CN108155296A - 量子点发光器件及显示装置 - Google Patents

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王允军
李敬群
王思元
丁丽娟
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Suzhou Xingshuo Nanotech Co Ltd
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    • H10K50/11—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers
    • H10K50/115—OLEDs or polymer light-emitting diodes [PLED] characterised by the electroluminescent [EL] layers comprising active inorganic nanostructures, e.g. luminescent quantum dots

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Abstract

一种量子点发光器件，包括：顺次叠置的阳极层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极层；所述量子点发光层包括核‑壳结构的量子点和分散在相邻所述量子点的间隙中的阻隔材料颗粒，所述阻隔材料颗粒的材质与所述量子点的壳的材质相同。通过在相邻的量子点的间隙中分散阻隔材料颗粒，有效提升了量子点发光器件的电光效率。

Description

量子点发光器件及显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2016年12月29日提交的题为“量子点发光器件和显示装置”的中国专利申请“201611240294.0”的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
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显示装置。
背景技术
量子点发光二极管(Quantum dot light-emitting diode，QLED)是一种电流直接激发量子点发光的器件。QLED的工作原理与有机发光二极管非常接近，即外电路通过正极和负极分别向器件内注入电子和空穴，注入的载流子一般通过载流子传输层到达发光层复合而发光。QLED具有器件稳定性高、发光半峰宽窄等优点，因此，QLED市场前景十分可观。
现有QLED器件在工作时，经常会出现QLED器件的电光效率不高的问题。
发明内容
本申请提供一种量子点发光器件，从而解决QLED器件电光效率不高的问题。
根据本申请的一个方面，提供一种量子点发光器件，发光器件包括顺次叠置的阳极层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极层。所述量子点发光层包括核-壳结构的量子点和分散在相邻所述量子点的间隙中的阻隔材料颗粒，所述阻隔材料颗粒的材质与所述量子点的壳的材质相同。
优选地，所述壳的厚度与所述阻隔材料颗粒的半径之比在1:1到1:2之间。
优选地，所述阻隔材料颗粒的粒径小于所述量子点的粒径。
优选地，所述量子点的粒径在8-15nm的范围内，所述阻隔材料颗粒的粒径在1-5nm的范围内。
优选地，所述阻隔材料颗粒的粒径在2-4nm的范围内。
优选地，所述阻隔材料颗粒的表面配体具有与所述量子点的表面配体相同的成分。
优选地，所述阻隔材料颗粒和所述量子点的表面配体不具有载流子传输基团。
更优选地，所述量子点的表面配体和所述阻隔材料颗粒的表面配体均含有油胺和/或油酸。
优选地，所述阻隔材料颗粒的材质和所述量子点的壳的材质为含有Zn的二元无机化合物。
优选地，所述无机化合物为硫化锌或氧化锌。
更优选地，所述量子点为CdSe/ZnS。
优选地，所述量子点包括红光量子点和绿光量子点。
优选地，所述红光量子点的表面配体还含有辛硫醇。
优选地，所述阻隔材料颗粒在所述量子点发光层中所占的质量分数为0.5％-15％。
优选地，所述阻隔材料颗粒为硫化锌，所述量子点为CdSe/ZnS。
本申请还公开了一种显示装置，显示装置包括衬底以及设置在衬底上的多个量子点发光器件，以及设置在相邻所述量子点发光器件之间的像素隔离单元。
本申请具有以下有益效果：通过在相邻量子点的间隙中，分散具有与量子点壳层构成材质相同的阻隔材料颗粒，有效提升了量子点发光器件的电光效率。
