CN106098956A - 一种qled及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种QLED及其制备方法。所述QLED，包括依次层叠设置的衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极，还包括第一混合异质结层和/或第二混合异质结层，其中，所述第一混合异质结层由空穴传输材料和发光量子点混合制成，并设置在所述空穴传输层和所述量子点发光层之间；所述第二混合异质结层由电子传输材料和发光量子点混合制成，并设置在所述电子传输层和所述量子点发光层之间。

Description

一种QLED及其制备方法

技术领域

本发明属于显示技术领域，尤其涉及一种QLED及其制备方法。

背景技术

相比于有机发光二极管，基于量子点的发光二极管(QLED，量子点发光二极管)具有高色纯、长寿命等优点，加上可利用印刷工艺制备，被普遍认为是下一代显示技术的有力竞争者。目前主流的QLED器件结构是ITO(氧化铟锡)/HIL(空穴注入层)/HTL(空穴传输层)/EML(量子点发光层)/ETL(电子注入层)/Al，其中，HIL主要是PEDTO(3,4-乙烯二氧噻吩单体的聚合物)和氧化钼等；HTL包括PVK(聚乙烯咔唑)、TFB(1,2,4,5-四(三氟甲基)苯)、poly-TPD(聚[双(4-苯基)(4-丁基苯基)胺]或4-丁基-N,N-二苯基苯胺均聚物)等；而ETL则主要利用无机纳米氧化物，如氧化锌或者氧化钛等；量子点作为发光材料，可通过调节其尺寸大小和组份获取不同的发光颜色。

平衡电子和空穴的载流子注入是获得高效QLED器件的有效途径，此外，HTL材料的电子阻挡能力和ETL的空穴阻挡能力也非常重要，只有把电子空穴对有效的限制在发光层，才能改善器件的发光效率。一般来说在QLED器件中，根据发光颜色的不同，电子和空穴的注入效率也是不相同的。举例来说，在红色QLED器件中，由于采用了纳米无机氧化锌纳米颗粒作为电子传输材料，因此，除了高迁移率之外，电子的注入势垒非常低，但是对于空穴来说，由于通常采用有机聚合物材料作为空穴传输层，不但迁移率较低，而且注入势垒相对较大。这样一来就导致电子和空穴注入的极端不平衡。为了获得有效的载流子注入，尤其是空穴的注入效率，人们设计了双层空穴传输层结构，通过能级梯度的方式降低了空穴注入势垒，达到了平衡电子空穴的目的。然而在这一结构中，由于梯度能级结构中，价带能级更深的材料电子阻挡效果较差，不能有效的把激子复合限制在量子点发光层中，在一定程度上影响了器件效率的进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种QLED，旨在解决现有双层空穴传输层结构的QLED器件中，激子复合效率有限、进而影响QLED发光效率的问题。

本发明的另一目的在于提供一种QLED的制备方法。

本发明是这样实现的，一种QLED，包括依次层叠设置的衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极，还包括第一混合异质结层和/或第二混合异质结层，其中，所述第一混合异质结层由空穴传输材料和发光量子点混合制成，并设置在所述空穴传输层和所述量子点发光层之间；所述第二混合异质结层由电子传输材料和发光量子点混合制成，并设置在所述电子传输层和所述量子点发光层之间。

以及，一种QLED的制备方法，包括以下步骤：

提供一衬底，在所述衬底上依次沉积底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极；

其中，在沉积所述量子点发光层之前，提供包含空穴传输材料和发光量子点的第一混合异质结混合溶液，在所述空穴传输层沉积所述第一混合异质结混合溶液，得到第一混合异质结层；和/或

在沉积所述电子传输层之前，提供包含电子传输材料和发光量子点的第二混合异质结混合溶液，在所述量子点发光层上沉积所述第二混合异质结混合溶液，得到第二混合异质结层。

本发明提供的QLED，通过在QLED器件双层空穴或者电子传输层中、靠近量子点发光层的空穴传输层或者电子传输层中掺杂量子点，形成平面混合异质结结构，一方面，可以通过优化双层载流子传输结构中能级梯度设计(包括空穴和电子传输材料的能级位置、以及与量子点之间的能量传递速率)降低载流子的注入势垒；另一方面，在降低注入势垒的同时，通过在相邻载流子传输层掺杂发光量子点扩展了激子复合区，增大发光效率，提高QLED器件性能。本发明提供的QLED的制备方法，流程简单、易控，易于实现产业化。

