三基色來獲得白光，此種方法的不足之處表現為製備工藝複雜，較難掌握，成本較高，且器件的白光色度易隨著外加驅動電壓的變化而改變，此外由於多層結構易造成自吸收，一般量子效率都比較低。同時量子點與聚合物形成的複合材料具有優良的物理性能和光電性能。
發明內容本發明的目的是為了克服現有技術的不足，提供了一種量子點聚合物白光電致發光器件及其製備方法。本發明以不含鎘(Cd)等有毒成分並具有良好熱穩定性的藍光ZnS量子點與紅光PPV的複合物為發光層材料，實現單一發光層、較大面積且發光均勻的平板型柔性白光量子點聚合物電致發光器件。
本發明提供的柔性量子點聚合物白光電致發光器件，其特徵在於該發光器件自下而上依次由以下各層組成PET(聚對苯二甲酸乙二酯)襯底的ITO陽極；發光層藍光ZnS量子點紅光PPV複合物；電子傳輸層Alq3(8-羥基喹林三鋁)和金屬Al陰極。
本發明還提供一種上述的柔性量子點聚合物白光電致發光器件的製備方法，包括(1)將刻蝕成5mm*60mm條形PET襯底的ITO陽極在清潔劑中反覆清洗後，再分別經異丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡並超聲清洗，最後在紅外烘箱中乾燥待用；(2)將ZnS量子點與聚合物PPV按質量比為1∶1～3∶1，溶於1～2mg/ml的氯仿溶液中，採用旋轉塗覆法成膜；低速1000～1400rpm，成膜時間10～20s，高速3000～4000rpm，成膜時間10～30s，完成後將其置於乾燥器內3～10小時；(3)將Alq3並壓製成片，採用真空蒸鍍法在發光層上成膜，形成電子傳輸層，其條件為真空度大於8×10-4Pa，蒸發電流約為3～5A，蒸發時間為10～20分鐘；(4)Al陰極的製備採用在鎢合金爐絲上分掛約1～2cm長的AL絲，藉助條形掩膜板，在發光層之上真空蒸鍍一薄層條形Al，真空度大於8×10-4Pa.，蒸發電流為10～30A，蒸發時間為10～20分鐘；(5)使用聚三氟氯乙烯對器件進行了封裝，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然後將其覆蓋在已製備好的鍍有功能層的一面，露出ITO陽極和Al陰極，用環氧樹脂膠將四周密封，移入保幹器中靜置10～30分鐘，使環氧樹脂膠固化；
(6)將上述製成的器件中所有的條形ITO陽極一端接直流電源正極，所有條形Al陰極一端接直流電源負極，得到點陣式柔性白光量子點聚合物電致發光器件。
本發明的優點和積極效果本發明提供了一種柔性白光量子點聚合物電致發光器件，該白光器件無需分別製備三種基色的發光層，並對它們分別進行繁瑣的光刻過程等，具有製備工藝簡單、重複性好的特點；該柔性白光量子點電致發光器件適於作為這類顯示器件的背光源，同時它還比一般的單色光背光源具有更小的功耗，具有更高的對比度和亮度。並且將其與較為成熟的微電子刻蝕彩色濾色膜技術相結合，則有望能夠得到全色顯示。此外，該柔性白光量子點電致發光器基本實現了柔性顯示且抗振動和耐衝擊性較強，對器件進行了簡單的封裝，並比較了封裝器件工作壽命已提高了8倍，這說明該封裝手段有效。
圖1是柔性白光量子點聚合物電致發光器件具體結構示意圖；具體實施方式本發明以藍光ZnS量子點紅光PPV複合物為主體發光材料，在PET層的ITO表面分別利用旋轉塗覆和真空蒸鍍法，將原料依次製成一定厚度的薄膜，得到具有如下結構的器件ITO/ZnS∶PPV(y nm)/Alq3(z nm)/Al(x nm)；其中，30≤y≤60nm；20≤z≤40nm；60≤x≤150nm，發光層ZnS量子點與聚合物PPV的質量比在1∶1～3∶1之間。相應材料分子式如下所示 實施例1(1)將刻蝕成5mm*60mm條形PET襯底的ITO陽極在清潔劑中反覆清洗後，再分別經異丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡並超聲清洗，最後在紅外烘箱中乾燥待用；(2)將ZnS量子點與聚合物PPV按質量比為2∶1中，溶於1～2mg/ml的氯仿溶液中，採用旋轉塗覆法成膜；低速1100rpm，成膜時間20s，高速3000rpm，成膜時間30s，完成後將其置於乾燥器內10小時；(3)將Alq3並壓製成片，採用真空蒸鍍法在發光層上成膜，形成電子傳輸層，其條件為真空度大於8×10-4Pa，蒸發電流約為5A，蒸發時間為15分鐘；(4)Al陰極的製備採用在鎢合金爐絲上分掛約2cm長的Al絲，藉助條形掩膜板，在發光層之上真空蒸鍍一薄層條形Al，真空度大於8×10-4Pa.，蒸發電流約為30A，蒸發時間約為12分鐘；(5)使用聚三氟氯乙烯對器件進行了封裝，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然後將其覆蓋在已製備好的鍍有功能層的一面，露出ITO陽極和Al陰極，用環氧樹脂膠將四周密封，移入保幹器中靜置30分鐘，使環氧樹脂膠固化；(6)將上述製成的器件中所有的條形ITO陽極一端接直流電源正極，所有條形Al陰極一端接直流電源負極，得到點陣式柔性白光量子點聚合物電致發光器件。
