量子点发光二极管及其制备方法以及显示装置

技术领域

本申请涉及显示领域，具体地，涉及量子点发光二极管及其制备方法以及显示装置。

背景技术

目前，QLEDs阴极材料常选择功函数较低的高纯金属如Ag、Al等，通过真空蒸镀的方法成膜。由于金属阴极是在真空环境下成膜的，在蒸镀完成后转移至正常大气压环境中时，气压的变化会导致金属薄膜产生内应力。另外由于热蒸发的气态源材料主要是以一个方向粘附到基底上，如果衬底的粗糙度比较大，那么沉积的薄膜则会很不均匀，因为衬底上一些较突出的区域会阻碍蒸发物向某些区域运动，从而形成“梯状覆盖”，薄膜厚度不均匀产生应力。内应力的存在易造成金属阴极与相邻功能层分离，导致黑斑的产生，器件的寿命大大降低。

因此，目前的量子点发光二极管及其制备方法还需进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种量子点发光二极管及其制备方法以及显示装置，该方法制备的量子点发光二极管具有层间接触好、黑点面积小和使用寿命长的优点。

在本发明的一个方面，提出了一种制备量子点发光二极管的方法，该方法包括：(1)提供基底，在所述基底的表面制备第一电极；(2)在所述第一电极远离所述基底的表面制备发光功能层；(3)在所述发光功能层远离所述第一电极的表面制备第二电极；(4)将步骤(3)得到的基片进行退火，所述退火的温度至少达到所述第二电极的再结晶温度；(5)封装，以获得所述量子点发光二极管。由此，该方法制备的量子点发光二极管具有阴极与相邻功能层接触好、黑点面积小和使用寿命长的优势。

根据本发明的一些实施例，所述第二电极的材料包括Ag，所述银的纯度＞99.999％。

根据本发明的一些实施例，步骤(4)中的所述退火的温度为100～150℃。由此，消除真空蒸镀金属阴极时产生的内应力。

根据本发明的一些实施例，所述退火的保温时间10～60min。由此，消除真空蒸镀金属阴极时产生的内应力。

根据本发明的一些实施例，所述退火后的冷却速率＜3℃/min。

根据本发明的一些实施例，步骤(4)中的所述退火的温度为120℃，所述退火的保温时间为30min，所述退火后的冷却速率为2℃/min。

根据本发明的一些实施例，所述发光功能层进一步包括：空穴注入层；空穴传输层，所述空穴传输层设在所述空穴传输层的一侧；量子点发光层，所述量子点发光层设在所述空穴传输层远离所述空穴注入层的一侧；电子传输层，所述电子传输层设在所述量子点发光层远离所述空穴传输层的一侧；电子注入层，所述电子注入层设在所述电子传输层远离所述量子点发光层的一侧。

根据本发明的一些实施例，制备所述空穴注入层后进行退火，所述退火的温度为100～200℃，所述退火的时间为10～60min。

根据本发明的一些实施例，制备所述空穴传输层后进行退火，所述退火的温度为100℃～200℃，所述退火的保温时间为30～60min。

根据本发明的一些实施例，制备所述量子点发光层后进行退火，所述退火的温度为100℃～250℃，所述退火的保温时间为10～60min。

根据本发明的一些实施例，制备所述电子传输层后进行退火，所述退火的温度为为50℃～100℃，所述退火的保温时间为10～60min。

在本发明的另一个方面，提出了一种量子点发光二极管，该量子点发光二极管具有前述方法制备的量子点发光二极管的全部特征以及优点，在此不再赘述，总的来说，至少具有层间接触好和使用寿命长的优点。

根据本发明的一些实施例，所述量子点发光二极管的黑点面积百分比不大于5％。

在本发明的又一个方面，提出了一种显示装置，该显示装置包括前述方法制备的量子点发光二极管。由此，该显示装置具有前述方法制备的量子点发光二极管的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，至少具有使用寿命长的优点。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了本发明一个实施例的制备量子点发光二极管的流程示意图；

