CN106206967A - 量子点发光器件及其制备方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种量子点发光器件，包括第一电极和第二电极；在所述第一电极和所述第二电极之间叠置有至少两层量子点发光层；在每相邻两层所述量子点发光层之间形成有过渡金属氧化物层。本发明还提供一种量子点发光器件的制备方法和显示装置。本发明提供的量子点发光器件，结构简单且制备过程简单。

Description

量子点发光器件及其制备方法、显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种量子点发光器件及其制备方法、显示装置。
背景技术
传统的OLED白色发光器件，一般在正电极和负电极之间依次层叠有红色有机发光层R、绿色有机发光层G和蓝色有机发光层B，并且，针对每种有机发光层均需要分别设置各自的功能层，例如，空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子传输层(ETL)，且在每种有机发光层对应的功能层之间还设置有阻隔层，因此，OLED白色发光器件的膜层较多、结构复杂，制备过程较复杂。
目前，通常可采用量子点发光层替换OLED发光器件中的有机发光层，从而形成量子点发光器件，其仍然存在膜层较多、结构复杂，制备过程较复杂的问题。量子点(QuantumDot)是把导带电子、价带空穴及激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构，是一种由II－VI族或III－V族元素组成的纳米颗粒，量子点的粒径一般介于1～10nm之间，电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变成具有分子特性的分立能级结构，受激后可以发射荧光。
为此，目前亟需一种结构简单且制备过程简单的量子点发光器件。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种量子点发光器件及其制备方法、显示装置。
为解决上述问题之一，本发明提供了一种量子点发光器件，包括第一电极和第二电极；在所述第一电极和所述第二电极之间叠置有至少两层量子点发光层；在每相邻两层所述量子点发光层之间形成有过渡金属氧化物层。
优选地，所述过渡金属氧化物层采用纳米粒子的过渡金属氧化物材料形成。
优选地，采用溶液制法在所述量子点发光层上形成所述过渡金属氧化物层。
优选地，所述第一电极的一面作为出光面，所述第二电极为反射电极。
优选地，所述量子点发光层的数量为三个，且颜色不同，包括红色、绿色和蓝色。
优选地，所述过渡金属氧化物材料为MoO3；所述溶液制法采用的溶剂为乙醇。
本发明还提供一种量子点发光器件的制备方法，包括：第一步骤，提供一基板，所述基板上形成有第一电极，所述第一电极上形成一层量子点发光层；第二步骤，至少执行一次，包括：在所述量子点发光层上形成过渡金属氧化物层；在所述过渡金属氧化物层上形成一层量子点发光层；第三步骤，在最后形成的所述量子点发光层上形成第二电极。
优选地，所述在量子点发光层上形成过渡金属氧化物层，包括：在所述量子点发光层上采用纳米粒子的过渡金属氧化物材料形成所述过渡金属氧化物层。
优选地，所述在量子点发光层上形成过渡金属氧化物层，包括：采用溶液制法在所述量子点发光层上形成过渡金属氧化物层。
优选地，所述过渡金属氧化物材料为MoO3；所述溶液制法采用的溶剂为乙醇。
本发明还提供一种显示装置，包括发光器件，所述发光器件采用本发明提供的上述量子点发光器件。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的量子点发光器件及其制备方法、显示装置，在每相邻两层量子点发光层之间形成有过渡金属氧化物层，由于过渡金属氧化物层其独特的性能，在第一电极和第二电极上分别加载正电荷和负电荷时，过渡金属氧化物层可作为电荷生成层(CGL)，能够在其和与之相邻的量子点发光层的界面上相应的产生正电荷或负电荷，并通过载流子输运到各个量子点发光层，因此，与现有的OLED发光器件相比，不需要在两个相邻的量子点发光层之间设置电子传输层、空穴传输层、空穴注入层、阻隔层等，因此，简化了量子点发光器件的结构和制备工艺。
附图说明
图1为本发明实施例提供的量子点发光器件的结构示意图；
图2为图1所示的量子点发光器件的发光示意图；
图3为本发明实施例提供的量子点发光器件的制备方法的流程图；
图4为采用图3所述的制备方法制备的量子点发光器件的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的量子点发光器件及其制备方法、显示装置进行详细描述。
