一种量子点墨水及其应用
阅读说明：本技术 一种量子点墨水及其应用 (Quantum dot ink and application thereof ) 是由 唐鹏宇 穆欣炬 马中生 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种量子点墨水及其应用,所述量子点墨水包括聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料和溶剂；所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为1-10kDa。本发明所述量子点墨水形成的量子点膜平整性优异,有助于提高喷墨打印QLED器件的性能表现。(The invention relates to quantum dot ink and application thereof, wherein the quantum dot ink comprises polymethyl methacrylate, a quantum dot material and a solvent; the molecular weight of the polymethyl methacrylate is 1-10 kDa. The quantum dot film formed by the quantum dot ink disclosed by the invention is excellent in smoothness, and is beneficial to improving the performance of an ink-jet printing QLED device.)
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种量子点墨水及其应用。
背景技术
量子点发光二极管(QLED)是一种具有超薄柔性、宽视角、高对比度、低能耗等特点的显示技术。喷墨打印技术被认为是制备QLED显示面板的量产制备技术，具有速度快、材料利用率高等特点。
CN113248967A公开了一种量子点墨水、QLED器件及其制备方法和应用；所述量子点墨水包括量子点材料、烷烃类主溶剂、醇类粘度调节剂和酯类调和剂的组合；采用多组份的溶剂体系溶解量子点材料，使得到的量子点墨水更适用于打印技术，进而可以使打印得到的量子点发光层更加均匀稳定，包括所述量子点发光层的QLED器件的发光效率更高、更加稳定，且使用寿命更长久。
CN112442300A公开了一种量子点墨水和量子点发光二极管的制备方法。其公开的量子点墨水包括溶剂和分散在所述溶剂中的量子点，所述溶剂包括非极性溶剂和与所述非极性溶剂互溶的极性溶剂。该极性溶剂在量子点墨水中可以与主溶剂即非极性溶剂互溶，并通过加入该极性溶剂，可以提高量子点墨水的成膜性，即可以使量子点墨水打印在QLED器件的功能层表面时减少界面之间的斥力，降低界面接触角，从而优化量子点发光层与功能层之间接触面晶体的有序性，使得量子点发光层得以均匀铺展，以优化器件膜层的成膜性。
在喷墨打印QLED器件的制备过程中，量子点层的打印尤为重要，打印成膜的均匀性会影响到器件的性能。如果量子点墨水在下层功能层(一般为空穴注入层)上铺展成膜效果不佳，则会严重影响器件性能。
综上所述，开发一种成膜均匀性优异的量子点墨水至关重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点墨水及其应用，所述量子点墨水形成的量子点膜平整性优异，有助于提高喷墨打印QLED器件的性能表现。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种量子点墨水，所述量子点墨水包括聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料和溶剂；
所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为1-10kDa，例如2kDa、3kDa、4kDa、5kDa、6kDa、7kDa、8kDa、9kDa等。
本发明所述量子点墨水通过特定范围分子量的聚甲基丙烯酸甲酯调节量子点墨水的粘度和表面张力，使形成的量子点膜的平整性优异，所述量子点墨水形成的QLED器件具有优异的发光效率和使用寿命，分子量过大，影响量子点发光性能，分子量过小，无法调节墨水的粘度和表面张力。
优选地，聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为3-8kDa，例如4kDa、5kDa、6kDa、7kDa等。
优选地，所述聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料的质量比为1:(5-20)，其中，5-20可以为6、8、10、12、14、16、18等，进一步优选1:(8-15)。
本发明由于PMMA含量较少，在改善墨水铺展性的同时基本不影响量子点的性能，从而提升了量子点墨水性能的提升。
优选地，所述溶剂包括烷烃类溶剂、酯类溶剂或苯类化合物中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：烷烃类溶剂和酯类溶剂的组合，酯类溶剂和苯类化合物的组合，烃类溶剂、酯类溶剂和苯类化合物的组合等。
优选地，所述烷烃类溶剂包括辛烷、壬烷、癸烷、正十三烷或正十四烷中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：辛烷和壬烷的组合，壬烷、癸烷和正十三烷的组合，辛烷、壬烷、癸烷、正十三烷和正十四烷的组合等。
优选地，所述酯类溶剂包括苯甲酸丁酯、乙酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、乙酸丁酯或丙烯酸异冰片酯中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：苯甲酸丁酯和乙酸环己酯的组合，乙酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯和乙酸丁酯的组合，苯甲酸丁酯、乙酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、乙酸丁酯和丙烯酸异冰片酯的组合等。
优选地，所述苯类化合物包括环己基苯和/或氯苯。
优选地，所述量子点墨水中，量子点材料的质量浓度为5-15mg/mL，例如6mg/mL、8mg/mL、10mg/mL、12mg/mL、14mg/mL等，进一步优选10mg/mL。
优选地，所述量子点材料包括镉基量子点、InP类量子点或钙钛矿量子点中的任意一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供一种光致发光器件，所述光致发光器件包括量子点发光层，所述量子点发光层由第一方面所述量子点墨水形成。
优选地，所述量子点发光层形成的方式为喷墨打印。
第三方面，本发明提供一种QLED器件，所述QLED器件至少包括阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，所述量子点发光层由第一方面所述量子点墨水形成。
优选地，所述量子点发光层形成的方式为喷墨打印。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明所述量子点墨水形成的量子点膜平整性优异，有助于提高喷墨打印QLED器件的性能表现。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种量子点墨水，所述量子点墨水由聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料和溶剂组成；
