基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法及其應用與流程

2024-04-04 03:46:05 2

本發明屬於封裝技術領域，涉及基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法及其應用，尤其涉及基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法、發光二極體的製備方法、以及按照發光二極體的製備方法製備的量子點發光二極體。

背景技術：

基於量子點的發光二極體(QLED)器件具有色彩飽和、純度高、單色性佳、顏色可調以及可以用簡單的溶液製備方法獲得並可大規模製備等優點，成為當前最受矚目的發光器件之一，在固體照明和顯示器，尤其是柔性顯示器上，展現出了美好的應用前景。

QLED器件所用的金屬陰極一般是Al、Mg、Ag等活潑金屬，非常容易與滲入的水汽反應，影響載流子的注入。另外，滲入的水氧還會與器件中的功能材料發生化學反應，這些反應會引起器件性能和壽命的下降。柔性器件中採用的基板和蓋板最好的選擇就是高分子聚合物，因為它的柔韌性較好，也有較好的表面平整度，但是這些對水汽和氧氣的阻隔以及對器件老化的防護作用都不夠理想。因此，研究能與玻璃材料相匹敵的高度阻絕水汽和氧氣的封裝技術，對於提高器件的效率和壽命具有重要意義。

目前正在研究的薄膜封裝層大多使用無機薄膜(例如Al2O3、SiO2、Si3N4等)、有機薄膜、或是無機/有機複合薄膜，薄膜的製備需要使用原子層沉積系統或是等離子體化學氣相沉積系統，這些方法所使用的設備昂貴且工藝複雜。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法，旨在解決現有高分子材料封裝方法對水汽和氧氣的阻隔以及對器件老化的防護作用不夠理想、且需要採用昂貴的封裝設備的問題。

本發明的另一目的在於提供一種發光二極體的製備方法。

本發明的又一目的在於提供一種量子點發光二極體。

本發明是這樣實現的，一種基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法，包括以下步驟：

提供全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸，將其溶解後形成有機修飾分子溶液；

在所述有機修飾分子溶液中加入Al2O3納米顆粒，超聲混勻後得到Al2O3納米顆粒自組裝混合液；

提供待封裝的金屬層，在所述金屬層表面沉積Al2O3納米顆粒自組裝混合液，乾燥得到封裝層。

一種發光二極體的製備方法，包括以下步驟：

提供基板，並按上述方法製備Al2O3納米顆粒自組裝混合液；

在所述基板上依次沉積陽極、發光功能層和金屬陰極；

在所述金屬陰極上沉積Al2O3納米顆粒自組裝混合液，乾燥得到封裝層。

相應的，一種量子點發光二極體，所述量子點發光二極體由上述方法製成。

本發明提供的基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法，利用全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸作為修飾分子，帶動Al2O3納米顆粒自組裝，將所述Al2O3納米顆粒與全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸的混合溶液沉積到待封裝器件金屬表面形成封裝層。由於所述Al2O3納米顆粒是一種很好的無機封裝材料，而所述全氟癸基膦酸、全氟癸基羧酸中的膦酸、羧酸可以在所述Al2O3納米顆粒表面或鋁表面通過自組裝吸附，因此，形成穩定的、有序排列的分子膜。同時，長鏈氟取代膦酸或和/或全氟癸基羧酸的表面能低，能很好的阻止水分子的侵入。因此，本發明提供的基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法製備的封裝層，對水汽和氧的阻隔性極佳，有良好的透光性。此外，該封裝層採用溶液法製備，成本低，工藝簡單，適用於柔性基底。

本發明提供的發光二極體的製備方法，利用全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸作為修飾分子，帶動Al2O3納米顆粒自組裝，將所述Al2O3納米顆粒與全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸的混合溶液沉積到待封裝發光二極體器件金屬表面形成封裝層。由於所述Al2O3納米顆粒是一種很好的無機封裝材料，而所述全氟癸基膦酸、全氟癸基羧酸中的膦酸、羧酸可以在所述Al2O3納米顆粒表面或鋁表面通過自組裝吸附，因此，形成穩定的、有序排列的分子膜。同時，長鏈氟取代膦酸或和/或全氟癸基羧酸的表面能低，能很好的阻止水分子的侵入。因此，本發明提供的基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法製備的封裝層，對水汽和氧的阻隔性極佳，有良好的透光性。此外，該封裝層採用溶液法製備，成本低，工藝簡單，適用於柔性基底。

本發明提供的量子點發光二極體，由於其封裝層採用基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法製備獲得，因此，對水汽和氧的阻隔性極佳，有良好的透光性。

附圖說明

圖1是本發明實施例提供的量子點發光二極體結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明要解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明實施例提供了一種基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法，包括以下步驟：

