CN106450013A - Qled器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种QLED器件，包括依次设置的衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和顶电极，其中，所述空穴传输层为量子点、空穴传输材料和/或绝缘材料形成的P型空穴传输层，所述电子传输层为量子点、电子传输材料和/或绝缘材料形成的n型电子传输层，所述空穴传输层和所述电子传输层在界面形成异质结结构。

Description

QLED器件
技术领域
本发明属于显示技术领域，尤其涉及一种QLED器件。
背景技术
相比于有机荧光发光体，基于量子点的发光具有高色纯、长寿命、易分散等优点，加上可采用印刷工艺制备，量子点发光二极管(QLED)被普遍认为是下一代显示技术的有力竞争者。QLED中，量子点与有机物或聚合物混合形成的薄膜，在微观结构形成分相，从而赋予QLED新的性质。近年来，QLED技术发展非常迅速，其中红绿蓝量子点器件的效率已经接近OLED的水平，但是器件的电学性质、稳定性和寿命都远远低于使用要求，主要体现在下述方面。
首先，目前的QLED低电流区域都有很大的漏电流，导致载流子的复合效率很低，因而QLED器件效率不高，且寿命很短。漏电流产生的原因主要是量子点薄膜不致密，即使密堆积的量子点薄膜也还有空隙。而在下一层薄膜制备过程中，这些空隙就会形成短路。其次，一般来说，量子点从溶液到薄膜，随着溶剂的挥发，量子点之间紧密逐渐接触，相互之间发生淬灭，进而导致发光效率会有一定损失。因此，单独作为发光层的量子点薄膜并不利于量子点的发光效率。再次，界面一直是QLED的问题所在。界面在制备过程中会产生大量的缺陷，这些缺陷成为光子淬灭的中心。此外，界面一般都是异质结，通电情况下界面会有电荷积累，这些电荷也是光子淬灭的原因。更重要的是界面是脆弱的，在电流和焦耳热的作用下，界面会发生物理和化学变化，从而改变材料和器件的性质。在之前的报道中，人们提出了量子点掺杂在有机载体中的概念。现有的掺杂层仅限于量子点发光层，且一般很少考虑掺杂主体客体之间的能级问题。且掺杂的量子点发光层也没有改变QLED器件的整体结构，因此仍然没有克服异质结界面带来的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种QLED器件，旨在解决现有QLED器件中，量子点薄膜、界面结构影响器件发光效率和使用寿命的问题。
本发明是这样实现的，一种QLED器件，包括依次设置的衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和顶电极，其中，所述空穴传输层为量子点、空穴传输材料和/或绝缘材料形成的P型空穴传输层，所述电子传输层为量子点、电子传输材料和/或绝缘材料形成的n型电子传输层，所述空穴传输层和所述电子传输层在界面形成异质结结构。
本发明提供QLED器件，一方面，所述QLED器件没有单独的量子点层，从而避免了量子点薄膜的引入对器件发光效率和使用寿命的影响。同时，本发明将量子点掺杂到传输材料中形成空穴传输层、电子传输层，由于所述QLED器件只有一个不同功能层界面之间的异质结结构，因此，所述异质结结构的减少，可以改善QLED器件的电学特性，提高QLED器件的稳定性，有利于提高发光效率。另一方面，本发明所述QLED器件可以采用绝缘材料作为量子点掺杂的空穴传输层和/或电子传输层的载体，从而可以更好地限制电子和空穴，有利于形成量子势阱；且所述绝缘材料可以更好地保护所述量子点，填充量子点之间的空隙，减小漏电流的发生，从而提高QLED器件的发光效率和使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的QLED器件的结构示意图。
