CN110212063B - 发光二极管及显示屏 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种发光二极管及显示屏，该发光二极管包括衬底、阳极层、空穴层、量子点发光层和阴极层，空穴层设置在阳极层和量子点发光层之间，其中，空穴层包括第一过渡层和第二过渡层，第一过渡层靠近所述量子点发光层一侧设置，在第一过渡层和第二过渡层之间设有第三过渡层，第三过渡层为体异质结层。上述由于第三过渡层为体异质结层，如此可在体异质结的界面处产生大量的高浓度的自由载流子，如此可提高空穴迁移率，可在一定程度上显著降低空穴传输层上对具体材料的依赖和电极功函数的要求。
Description
技术领域
本发明涉及显示领域，特别是涉及发光二极管及显示屏。
背景技术
量子点(Quantum Dot)发光二极管因其具有色域高、色纯高、使用寿命长、及可通过印刷工艺制备等优点而备受关注。
目前典型的量子点发光二极管的结构包括层叠设置的电子传输层、量子点发光层和空穴传输层，单一传输层材料受能级结构和载流子迁移率影响较大，限制发光二极管的性能。
发明内容
基于此，有必要针对以上技术问题，提供一种发光二极管及显示屏。
一种发光二极管，包括衬底和层叠设置在所述衬底上的阳极层、量子点发光层和阴极层，还包括空穴层，所述空穴层设置在所述阳极层和所述量子点发光层之间，
其中，所述空穴层包括第一过渡层和第二过渡层，所述第一过渡层靠近所述量子点发光层一侧设置，在所述第一过渡层和所述第二过渡层之间设有第三过渡层，所述第三过渡层为体异质结层。
上述发光二极管，由于第三过渡层为体异质结层，如此可在体异质结的界面处产生大量的高浓度的自由载流子，如此可提高空穴迁移率，可在一定程度上显著降低空穴传输层上对具体材料的依赖和电极功函数的要求。同时，还可改善载流子中空穴和电子的传输不平衡，提升发光二极管的发光效率和寿命。
在其中一个实施例中，所述第三过渡层中包括能够形成异质结的第一材料和第二材料。
在其中一个实施例中，所述第一材料和所述第二材料的质量比为(1:99)～(99:1)。
在其中一个实施例中，所述第一材料包括P型材料，所述第二材料包括N型材料，所述P型材料和/或所述N型材料为有机半导体材料。
在其中一个实施例中，所述第一过渡层中包括P型材料，所述第二过渡层中包括N型材料。
在其中一个实施例中，所述P型材料包括但不限于TAPC、NPB、m-MTDATA和TCTA中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述N型材料包括但不限于HAT-CN、Bphen、Bepp2和TPBi中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述第一过渡层和所述第二过渡层的厚度均小于所述第三过渡层的厚度。
在其中一个实施例中，所述第一过渡层的厚度为5～50nm，所述第二过渡层的厚度为5～50nm，所述第三过渡层的厚度为50～100nm。
在其中一个实施例中，所述发光二极管还包括电子传输层、电子注入层和空穴注入层中的至少一层。
本发明还提供一种显示屏，包括以上任一所述的发光二极管。
上述显示屏，由于发光二极管中的第三过渡层为体异质结层，如此可在体异质结的界面处产生大量的高浓度的自由载流子，如此可提高空穴迁移率，可在一定程度上显著降低空穴传输层上对具体材料的依赖和电极功函数的要求。同时，还可改善载流子中空穴和电子的传输不平衡，提升显示屏的发光效率和寿命。
附图说明
图1为本发明一实施方式的发光二极管的结构示意图；
图2为本发明另一实施方式的发光二极管的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当件被称为“固定于”另一个件，它可以直接在另一个件上或者也可以存在居中的件。当一个件被认为是“连接”另一个件，它可以是直接连接到另一个件或者可能同时存在居中件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图，说明本发明的较佳实施方式。
结合图1和2所示，一种发光二极管，包括衬底(未图示)和依次层叠设置在衬底上的阳极层100、空穴层200、量子点发光层300和阴极层400。空穴层200设置在阳极层100和量子点发光层300之间。
传统的发光二极管中，通常采用单一材料作为空穴传输层，空穴传输材料自身的性能关系着其能级结构和空穴迁移率，进而影响着发光二极管的性能。因此，单一材料的空穴传输层对具体材料特性的依赖性较大。
在本实施方式中，空穴层200包括第一过渡层210和第二过渡层220，第一过渡层靠近量子点发光层300一侧设置，在第一过渡层210和第二过渡层220之间设有第三过渡层230，第三过渡层230为体异质结层。由于第三过渡层230为体异质结层，如此可在体异质结的界面处产生大量的高浓度的自由载流子，如此可提高空穴迁移率，可在一定程度上显著降低空穴传输层上对具体材料的依赖和电极功函数的要求。同时，还可改善载流子中空穴和电子的传输不平衡，提升发光二极管的发光效率和寿命。
在一实施方式中，第三过渡层230中包括能够形成异质结的第一材料和第二材料。