图2显示了本发明一个实施例的阴极退火过程中晶粒变化示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

在本发明的一个方面，提出了一种制备量子点发光二极管的方法，该方法包括：(1)提供基底，在所述基底的表面制备第一电极；(2)在所述第一电极远离所述基底的表面制备发光功能层；(3)在所述发光功能层远离所述第一电极的表面制备第二电极；(4)将步骤(3)得到的基片进行退火，所述退火的温度至少达到所述第二电极的再结晶温度；(5)封装，以获得所述量子点发光二极管。由此，该方法制备的量子点发光二极管具有阴极与相邻功能层接触好、黑点面积小和使用寿命长的优势。

为了方便理解，下面对本发明能够实现上述有益效果的原理进行简单说明：

如前所述，目前QLEDs阴极多采用真空蒸镀的方法制备，如果衬底比较粗糙，沉积的金属膜会很不均匀，从而形成“梯状覆盖”，薄膜存在很强的内应力，内应力的存在会使金属阴极与相邻功能层接触不好，容易分离，导致黑斑的产生，降低器件的使用寿命。本发明提出了一种制备量子点发光二极管的方法，该方法在制备金属阴极后，进行退火，退火温度需达到金属阴极的再结晶温度以上，保温一段时间，金属原子获得足够能量能够重新排列，内应力大的地方原子获得的能量更高，迁移更远，从而使晶粒发生重新结晶，形成均匀的等轴晶粒(参考图2)，消除内应力，使阴极与相邻功能层接触更好，制备的量子点发光二极管黑点面积小，黑斑少，提高量子点发光二极管的使用寿命。

下面，根据本发明的实施例，对该方法的各个步骤进行详细说明，参考图1，该方法包括：

S100：在基底表面制备第一电极

在此步骤中，在基底的表面制备第一电极。根据本发明的一些实施例，形成基底的材料可以为高分子材料，具体地，可以为玻璃或PET，第一电极的材料不受特别限制，可以为ITO。根据本发明的一些实施例，第一电极的制备方法不受特别限制，本领域技术人员可根据材料的性能进行自由选择，例如，可以通过化学气相沉积、物理气相沉积、磁控溅射、蒸镀和涂覆的方式在基底的表面制备第一电极。

S200：制备发光功能层

在此步骤中，在第一电极远离基底的表面制备发光功能层。根据本发明的一些具体实施例，发光功能层进一步包括空穴注入层；空穴传输层，设在空穴传输层一侧的空穴传输层，设在空穴传输层远离空穴注入层一侧的量子点发光层，设在量子点发光层远离空穴传输层一侧的电子传输层，设在电子传输层远离量子点发光层一侧的电子注入层。根据本发明的一些实施例，此过程进一步包括在第一电极的表面依次层叠设置空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和电子注入层。

根据本发明的一些实施例，形成空穴注入层的材料为本领域的常规材料，在此不做特别限制。根据本发明另一些具体地实施例，空穴注入层的制备方法不受特别限制，本领域技术人员可根据需要自行选择，形成空穴注入层后可进行退火，使空穴注入层的材料发生脱水聚合反应。根据本发明的一些具体实施例，退火的温度100～200℃，具体地，可以为110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃和190℃等，保温时间为10～60min，具体地，可以为15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min和55min等。

根据本发明的一些实施例，形成空穴传输层的材料为本领域的常规材料，在此不做特别限制。根据本发明另一些具体地实施例，空穴传输层的制备方法不受特别限制，本领域技术人员可根据需要自行选择，例如，可以通过旋涂或蒸镀的方法形成空穴传输层，形成空穴传输层后可进行退火，使小分子发生聚合。根据本发明的一些具体实施例，退火的温度为100℃～200℃，保温时间为30～60min。