附图说明
图1为本申请中一个实施方式的量子点发光器件的结构示意图；
图2为本申请中一个实施方式的量子点发光层的示意图；
图3为本申请中一个实施方式的显示装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式，对本申请实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护范围。本申请的附图仅为示意说明本申请的实施方式，其具体尺寸比例以说明书内容为准。
如图1和图2所示，本申请公开了一种量子点发光器件100，其包括顺次叠置的阳极层1、空穴传输层2、量子点发光层3、电子传输层4和阴极层5。量子点发光层3包括量子点6和分散在相邻量子点6的间隙中的阻隔材料颗粒7。量子点6的结构为核-壳结构，量子点6包括量子点核61和量子点壳62，并且阻隔材料颗粒7的材质与量子点壳62的材质相同。尽管难以从理论上解释，但是在实验中发现，通过使用上述的量子点6和阻隔材料颗粒7，极大地减小了量子点发光层3的漏电流，进而提高了量子点发光器件100的电光效率。
优选地，量子点6可以为CdSe/ZnS、CdS/ZnS、InP/ZnS、InZnP/ZnS、ZnSe/ZnS、CdZnSe/ZnS或者CdZnSeS/ZnS，阻隔材料颗粒7的材质为硫化锌。这样，量子点壳62的材质与阻隔材料颗粒7的材质均为硫化锌。硫化锌作为量子点壳62，可以减小量子点核61的表面缺陷，提高量子点6的发光效率和稳定性。实际上，还可以使用其他任何适当的材质，例如ZnO，这里不再赘述。应理解的是，可通过调整量子点核61的粒径、元素组成来使得量子点6发红光、绿光、蓝光等各种色光，从而制备所需发光颜色的量子点发光器件100。
阻隔材料颗粒7的粒径小于量子点6的粒径。例如，量子点6的粒径为8-15nm，阻隔材料颗粒7的粒径为1～5nm，更优选为2-4nm。这样，使得量子点发光层3的成膜更加致密，从整体上有助于载流子在量子点6处复合，进而发光，从而有助于提高量子点发光器件100的电光效率。此外，粒径较小的阻隔材料颗粒7填充在粒径较大的量子点6之间的间隙内(如图2示意性地显示)，这样就提高了量子点发光层3的膜平整度，因此，其他的膜层比如空穴传输层2、电子传输层4也就会更加平整，载流子传输更均匀，有助于提高器件寿命。更重要的是，发明人还发现，当量子点6的粒径小于8nm或大于15nm时，其在溶剂中不能稳定地分散，容易出现团聚或沉降。对于阻隔材料颗粒7而言，当其粒径小于1nm或大于5nm时，同样难以在溶剂中稳定地分散，容易出现团聚或沉降。为此，量子点6的粒径为8-15nm，阻隔材料颗粒7的粒径为1～5nm，更优选为2-4nm，这样能够制备出分散性和稳定性优良的分散液，有助于制备成性能良好的量子点发光层3。
阻隔材料颗粒7的形貌可以为球状、片状或者棒状等，多种形貌的阻隔材料颗粒7可以更好的填充在量子点6的间隙之中。例如，量子点发光层3中量子点6的堆积层数为2层或3层时，片状的阻隔材料颗粒7更容易将量子点6之间的间隙，尤其是将多个量子点层的层间的间隙填满。
更优选地，量子点壳62的厚度与阻隔材料颗粒7的半径之比在1:1到1:2之间。如此，量子点壳62的厚度与阻隔材料颗粒7的半径大体相等。经试验发现，这也有助于进一步减小量子点发光层3的漏电流，进而提高了量子点发光器件100的电光效率。
发明人意外发现，阻隔材料颗粒7在量子点发光层3中所占的质量分数为0.5％-15％时，不但可以有效地减小量子点发光层3的漏电流，提升QLED器件的电光效率，而且不会对量子点发光层3的载流子传输能力带来明显的不良影响。当阻隔材料颗粒7在量子点发光层3中所占的质量分数小于0.5％时，漏电流会较大；当大于15％时，载流子的传输能力会严重下降，这都会不良地影响量子点发光器件100的电光效率。
此外，阻隔材料颗粒7的表面配体具有与量子点6的表面配体相同的成分。在一个优选的实施例中，阻隔材料颗粒7和量子点6的表面配体中均不具有载流子传输基团。例如，量子点6和阻隔材料颗粒7的表面配体均可以含有油胺和/或油酸。这样可以制备得到更加均匀和稳定分散的含有量子点6和阻隔材料颗粒7的分散液。特别的，当这种配体与上述量子点6和阻隔材料颗粒7的粒径相结合时，能够得到非常稳定的分散液。
在一个具体的实施例中，阻隔材料颗粒7为硫化锌；量子点6为CdSe/ZnS。阻隔材料颗粒7的表面配体为油胺和油酸，绿光CdSe/ZnS量子点的表面配体为油胺和油酸，红光CdSe/ZnS量子点的表面配体为油胺、油酸和辛硫醇。经试验发现，选用上述阻隔材料颗粒7及对应表面配体、量子点6及对应表面配体时，可得到非常稳定和均匀的分散液，制备的量子点发光器件100的电光效率高。