所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为4kDa，购于Sigma-Aldrich，牌号为94131；
所述聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料的质量比为1:10；
所述量子点材料为镉基量子点(CdSe/CdS)，质量浓度为10mg/mL；
所述溶剂为质量比为1:1的环己基苯与1,2-二氯苯。
实施例2
本实施例提供一种量子点墨水，所述量子点墨水由聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料和溶剂组成；
所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为4kDa，购于Sigma-Aldrich，牌号为94131；
所述聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料的质量比为1:10；
所述量子点材料为InP类量子点(InP/ZnS)，质量浓度为5mg/mL；
所述溶剂为质量比为1:1的氯苯与正十四烷。
实施例3
本实施例提供一种量子点墨水，所述量子点墨水由聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料和溶剂组成；
所述聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为4kDa，购于Sigma-Aldrich，牌号为94131；
所述聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料的质量比为1:10；
所述量子点材料为钙钛矿量子点(CsPbBr3)，质量浓度为15mg/mL；
所述溶剂为质量比为1:1的苯甲酸丁酯与乙酸丁酯。
实施例4-7
实施例4-7与实施例1的区别在于聚甲基丙烯酸甲酯的分子量不同；
实施例4：聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为2kDa，购于Sigma-Aldrich，牌号为81489，其余均与实施例1相同；
实施例5：聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为10kDa，购于Sigma-Aldrich，牌号为81497，其余均与实施例1相同；
实施例6：聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为3kDa，购于Sigma-Aldrich，牌号为81489和94131，两种牌号的原料质量比为1:1，其余均与实施例1相同；
实施例7：聚甲基丙烯酸甲酯的分子量为8kDa，购于Sigma-Aldrich，牌号为81512，其余均与实施例1相同。
实施例8-11
实施例8-11与实施例1的区别在于聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料的质量比分别为1:5(实施例8)、1:20(实施例9)、1:3(实施例10)、1:22(实施例11)，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于量子点墨水中未添加聚甲基丙烯酸甲酯，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例2的区别在于量子点墨水中未添加聚甲基丙烯酸甲酯，其余均与实施例2相同。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于量子点墨水中未添加聚甲基丙烯酸甲酯，其余均与实施例3相同。
对比例4
本对比例与实施例1的区别在于将聚甲基丙烯酸甲酯替换为分子量相同的等质量的聚碳酸酯，其余均与实施例1相同。
对比例5
本对比例与实施例1的区别在于将聚甲基丙烯酸甲酯替换为等质量的聚合物混合物，所述聚合物混合物为质量比为1:1的聚碳酸酯和聚甲基丙烯酸甲酯，其余均与实施例1相同。
应用例1
本应用例提供一种QLED器件，所述QLED器件包括依次层叠设置的阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极，所述量子点发光层由实施例1所述量子点墨水形成；
阳极为ITO，厚度为150nm；
空穴注入层为聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)，厚度为35nm；
空穴传输层为TFB，厚度为20nm；
所述TFB的结构式如下：
购于西安宝莱特。
量子点发光层为镉基量子点(CdSe/CdS)，厚度为20nm；
电子传输层为ZnO，厚度为50nm；
阴极为Al，厚度为100nm。
上述QLED器件空穴注入层、空穴传输层与电子传输层经喷墨打印形成，量子点发光层经喷墨打印形成。
应用例2-11和应用对比例1-5
应用例2-11和应用对比例1-5与应用例1的区别在于所述量子点发光层分别由实施例2-11和对比例1-5所述量子点墨水的经喷墨打印形成，其余均与实施例1相同。
性能测试
(1)将实施例1-11和对比例1-5所述量子点墨水涂覆于基板上，形成量子点膜，膜层干燥后在光学显微镜下进行观察，测试其平整性。
(2)将应用例1-11和应用对比例1-5所述QLED器件进行发光性能的测试，测试方法为：在暗室环境下测试QLED器件的J-V-L曲线与光谱。
测试结果汇总于表1中。
表1
量子点发光层平整性
发光效率
实施例/应用例1
优异
高
实施例/应用例2
优异
高
实施例/应用例3
优异
高
实施例/应用例4
优异
中
实施例/应用例5
优异
中
实施例/应用例6
优异
高
实施例/应用例7
优异
高
实施例/应用例8
优异
高
实施例/应用例9
优异
高
实施例/应用例10
膜层出现mura条纹(少)
中
实施例/应用例11
膜层出现mura条纹(少)
中
对比例1/应用对比例1
膜层出现mura条纹(多)
低
对比例2/应用对比例2
膜层出现mura条纹(多)
低
对比例3/应用对比例3
膜层出现mura条纹(多)
低
对比例4/应用对比例4
墨水溶解性较差
低
对比例5/应用对比例5
墨水溶解性较差
低
分析表1可知，本发明所述量子点墨水形成的量子点膜平整性优异，所述量子点墨水形成的QLED器件具有较高的发光效率。
分析对比例1-3与实施例1-3可知，对比例1-3性能分别不如实施例1-3，在不同墨水配方中加入聚甲基丙烯酸甲酯均能够提高膜层平整性，实现较高的发光效率。
分析对比例4-5与实施例1可知，对比例4-5的墨水溶解性不佳，从而导致平整性不如实施例1，证明所述量子点墨水中，相比于含有其他聚合物，仅以聚甲基丙烯酸甲酯能更好地改善量子点墨水的性能。
分析应用例1与应用例4-7可知，实施例4-5的发光效率不如实施例1、6-7，证明所述量子点墨水中，聚甲基丙烯酸甲酯的分子量在3-8kDa范围内性能更佳。
分析实施例8-11可知，实施例10-11的平整性和发光效率不如实施例8-9，证明所述量子点墨水中，聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料的质量比分别为1:(5-20)范围内性能更佳。
分析应用例8-11可知，应用例10-11的发光性能不如应用例8-9，证明所述量子点墨水中，聚甲基丙烯酸甲酯和量子点材料的质量比分别为1:(5-20)范围内性能更佳。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
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