在一实施方式中，第一过渡层210的材料包括第一材料，第二过渡层220的材料包括第二材料。
具体地，第三过渡层230由能够形成异质结的第一材料和第二材料制成，第一过渡层210的材料和第二过渡层220的材料均为单一材料且分别为第一材料和第二材料。由于第一材料和第二材料能够形成体异质结，同时可在第三过渡层230与第二过渡层220和第一过渡层210的界面形成平面异质结，可进一步提高空穴迁移率，进一步降低空穴传输层对材料的依赖性，以提升发光二极管的发光效率和寿命。当然，第一过渡层210的材料和第二过渡层220的材料均可为非单一材料，两者分别包含第一材料和第二材料的两种或多种材料。
在一实施方式中，第三过渡层230由能够形成异质结的第一材料和第二材料混合制备而成。第三过渡层230中的第一材料和第二材料的质量比为(1:99)～(99:1)。当第一材料和第二材料中的任一种材料含量较低时，难以发挥形成足够的异质结结构。故而为了发挥两种材料所形成的异质结的效果，第三过渡层230中的第一材料和第二材料的质量比优选为(10:90)～(90:10)。
在一实施方式中，体异质结优选为P-N异质结。具体地，第一材料包括P型材料，第二材料包括N型材料。该P型材料和N型材料的选择需满足能级的匹配关系，具体来说就是P型材料的价带与N型材料的导带形成异质结的关系。在本实施例中，第一材料和第二材料分别为P型材料和N型材料。在其他实施例中，第一材料和第二材料分别为包括P型材料和N型材料的混合材料。
此时，第三过渡层230可包括能够形成异质结的P型材料和N型材料。第一过渡层210和第二过渡层220中也可分别包括相同的P型材料和N型材料。
进一步，在一实施方式中，P型材料和/或N型材料为有机半导体材料。
更进一步，在一实施方式中，P型材料包括但不限于TAPC、NPB、m-MTDATA和TCTA中的至少一种。N型材料包括但不限于HAT-CN、Bphen、Bepp2和TPBi中的至少一种。需要说明的是，符合条件的P型材料和N型材料包括所述材料但不限于此。
在一实施方式中，第一过渡层210和第二过渡层220的厚度均小于所述第三过渡层230的厚度。如此，由于第三过渡层230位于两个过渡层之间且包含体异质结，增大第三过渡层230的厚度可增多体异质结界面的面积，进一步扩大体异质结的界面处产生自由载流子浓度，提高空穴迁移率，可进一步降低空穴传输层上对具体材料的依赖和电极功函数的要求，优化器件性能。具体地，第一过渡层210的厚度为5～50nm，优选为10～40nm。第二过渡层220的厚度为5～50nm，优选为10～40nm。第三过渡层230的厚度为50～100nm，优选为60～80nm。
在其他实施方式中，第三过渡层230由能够形成异质结的第一材料和第二材料制成，而第一过渡层210的材料和第二过渡层220的材料分别包括第三材料和第四材料。在一实施方式中，第三材料和第四材料与第一材料和第二材料的材料特性类似，均能够满足形成异质结的能级匹配关系。即第一材料和第二材料可分别为其中一种P型材料和其中一种N型材料；而第三材料和第四材料可分别为另一种P型材料和另一种N型材料。
在一实施方式中，衬底的材料不受限制，其可为本领域常用材料，例如可为硬性材料或柔性材料。硬性材料可为玻璃。柔性材料可为铝箔或高分子膜材，其中高分子膜材可为PE膜、PP膜、PI膜、PC膜等膜材。
在一实施方式中，阳极层100和阴极层400的材料可根据发光二极管的类型进行相应的调整。具体地，当发光二极管为倒装结构时，其阴极层400为透明电极，此时阳极层100为非透明电极。当发光二极管为正装结构时，其阳极层100为透明电极，此时阴极层400为非透明电极。非透明电极以避免量子点发光层300所发射的光线经该电极层而透射出去，而透明电极可使得量子点发光层300所发射的光线经该电极层而透射出去。透明电极材料可为本领域常用的透明材料，例如氧化铟锡(ITO)材料、氟掺氧化锡(FTO)材料、石墨烯、碳纳米管膜材等。而非透明电极材料可为本领域常用的非透明材料，例如阳极层材料可选自铝、银、铜、金等金属材料，而阴极层材料可包括金属及其氧化物，具体地包括但不限于铝和银。
在一实施方式中，量子点发光层300的材料可选用本领域常用的量子点材料，包括但不限于Ⅱ-Ⅵ族化合物及其核壳结构、Ⅲ-Ⅴ或IV-VI族半导体纳米晶及其核壳结构，例如CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、ZnTe、InAs、InP、GaAs、GaP、PbS、PbSe等材料或两者组合而成的核壳结构。量子点发光层200中的量子点可选自红色量子点、绿色量子点和蓝色量子点中的至少一种，其量子点数量和特性可根据发光二极管的性能进行相应的选择和调整。为了保证量子点发光层200的发光效率和载流子传输效率，量子点发光层的厚度可选自5～300nm，优选为20～100nm。当然，随着技术的进步，可能不限于这个膜厚范围。
在一实施方式中，发光二极管还包括电子传输层、电子注入层、空穴注入层中的至少一层。如此可进一步提高载流子的传输性能。在本实施例中，如图2所示，发光二极管包括电子传输层500。
