CN108695438A - 一种qled器件、显示装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于显示应用技术领域，提供了一种QLED器件、显示装置及其制备方法。该QLED器件包括依次设置的衬底、底电极、空穴功能层、量子点发光层、电子功能层以及顶电极，电子功能层包括由有机绝缘材料和高导热材料掺杂制成的空穴阻挡层。在本发明中，通过利用HOMO能级≥3.5eV的有机绝缘材料和热导率≥1W/(m*K)的高导热材料掺杂制成空穴阻挡层，从根本上解决了在高驱动电流工作条件下，现有的QLED器件存在稳定差、电流效率低以及使用寿命短的问题。

Description

一种QLED器件、显示装置及其制备方法

技术领域

本发明属于显示应用技术领域，尤其涉及一种QLED器件、显示装置及其制备方法。

背景技术

基于量子点的发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diode，QLED)是一种以量子点为发光层的电致发光器件。QLED不但兼具了有机发光二极管(Organic LightEmitting Diode，OLED)轻薄、可柔性等特点，而且发光色纯度更高，显示效果更佳，因此在显示领域具有非常好的应用前景。

目前，为了进一步提高QLED器件的发光效率，通常会在量子点发光层和纳米氧化锌电子传输层之间引入阻挡层。然而，在阻挡层引入的同时，却可能存在由于阻挡层自身热稳定性差(例如，由PMMA聚合物组成的阻挡层，连续工作条件下，PMMA的玻璃化温度低于65度甚至更低，其导热系数仅有0.19W/(m*k))而导致器件在高驱动电流工作条件下表现出较差的稳定性，从而使得器件的电流效率以及使用寿命降低的问题。

因此，在高驱动电流工作条件下，现有的QLED器件存在稳定差、电流效率低以及使用寿命短的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种QLED器件、显示装置及其制备方法，旨在解决在高驱动电流工作条件下，现有的QLED器件存在稳定差、电流效率低以及使用寿命短的问题。

本发明的目的在于提供一种QLED器件，包括依次设置的衬底、底电极、空穴功能层、量子点发光层、电子功能层以及顶电极，所述电子功能层包括由有机绝缘材料和高导热材料掺杂制成的空穴阻挡层，其中，所述有机绝缘材料的HOMO能级≥3.5eV，所述高导热材料的热导率≥1W/(m*K)。

本发明的另一目的还在于提供一种显示装置，所述显示装置包括如上所述的QLED器件。

本发明的第三个目的还在于提供一种基于如上所述的QLED器件的制备方法，所述制备方法包含下述步骤：

提供衬底，依次沉积底电极、空穴功能层以及量子点发光层；

将有机绝缘材料溶于溶剂中，加入高导热材料得到混合溶液，将所述混合溶液沉积在所述量子点发光层上形成空穴阻挡层；

在所述空穴阻挡层上沉积顶电极；

其中，所述有机绝缘材料的HOMO能级≥3.5eV，所述高导热材料的热导率≥1W/(m*K)。

本发明提供的QLED，利用HOMO能级≥3.5eV的有机绝缘材料和热导率≥1W/(m*K)的高导热材料掺杂制成空穴阻挡层，一方面HOMO能级≥3.5eV的有机绝缘材料由于具有良好的绝缘性，可以阻挡空穴，降低漏电流，同时还可以有效阻断量子点发光层和纳米氧化锌电子传输层，从而降低纳米氧化锌对量子点层中激子发光的淬灭，提高电流效率；另一方面，由于热导率≥1W/(m*K)的高导热材料的掺杂，提高了有机绝缘材料的导热系数，改善其热稳定性，从而提高器件的使用寿命，从根本上解决在高驱动电流工作条件下，现有的QLED器件存在稳定差、电流效率低以及使用寿命短的问题。

本发明提供的QLED，只需在原有QLED的制备基础上，将高导热材料掺杂在有机绝缘材料中以形成空穴阻挡层，方法简单易控，具有较好的应用前景。

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；

图2是本发明实施例提供的QLED器件空穴阻挡层的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的基于QLED器件的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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。

本发明实施例提供了一种QLED，如图1所示，包括依次设置的衬底1、底电极2、空穴功能层3、量子点发光层4、电子功能层5以及顶电极6，电子功能层5包括由有机绝缘材料和高导热材料掺杂制成的空穴阻挡层501，其中，有机绝缘材料的HOMO能级≥3.5eV，高导热材料的热导率≥1W/(m*K)。