在现有技术中，为了提高量子点发光器件100的电光效率，会选择在量子点6的表面修饰具有载流子传输基团的配体，例如载流子传输基团可以为蒽、菲、对苯乙炔、三嗪、芘、苝、吩嗪、菲罗啉、反茚并芴、二苯并-茚并芴、茚并萘、苯并蒽、噁二唑、苯二噁唑、咪唑、噁唑、三唑、苯并二唑、苯硫二唑、苯并二噻唑、噻二唑、吡啶、嘧啶、吡嗪、喹啉、喹喔啉、邻菲罗林、蒽唑、三嗪、噻吩或者二噻吩并噻吩。然而，在本申请中，使用了不具有载流子传输基团的配体，而是改进了量子点6和阻隔材料颗粒7的材质组成、严格控制量子点6和阻隔材料颗粒7的粒径范围、阻隔材料颗粒7在量子点发光层3中的质量分数，有效的减小了量子点发光层3的漏电流，进而提升了量子点发光器件100的电光效率。
图3显示了一种显示装置300。显示装置300包括衬底31、设置在衬底31上的多个量子点发光器件100，和设置在相邻的量子点发光器件100之间的素隔离单元32。显示装置300还含有与衬底31相对设置的封盖33，量子点发光器件100和像素隔离单元32被封装在衬底31和封盖33中。
实施例1
在衬底上形成有阳极层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极层，从而形成量子点发光器件。量子点发光层中的为红光CdSe/ZnS量子点，红光CdSe/ZnS量子点粒径约为12nm、壳层的厚度约为1.5nm，红光CdSe/ZnS量子点表面配体为油酸、油酸和辛硫醇；阻隔材料颗粒为硫化锌颗粒，硫化锌颗粒在量子点发光层中的质量分数为0.5％，粒径约为3nm，阻隔材料颗粒表面配体为油酸和油酸。阳极层为ITO层。空穴传输层包括PEDOT:PSS层和TFB层两个子层，PEDOT:PSS层与ITO层相邻。电子传输层为氧化锌层。阴极层为Al层。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表1所示。
实施例2
实施例2的量子点发光器件与实施例1大体相同，不同之处仅在于：硫化锌颗粒在量子点发光层中所占的质量分数为1.3％。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表1所示。
实施例3
实施例3的量子点发光器件与实施例1大体相同，不同之处仅在于：硫化锌颗粒在量子点发光层中所占的质量分数为2.5％。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表1所示。
实施例4
实施例4的量子点发光器件与实施例1大体相同，不同之处仅在于：硫化锌颗粒在量子点发光层中所占的质量分数为5％。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表1所示。
实施例5
实施例5的量子点发光器件与实施例1大体相同，不同之处仅在于：硫化锌颗粒在量子点发光层中所占的质量分数为10％。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表1所示。
实施例6
实施例6的量子点发光器件与实施例1大体相同，不同之处仅在于：硫化锌颗粒在量子点发光层中所占的质量分数为15％。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表1所示。
实施例7
实施例7的量子点发光器件与实施例1大体相同，不同之处仅在于：量子点发光层含有绿光CdSe/ZnS量子点层，绿光CdSe/ZnS量子点粒径约为10nm、壳层的厚度约为1.5nm，绿光CdSe/ZnS量子点表面配体为油酸和油胺。硫化锌颗粒在量子点发光层中所占的质量分数为0.5％。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表2所示。
实施例8
实施例8的量子点发光器件与实施例7大体相同，不同之处仅在于：硫化锌颗粒在量子点发光层中所占的质量分数为1.3％。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表2所示。
实施例9
实施例9的量子点发光器件与实施例7大体相同，不同之处仅在于：硫化锌颗粒在量子点发光层中所占的质量分数为2.5％。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表2所示。
实施例10
实施例10的量子点发光器件与实施例7大体相同，不同之处仅在于：硫化锌颗粒在量子点发光层中所占的质量分数为5％。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表2所示。
实施例11