在一实施方式中，电子传输层500的材料可选用本领域常用的电子传输材料，包括但不限于TiOx、ZnO、Bphen、Bepp2和TPBi。其电子传输层500的厚度可选自5～300nm，优选为20～100nm。当然，随着技术的进步，可能不限于这个膜厚范围。
在一实施方式中，电子注入层(未图示)可设置在电子传输层500和阴极层400之间，其材料和厚度可选用本领域常用的电子注入材料和厚度。
在一实施方式中，空穴注入层(未图示)可设置在阳极层100和第二过渡层220之间。空穴注入层可选用本领域常用的空穴注入材料，包括但不限于PEDOT。其空穴注入层的厚度可选自5～300nm，优选为20～100nm。当然，随着技术的进步，可能不限于这个膜厚范围。
本发明所提供的发光二极管的制备方法，可通过以下方法实现。
下面以正装结构的发光二极管为例进行说明，发光二极管的制备方法可包括以下制备步骤：
S1、提供一含有阳极层100的衬底；
S2、在所述阳极层100上沉积空穴层200；
S3、在所述空穴层200上沉积量子点发光层300；
S4、沉积阴极层400。
具体地，沉积空穴层200的步骤包括：
S21、在阳极层100上沉积第一过渡层210；
S22、在第一过渡层210上沉积第三过渡层230；
S23、在第三过渡层230上沉积第二过渡层220。
在本实施例中，第一过渡层210的材料和第二过渡层220的材料分别为第一材料和第二材料。沉积第一过渡层210和第二过渡层220的具体实现方式可为兼容溶液法的常规技术手段，具体包括但不限于旋涂、打印、喷涂和卷对卷印刷等方式。第一材料和第二材料的材料类型和沉积厚度如上所述，在此不再赘述。
在本实施例中，第三过渡层230由第一材料和第二材料混合制成。此时，沉积第三过渡层的步骤具体为：将构成第三过渡层的第一材料和第二材料混合均匀，然后按照兼容溶液法的常规技术手段进行成膜，具体包括但不限于旋涂、打印、喷涂和卷对卷印刷等方式。同样，第一材料和第二材料的材料类型和沉积厚度如上所述，在此不再赘述。
在优选的实施方式中，在步骤S4之前，还可在量子点发光层300上沉积电子传输层500。在另一实施方式中，还可在量子点发光层300上依次沉积电子传输层500和电子注入层。
在一实施方式中，在步骤S2之前，还可先在阳极层100上沉积空穴注入层。
上述制备阳极层可采用本领域常用方法，例如可为蒸镀法。该阳极层可沉积在衬底上。
以上阳极层100、量子点发光层300、空穴层200、阴极层400以及空穴注入层、电子传输层500、电子注入层的制备方法可采用常用方法，其各自的材料和沉积厚度如上所述，在此不再赘述。
本发明还提供一种显示屏，包括以上所述的发光二极管。
上述显示屏，由于发光二极管中的第三过渡层为体异质结层，如此可在体异质结的界面处产生大量的高浓度的自由载流子，如此可提高空穴迁移率，可在一定程度上显著降低空穴传输层上对具体材料的依赖和电极功函数的要求。同时，还可改善载流子中空穴和电子的传输不平衡，提升显示屏的发光效率和寿命。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种发光二极管，包括衬底和层叠设置在所述衬底上的阳极层、量子点发光层和阴极层，其特征在于，还包括空穴层，所述空穴层设置在所述阳极层和所述量子点发光层之间，
其中，所述空穴层包括第一过渡层和第二过渡层，所述第一过渡层靠近所述量子点发光层一侧设置，在所述第一过渡层和所述第二过渡层之间设有第三过渡层，所述第三过渡层为体异质结层，所述第三过渡层中包括能够形成异质结的第一材料和第二材料，所述第一材料包括P型材料，所述第二材料包括N型材料，所述P型材料和/或所述N型材料为有机半导体材料。
2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一材料和所述第二材料的质量比为(1:99)～(99:1)。
3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一过渡层中包括P型材料，所述第二过渡层中包括N型材料。
4.根据权利要求1或3所述的发光二极管，其特征在于，所述P型材料包括TAPC、NPB、m-MTDATA、TCTA中的至少一种。
5.根据权利要求1或3所述的发光二极管，其特征在于，所述N型材料包括HAT-CN、Bphen、Bepp2、TPBi中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述第一过渡层和所述第二过渡层的厚度均小于所述第三过渡层的厚度。
7.根据权利要求1-2、6任一所述的发光二极管，其特征在于，所述第一过渡层的厚度为5～50nm，所述第二过渡层的厚度为5～50nm，所述第三过渡层的厚度为50～100nm。
8.根据权利要求1-2、6任一所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管还包括电子传输层、电子注入层、空穴注入层中的至少一层。
9.一种显示屏，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的发光二极管。
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