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，本发明实施例提供了一种QLED器件，包括依次设置的衬底1、底电极2、空穴注入层3、空穴传输层4、电子传输层5和顶电极6，其中，所述空穴传输层4为量子点、空穴传输材料和/或绝缘材料形成的P型空穴传输层，所述电子传输层5为量子点、电子传输材料和/或绝缘材料形成的n型电子传输层，所述空穴传输层4和所述电子传输层5在界面形成异质结结构。
具体的，本发明实施例中，将量子点掺杂到空穴传输材料和/或绝缘材料得到P型材料，进而形成空穴传输层4；将量子点掺杂到电子传输材料和/或绝缘材料得到n型材料，进而形成电子传输层5。由此，QLED器件只在两层功能层的界面形成一个异质结结构，从而达到改善器件光学特性、提高器件稳定性的目的。
其中，所述空穴传输层4中，可以单独以空穴传输材料作为所述量子点的掺杂载体，也可以单独以绝缘材料作为所述量子点的掺杂载体，还可以同时以空穴传输材料、绝缘材料同时作为所述量子点的掺杂载体。所述电子传输层5中，可以单独以电子传输材料作为所述量子点的掺杂载体，也可以单独以绝缘材料作为所述量子点的掺杂载体，还可以同时以电子传输材料、绝缘材料同时作为所述量子点的掺杂载体。
进一步的，所述空穴传输层4、所述电子传输层5中可以同时以绝缘材料作为掺杂载体，也可以是空穴传输层4、所述电子传输层5中的一层以绝缘材料作为掺杂载体。作为一个具体实施例，所述空穴传输层4为量子点掺杂在空穴传输材料和绝缘材料中形成的P型空穴传输层4，所述电子传输层5为量子点掺杂在电子传输材料中形成的n型电子传输层5。作为另一个具体实施例，所述空穴传输层4为量子点掺杂在空穴传输材料中形成的P型空穴传输层4，所述电子传输层5为量子点掺杂在电子传输材料和绝缘材料中形成的n型电子传输层5。作为再一个具体实施例，所述空穴传输层4为量子点掺杂在空穴传输材料和绝缘材料中形成的P型空穴传输层4，所述电子传输层5为量子点掺杂在电子传输材料和绝缘材料中形成的n型电子传输层5。
更进一步的，本发明实施例中，传输层的半导体材料可以是一种材料，或是多种材料混合形成。优选的，所述空穴传输材料为有机导电空穴传输材料和/或无机空穴传输材料；和/或所述电子传输材料为有机导电电子传输材料和/或无机电子传输材料。
作为一种具体情形，所述空穴传输层4为所述量子点掺杂到所述空穴传输材料中形成的P型空穴传输层4，所述空穴传输材料为有机导电空穴传输材料，或所述空穴传输材料为有机导电空穴传输材料和无机空穴传输材料形成的混合空穴传输材料。
作为另一种具体情形，所述电子传输层5为所述量子点掺杂到所述电子传输材料中形成的P型空穴传输层4，所述电子传输材料为有机导电电子传输材料，或所述电子传输材料为有机导电电子传输材料和无机电子传输材料形成的混合电子传输材料。
作为又一种具体情形，所述空穴传输层4为所述空穴传输材料和所述量子点掺杂到绝缘材料中形成的P型空穴传输层4，所述空穴传输材料为有机导电空穴传输材料，或所述空穴传输材料为有机导电空穴传输材料和无机空穴传输材料形成的混合空穴传输材料。
作为再一种具体情形，所述电子传输层5为所述电子传输材料和所述量子点掺杂到绝缘材料中形成的P型空穴传输层4，所述电子传输材料为有机导电电子传输材料，或所述电子传输材料为有机导电电子传输材料和无机电子传输材料形成的混合电子传输材料。
本发明实施例可以通过无机材料的掺杂，进一步提高QLED器件的稳定性，提高器件寿命。此外，无机材料的使用，可以降低所述QLED器件的制备成本。
作为一个优选实施例，所述量子点在所述空穴传输层4中呈浓度梯度分布，且靠近所述异质结结构的量子点浓度高于远离所述异质结结构的量子点浓度。
作为另一个优选实施例，所述量子点在所述电子传输层5中呈浓度梯度分布，且靠近所述异质结结构的量子点浓度高于远离所述异质结结构的量子点浓度。
通过所述量子点的梯度分布，对载流子的复合具有一定的限域作用，进一步提高QLED器件的发光性能。当然，应当理解，上述优选实施例可以组合形成一个更佳实施例。
进一步的，以所述空穴传输层4的总重量为100％计，当所述空穴传输材料为有机导电空穴传输材料时，所述量子点的掺杂百分含量x1满足：0＜x1＜100％；当所述空穴传输材料含无机空穴传输材料时，所述量子点和所述无机空穴传输材料的总掺杂百分含量x2满足：0＜x2＜100％。