在本发明实施例中，将HOMO能级≥3.5eV的有机绝缘材料和热导率≥1W/(m*K)的高导热材料掺杂，形成空穴阻挡层501，空穴阻挡层501既具有空穴阻挡作用，还具有优良的导热性。其中，由于有机绝缘材料具有很深的HOMO能级，能够有效地阻挡空穴经由量子点发光层4到顶电极6的漏流，把空穴限制在量子点发光层4中，改善其复合效率，同时，与量子点发光层4接触后，可以明显淬灭其激子辐射复合。不同于采用单独的有机绝缘材料形成的空穴阻挡层501，本发明实施例空穴阻挡层501在HOMO能级≥3.5eV的有机绝缘材料的基础上，掺杂了热导率≥1W/(m*K)的高导热材料，进一步提高了有机绝缘材料的热稳定性，使得QLED器件能够在连续工作条件下保持优良的热稳定性，提高了工作效率，同时大幅度提升QLED器件的使用寿命。

在本发明实施例中，高导热材料的含量，对空穴阻挡层501热稳定性的影响较大，优选地，以空穴阻挡层501的总质量为100％计，高导热材料的质量百分含量为0-20％，但不为0，高导热材料在有机绝缘材料中形成链状和/或网状的导热网络(如图2所示)。该优选的高导热材料的含量，对整个体系的导热性的贡献很大，高导热材料之间具有相互作用，在有机绝缘材料的基体中形成了链状和/或网状的导热网络，在很大程度上提高体系的导热性。

进一步的，为了获得更好的热稳定性效果，优选的，以空穴阻挡层501的总质量为100％计，高导热材料的质量百分含量为1％-10％。优选的高导热材料的质量百分含量，使得高导热材料在有机绝缘材料的基体中形成的导热网络具有更强的相互作用，充分有效地提高导热效率。

在本发明实施例中，高导热材料可以是金属纳米材料、无机纳米材料、碳纳米材料的至少一种。具体地，金属纳米材料包括纳米银、纳米铜、纳米铝中的至少一种，和/或无机纳米材料包括纳米氧化镁、纳米氮化铝、纳米氮化硅中的至少一种，和/或碳纳米材料包括石墨烯、碳纳米管中的至少一种。优选地，高导热材料可以是碳纳米管，碳纳米管具有非常杰出的导热系数，单根碳纳米管的导热系数可以高达5800W/(m*k)。

在本发明实施例中，有机绝缘材料可以是PMMA。优选地，以空穴阻挡层501的总质量为100％计，高导热材料与PMMA的质量比为0＜X：Y≤2：8，高导热材料在PMMA中形成链状和/或网状的导热网络，其中，X为高导热材料的质量百分含量，Y为PMMA的质量百分含量。该优选的高导热材料与PMMA的质量比，使得高导热材料之间具有相互作用，在PMMA的基体中形成了链状和/或网状的导热网络，在很大程度上提高体系的导热性。

在本发明实施例中，为了便于空穴阻挡层501的制作，高导热材料和有机绝缘材料优选能溶于同种溶剂中，当然，应当理解，此处的同种溶剂，可以是单一溶剂，也可以是多种单一溶剂形成的混合溶剂。

在本发明实施例中，空穴阻挡层501的厚度与空穴阻挡层501的载流子迁移率有关，迁移率高时，空穴阻挡层501的厚度进而相对设置较大。优选地，空穴阻挡层501的厚度为5-50nm。由此，该优选的可以使空穴阻挡层501具有良好的成膜性以及电绝缘性能，有效阻挡空穴，减少漏电流。

在本发明实施例中，电子功能层5还包括由电子传输材料组成的电子传输层(图1未示出)。电子传输层的材料选用不受限制，可以是有机导电材料，包括LiF、CsF、CsCOs、NDN1掺杂的NET5、Alq3、OXD-7中的至少一种；也可以是铝、锂、镧、铟、钆以及镁等掺杂的无机氧化物，例如：氧化镍、氧化钨、氧化钒中的至少一种。优选地，电子传输层的厚度为10-200nm。

在本发明实施例中，衬底1的选用不受限制，可以采用柔性基板，也可以采用硬质基板。硬质基板具体可以是玻璃基板。

在本发明实施例中，底电极2可采用常规的阳极材料制成。优选地，底电极2可以是导电金属氧化物、石墨烯、碳纳米管、高功函数金属和导电聚合物中的至少一种。更优选地，可以是厚度为20-500nm的ITO透明电极。

在本发明实施例中，空穴功能层3可以是由空穴传输层和/或电子阻挡层组成的单层结构的功能层，也可以是由空穴传输层和电子阻挡层组成的双层层结构的功能层。当空穴功能层3是由空穴传输层和电子阻挡层组成的双层层结构的功能层时，空穴传输层材料和电子阻挡层材料均对应为常规的空穴传输层材料和电子阻挡层材料。

