CN106058072A - 电致发光器件、具有其的显示装置与照明装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电致发光器件、具有其的显示装置与照明装置。该电致发光器件包括：第一电极；发光层，设置在第一电极的表面上；第二电极，设置在发光层的远离第一电极的表面上；至少一个膜层，设置在第一电极与发光层之间，和/或设置在第二电极与发光层之间，其中，至少一个膜层包括主体与金属/无机半导体异质结颗粒，金属/无机半导体异质结颗粒分散在主体中，金属/无机半导体异质结颗粒包括金属颗粒与无机半导体颗粒，主体具有导电性。该电致发光器件具有较大的出光率。

Description

电致发光器件、具有其的显示装置与照明装置
技术领域
本申请涉及光电器件技术领域，具体而言，涉及一种电致发光器件、具有其的显示装置与照明装置。
背景技术
外量子效率(external quantum efficiency，简称EQE)是表征在观测方向上电致发光器件发出的光子数与注入器件的电子数之间的比值，是评价器件性能最重要的指标。EQE＝γχηPLηOC，其中，γ是指注入电子与空穴发生复合的比例；χ是指激子发生复合后产生辐射跃迁的比例；ηPL是指发光材料的荧光量子产率；ηOC是发射光子的出光率。以上四个系数对EQE的影响是等效的。
电致发光器件在工作状态下，从各自的电极注入电子和空穴，电子和空穴在发光层中复合，在电致发光器件中，发光层中超过70％的生成光会损失，只有相对少量的光可作为“可用的”光穿过透明电极出现。电致发光器件通常是不同材料层叠而成，光从高折射率层向低折射率层射入时，器件内部具有平行的层结构，使得大部分入射光因为全反射损失掉了，大大降低了器件的出光率。
目前，散射颗粒有两种，分别是金属氧化物颗粒与金属颗粒。对于金属颗粒来说，几十纳米的粒径就对光线就有较好的散射效果，但是，其分散性差、容易聚集，影响最终的散射效果。金属氧化物颗粒在电致发光器件的功能层中，至少需要粒径200～300nm才有较佳散射效果，虽然电致发光器件的功能层的厚度可以做得很厚，但是超过200nm会使得发光性能下降，所以功能层厚度一般小于200nm，更优地，小于100nm，在这种情况下加入大粒径的散射粒子会引起器件的短路。
发明内容
本申请旨在提供一种电致发光器件、具有其的显示装置与照明装置，以解决现有技术中的电致发光器件中的出光率较低的问题。
为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种电致发光器件，该电致发光器件包括：第一电极；发光层，设置在上述第一电极的表面上；第二电极，设置在上述发光层的远离上述第一电极的表面上；至少一个膜层，设置在上述第一电极与上述发光层之间，和/或设置在上述第二电极与上述发光层之间，其中，至少一个上述膜层包括主体与金属/无机半导体异质结颗粒，上述金属/无机半导体异质结颗粒分散在上述主体中，上述金属/无机半导体异质结颗粒包括金属颗粒与无机半导体颗粒，上述主体具有导电性。
进一步地，上述金属颗粒的平均粒径在5～150nm之间，优选在10～50nm之间。
进一步地，上述无机半导体颗粒的平均粒径在30～250nm之间，优选在50～150nm之间。
进一步地，上述金属/无机半导体异质结颗粒的亲疏水性与上述主体的亲疏水性一致。
进一步地，上述金属颗粒的材料为银、金、铜、铂中的一种或多种。
进一步地，上述无机半导体颗粒的材料为硅、氧化钛、氧化钽、氧化铌、氧化锆、氧化铝、氧化钨、氧化锑、氧化钒、氧化钼、氧化硅、氧化铬、氧化铁、氧化铜、氧化铅、氧化锰、氧化锡、氧化锌、硫化铅、氧化钇、硫化锌、硫化镉、碲化锌与硒化镉中的一种或多种。
进一步地，上述金属/无机半导体异质结颗粒的体积占上述膜层的体积的0.1％～50％。
进一步地，上述金属颗粒和/或上述无机半导体颗粒为球体颗粒或椭球体颗粒。
为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括电致发光器件，该电致发光器件为上述的电致发光器件。
为了实现上述目的，根据本申请的再一个方面，提供了一种照明装置，该照明装置包括电致发光器件，该电致发光器件为上述的电致发光器件。
