專利名稱：量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及一種新型平板型顯示器件——量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
量子點(diǎn)是準(zhǔn)零維納米半導(dǎo)體材料，它由少量原子或原子團(tuán)構(gòu)成，通常三維尺度在1～10nm。由于尺寸量子效應(yīng)和介電限域效應(yīng)的影響，顯示出獨(dú)特的熒光特性等物理和化學(xué)特性，使得量子點(diǎn)在光電子學(xué)和生物學(xué)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。量子點(diǎn)電致發(fā)光器件具有低功耗、高效率、響應(yīng)速度快和重量輕等優(yōu)點(diǎn)，可以大面積成膜，是一種具有巨大的學(xué)術(shù)價(jià)值和良好商業(yè)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(diǎn)作為電致發(fā)光器件的發(fā)光層，但是鎘(Cd)的毒性較大，可經(jīng)食物、水或空氣進(jìn)入人體，對(duì)人體產(chǎn)生嚴(yán)重的毒害作用。鑒于此，歐盟通過電子電機(jī)設(shè)備中危害物質(zhì)禁用指令(RoHS)，自2006年7月1日起禁止在電子產(chǎn)品中使用鎘(Cadmium)等物質(zhì)。所以，開發(fā)出新型環(huán)保量子電材料是量子點(diǎn)電致發(fā)光器件發(fā)展的方向。
同時(shí)，國際上傳統(tǒng)的獲得白光的方法多是通過多層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，即采用將紅、綠、藍(lán)三種發(fā)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(xiàn)為制備工藝復(fù)雜，較難掌握，成本較高，且器件的白光色度易隨著外加驅(qū)動(dòng)電壓的變化而改變，此外由于多層結(jié)構(gòu)易造成自吸收，一般量子效率都比較低。同時(shí)量子點(diǎn)與聚合物形成的復(fù)合材料具有優(yōu)良的物理性能和光電性能。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件的制備方法及裝置。本發(fā)明以不含鎘(Cd)等有毒成分并具有良好熱穩(wěn)定性的藍(lán)光CaZnS量子點(diǎn)與紅光PPV的復(fù)合物為發(fā)光層材料，實(shí)現(xiàn)單一發(fā)光層、較大面積且發(fā)光均勻的平板型白光量子點(diǎn)電致發(fā)光器件。
本發(fā)明提供的量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件，其特征在于該發(fā)光器件自下而上依次由以下各層組成ITO陽極導(dǎo)電玻璃層；發(fā)光層藍(lán)光CaZnS量子點(diǎn)紅光PPV復(fù)合物；電子傳輸層PBD(2-聯(lián)苯基-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-噁二唑)和金屬Al陰極。
本發(fā)明還提供一種上述的量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件的制備方法，包括(1)將刻蝕成5mm*60mm條形的ITO玻璃在清潔劑中反復(fù)清洗后，再分別經(jīng)異丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超聲清洗，最后在紅外烘箱中干燥待用；(2)將CaZnS量子點(diǎn)與聚合物PPV按質(zhì)量比為1∶1～3∶1，溶于溶于1～2mg/ml的氯仿溶液中，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法成膜；低速1000～1400rpm，成膜時(shí)間10～20s，高速3000～4000rpm，成膜時(shí)間10～30s，完成后將其置于干燥器內(nèi)3～10小時(shí)；(3)將PBD溶于1～2mg/ml的氯仿溶液中，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法成膜；低速1000～1400rpm，成膜時(shí)間10～20s，高速3000～4000rpm，成膜時(shí)間10～30s，完成后將其置于干燥器內(nèi)3～10小時(shí)；(4)Al陰極的制備采用在鎢合金爐絲上分掛約1～2cm長(zhǎng)的AL絲，借助條形掩膜板，在發(fā)光層之上真空蒸鍍一薄層條形Al，真空度大于8×10-4Pa.，蒸發(fā)電流為10～30A，蒸發(fā)時(shí)間為10～20分鐘；(5)將上述制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(fù)極，得到點(diǎn)陣式量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明提供了一種量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件，該白光器件無需分別制備三種基色的發(fā)光層，并對(duì)它們分別進(jìn)行繁瑣的光刻過程等，具有制備工藝簡(jiǎn)單、重復(fù)性好的特點(diǎn)；該白光量子點(diǎn)電致發(fā)光器件非常適于作為這類顯示器件的背光源，同時(shí)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(duì)比度和亮度。并且將其與較為成熟的微電子刻蝕彩色濾色膜技術(shù)相結(jié)合，則有望能夠得到全色顯示。

圖1是量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件具體結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式本發(fā)明以藍(lán)光CaZnS量子點(diǎn)紅光PPV復(fù)合物為主體發(fā)光材料，在導(dǎo)電玻璃ITO表面分別利用旋轉(zhuǎn)涂覆和真空蒸鍍法，將原料依次制成一定厚度的薄膜，得到具有如下結(jié)構(gòu)的器件ITO/CaZnS:PPV(y nm)/PBD(znm)/Al(x nm)；其中，30≤y≤60nm；20≤z≤40nm；60≤x≤150nm，發(fā)光層CaZnS量子點(diǎn)與聚合物PPV的質(zhì)量比在1∶1～3∶1之間。