S01.提供全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸，將其溶解後形成有機修飾分子溶液；

S02.在所述有機修飾分子溶液中加入Al2O3納米顆粒，超聲混勻後得到Al2O3納米顆粒自組裝混合液；

S03.提供待封裝的金屬層，在所述金屬層表面沉積Al2O3納米顆粒自組裝混合液，乾燥得到封裝層。

具體的，上述步驟S01中，所述全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸作為修飾分子，通過其膦酸基或羧基與Al2O3納米顆粒鍵合，帶動所述Al2O3納米顆粒自組裝。

本發明實施例將所述全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸溶解後形成有機修飾分子溶液。具體的，可以單獨採用全氟癸基膦酸作為修飾分子，帶動Al2O3納米顆粒自組裝；也可單獨採用全氟癸基羧酸作為修飾分子，帶動Al2O3納米顆粒自組裝；還可以同時以全氟癸基膦酸、全氟癸基羧酸作為修飾分子，帶動Al2O3納米顆粒自組裝。本發明實施例中用於溶解所述全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸的溶劑為有機溶劑，優選為有機醇，具體優選為異丙醇。

優選的，所述有機修飾分子溶液的濃度為5-10mmol/L。若所述有機修飾分子溶液的濃度過低，則不足以充分實現所述Al2O3納米顆粒的自組裝；若所述有機修飾分子溶液的濃度過高，則有機物濃度過高，則吸附的所述Al2O3納米顆粒相對過少，難以均勻覆蓋待封裝表面，因此不能有效隔絕水氧。

上述步驟S02中，在所述有機修飾分子溶液中加入Al2O3納米顆粒製備Al2O3納米顆粒自組裝混合液，其中，所述Al2O3納米顆粒的粒徑為10-30nm。若所述Al2O3納米顆粒的粒徑過小，則所述Al2O3納米顆粒小，形成的自組裝膜層過薄，水氧隔絕能力不夠；若所述Al2O3納米顆粒的粒徑過大，形成的自組裝膜緻密度不夠，同樣影響水氧隔絕能力。

優選的，所述Al2O3納米顆粒自組裝混合液中Al2O3的濃度為0.5-1g/ml。若所述Al2O3納米顆粒自組裝混合液中Al2O3的濃度過多，則有機物濃度相對過低，則不足以充分實現所述Al2O3納米顆粒的自組裝；若所述Al2O3納米顆粒自組裝混合液中Al2O3的濃度過少，則有機物濃度相對過高，則吸附的所述Al2O3納米顆粒相對過少，難以均勻覆蓋待封裝表面，因此不能有效隔絕水氧。

作為進一步優選實施例，所述有機修飾分子溶液的濃度為5-10mmol/L；同時所述Al2O3納米顆粒自組裝混合液中Al2O3的濃度為0.5-1g/ml。

所述超聲混勻優選採用磁力棒攪拌並超聲震蕩實現，有利於所述Al2O3納米顆粒的充分分散。

上述步驟S03中，在所述金屬層表面沉積Al2O3納米顆粒自組裝混合液，常溫乾燥即可得到封裝層。乾燥時間為3-24小時，具體因所述Al2O3納米顆粒自組裝混合液的濃度而異。

本發明實施例提供的基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法，利用全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸作為修飾分子，帶動Al2O3納米顆粒自組裝，將所述Al2O3納米顆粒與全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸的混合溶液沉積到待封裝器件金屬表面形成封裝層。由於所述Al2O3納米顆粒是一種很好的無機封裝材料，而所述全氟癸基膦酸、全氟癸基羧酸中的膦酸、羧酸可以在所述Al2O3納米顆粒表面或鋁表面通過自組裝吸附，因此，形成穩定的、有序排列的分子膜。同時，長鏈氟取代膦酸或和/或全氟癸基羧酸的表面能低，能很好的阻止水分子的侵入。因此，本發明實施例提供的基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法製備的封裝層，對水汽和氧的阻隔性極佳，有良好的透光性。此外，該封裝層採用溶液法製備，成本低，工藝簡單，適用於柔性基底。

以及，本發明實施例還提供了一種發光二極體的製備方法，包括以下步驟：

Q01.提供基板，並按上述方法製備Al2O3納米顆粒自組裝混合液；

Q02.在所述基板上依次沉積陽極、發光功能層和金屬陰極；

Q03.在所述金屬陰極上沉積Al2O3納米顆粒自組裝混合液，乾燥得到封裝層。

具體的，上述步驟Q01中，所述Al2O3納米顆粒自組裝混合液按照上述方法步驟S01、S02製備獲得，為了節約篇幅，此處不再贅述。

優選的，所述有機修飾分子溶液的濃度為5-10mmol/L；和/或

所述Al2O3納米顆粒自組裝混合液中Al2O3的濃度為0.5-1g/ml。

優選的，所述Al2O3納米顆粒的粒徑為10-30nm。

上述步驟Q02中，在所述基板上依次沉積陽極、發光功能層和金屬陰極，可通過本領域常規方法實現。本發明實施例製備的發光二極體可為量子點發光二極體，也可為有機發光二極體。當所述發光二極體可為量子點發光二極體時，所述發光功能層包括量子點發光層，此時，所述封裝層能夠阻隔水氧，同時避免水氧對金屬陰極、以及位於金屬陰極底層的無機材料層的影響；當所述發光二極體可為無機發光二極體時，所述發光功能層包括無機發光層，此時，所述封裝層能夠阻隔水氧，避免水氧對金屬陰極的影響。