实施例1
图1为本发明实施例提供的量子点发光器件的结构示意图。请参阅图1，本发明实施例提供的量子点发光器件，包括第一电极1和第二电极2；在所述第一电极1和所述第二电极2之间叠置有至少两层量子点发光层，如图1所示，层叠有三层量子点发光层，分别为红色量子点发光层3(RQD)、绿色量子点发光层4(GQD)和蓝色量子点发光层5(BQD)；在每相邻两层所述量子点发光层之间形成有过渡金属氧化物层，如图1所示，在红色量子点发光层3和绿色量子点发光层4之间形成有第一过渡金属氧化物层6，在绿色量子点发光层4和蓝色量子点发光层5之间形成有第二过渡金属氧化物层7。
其中，过渡金属氧化物层6和7可以选用但不限于如下材料：(1)n型掺杂的有机/无机金属氧化物，如Alq3:Mg/WO3，Bphen:Li/MoO3，BCP:Li/V2O5和BCP:Cs/V2O5。(2)n型掺杂的有机层/有机层，如Alq3:Li/HAT-CN。(3)n型掺杂的有机层/p型掺杂的有机层，如BPhen:Cs/NPB:F4-TCNQ,Alq3:Li/NPB:FeCl3，TPBi:Li/NPBFeCl3和Alq3:Mg/m-MTDATA:F4–TCNQ。(4)非掺杂型，如F16CuPc/CuPc和Al/WO3/Au。
形成量子点发光层3-5的量子点材料包括：由II－VI族或III－V族元素组成CdSe/ZnS、InP一系列的核壳结构的量子点材料或钙钛矿量子点材料等。
本发明实施例提供的量子点发光器件，由于过渡金属氧化物层其独特的性能，在第一电极1和第二电极2上分别加载正电荷和负电荷时，过渡金属氧化物层6和7可作为电荷生成层(CGL)，能够在其和与之相邻的量子点发光层的界面上相应的产生正电荷或负电荷，并通过载流子输运到各个量子点发光层，因此，与现有的OLED发光器件相比，不需要在两个相邻的量子点发光层之间设置电子传输层、空穴传输层、空穴注入层、阻隔层等，因此，简化了量子点发光器件的结构和制备工艺。
具体地，在本实施例中，由于量子点发光层的数量为三个，且颜色不同，包括红色R、绿色G和蓝色B，因此，本发明实施例提供的量子点发光器件为白色量子点发光器件，以发白光。当然，在实际应用中，还可以根据需要设置量子点发光层的数量和颜色，以显示所需颜色的光。
优选地，所述过渡金属氧化物层6和7采用纳米粒子的过渡金属氧化物材料形成，这样，可以改善过渡金属氧化物层的成膜效果。
另外优选地，采用溶液制法在所述量子点发光层上形成所述过渡金属氧化物层，这样，不仅可以改善过渡金属氧化物层的成膜效果；而且还可以实现整个量子点发光器件的制备采用全溶液法，从而成本较低。
进一步优选地，所述溶液制法采用的溶剂与所述量子点发光层的材料不相溶，也即，该溶剂与量子点发光层的材料相互正交，这样，能够避免在形成过渡金属氧化物层的时候对量子点发光层产生影响。
具体地，所述过渡金属氧化物材料为MoO3；所述溶液制法采用的溶剂为乙醇。
还优选地，如图1和图2所示，基板10为透明基板，第一电极1为透明电极层，所述第一电极1的一面作为出光面，所述第二电极2为反射电极，以将量子点发光层发射的光反射回来，即，能够将电致发光产生的光反射回来，这样，量子点发光层会吸收反射回来的光而二次发光(即，光致发光)，从而能够增强量子点发光器件的发光亮度，提高量子点发光器件的出光效率。
反射电极的材料可选用：高反射金属单体(例如Al、Mg、Ag、Ca、Mo、W、Ni、Cr)等，或者这些材料的混合材料，还可以列举出一些无定形合金(例如NiP、NiB、CrP、CrB)或者微晶合金(例如NiAl)，反射电极可通过干法如真空蒸镀、气相沉积或溅射形成。进一步优选地，反射电极的反射率优选至少为50％，更优选至少为80％。
具体地，在本实施例中，由于红色量子点发光层3、绿色量子点发光层4的吸收光谱与蓝色量子点发光层5的发射谱有较大的重叠，红色量子点发光层3的吸收光谱与绿色量子点发光层4的发射谱有较大的重叠，故红色量子点发光层3能够吸收绿色量子点发光层4、蓝色量子点发光层5的光进行二次发光；绿色量子点发光层4能够吸收蓝色量子点发光层5的光进行二次发射，从而可以提高该白色量子点发光器件的发光效率。
本发明的量子点发光器件适用于目前的各种量子点，形成红色量子点发光层3的红色量子点发出的红光的波长优选为550nm～650nm，形成绿色量子点发光层4的绿色量子点发出的绿光的波长优选为480nm～550nm，形成红色量子点发光层5的蓝色量子点发出的蓝光的波长优选为400nm～480nm，这样，能够进一步提高该白色量子点发光器件的发光效率。