實施例2(1)將刻蝕成5mm*50mm條形PET襯底的ITO陽極在清潔劑中反覆清洗後，再分別經異丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡並超聲清洗，最後在紅外烘箱中乾燥待用；(2)將將ZnS量子點與聚合物PPV按質量比為2∶1中，溶於1～2mg/ml的氯仿溶液中，採用旋轉塗覆法成膜；低速1300rpm，成膜時間20s，高速3000rpm，成膜時間30s，完成後將其置於乾燥器內8小時；(3)將PBD溶於1.6mg/ml的氯仿溶液中，採用旋轉塗覆法成膜；低速1000rpm，成膜時間18s，高速3000rpm，成膜時間25s，完成後將其置於乾燥器內6小時；(4)Al陰極的製備採用在鎢合金爐絲上分掛約2cm長的Al絲，藉助條形掩膜板，在發光層之上真空蒸鍍一薄層條形Al，真空度大於8×10-4Pa.，蒸發電流約為30A，蒸發時間約為15分鐘；(5)使用聚三氟氯乙烯對器件進行了封裝，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然後將其覆蓋在已製備好的鍍有功能層的一面，露出ITO陽極和Al陰極，用環氧樹脂膠將四周密封，移入保幹器中靜置25分鐘，使環氧樹脂膠固化；(6)將上述製成的器件中所有的條形ITO陽極一端接直流電源正極，所有條形Al陰極一端接直流電源負極，得到點陣式柔性白光量子點聚合物電致發光器件。
權利要求
1.一種柔性量子點聚合物白光電致發光器件，其特徵在於該發光器件自下而上依次由以下各層組成1)PET襯底的ITO陽極；2)發光層藍光ZnS量子點紅光PPV複合物；3)電子傳輸層Alq3；4)Al陰極層。
2.根據權利要求1所述的柔性量子點聚合物白光電致發光器件，其特徵是發光層ZnS量子點與聚合物PPV的質量比在1∶1～3∶1，發光層厚度y為30≤y≤60nm。
3.根據權利要求1所述的柔性量子點聚合物白光電致發光器件，其特徵是電子傳輸層厚度z為20≤z≤40nm。
4.根據權利要求1所述的柔性量子點聚合物白光電致發光器件，其特徵是Al陰極層厚度t為60≤x≤150nm。
5.一種權利要求1所述的柔性量子點聚合物白光電致發光器件的製備方法，其特徵是該方法包括以下步驟(1)將刻蝕成5mm*60mm條形PET襯底的ITO陽極在清潔劑中反覆清洗後，再分別經異丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡並超聲清洗，最後在紅外烘箱中乾燥待用；(2)將ZnS量子點與聚合物PPV按質量比為1∶1～3∶1中，溶於1～2mg/ml的氯仿溶液中，採用旋轉塗覆法成膜；低速1000～1400rpm，成膜時間10～20s，高速3000～4000rpm，成膜時間10～30s，完成後將其置於乾燥器內3～10小時；(3)將Alq3並壓製成片，採用真空蒸鍍法在發光層上成膜，形成電子傳輸層，其條件為真空度大於8×10-4Pa，蒸發電流約為3～5A，蒸發時間為10～20分鐘；(4)Al陰極的製備採用在鎢合金爐絲上分掛約1～2cm長的AL絲，藉助條形掩膜板，在發光層之上真空蒸鍍一薄層條形Al，真空度大於8×10-4Pa.，蒸發電流為10～30A，蒸發時間為10～20分鐘；(5)使用聚三氟氯乙烯對器件進行了封裝，剪裁聚三氟氯乙烯薄膜，然後將其覆蓋在已製備好的鍍有功能層的一面，露出ITO陽極和Al陰極，用環氧樹脂膠將四周密封，移入保幹器中靜置10～30分鐘，使環氧樹脂膠固化；(6)將上述製成的器件中所有的條形ITO陽極一端接直流電源正極，所有條形Al陰極一端接直流電源負極，得到點陣式柔性白光量子點聚合物電致發光器件。
全文摘要
本發明公開一種柔性量子點聚合物白光電致發光器件及其製備方法，本發明以藍光ZnS量子點紅光PPV複合物為主體發光材料，在PET襯底的ITO表面分別利用旋轉塗覆和真空蒸鍍法，將原料依次製成一定厚度的薄膜，得到具有如下結構的器件ITO/ZnS∶PPV(y nm)/Alq3(z nm)/Al(x nm)。該器件無需分別製備三種基色的發光層，並對它們分別進行繁瑣的光刻過程等，具有製備工藝簡單、柔性可彎曲、重複性好的特點；將其與較為成熟的微電子刻蝕彩色濾色膜技術相結合，則有望能夠得到全色顯示。
文檔編號H05B33/10GK101009349SQ20061013007
公開日2007年8月1日 申請日期2006年12月12日 優先權日2006年12月12日
發明者李嵐, 張曉松, 張豔芳 申請人:天津理工大學