优选地，空穴传输层材料可以是导电聚合物，包括TFB、poly-TPD、TCTA、CBP、PVK中的至少一种；也可以是铜、铁、铝、镍掺杂的无机氧化物，例如：氧化钼、氧化镍、氧化钨、氧化钒等。优选地，空穴传输层的厚度为10-200nm。

优选地，电子阻挡层材料为具有良好的空穴迁移率的材料，良好的迁移率保证了空穴功能层3中的空穴能够迅速传输到量子点发光层4中。电子阻挡层的厚度与电子阻挡层的载流子迁移率有关，迁移率高时，电子阻挡层的厚度进而相对设置较大。优选地，电子阻挡层的厚度为

在本发明实施例中，量子点发光层4材料的选用不受限制，可以是核壳半导体材料，包括II-VI族核壳半导体和V-VI族核壳半导体材料中至少一种，例如可以是CdSe/ZnS、CdZnS/ZnS、CdxZn1-xSeyS1-y/ZnS中的至少一种，和/或PbSe、PbS、PbSe/CdS、PbSe/ZnS中的至少一种；也可以是MAPbX₃和CsPbX₃等钙钛矿发光材料和发光量子点；或者是Cu-In-S等I-IV-VI族半导体材料。优选地，量子点发光层4的厚度为10-200nm。

在本发明实施例中，顶电极6可采用常规的阴极材料，优选地，可以是Al、Ag、Ca、Ba、Mg中的至少一种。

本发明实施例中，为了提高电荷迁移率，QLED器件还包括空穴注入层(图1中未示出)。空穴注入层设置在底电极2和空穴功能层3之间。空穴注入层可采用本领域常规的空穴注入材料制备，优选地，空穴注入层的材料可以是PEDOT:PSS、氧化钼、氧化钒、氧化钨、氧化铬、二硫化钼、二硫化钨、硒化钼、二硒化钨中的至少一种。优选地，空穴注入层的厚度10-200nm。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例一：

一种QLED器件，包括依次设置的衬底1、底电极2、空穴功能层3、量子点发光层4、电子功能层5以及顶电极6，电子功能层5包括由有机绝缘材料和高导热材料掺杂制成的空穴阻挡层501，以及电子传输层502。其中，有机绝缘材料的HOMO能级≥3.5eV，高导热材料的热导率≥1W/(m*K)。此外，QLED器件还包括空穴注入层。衬底1为玻璃基底；底电极2的材料为ITO，厚度为120nm；空穴注入层的材料为PEDOT:PSS，厚度为35nm；空穴传输层的材料为poly-TPD，厚度为15nm；量子点发光层4的材料为II-VI族核壳结构量子点发光层4(CdSe/ZnS)QDs，发光峰位610nm，PLQY大于90％，半高峰宽为30nm，厚度为30nm；空穴阻挡层501的材料为碳纳米管掺杂的PMMA，厚度为5nm，碳纳米管的掺杂比例为0.1％；电子传输层502的材料为纳米氧化锌，厚度是20nm；顶电极6的材料为Al，厚度为200nm。

实施例二：

一种QLED器件，包括依次设置的衬底1、底电极2、空穴功能层3、量子点发光层4、电子功能层5以及顶电极6，电子功能层5包括由有机绝缘材料和高导热材料掺杂制成的空穴阻挡层501，以及电子传输层502。其中，有机绝缘材料的HOMO能级≥3.5eV，高导热材料的热导率≥1W/(m*K)。此外，QLED器件还包括空穴注入层。衬底1为玻璃基底；底电极2的材料为ITO，厚度为120nm；空穴注入层的材料为PEDOT:PSS，厚度为40nm；空穴传输层的材料为TFB，厚度为15nm；量子点发光层4的材料为II-VI族核壳结构量子点发光层4(CdSe/ZnS)QDs，发光峰位525nm，PLQY大于90％，半高峰宽为30nm，厚度为40nm；空穴阻挡层501的材料为碳纳米管掺杂的PMMA，厚度为5nm，碳纳米管的掺杂比例为1％；电子传输层502的材料为纳米氧化锌，厚度是20nm；顶电极6的材料为Al，厚度为200nm。