应用本申请的技术方案，电致发光器件中的至少一个膜层包括金属/无机半导体异质结颗粒，该金属/无机半导体异质结颗粒包括金属颗粒与无机半导体异质结颗粒，对光具有散射作用，并且，该异质结颗粒由于具有无机半导体颗粒，使得金属颗粒难以聚集，避免了仅采用金属颗粒作为散射颗粒时，金属颗粒容易聚集进而影响散射效果的问题，另外，由于该异质结颗粒包括金属颗粒，单位体积的该颗粒的散射效果要优于单独的无机半导体异质结颗粒的散射效果，因此，体积较小的该颗粒就能实现较好的散射效果，避免了现有技术中采用大粒径的散射颗粒导致器件的短路问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请一种典型实施方式提出的电致发光器件的结构示意图；
图2示出了本申请一种实施例提供的金属/无机半导体异质结颗粒的结构示意图；以及
图3示出了本申请一种实施例提出的电致发光器件的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
01、金属/无机半导体异质结颗粒；011、金属颗粒；012、无机半导体颗粒；10、第一电极；20、第一膜层；30、发光层；40、第二膜层；50、第二电极。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，现有技术中的量子点电致发光器件中的出光率较低，为了解决如上述的技术问题，本申请提出了一种电致发光器件、具有其的显示装置与照明装置。
本申请一种典型的实施方式中，提出了一种电致发光器件，如图1所示，该电致发光器件包括：第一电极10、发光层30、第二电极50与至少一个膜层，其中，发光层30设置在上述第一电极10的表面上；第二电极50设置在上述散射层的远离上述发光层30的表面上；上述膜层设置在上述第一电极10与上述发光层30之间，和/或设置在上述第二电极50与上述发光层30之间，其中，至少一个上述膜层包括主体与金属/无机半导体异质结颗粒01，上述金属/无机半导体异质结颗粒01分散在上述主体中，如图2所示，上述金属/无机半导体异质结颗粒01包括金属颗粒011与无机半导体颗粒012，上述主体具有导电性。
如图1所示，设置在第一电极10与发光层30之间的膜层，称为第一膜层20，如图3所示，设置在第二电极50与发光层30之间的膜层，称为第二膜层40，一个电致发光器件发光器件中可以同时包括多个第一膜层与多个第二膜层。本申请中同时包括主体与散射颗粒的膜层可以为第一膜层，也可以是第二膜层。如图1所示，该膜层为第一膜层20；如图3，该膜层为第二膜层40。同时包括金属/无机半导体异质结颗粒与主体的膜层可以作为电子传输层、电子注入层、空穴传输层与空穴注入层中的一层或者多层，主体的材料选自相应的电子传输材料、电子注入材料、空穴阻挡材料、空穴传输材料、空穴注入材料和电子阻挡材料。
本申请中的金属/无机半导体异质结颗粒可以在满足不影响电致发光器件原有性能的前提下采用现有技术中的常规的金属/无机半导体异质结颗粒，其中，有些金属/无机半导体异质结颗粒是金属颗粒与无机半导体异质结颗粒外延生长成一体的，有些是二者通过配体连接在一起的。本领域技术人员可以根据实际的情况选择合适的异质结颗粒。
本申请的电致发光器件中的至少一个膜层包括金属/无机半导体异质结颗粒，该金属/无机半导体异质结颗粒包括金属颗粒与无机半导体异质结颗粒，对光具有散射作用，并且，该异质结颗粒由于具有无机半导体颗粒，使得金属颗粒难以聚集，避免了仅采用金属颗粒作为散射颗粒时，金属颗粒容易聚集，降低了光线被散射的概率进而影响散射效果的问题，另外，由于该异质结颗粒包括金属颗粒，单位体积的该颗粒的散射效果要优于单独的无机半导体异质结颗粒的散射效果，因此，体积较小的该颗粒就能实现较好的散射效果，避免了现有技术中采用大粒径的散射颗粒导致器件的短路问题。
本领域技术人员公知的是第一电极与第二电极中至少有一个电极是透明电极，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的第一电极和第二电极的材料。
第一电极的材料为铟锡氧化物、铟锌氧化物、氧化锡、铝锌氧化物、钒酸锶、钒酸钙或镉锡氧化物。同样地，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料。
