专利名称：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。
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(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1.5mg/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；(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。
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；(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。
权利要求
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(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。
全文摘要
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。
文档编号H05B33/10GK1976070SQ200610130058
公开日2007年6月6日 申请日期2006年12月12日 优先权日2006年12月12日
发明者李岚, 张晓松, 韩旭 申请人:天津理工大学