实施例11的量子点发光器件与实施例7大体相同，不同之处仅在于：硫化锌颗粒在量子点发光层中所占的质量分数为10％。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表2所示。
实施例12
实施例12的量子点发光器件与实施例7大体相同，不同之处仅在于：硫化锌颗粒在量子点发光层中所占的质量分数为15％。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表2所示。
对比例1
对比例1的量子点发光器件与实施例1大体相同，不同之处仅在于：量子点发光层不含硫化锌颗粒，硫化锌颗粒所占的质量分数为0。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表1所示。
对比例2
对比例2的量子点发光器件与实施例7大体相同，不同之处仅在于：量子点发光层不含硫化锌颗粒，硫化锌颗粒所占的质量分数为0。
对该量子点发光器件的电光效率进行了测试，测试结果如表2所示。
对实施例1-6和对比例1的量子点发光器件的电致发光性能进行测试，均可以2V点亮。量子点发光器件在3V时的电光效率如表1所示。
表1
由表1可知，在红光CdSe/ZnS量子点发光层的器件中。与不加入阻隔材料颗粒相比，当量子点发光层中含有阻隔材料颗粒的质量分数为0.5％～15％时，电光效率最高可提升66％(实施例6)，电光效率最低可提升6％(实施例1)。
对实施例7-12和对比例2的绿光量子点发光器件的电致发光性能进行测试，均可以2.2V点亮。量子点发光器件在3.8V时的电光效率如表2所示。
表2
由表2可知，在绿光CdSe/ZnS量子点发光层的器件中。与不加入阻隔材料颗粒相比，当量子点发光层中含有阻隔材料颗粒的质量分数为0.5％～15％时，电光效率最高可提升43％(实施例11)，电光效率最低可提升8％(实施例10)。
尽管发明人已经对本申请的技术方案做了较详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域技术人员来说，对上述实施例作出修改和/或变通或者采用等同的替代方案是显然的，都不能脱离本申请精神的实质，本申请中出现的术语用于对本申请技术方案的阐述和理解，并不能构成对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种量子点发光器件，包括：
顺次叠置的阳极层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层和阴极层；
所述量子点发光层包括核-壳结构的量子点和分散在相邻所述量子点的间隙中的阻隔材料颗粒，所述阻隔材料颗粒的材质与所述量子点的壳的材质相同。
2.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其特征在于，所述壳的厚度与所述阻隔材料颗粒的半径之比在1:1到1:2之间。
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，所述阻隔材料颗粒的粒径小于所述量子点的粒径。
4.根据权利要求3所述的量子点发光器件，其特征在于，所述量子点的粒径在8-15nm的范围内，所述阻隔材料颗粒的粒径在1-5nm的范围内。
5.根据权利要求4所述的量子点发光器件，其特征在于，所述阻隔材料颗粒的粒径在2-4nm的范围内。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的量子点发光器件，其特征在于，所述阻隔材料颗粒的表面配体具有与所述量子点的表面配体相同的成分；
优选地，所述阻隔材料颗粒和所述量子点的表面配体不具有载流子传输基团；
更优选地，所述量子点的表面配体和所述阻隔材料颗粒的表面配体均含有油胺和/或油酸。
7.根据权利要求6所述的量子点发光器件，其特征在于，所述阻隔材料颗粒的材质和所述量子点的壳的材质为含有Zn的二元无机化合物；
优选地，所述无机化合物为硫化锌或氧化锌；
更优选地，所述量子点为CdSe/ZnS。
8.根据权利要求7所述的量子点发光器件，其特征在于，所述量子点包括红光量子点和绿光量子点；
优选地，所述红光量子点的表面配体还含有辛硫醇。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的量子点发光器件，其特征在于，所述阻隔材料颗粒在所述量子点发光层中所占的质量分数为0.5％-15％。
10.一种显示装置，其特征在于，包括衬底以及设置在衬底上的多个如权利要求1-9中任一所述的量子点发光器件，以及设置在相邻所述量子点发光器件之间的像素隔离单元。
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