本申请优选上述第二电极的材料为Ag、Au和/或Al，也就是说第二电极的材料可以为Ag、Au或Al；也可以是Ag与Au的合金、Au与Al的合金，Ag与Al的合金，也可以是Ag、Au与Al的合金，还可以是Ag的合金、Au的合金或Al的合金。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的第二电极的材料。
为了使得金属/无机半导体异质结颗粒能够更好地对光进行散射的同时降低颗粒的平均粒径，本申请优选上述金属颗粒的平均粒径在5～150nm之间，进一步优选上述金属颗粒的平均粒径在10～50nm之间。
上述无机半导体颗粒的平均粒径在30～250nm之间，优选在50～150nm之间。
为了使得金属/无机半导体异质结颗粒更均匀地分散在主体材料中，进而对光的散射效果更好，本申请优选上述金属/无机半导体异质结颗粒的亲疏水性与上述主体的亲疏水性一致。
本申请的一种实施例中，上述金属颗粒的材料为银、金、铜、铂与铬中的一种或多种。
本申请的另一种实施例中，上述无机半导体颗粒的材料为硅、氧化钛、氧化钽、氧化铌、氧化锆、氧化铝、氧化钨、氧化锑、氧化钒、氧化钼、氧化硅、氧化铬、氧化铁、氧化铜、氧化铅、氧化锰、氧化锡、氧化锌、硫化铅、氧化钇、硫化锌、硫化镉、碲化锌与硒化镉中的一种或多种。
金属材料并不限于上述列举的材料，本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的金属材料。
散射颗粒占膜层的体积含量越大，散射作用越大，光提取效果越好。但是散射颗粒含量增加的同时，膜层表面粗糙度会变大，会增加漏电的风险。为了避免散射颗粒过多导致粒子凝集或者使得膜层表面产生凸起刺穿它结构层，进而避免电致发光器件产生漏电或短路的问题，且同时保证器件具有较好的光提取效果。本申请优选金属/无机半导体异质结颗粒的体积占膜层的体积的0.1～50％。本申请中的金属/无机半导体异质结颗粒的体积是指所有分散在一个膜层中的所有的金属/无机半导体异质结颗粒的体积总和。
本申请的一种实施例中，上述金属颗粒和/或上述无机半导体颗粒为球体颗粒或椭球体颗粒。这样的形状能够进一步保证膜层的表面的粗糙度较小，进一步避免由于其表面粗糙度较大导致的漏电或短路问题。
上述电致发光器件可以为有机电致发光器件，也可以是量子点电致发光器件，本申请的一种实施例中，上述电致发光器件为量子点电致发光器件，发光层为量子点发光层。
本申请中的量子点发光层包括量子点材料，上述量子点材料为红色量子点材料、绿色量子点材料和蓝色量子点材料中的一种或多种。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的量子点材料。
优选地，上述量子点材料包括量子点与上述量子点表面配位的配体，上述配体为巯基类配体、磷酸根类配体、胺基类配体或羧酸根类配体。配体与量子点表面稳定配位，提高量子点的稳定性。
本申请中的一种实施例中，上述电致发光器件中还包括不具有金属/无机半导体异质结颗粒的功能层，该功能层称为纯功能层，纯功能层设置在第一电极与发光层之间和/或设置在第二电极与发光层之间。该纯功能层可以是电子传输层、电子注入层、空穴传输层与空穴注入层中的一层或者多层。
本申请的再一种实施例中，上述电致发光器件还包括基底，上述基底设置在上述第一电极远离上述发光层的表面，或者上述基底设置在上述第二电极的远离上述膜层的表面，当第一电极为阳极时，基底与第一电极接触设置，当第二电极为阳极时，基底与第二电极接触设置。另外地，本领域技术人员公知的是，第一电极与第二电极中至少有一个电极为透明电极，当阳极为透明电极时，基底也必须是透明的。
本申请的另一种典型的实施方式中，提供了一种显示装置，该显示装置包括电致发光器件，该电致发光器件为上述的电致发光器件。
由于该显示装置包括上述的电致发光器件，使得其的出光率较高，进而使得其外量子效率较高。
本申请的再一种典型的实施方式中，提供了一种照明装置，该照明装置包括，该电致发光器件为上述的电致发光器件。
该照明设备中由于具有上述的电致发光器件，其出光率较高，进而使得其外量子效率较高。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例来详细地说明本申请的技术方案。
实施例1