根据本发明的一些实施例，形成量子点发光层的材料为本领域的常规材料，在此不做特别限制。根据本发明另一些具体地实施例，量子点发光层的制备方法不受特别限制，本领域技术人员可根据需要自行选择，例如，可以通过旋涂形成量子点发光层，形成量子点发光层后可进行退火，使溶剂挥发。根据本发明的一些具体实施例，退火的温度为100℃～250℃，保温时间为10～60min。

根据本发明的一些实施例，形成电子传输层的材料为本领域的常规材料，在此不做特别限制。根据本发明另一些具体地实施例，电子传输层的制备方法不受特别限制，本领域技术人员可根据需要自行选择，例如，可以通过旋涂或蒸镀形成电子传输层，形成电子传输层后可进行退火，使形成电子传输层的材料脱水聚合。根据本发明的一些具体实施例，退火的温度为50℃～100℃，保温时间为10～60min。

根据本发明的一些实施例，形成电子注入层的材料为本领域的常规材料，在此不做特别限制。根据本发明另一些具体地实施例，电子注入层的制备方法不受特别限制，本领域技术人员可根据需要自行选择，例如，可以通过旋涂或蒸镀形成电子注入层。

S300：制备第二电极

在此步骤中，在发光功能层远离第一电极的表面制备第二电极。根据本发明的一些实施例，第二电极的制备方法不受特别限制，例如，可以通过通过化学气相沉积、物理气相沉积、磁控溅射、蒸镀和涂覆的方式制备第二电极。根据本发明的一些实施例，第二电极的材料包括银，银的纯度＞99.999％。

S400：退火

在此步骤中，将S300得到的基片进行退火，退火的温度至少达到第二电极的再结晶温度。由此，退火的过程中存在内应力的晶粒发生重新结晶，形成均匀的等轴晶粒，消除内应力，使第二电极与相邻功能层接触更好，制备的量子点发光二极管黑点面积小，黑斑少，提高量子点发光二极管的使用寿命。根据本发明的一些具体实施例，当第二电极的材料为银时，银的纯度＞99.999％，退火的温度为100～150℃，具体地，可以为105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃和145℃等。发明人发现本申请中银的纯度远高于工业银的纯度(99.9～99.999％)，本申请中的银在100℃即可发生再结晶，远远低于纯度为99.9～99.999％的工业纯银的再结晶温度，原因是超高纯银中缺少其他金属元素对位错的钉扎作用，位错运动受到的阻碍相对较小，因此，超高纯银的恢复与再结晶温度明显降低。因此，退火温度可以在100～150℃。发明人还发现，如果退火温度太低，银的再结晶效果不好；如果退火的温度过高，不仅会造成晶粒异常长大，还可能导致量子点表面的配体脱落，例如，当退火温度达到200℃时，高纯度的银会发生二次再结晶，发生晶粒异常长大现象。根据本发明的另一些具体实施例，退火的保温时间为10～60min，具体地，可以为15min、20min、25min、30min、35min、40min、45min、50min和55min等，使金属原子获得足够能量能够重新排列，内应力大的地方原子获得的能量更高，迁移更远，从而使晶粒发生重新结晶，形成均匀的等轴晶粒，消除内应力，使阴极与相邻功能层接触更好，制备的量子点发光二极管黑点面积小，黑斑少，提高量子点发光二极管的使用寿命。发明人发现，如果保温时间过短，无法充分再结晶，如果保温时间过长，再结晶形成的晶粒过大，而且时间过长会影响其他功能层。根据本发明的一些实施例，退火后的冷却速率＜3℃/min，发明人发现，如果冷却速度过快，无法充分再结晶。根据本发明的一些实施例，当第二电极为银时，退火的温度为120℃，退火的保温时间为30min，退火后的冷却速率为2℃/min，由此制备的量子点发光二极管黑点面积小，黑斑少。