相應(yīng)材料分子式如下所示 實(shí)施例1(1)將刻蝕成5mm*60mm條形的ITO玻璃在清潔劑中反復(fù)清洗后，再分別經(jīng)異丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超聲清洗，最后在紅外烘箱中干燥待用；(2)將CaZnS量子點(diǎn)與聚合物PPV按質(zhì)量比為2∶1，溶于1.5mg/ml的氯仿溶液中，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法成膜；低速1100rpm，成膜時(shí)間20s，高速3000rpm，成膜時(shí)間30s，完成后將其置于干燥器內(nèi)10小時(shí)；(3)將PBD溶于1.5mg/ml的氯仿溶液中，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法成膜；低速1000rpm，成膜時(shí)間18s，高速3000rpm，成膜時(shí)間20s，完成后將其置于干燥器內(nèi)8小時(shí)；(4)Al陰極的制備采用在鎢合金爐絲上分掛約2cm長(zhǎng)的Al絲，借助條形掩膜板，在發(fā)光層之上真空蒸鍍一薄層條形Al，真空度大于8×10-4Pa.，蒸發(fā)電流約為30A，蒸發(fā)時(shí)間約為12分鐘；(5)將上述制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(fù)極，得到點(diǎn)陣式量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件。
實(shí)施例2(1)將刻蝕成5mm*50mm條形的ITO玻璃在清潔劑中反復(fù)清洗后，再分別經(jīng)異丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超聲清洗，最后在紅外烘箱中干燥待用；(2)將CaZnS量子點(diǎn)與聚合物PPV按質(zhì)量比為2.5∶1，溶于1.5mg/ml的氯仿溶液中，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法成膜；低速1300rpm，成膜時(shí)間20s，高速3000rpm，成膜時(shí)間30s，完成后將其置于干燥器內(nèi)8小時(shí)；(3)將PBD溶于1.6mg/ml的氯仿溶液中，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法成膜；低速1000rpm，成膜時(shí)間18s，高速3000rpm，成膜時(shí)間25s，完成后將其置于干燥器內(nèi)6小時(shí)；(4)Al陰極的制備采用在鎢合金爐絲上分掛約2cm長(zhǎng)的Al絲，借助條形掩膜板，在發(fā)光層之上真空蒸鍍一薄層條形Al，真空度大于8×10-4pa.，蒸發(fā)電流約為30A，蒸發(fā)時(shí)間約為15分鐘；(5)將上述制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(fù)極，得到點(diǎn)陣式量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件。
權(quán)利要求
1.一種量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件，其特征在于該發(fā)光器件自下而上依次由以下各層組成1)ITO陽極導(dǎo)電玻璃層；2)發(fā)光層藍(lán)光CaZnS量子點(diǎn)紅光PPV復(fù)合物；3)電子傳輸層PBD；4)Al陰極層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件，其特征是CaZnS量子點(diǎn)與聚合物PPV的質(zhì)量比在1∶1～3∶1之間，發(fā)光層厚度y為30≤y≤60nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件，其特征是電子傳輸層厚度z為20≤z≤40nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件，其特征是Al陰極層厚度t為60≤x≤150nm。
5.一種權(quán)利要求1所述的量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件的制備方法，其特征是該方法包括以下步驟(1)將刻蝕成5mm*60mm條形的ITO玻璃在清潔劑中反復(fù)清洗后，再分別經(jīng)異丙醇、丙酮和氯仿溶液浸泡并超聲清洗，最后在紅外烘箱中干燥待用；(2)將CaZnS量子點(diǎn)與聚合物PPV按質(zhì)量比為1∶1～3∶1，溶于溶于1～2mg/ml的氯仿溶液中，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法成膜；低速1000～1400rpm，成膜時(shí)間10～20s，高速3000～4000rpm，成膜時(shí)間10～30s，完成后將其置于干燥器內(nèi)3～10小時(shí)；(3)將PBD溶于1～2mg/ml的氯仿溶液中，采用旋轉(zhuǎn)涂覆法成膜；低速1000～1400rpm，成膜時(shí)間10～20s，高速3000～4000rpm，成膜時(shí)間10～30s，完成后將其置于干燥器內(nèi)3～10小時(shí)；(4)Al陰極的制備采用在鎢合金爐絲上分掛約1～2cm長(zhǎng)的AL絲，借助條形掩膜板，在發(fā)光層之上真空蒸鍍一薄層條形Al，真空度大于8×10-4Pa.，蒸發(fā)電流為10～30A，蒸發(fā)時(shí)間為10～20分鐘；(5)將上述制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(fù)極，得到點(diǎn)陣式量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件。
全文摘要
本發(fā)明公開量子點(diǎn)聚合物白光電致發(fā)光器件及其制備方法，本發(fā)明以藍(lán)光CaZnS量子點(diǎn)紅光PPV復(fù)合物為主體發(fā)光材料，在導(dǎo)電玻璃ITO表面分別利用旋轉(zhuǎn)涂覆，將原料依次制成一定厚度的薄膜，得到具有如下結(jié)構(gòu)的器件ITO/CaZnS∶PPV(y nm)/PBD(z nm)/Al(x nm)。該器件無需分別制備三種基色的發(fā)光層，并對(duì)它們分別進(jìn)行繁瑣的光刻過程等，具有制備工藝簡(jiǎn)單、重復(fù)性好的特點(diǎn)；該器件適于作為L(zhǎng)CD顯示器件的背光源，并且將其與較為成熟的微電子刻蝕彩色濾色膜技術(shù)相結(jié)合，則有望能夠得到全色顯示。
文檔編號(hào)H05B33/10GK1988190SQ200610130060
公開日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者張曉松, 李嵐, 董冬青 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)