量子点电致发光器件包括依次设置的第一电极、两个第一膜层、量子点发光层、第二膜层、第二电极。其中，第一电极为ITO阳极，其中，一个第一膜层为聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)空穴注入层，设置在第一电极的表面上，另一个第一膜层为空穴传输层，设置在空穴注入层的远离第一电极的表面上，包括主体与金属/无机半导体异质结颗粒，主体为聚乙烯咔唑(PVK)，第三膜层为ZnO电子传输/注入层，第二电极的材料为Ag。
金属/无机半导体异质结颗粒具有金属颗粒与无机半导体颗粒，二者的形状均为球体，且金属颗粒为银，其平均粒径为13nm，无机半导体颗粒为氧化钛，无机半导体颗粒的平均粒径为30nm，金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的50％。量子点发光层包括量子点材料，量子点材料为发射波长为635nm的Cds/CdSe红色量子点。
实施例2
与实施例1的区别在于：金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的20％。
实施例3
与实施例1的区别在于：金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的10％。
实施例4
与实施例1的区别在于：金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的1％。
实施例5
与实施例1的区别在于：金属颗粒的平均粒径为10nm，无机半导体颗粒的平均粒径为150nm。
实施例6
与实施例5的区别在于：金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的20％。
实施例7
与实施例5的区别在于：金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的10％。
实施例8
与实施例5的区别在于：金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的1％。
实施例9
与实施例1的区别在于：金属颗粒的平均粒径为50nm，无机半导体颗粒的平均粒径为50nm，金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的20％。
实施例10
与实施例9的区别在于：金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的10％。
实施例11
与实施例9的区别在于：金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的1％。
实施例12
与实施例9的区别在于：金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的0.1％。
实施例13
与实施例1的区别在于：金属颗粒的平均粒径为15nm，无机半导体颗粒的平均粒径为100nm，金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的10％。
实施例14
与实施例13的区别在于：金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的1％。
实施例15
与实施例13的区别在于：金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的0.1％。
实施例16
与实施例13的区别在于：金属颗粒的平均粒径为5nm，无机半导体颗粒的平均粒径为250nm。
实施例17
与实施例13的区别在于：金属颗粒的平均粒径为160nm。
实施例18
与实施例5的区别在于，无机半导体颗粒的平均粒径为20nm。
实施例19
与实施例1的区别在于，金属/无机半导体异质结颗粒占膜层的体积含量的60％。
对比例1
与实施例1的区别在于：散射颗粒为球形银颗粒，银颗粒的平均粒径为50nm。
对比例2
与实施例1的区别在于：散射颗粒为球形氧化钛颗粒，氧化钛颗粒的平均粒径为50nm。
对比例3
与实施例1的区别在于：作为空穴传输层的第一膜层中不包含散射颗粒。