另外，在本实施例中，在作为阳极的第一电极1或第二电极2和与之相邻的量子点发光层之间形成有空穴注入层8和空穴传输层9；在作为阴极的第一电极1或第二电极2和与之相邻的量子点发光层之间形成有电子注入层11和电子传输层12。具体地，如图1所示，在作为阳极的第一电极1和红色量子点发光层3之间还依次形成有空穴注入层8和空穴传输层9；在作为阴极的第二电极2和蓝色量子点发光层5之间还依次形成有电子注入层11和电子传输层12。
其中，空穴注入层8的材料包括：聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(即，PEDOT/PSS)、SHI-BO02-S7、Merck HI-020SC等溶液型空穴注入材料。
空穴传输层9的材料包括：聚合物三苯基二胺衍生物(poly-TPD)、N,N’-二苯基-N,N’(α-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(NPD)、N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、(9，9-二辛基芴)-(4，4’-N-异丁基苯-二苯胺)共聚物(即TFB)等空穴传输材料中的一种。
电子传输层12的材料包括：具有电子传输特性的喹啉及其衍生物、三唑衍生物、喹恶啉衍生物等材料。可选的，还可以将ZnO、ZnMgO的纳米粒子溶液作为电子传输层。
电子注入层11的材料包括：LiF、CsF、Cs2CO3、LiN、Cs3N等材料。
在此说明的是，本发明实施例提供的图1所示的量子点发光器件优选采用以下制备工艺：空穴注入层8、空穴传输层9、量子点发光层3-5、电子传输层12、电子注入层11、第一电极1和第二电极2均可溶液制法进行形成，例如，采用旋涂、喷涂或印刷技术。并且，选择合适的溶剂，以使在每一层上沉积另外一层，都可以保护下面一层不被破坏，从而制备多层结构均匀的量子点发光器件。
实施例2
图3为本发明实施例提供的量子点发光器件的制备方法的流程图。请参阅图3，本发明实施例提供一种量子点发光器件的制备方法，包括以下步骤：
第一步骤S1，提供一基板，所述基板上形成有第一电极，所述第一电极上形成一层量子点发光层。
第二步骤S2，至少执行一次，包括：在所述量子点发光层上形成过渡金属氧化物层；在所述过渡金属氧化物层上形成一层量子点发光层。
第三步骤S3，在最后形成的所述量子点发光层上形成第二电极。
采用本发明实施例提供的量子点发光器件的制备方法制备的量子点发光器件，在相邻两层量子点发光层之间形成有过渡金属氧化物层，由于过渡金属氧化物层其独特的性能，在第一电极和第二电极上分别加载正电荷和负电荷时，过渡金属氧化物层可作为电荷生成层(CGL)，能够在其和与之相邻的量子点发光层的界面上相应的产生正电荷或负电荷，并通过载流子输运到各个量子点发光层，因此，与现有的OLED发光器件相比，不需要在两个相邻的量子点发光层之间设置电子传输层、空穴传输层、空穴注入层、阻隔层等，因此，简化了量子点发光器件的结构和制备工艺。
优选地，所述在量子点发光层上形成过渡金属氧化物层，包括：
在所述量子点发光层上采用纳米粒子的过渡金属氧化物材料形成所述过渡金属氧化物层。
优选地，所述在量子点发光层上形成过渡金属氧化物层，包括：采用溶液制法在所述量子点发光层上形成过渡金属氧化物层。
优选地，所述第一电极的一面作为出光面，所述第二电极为反射电极。
优选地，所述第二步骤执行两次；
在所述第一电极和所述第二电极之间形成的三层所述量子点发光层的颜色不同，包括红色、绿色和蓝色，如图1所示。
优选地，所述溶液制法采用的溶剂与所述量子点发光层的材料不相容。
优选地，所述过渡金属氧化物材料为MoO3；所述溶液制法采用的溶剂为乙醇。
在此需要说明的是，本实施例提供的量子点发光器件的制备方法能够制备出上述实施例1提供的图1所示的量子点发光器件，在此不再赘述与实施例1重复的技术特征。
下面结合图4举例描述本发明实施例提供的量子点发光器件的制备方法。具体地，包括以下步骤：
1)、在玻璃基板上形成ITO透明电极，作为第一电极1。
2)、对含ITO透明电极(阳极)的玻璃衬底进行清洗。用去离子水和乙醇清洗并且超声处理20分钟，然后用氮气枪迅速地吹干，再臭氧处理10分钟，以清洁ITO透明电极的表面，并提升ITO透明电极的功函数。
3)、在ITO透明电极上形成空穴注入层8。在空气中的清洁后的玻璃衬底上以4000转/分钟的转速旋涂PEDOT:PSS，旋涂时间为45s，旋涂完后在空气中120℃退火20分钟，烘干未挥发完的液体。
4)、在空穴注入层8上形成空穴传输层9。转移入手套箱，在PEDOT:PSS层上以2000转/分钟的转速旋涂TFB溶液(浓度为10mg/ml)，旋涂时间为45s，旋涂完成后在手套箱中150℃退火30分钟形成空穴传输层9。