附图说明

图1是本发明实施例提供的仅含有第一混合异质结层的QLED结构示意图；

图2是本发明实施例提供的仅含有第二混合异质结层的QLED结构示意图；

图3是本发明实施例提供的同时含有第一混合异质结层和第二混合异质结层的QLED结构示意图；

图4是本发明实施例提供的QLED的能量传递示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1-4，本发明实施例提供了一种QLED，包括依次层叠设置的衬底1、底电极2、空穴注入层3、空穴传输层4、量子点发光层6、电子传输层8以及顶电极9，还包括第一混合异质结层5和/或第二混合异质结层7，其中，所述第一混合异质结层5由空穴传输材料和发光量子点混合制成，并设置在所述空穴传输层4和所述量子点发光层6之间；所述第二混合异质结层7由电子传输材料和发光量子点混合制成，并设置在所述电子传输层8和所述量子点发光层6之间。

作为本发明一个实施例，可以仅在所述空穴传输层4和所述量子点发光层6之间设置所述第一混合异质结层5，得到QLED。具体的，如图1所示，一种QLED，包括依次层叠设置的衬底1、底电极2、空穴注入层3、空穴传输层4、第一混合异质结层5、量子点发光层6、电子传输层8以及顶电极9。

作为本发明另一个实施例，可以仅在所述电子传输层8和所述量子点发光层6之间设置所述第二混合异质结层7，得到QLED。具体的，如图2所示，一种QLED，包括依次层叠设置的衬底1、底电极2、空穴注入层3、空穴传输层4、量子点发光层6、第二混合异质结层7、电子传输层8以及顶电极9。

作为本发明另一个实施例，可以在所述空穴传输层4和所述量子点发光层6之间设置所述第一混合异质结层5，同时在所述电子传输层8和所述量子点发光层6之间设置所述第二混合异质结层7，由此得到发光性能更佳优异的QLED。具体的，如图3所示，一种QLED，包括依次层叠设置的衬底1、底电极2、空穴注入层3、空穴传输层4、第一混合异质结层5、量子点发光层6、第二混合异质结层7、电子传输层8以及顶电极9。

对于QLED器件来说，平衡载流子注入和提高激子复合几率是两个改善器件性能的重要方面。本发明实施例采用双层空穴传输层结构、通过能级梯度的方式降低空穴注入势垒，达到平衡电子空穴的目的。在此基础上，通过在双层空穴传输层结构中与量子点发光层6相邻的功能层中适当的掺入发光量子点，将激子的复合区域扩展到空穴传输层4中。那么，在注入能级梯度设计中，尽管与量子点发光层6相邻的空穴传输层4的电子阻挡能力较差，无法有效把电子限制在量子点发光层6中，但是由于相邻传输层(第一混合异质结层5)中也适当地掺杂了发光量子点，无法阻挡而进入到第一混合异质结层5中的电子，可通过直接的量子点俘获或者通过空穴材料基质的能量传递，进一步提高总体的发光效率。同理，尽管与量子点发光层6相邻的电子传输层8的空穴阻挡能力相对不足，无法有效把空穴限制在量子点发光层6中，但是由于相邻传输层(第二混合异质结层7)中也适当地掺杂了发光量子点，无法阻挡而进入到第二混合异质结层7中的空穴，可通过直接的量子点俘获或者通过电子材料基质的能量传递，进一步提高总体的发光效率。以所述底电极1为ITO、空穴注入层2为PEDOT、顶电极9为铝为例，所述QLED能级结构如图4所示。

具体的，本发明实施例中，所述衬底1的选择没有明确限制，可以采用柔性衬底，也可以采用硬质衬底，如玻璃衬底。所述底电极2由常规的阳极材料制成，包括但不限于ITO。所述空穴注入层3、量子点发光层6、电子传输层8，均可采用本领常规的材料制成。所述顶电极9由常规的阴极材料制成，包括金属及其氧化物，具体可为铝。