進一步的，當所述發光二極體可為量子點發光二極體時，所述發光功能層還包括空穴注入層、空穴傳輸層、電子注入層、電子傳輸層中的至少一層。

上述步驟Q03中，在所述金屬陰極上沉積Al2O3納米顆粒自組裝混合液，乾燥得到封裝層，其具體操作方法如上述步驟S03所述，為了節約篇幅，此處不再贅述。

本發明實施例提供的發光二極體的製備方法，利用全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸作為修飾分子，帶動Al2O3納米顆粒自組裝，將所述Al2O3納米顆粒與全氟癸基膦酸和/或全氟癸基羧酸的混合溶液沉積到待封裝發光二極體器件金屬表面形成封裝層。由於所述Al2O3納米顆粒是一種很好的無機封裝材料，而所述全氟癸基膦酸、全氟癸基羧酸中的膦酸、羧酸可以在所述Al2O3納米顆粒表面或鋁表面通過自組裝吸附，因此，形成穩定的、有序排列的分子膜。同時，長鏈氟取代膦酸或和/或全氟癸基羧酸的表面能低，能很好的阻止水分子的侵入。因此，本發明實施例提供的基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法製備的封裝層，對水汽和氧的阻隔性極佳，有良好的透光性。此外，該封裝層採用溶液法製備，成本低，工藝簡單，適用於柔性基底。

相應的，本發明實施例還提供了一種量子點發光二極體，所述量子點發光二極體由上述方法製成。

作為一個具體實施例，結合圖1，一種量子點發光二極體，包括依次層疊設置的襯底1、陽極2、量子點發光層3、陰極4、和封裝層5，所述封裝層5為按照上述方法製備的基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝層。進一步優選的，所述量子點發光層還包括空穴注入層、空穴傳輸層、電子注入層、電子傳輸層中的至少一層。

本發明實施例提供的量子點發光二極體，由於其封裝層採用基於Al2O3納米顆粒的薄膜封裝方法製備獲得，因此，對水汽和氧的阻隔性極佳，有良好的透光性。

下面結合具體實施例進行說明。

實施例1

一種發光二極體的製備方法，包括以下步驟：

Q11.提供基板，並按上述方法製備Al2O3納米顆粒自組裝混合液。

其中，所述Al2O3納米顆粒自組裝混合液的製備方法包括以下步驟：

Q111.將全氟癸基膦酸溶於異丙醇中得到全氟癸基膦酸修飾分子溶液，其中，所述全氟癸基膦酸修飾分子溶液中全氟癸基磷酸的濃度為5-10mmol/L；

Q112.在所述全氟癸基膦酸修飾分子溶液中加入Al2O3納米顆粒(粒徑尺寸10-30nm)，使用磁力攪拌棒攪拌並超聲震蕩1小時，得到Al2O3納米顆粒自組裝混合液，其中，所述Al2O3納米顆粒自組裝混合液中Al2O3濃度為0.5-1g/ml。

Q12.在所述基板上依次陽極、發光功能層，然後蒸鍍Al作為陰極，其中，Al陰極的厚度200-400nm。

Q13.利用噴塗設備將Al2O3納米顆粒自組裝混合液噴塗在所述陰極上，常溫下乾燥3-24h(具體時間取決於溶液濃度)，得到封裝層。

實施例2

一種發光二極體的製備方法，包括以下步驟：

Q21.提供基板，並按上述方法製備Al2O3納米顆粒自組裝混合液。

其中，所述Al2O3納米顆粒自組裝混合液的製備方法包括以下步驟：

Q211.將全氟癸基羧酸溶於異丙醇中得到全氟癸基羧酸修飾分子溶液，其中，所述全氟癸基羧酸修飾分子溶液中全氟癸基磷酸的濃度為5-10mmol/L；

Q212.在所述全氟癸基羧酸修飾分子溶液中加入Al2O3納米顆粒(粒徑尺寸10-30nm)，使用磁力攪拌棒攪拌並超聲震蕩1小時，得到Al2O3納米顆粒自組裝混合液，其中，所述Al2O3納米顆粒自組裝混合液中Al2O3濃度為0.5-1g/ml。

Q22.在所述基板上依次陽極、發光功能層，然後蒸鍍Al作為陰極，其中，Al陰極的厚度200-400nm。

Q23.利用噴塗設備將Al2O3納米顆粒自組裝混合液噴塗在所述陰極上，常溫下乾燥3-24h(具體時間取決於溶液濃度)，得到封裝層。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。