以所述电子传输层5的总重量为100％计，当所述电子传输材料为有机导电电子传输材料时，所述量子点的掺杂百分含量x3满足：0＜x3＜100％；当所述电子传输材料含无机电子传输材料时，所述量子点和所述无机电子传输材料的总掺杂百分含量x4满足：0＜x4＜100％。
本发明实施例中，所述衬底1、底电极2、空穴注入层3和顶电极6都可以采用本领域常规材料和常规厚度。本发明实施例还可以根据实际需要，在所述电子传输层5上设置电子注入层(图中未标出)。
具体的，用于制备所述空穴注入层3的空穴注入材料包括PEDOT：PSS、氧化钼、氧化镍、HATCN等。
所述空穴传输层4中，所述有机导电空穴传输材料可以是小分子有机半导体，也可以是高分子导电聚合物，例如PVK、TFB、polyTPB、NPB、TAPC等；所述无机空穴传输材料包括但不限于NiOx、WOx、MoOx等。
所述电子传输层5中，所述有机导电电子传输材料可以是小分子有机半导体，也可以是高分子导电聚合物，例如Alq3、OXD-7等；所述无机电子传输材料包括但不限于ZnO、TiOx、CsCO3等，以及铝、镁、铟、镓等掺杂的金属氧化物等，还有ZnS、ZnSe、CdS等2-6族材料，或者InP、GaP等3-5族材料以及CuInS、CuGaS等1-3-6族半导体材料。
进一步优选的，所述空穴传输层4的厚度为20-80nm；所述电子传输层5的厚度为20-80nm。更进一步优选的，所述空穴传输层4和所述电子传输层5的厚度之和＞100nm，从而更好地保证所述QLED器件的稳定性。
本发明实施例所述QLED的电致发光，只有量子点发光。所述量子点可以是一种或是多种无机量子点。比如，所述空穴传输层4用蓝色量子点掺杂，所述电子传输层5用橙色量子点掺杂，形成白色发光的QLED器件。进一步的，所述蓝光发光量子点包括但不限于CdZnS/ZnS、CdZnSe/ZnS核壳结构半导体材料。
所述绝缘材料包括但不限于PMMA、PVP、UGH等。
本发明实施例提供QLED器件不限于顶发射或底发射；也不限于正型或反型器件。
本发明实施例提供QLED器件，一方面，所述QLED器件没有单独的量子点层，从而避免了量子点薄膜的引入对器件发光效率和使用寿命的影响。同时，本发明实施例将量子点掺杂到传输材料中形成空穴传输层4、电子传输层5，由于所述QLED器件只有一个不同功能层界面之间的异质结结构，因此，所述异质结结构的减少，可以改善QLED器件的电学特性，提高QLED器件的稳定性，有利于提高发光效率。另一方面，本发明实施例所述QLED器件可以采用绝缘材料作为量子点掺杂的空穴传输层4和/或电子传输层5的载体，从而可以更好地限制电子和空穴，有利于形成量子势阱；且所述绝缘材料可以更好地保护所述量子点，填充量子点之间的空隙，减小漏电流的发生，从而提高QLED器件的发光效率和使用寿命。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种QLED器件，包括依次设置的衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和顶电极，其中，所述衬底为玻璃基底，所述底电极为ITO，厚度为120nm，所述空穴注入层为PEDOT:PSS，厚度为20nm，所述空穴传输层为TFB掺杂CdZnS/ZnS，且CdZnS/ZnS的掺杂浓度是5％，所述空穴传输层的厚度是45nm，所述电子传输层是OXD-7掺CdZnSe/ZnS，且CdZnSe/ZnS掺杂浓度是2.8％，所述电子传输层的厚度是50nm，所述顶电极是Al，在所述顶电极之前设置一层1nm的LiF。
实施例2
一种QLED器件，包括依次设置的衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和顶电极，其中，所述衬底为玻璃基底，所述底电极为ITO，厚度为120nm，所述空穴注入层为PEDOT:PSS，厚度为20nm，所述空穴传输层为TFB掺杂CdZnS/ZnS，且CdZnS/ZnS的掺杂浓度是3％，同时掺杂1％的HATCN，所述空穴传输层的厚度是53nm，所述电子传输层是OXD-7掺CdZnSe/ZnS，且CdZnSe/ZnS掺杂浓度是2.8％，同时掺杂2％的Liq，所述电子传输层的厚度是46nm，所述顶电极是Al，在所述顶电极之前设置一层1nm的LiF。