5)、在空穴传输层9上形成红色量子点发光层3(RQD)：在TFB层上以3000转/分钟的转速旋涂红色量子点溶液(浓度为15mg/ml)，旋涂时间为45s，旋涂完成后在手套箱中120℃退火20分钟形成红色量子点发光层3。
6)、在红色量子点发光层3上形成第一过渡金属氧化物层6。在RQD层上以1500转/分钟的转速旋涂MoO3纳米颗粒溶液(浓度30mg/ml)，旋涂时间45s，旋涂完成后在手套箱中120℃退火20分钟形成第一过渡金属氧化物层6。
7)、在第一过渡金属氧化物层6上形成绿色量子点发光层4(GQD)。在第一过渡金属氧化物层6上以3000转/分钟的转速旋涂绿色量子点溶液(浓度为15mg/ml)，旋涂时间为45s，旋涂完成后在手套箱中120℃退火20分钟形成绿色量子点发光层4。
8)、在绿色量子点发光层4上形成第二过渡金属氧化物层7。在绿色量子点发光层4上以1500转/分钟的转速旋涂MoO3纳米颗粒溶液(浓度30mg/ml)，旋涂时间45s，旋涂完成后在手套箱中120℃退火20分钟形成第二过渡金属氧化物层7。
9)、在过渡金属氧化物层7上形成蓝色量子点发光层5(BQD)。在第二过渡金属氧化物层7上以3000转/分钟的转速旋涂绿色量子点溶液(浓度为15mg/ml),旋涂时间为45s，旋涂完成后在手套箱中120℃退火20分钟形成蓝色量子点发光层5。
10)、在蓝色量子点发光层5上形成电子传输层12。在蓝色量子点发光层5上以1500转/分钟的转速旋涂ZnMgO溶液，旋涂时间为30s，旋涂完成后在手套箱中120℃退火20分钟形成电子传输层12。
11)、在电子传输层12上形成电子注入层11。将旋涂完成的器件放入真空蒸镀腔体中，蒸镀LiF，得到电子注入层11。
12)、在电子注入层11上形成作为反射电极的第二电极2。蒸镀反射电极层铝形成第二电极2。
从图4可以直接看出，采用上述步骤1)～步骤11)可以形成多层结构的量子点发光器件，具体为：ITO/PEDOT:PSS/TFB/RQD/MoO3/GQD/MoO3/BQD/ZnMgO/LiF/Al。
实施例3
本发明实施例还提供一种显示装置，包括发光器件，所述发光器件采用本发明上述实施例1提供的量子点发光器件。
本发明实施例提供的显示装置，由于其采用本发明上述实施例1提供的量子点发光器件，因此，其结构简单且制备过程简单，从而成本较低。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种量子点发光器件，其特征在于，包括第一电极和第二电极；
在所述第一电极和所述第二电极之间叠置有至少两层量子点发光层；
在每相邻两层所述量子点发光层之间形成有过渡金属氧化物层。
2.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，所述过渡金属氧化物层采用纳米粒子的过渡金属氧化物材料形成。
3.根据权利要求1或2所述的量子点发光器件，其特征在于，采用溶液制法在所述量子点发光层上形成所述过渡金属氧化物层。
4.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，所述第一电极的一面作为出光面，所述第二电极为反射电极。
5.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，所述量子点发光层的数量为三个，且颜色不同，包括红色、绿色和蓝色。
6.根据权利要求3所述的量子点发光器件，其特征在于，所述过渡金属氧化物材料为MoO3；所述溶液制法采用的溶剂为乙醇。
7.一种量子点发光器件的制备方法，其特征在于，包括：
第一步骤，提供一基板，所述基板上形成有第一电极，所述第一电极上形成一层量子点发光层；
第二步骤，至少执行一次，包括：在所述量子点发光层上形成过渡金属氧化物层；在所述过渡金属氧化物层上形成一层量子点发光层；
第三步骤，在最后形成的所述量子点发光层上形成第二电极。
8.根据权利要求7所述的量子点发光器件的制备方法，其特征在于，所述在量子点发光层上形成过渡金属氧化物层，包括：
在所述量子点发光层上采用纳米粒子的过渡金属氧化物材料形成所述过渡金属氧化物层。
9.根据权利要求7或8所述的量子点发光器件的制备方法，其特征在于，所述在量子点发光层上形成过渡金属氧化物层，包括：
采用溶液制法在所述量子点发光层上形成过渡金属氧化物层。
10.根据权利要求9所述的量子点发光器件的制备方法，其特征在于，所述过渡金属氧化物材料为MoO3；所述溶液制法采用的溶剂为乙醇。
11.一种显示装置，包括发光器件，其特征在于，所述发光器件采用权利要求1-6任意一项所述的量子点发光器件。
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