S500：封装

在此步骤中，将制备好第一电极、发光功能层和第二电极的基片进行封装，封装的具体方式不受特别限制，例如，可以通过UV树脂封装。

在本发明的另一个方面，提出了一种量子点发光二极管。该量子点发光二极管具有前述方法制备的量子点发光二极管的全部特征以及优点，在此不再赘述，总的来说，至少具有层间接触好和使用寿命长的优点。

根据本发明的一些实施例，量子点发光二极管的黑点面积百分比不大于5％。

在本发明的又一个方面，提出了一种显示装置，该显示装置包括前述方法制备的量子点发光二极管。由此，该显示装置具有前述方法制备的量子点发光二极管的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，至少具有使用寿命长的优点。

实施例1

(1)在PET衬底上，通过化学气相沉积法制备ITO阳极；

(2)在ITO阳极上沉积PEDOT：PSS空穴注入层然后进行退火，退火温度160℃，保温时间15min，厚度35nm；

(3)在PEDOT：PSS空穴注入层上沉积PTT空穴传输层，然后进行退火，退火温度为150℃，保温时间40min，厚度30nm；

(4)在PTT空穴传输层上沉积PbS/ZnS量子点发光层，然后进行退火，退火温度为250℃，保温时间60min，厚度30nm；

(5)在PbS/ZnS量子点发光层上沉积ZnO电子传输层，然后进行退火，退火温度为80℃，保温时间30min，厚度为40nm；

(6)在ZnO电子传输层上沉积Ag作为阴极，然后将器件置于手套箱中再结晶退火处理，退火温度为120℃、保温30min，然后以2℃/min速度冷却；

(7)UV树脂封装，UV灯功率0.2W/cm

对比例1

(1)在PET衬底上，通过化学气相沉积法制备ITO阳极；

(2)在ITO阳极上沉积PEDOT：PSS空穴注入层然后进行退火，退火温度160℃，保温时间15min，厚度35nm；

(3)在PEDOT：PSS空穴注入层上沉积PTT空穴传输层，然后进行退火，退火温度为150℃，保温时间40min，厚度30nm；

(4)在PTT空穴传输层上沉积PbS/ZnS量子点发光层，然后进行退火，退火温度为250℃，保温时间60min，厚度30nm；

(5)在PbS/ZnS量子点发光层上沉积ZnO电子传输层，然后进行退火，退火温度为80℃，保温时间30min，厚度为40nm；

(6)在ZnO电子传输层上沉积Ag作为阴极，然后将器件置于手套箱中再结晶退火处理，退火温度为60℃、保温30min，然后以2℃/min速度冷却；

(7)UV树脂封装，UV灯功率0.2W/cm

对比例2

(1)在PET衬底上，通过化学气相沉积法制备ITO阳极；

(2)在ITO阳极上沉积PEDOT：PSS空穴注入层然后进行退火，退火温度160℃，保温时间15min，厚度35nm；

(3)在PEDOT：PSS空穴注入层上沉积PTT空穴传输层，然后进行退火，退火温度为150℃，保温时间40min，厚度30nm；

(4)在PTT空穴传输层上沉积PbS/ZnS量子点发光层，然后进行退火，退火温度为250℃，保温时间60min，厚度30nm；

(5)在PbS/ZnS量子点发光层上沉积ZnO电子传输层，然后进行退火，退火温度为80℃，保温时间30min，厚度为40nm；

(6)在ZnO电子传输层上沉积Ag作为阴极，然后将器件置于手套箱中再结晶退火处理，退火温度为180℃、保温30min，然后以2℃/min速度冷却；

(7)UV树脂封装，UV灯功率0.2W/cm

对实施例1、对比例1和对比例2制备的发光二极管进行性能测试，结果见表1：

由表1可知，阴极再结晶退火温度为120℃时，发光二极管的黑点面积百分比明显低于对比例1和对比例2，而且可明显延长发光二极管的使用寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。