所述第一混合异质结层5由空穴传输材料和发光量子点混合制成。其中，所述空穴传输材料和发光量子点均为本领域常规的空穴传输材料和发光量子点材料。具体的，所述空穴传输材料包括但不限于有机氧化物材料、PVK、TFB、poly-TPD，其中，所述有机氧化物材料包括但不限于氧化钼、氧化镍。本发明实施例中，所述空穴传输材料和发光量子点的混合比例对QLED的性能有一定的影响，具体的，如果所述发光量子点的含量太高(如高于30％)，得到的膜层性能降低，则会影响传输性能；如果所述发光量子点的含量太低(如低于5％)，则不能有效俘获进入所述第一混合异质结层5中的电子，无法满足激子复合的需要。然而，由于不同发光量子点的量子产额效率有不同，因此，其在所述第一混合异质结层5中的含量会有所不同。作为本发明一个优选实施例，所述第一混合异质结层5中，所述发光量子点的量子产额效率为60-100％时，所述发光量子点的重量百分含量为5-30％，更优选为5-20％。应当理解，当发光量子点的量子产额效率不在该范围时，所述发光量子点的重量百分含量可以适当调整。进一步的，由于所述第一混合异质结层5的厚度太薄无法有效俘获载流子，所述第一混合异质结层5的厚度太厚会引入高电阻，因此，所述第一混合异质结层5的厚度优选为10-100nm。

所述第二混合异质结层7由电子传输材料和发光量子点混合制成。其中，所述电子传输材料和发光量子点均为本领域常规的电子传输材料和发光量子点材料。具体的，所述电子传输材料包括但不限于金属氧化物、Ⅱ-Ⅶ族半导体材料、Ⅲ-Ⅵ族半导体材料和Ⅰ-Ⅲ-Ⅶ族半导体材料，其中，所述金属氧化物包括但不限于铝、镁、铟、镓中的至少一种掺杂的金属氧化物、氧化锌和氧化钛；所述Ⅱ-Ⅶ族半导体材料包括但不限于ZnS、ZnSe、CdS；所述Ⅲ-Ⅵ族半导体材料包括但不限于InP、GaP；所述Ⅰ-Ⅲ-Ⅶ族半导体材料包括但不限于CuInS、CuGaS。本发明实施例中，所述电子传输材料和发光量子点的混合比例对QLED的性能有一定的影响，具体的，如果所述发光量子点的含量太高(如高于30％)，得到的膜层性能降低，则会影响传输性能；如果所述发光量子点的含量太低(如低于5％)，则不能有效俘获进入所述第二混合异质结层7中的空穴，无法满足激子复合的需要。然而，由于不同发光量子点的量子产额效率有不同，因此，其在所述第二混合异质结层7中的含量会有所不同。作为本发明一个优选实施例，所述第二混合异质结层7中，所述发光量子点的量子产额效率为60-100％时，所述发光量子点的重量百分含量为5-30％，更优选为5-20％。应当理解，当发光量子点的量子产额效率不在该范围时，所述发光量子点的重量百分含量可以适当调整。进一步的，由于所述第二混合异质结层7的厚度太薄无法有效俘获载流子，所述第二混合异质结层7的厚度太厚会引入高电阻，因此，所述第二混合异质结层7的厚度优选为10-100nm。

本发明实施例提供的QLED，通过在QLED器件双层空穴或者电子传输层中、靠近量子点发光层的空穴传输层或者电子传输层中掺杂量子点，形成平面混合异质结结构，一方面，可以通过优化双层载流子传输结构中能级梯度设计(包括空穴和电子传输材料的能级位置、以及与量子点之间的能量传递速率)降低载流子的注入势垒；另一方面，在降低注入势垒的同时，通过在相邻载流子传输层掺杂发光量子点扩展了激子复合区，增大发光效率，提高QLED器件性能。

本发明实施例所述QLED可以通过下述方法制备获得。

以及，本发明实施例还提供了一种QLED的制备方法，包括以下步骤：

提供一衬底，在所述衬底上依次沉积底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极；

其中，在沉积所述量子点发光层之前，提供包含空穴传输材料和发光量子点的第一混合异质结混合溶液，在所述空穴传输层沉积所述第一混合异质结混合溶液，得到第一混合异质结层；和/或