实施例3
一种QLED器件，包括依次设置的衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和顶电极，其中，所述衬底为玻璃基底，所述底电极为ITO，厚度为120nm，所述空穴注入层为PEDOT:PSS，厚度为20nm，所述空穴传输层为PMMA掺杂CdZnS/ZnS，且CdZnS/ZnS的掺杂浓度是10％，同时掺杂40％的HATCN，所述空穴传输层的厚度是45nm，所述电子传输层是PMMA掺CdZnS/ZnS，且CdZnSe/ZnS掺杂浓度是10％，同时掺杂20％的Liq，所述电子传输层的厚度是40nm，所述顶电极是Al，在所述顶电极之前设置一层1nm的LiF。
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 (10)

1.一种QLED器件，其特征在于，包括依次设置的衬底、底电极、空穴注入层、空穴传输层、电子传输层和顶电极，其中，所述空穴传输层为量子点、空穴传输材料和/或绝缘材料形成的P型空穴传输层，所述电子传输层为量子点、电子传输材料和/或绝缘材料形成的n型电子传输层，所述空穴传输层和所述电子传输层在界面形成异质结结构。
2.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴传输材料为有机导电空穴传输材料和/或无机空穴传输材料；和/或
所述电子传输材料为有机导电电子传输材料和/或无机电子传输材料。
3.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴传输层为所述空穴传输材料和所述量子点掺杂到绝缘材料中形成的P型空穴传输层，且所述空穴传输材料为有机导电空穴传输材料和无机空穴传输材料形成的混合空穴传输材料。
4.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述电子传输层为所述电子传输材料和所述量子点掺杂到绝缘材料中形成的P型空穴传输层，且所述电子传输材料为有机导电电子传输材料和无机电子传输材料形成的混合电子传输材料。
5.如权利要求1-4任一所述的QLED器件，其特征在于，所述量子点在所述空穴传输层中呈浓度梯度分布，且靠近所述异质结结构的量子点浓度高于远离所述异质结结构的量子点浓度。
6.如权利要求1-4任一所述的QLED器件，其特征在于，所述量子点在所述电子传输层中呈浓度梯度分布，且靠近所述异质结结构的量子点浓度高于远离所述异质结结构的量子点浓度。
7.如权利要求2-4任一所述的QLED器件，其特征在于，以所述空穴传输层的总重量为100％计，当所述空穴传输材料为有机导电空穴传输材料时，所述量子点的掺杂百分含量x1满足：0＜x1＜100％；
当所述空穴传输材料含无机空穴传输材料时，所述量子点和所述无机空穴传输材料的总掺杂百分含量x2满足：0＜x2＜100％。
8.如权利要求1-4任一所述的QLED器件，其特征在于，以所述电子传输层的总重量为100％计，当所述电子传输材料为有机导电电子传输材料时，所述量子点的掺杂百分含量x3满足：0＜x3＜100％；
当所述电子传输材料含无机电子传输材料时，所述量子点和所述无机电子传输材料的总掺杂百分含量x4满足：0＜x4＜100％。
9.如权利要求1-4任一所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴传输层的厚度为20-80nm；和/或
所述电子传输层的厚度为20-80nm。
10.如权利要求9所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴传输层和所述电子传输层的厚度之和＞100nm。
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