实施例三：

一种QLED器件，包括依次设置的衬底1、底电极2、空穴功能层3、量子点发光层4、电子功能层5以及顶电极6，电子功能层5包括由有机绝缘材料和高导热材料掺杂制成的空穴阻挡层501，以及电子传输层502。其中，有机绝缘材料的HOMO能级≥3.5eV，高导热材料的热导率≥1W/(m*K)。此外，QLED器件还包括空穴注入层。衬底1为玻璃基底；底电极2的材料为ITO，厚度为120nm；空穴注入层的材料为PEDOT:PSS，厚度为35nm；空穴传输层的材料为poly-TPD，厚度为20nm；量子点发光层4的材料为II-VI族核壳结构量子点发光层(CdSe/ZnS)QDs，发光峰位610nm，PLQY大于90％，半高峰宽为30nm，厚度为30nm；空穴阻挡层501的材料为纳米氧化铝掺杂的PMMA，厚度为5nm，纳米氧化铝的掺杂比例为10％，其中纳米氧化铝的尺寸为3-5nm；电子传输层502的材料为纳米氧化锌，厚度是20nm；顶电极6的材料为Al，厚度为200nm。

本发明提供的QLED，利用HOMO能级≥3.5eV的有机绝缘材料和热导率≥1W/(m*K)的高导热材料掺杂制成空穴阻挡层501，一方面HOMO能级≥3.5eV的有机绝缘材料由于具有良好的绝缘性，可以阻挡空穴，降低漏电流，同时还可以有效阻断量子点发光层4和纳米氧化锌电子传输层502，从而降低纳米氧化锌对量子点层中激子发光的淬灭，提高电流效率；另一方面，由于热导率≥1W/(m*K)的高导热材料的掺杂，提高了有机绝缘材料的导热系数，改善其热稳定性，从而提高器件的使用寿命，从根本上解决在高驱动电流工作条件下，现有的QLED器件存在稳定差、电流效率低以及使用寿命短的问题。

本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括如上所述的QLED器件。

本发明实施例的QLED可以通过下述方法制备获得。

相应地，本发明实施例提供了一种基于如上QLED的制备方法，包括以下步骤：

步骤S01：提供衬底，依次沉积底电极、空穴功能层以及量子点发光层。

步骤S02：将HOMO能级≥3.5eV的有机绝缘材料溶于溶剂中，加入热导率≥1W/(m*K)的高导热材料得到混合溶液，将混合溶液沉积在量子点发光层上形成空穴阻挡层。

步骤S03：在空穴阻挡层上沉积顶电极。

本发明实施例中各层材料的选用及其优选类型、厚度如上文，为了节约篇幅，此处不再赘述。

本发明提供的QLED，只需在原有QLED的制备基础上，将高导热材料掺杂在有机绝缘材料中以形成空穴阻挡层，方法简单易控，具有较好的应用前景。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“第一实施例”、“第二实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上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，包括依次设置的衬底、底电极、空穴功能层、量子点发光层、电子功能层以及顶电极，其特征在于，所述电子功能层包括由有机绝缘材料和高导热材料掺杂制成的空穴阻挡层，其中，所述有机绝缘材料的HOMO能级≥3.5eV，所述高导热材料的热导率≥1W/(m*K)。

2.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，以所述空穴阻挡层的总质量为100％计，所述高导热材料的质量百分含量为0-20％，但不为0，所述高导热材料在所述有机绝缘材料中形成链状和/或网状的导热网络。

3.如权利要求2所述的QLED器件，其特征在于，所述有机绝缘材料为PMMA，以所述空穴阻挡层的总质量为100％计，所述高导热材料与所述PMMA的质量比为0＜X：Y≤2：8，所述高导热材料在所述PMMA中形成链状和/或网状的导热网络，其中，X为所述高导热材料的质量百分含量，Y为所述PMMA的质量百分含量。

4.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述高导热材料包括金属纳米材料、无机纳米材料、碳纳米材料的至少一种。

5.如权利要求4所述的QLED器件，其特征在于，所述金属纳米材料包括纳米银、纳米铜、纳米铝中的至少一种，和/或

所述无机纳米材料包括纳米氧化镁、纳米氮化铝、纳米氮化硅中的至少一种，和/或

所述碳纳米材料包括石墨烯、碳纳米管中的至少一种。

6.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述空穴阻挡层的厚度为5-50nm。

7.如权利要求1所述的QLED器件，其特征在于，所述电子功能层还包括由电子传输材料组成的电子传输层。

8.如权利要求7所述的QLED器件，其特征在于，所述电子传输层的厚度为10-200nm。

9.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求1～8任一项所述的QLED器件。

10.一种基于如权利要求1～8任一项所述的QLED器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包含下述步骤：

提供衬底，依次沉积底电极、空穴功能层以及量子点发光层；

将有机绝缘材料溶于溶剂中，加入高导热材料得到混合溶液，将所述混合溶液沉积在所述量子点发光层上形成空穴阻挡层；

在所述空穴阻挡层上沉积顶电极；

其中，所述有机绝缘材料的HOMO能级≥3.5eV，所述高导热材料的热导率≥1W/(m*K)。