采用PHOTORESEARCH公司生产的PR670光谱光度/色度/辐射度计，在电流密度为2mA/cm2的条件下，测试上述各实施例与对比例的电致发光器件的外量子效率(EQE)外量子效率越大，出光率越高，测试结果见表1。
表1
由表1的数据可知，当电致发光器件中的至少一个膜层包括主体与金属/无机半导体异质结颗粒，且金属颗粒的平均粒径在5～150nm之间，无机半导体颗粒的平均粒径在30～250nm之间时，电致发光器件的外量子效率较高。
从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：
1)、本申请的电致发光器件中的至少一个膜层包括金属/无机半导体异质结颗粒，该金属/无机半导体异质结颗粒包括金属颗粒与无机半导体异质结颗粒，对光具有散射作用，并且，该异质结颗粒由于具有无机半导体颗粒，使得金属颗粒难以聚集，避免了仅采用金属颗粒作为散射颗粒时，金属颗粒容易聚集进而影响散射效果的问题，另外，由于该异质结颗粒包括金属颗粒，单位体积的该颗粒的散射效果要优于单独的无机半导体异质结颗粒的散射效果，因此，体积较小的该颗粒就能实现较好的散射效果，避免了现有技术中采用大粒径的散射颗粒导致器件的短路问题。
2)、本申请的显示装置包括上述的电致发光器件，使得其的出光率较高，进而使得其外量子效率较高。
3)、本申请的照明装置包括上述的电致发光器件，其出光率较高，进而使得其外量子效率较高。
以上上述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电致发光器件，其特征在于，所述电致发光器件包括：
第一电极(10)；
发光层(30)，设置在所述第一电极(10)的表面上；
第二电极(50)，设置在所述发光层(30)的远离所述第一电极(10)的表面上；
至少一个膜层，设置在所述第一电极(10)与所述发光层(30)之间，和/或设置在所述第二电极(50)与所述发光层(30)之间，其中，至少一个所述膜层包括主体与金属/无机半导体异质结颗粒(01)，所述金属/无机半导体异质结颗粒(01)分散在所述主体中，所述金属/无机半导体异质结颗粒(01)包括金属颗粒(011)与无机半导体颗粒(012)，所述主体具有导电性。
2.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，所述金属颗粒(011)的平均粒径在5～150nm之间，优选在10～50nm之间。
3.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，所述无机半导体颗粒(012)的平均粒径在30～250nm之间，优选在50～150nm之间。
4.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，所述金属/无机半导体异质结颗粒(01)的亲疏水性与所述主体的亲疏水性一致。
5.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，所述金属颗粒(011)的材料为银、金、铜、铂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，所述无机半导体颗粒(012)的材料为硅、氧化钛、氧化钽、氧化铌、氧化锆、氧化铝、氧化钨、氧化锑、氧化钒、氧化钼、氧化硅、氧化铬、氧化铁、氧化铜、氧化铅、氧化锰、氧化锡、氧化锌、硫化铅、氧化钇、硫化锌、硫化镉、碲化锌与硒化镉中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，所述金属/无机半导体异质结颗粒(01)的体积占所述膜层的体积的0.1％～50％。
8.根据权利要求1所述的电致发光器件，其特征在于，所述金属颗粒(011)和/或所述无机半导体颗粒(012)为球体颗粒或椭球体颗粒。
9.一种显示装置，包括电致发光器件，其特征在于，所述电致发光器件为权利要求1至8中任一项所述的电致发光器件。
10.一种照明装置，包括电致发光器件，其特征在于，所述电致发光器件为权利要求1至8中任一项所述的电致发光器件。
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