在沉积所述电子传输层之前，提供包含电子传输材料和发光量子点的第二混合异质结混合溶液，在所述量子点发光层上沉积所述第二混合异质结混合溶液，得到第二混合异质结层。

具体的，在所述衬底上依次沉积底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极的方法可以采用本领域常规方法实现。

本发明实施例所述第一混合异质结层可以采用溶液加工法、将包含空穴传输材料和发光量子点的第一混合异质结混合溶液沉积在所述空穴传输层上，其中，所述溶液加工法包括但不限于旋涂、打印。

本发明实施例所述第二混合异质结层可以采用溶液加工法、将包含电子传输材料和发光量子点的第二混合异质结混合溶液沉积在所述量子点发光层上，其中，所述溶液加工法包括但不限于旋涂、打印。

本发明实施例可通过仅在所述空穴传输层沉积所述第一混合异质结混合溶液，得到含有第一混合异质结层的QLED；也可以通过仅在所述量子点发光层上沉积所述第二混合异质结混合溶液，得到含有第二混合异质结层的QLED。优选的，在所述空穴传输层沉积所述第一混合异质结混合溶液、同时在所述量子点发光层上沉积所述第二混合异质结混合溶液，得到同时含有第一混合异质结层和第二混合异质结层的QLED。

本发明实施例提供的QLED的制备方法，流程简单、易控，易于实现产业化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种QLED，包括依次层叠设置的衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极，其特征在于，还包括第一混合异质结层和/或第二混合异质结层，其中，所述第一混合异质结层由空穴传输材料和发光量子点混合制成，并设置在所述空穴传输层和所述量子点发光层之间；所述第二混合异质结层由电子传输材料和发光量子点混合制成，并设置在所述电子传输层和所述量子点发光层之间。

2.如权利要求1所述的QLED，其特征在于，所述第一混合异质结层中，所述发光量子点的量子产额效率为60-100％时，所述发光量子点的重量百分含量为5-30％；和/或

所述第二混合异质结层中，所述发光量子点的量子产额效率为60-100％时，所述发光量子点的重量百分含量为5-30％。

3.如权利要求2所述的QLED，其特征在于，所述第一混合异质结层中，所述发光量子点的量子产额效率为60-100％时，所述发光量子点的重量百分含量为5-20％；和/或

所述第二混合异质结层中，所述发光量子点的量子产额效率为60-100％时，所述发光量子点的重量百分含量为5-20％。

4.如权利要求1所述的QLED，其特征在于，所述第一混合异质结层的厚度为10-100nm；和/或

所述第二混合异质结层的厚度为10-100nm。

5.如权利要求1-4任一所述的QLED，其特征在于，所述电子传输材料包括金属氧化物、Ⅱ-Ⅶ族半导体材料、Ⅲ-Ⅵ族半导体材料和Ⅰ-Ⅲ-Ⅶ族半导体材料。

6.如权利要求5所述的QLED，其特征在于，所述金属氧化物包括铝、镁、铟、镓中的至少一种掺杂的金属氧化物、氧化锌和氧化钛；所述Ⅱ-Ⅶ族半导体材料包括ZnS、ZnSe、CdS；所述Ⅲ-Ⅵ族半导体材料包括InP、GaP；所述Ⅰ-Ⅲ-Ⅶ族半导体材料包括CuInS、CuGaS。

7.如权利要求1-4任一所述的QLED，其特征在于，所述空穴传输材料包括PVK、TFB、poly-TPD、氧化钼、氧化镍。

8.一种QLED的制备方法，包括以下步骤：

提供一衬底，在所述衬底上依次沉积底电极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层、顶电极；

其中，在沉积所述量子点发光层之前，提供包含空穴传输材料和发光量子点的第一混合异质结混合溶液，在所述空穴传输层沉积所述第一混合异质结混合溶液，得到第一混合异质结层；和/或

在沉积所述电子传输层之前，提供包含电子传输材料和发光量子点的第二混合异质结混合溶液，在所述量子点发光层上沉积所述第二混合异质结混合溶液，得到第二混合异质结层。