CN116940146A - 一种发光器件及其制备方法、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种发光器件及其制备方法、显示装置。所述发光器件包括层叠设置的阳极、空穴传输层、发光层和阴级；所述发光层的材料包括发光材料，所述空穴传输层的材料包括第一空穴传输材料；所述发光材料的导带能级与所述第一空穴传输材料的价带能级的差值为第一差值；所述第一空穴传输材料的价带能级与所述发光材料的价带能级的差值为第二差值，其中，所述第一差值大于两倍所述第二差值。从而通过在传统发光器件上限制空穴传输层与发光层的材料的能级搭配，可实现发光器件在保持良好效率及寿命的前提下，使发光器件在常规使用亮度下的效率得到大幅提升。

Description

一种发光器件及其制备方法、显示装置
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种发光器件及其制备方法、显示装置。
背景技术
发光器件是指根据光电效应制作的器件，其在新能源、传感、通信、显示、照明等领域具有广泛的应用，如太阳能电池、光电探测器、有机电致发光器件(OLED或量子点电致发光器件(QLED)。
量子点(quantum dots，QD)是一种尺寸在1～10nm的半导体团簇，由于量子尺寸效应，具有带隙可调的光电子性质，可应用于发光二极管、太阳能电池、生物荧光标记等领域。与传统液晶显示器(LCD)相比，QLED显示器具有结构简单、功耗低、响应时间短、对比度高、视角宽等优点。与传统发光二极管(LED)类似，QLED通常具有p-i-n结构，包括阳极、空穴传输层(HTL)、发光层(EML)、电子传输层(ETL)和阴极。在正向偏压下，电子和空穴从相反的电极被注入，并通过传输层传递到发光层，在量子点中注入的载流子通过辐射跃迁产生光子。
QLED提升的一个关键指标是器件在常规使用亮度(500nit左右)下的效率。目前QLED能达到的最大电流效率虽然基本符合标准，但是在常规使用亮度下的效率却很低，往往仅有最大效率的一半甚至更低。
因此，如何实现QLED在保持良好效率及寿命的前提下，使QLED在常规使用亮度下的效率得到大幅提升成为行业急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种发光器件及其制备方法、显示装置，旨在改善发光器件在常规使用亮度下的效率低的问题。
本申请实施例是这样实现的，一种发光器件，所述发光器件包括层叠设置的阳极、空穴传输层、发光层和阴极；所述发光层的厚度大于等于10nm；所述发光层的材料包括发光材料，所述空穴传输层的材料包括第一空穴传输材料；所述发光材料的导带能级与所述第一空穴传输材料的价带能级的差值为第一差值；所述第一空穴传输材料的价带能级与所述发光材料的价带能级的差值为第二差值，其中，所述第一差值大于两倍所述第二差值。
可选地，所述发光层的厚度大于等于10nm。
可选地，所述发光材料选自单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种，所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种，所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe及CdZnSTe中的至少一种，所述III-V族化合物选自InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP及InAlNP中的至少一种，所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2及AgInS2中的至少一种；所述核壳结构的量子点的核选自所述单一结构量子点中的任意一种，所述核壳结构的量子点的壳层材料选自CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种；和/或，所述空穴传输层的第一空穴传输材料选自TFB、PVK、poly-TPD、TCATA、CBP、TPD、NPB、PEDOT:PSS、TAPC、掺杂石墨烯、非掺杂石墨烯以及C60中的一种或多种，或者所述第一空穴传输材料选自掺杂或非掺杂的NiO、MoOx、WOx以及CuO中的一种或多种。
可选地，所述发光器件还包括空穴注入层，所述空穴注入层位于空穴传输层与阳极之间；和/或，所述空穴注入层的材料选自PEDOT:PSS、MCC、CuPc、F4-TCNQ、HATCN、过渡金属氧化物、过渡金属硫系化合物中的一种或多种。
可选地，所述发光器件还包括电子传输层，所述电子传输层位于发光层与阴极之间；和/或，所述电子传输层的材料选自纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化锡、纳米钛酸钡，及其元素掺杂纳米氧化物电子传输材料中的至少一种，所用掺杂元素选自铝元素、镁元素、锂元素、锰元素、钇元素、镧元素、铜元素、镍元素、锆元素、铈元素、钆元素中的至少一种。
可选地，所述阳极的材料选自金属、碳材料以及金属氧化物中的一种或多种，所述金属选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca以及Mg中的一种或多种；所述碳材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的一种或多种；所述金属氧化物包括掺杂或非掺杂金属氧化物，包括ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO以及AMO中的一种或多种，或者包括掺杂或非掺杂透明金属氧化物之间夹着金属的复合电极，所述复合电极选自AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO2/Ag/TiO2、TiO2/Al/TiO2、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS、TiO2/Ag/TiO2以及TiO2/Al/TiO2中的一种或多种；和/或，所述阴极的材料选自金属、碳材料以及金属氧化物中的一种或多种，所述金属选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca以及Mg中的一种或多种；所述碳材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的一种或多种；所述金属氧化物包括掺杂或非掺杂金属氧化物，包括ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO以及AMO中的一种或多种，或者包括掺杂或非掺杂透明金属氧化物之间夹着金属的复合电极，所述复合电极选自AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO2/Ag/TiO2、TiO2/Al/TiO2、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS、TiO2/Ag/TiO2以及TiO2/Al/TiO2中的一种或多种。
相应的，本申请实施例还提供一种发光器件的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
提供阳极；
在所述阳极上依次层叠设置空穴传输层、发光层和阴极；
其中，所述发光材料的导带能级与所述第一空穴传输材料的价带能级的差值为第一差值；所述第一空穴传输材料的价带能级与所述发光材料的价带能级的差值为第二差值，所述第一差值大于两倍所述第二差值；
或者，
提供阴极；
在所述阴极上依次层叠设置发光层、空穴传输层和阳极；
其中，所述发光材料的导带能级与所述第一空穴传输材料的价带能级的差值为第一差值；所述第一空穴传输材料的价带能级与所述发光材料的价带能级的差值为第二差值，所述第一差值大于两倍所述第二差值。
可选地，所述发光器件还包括空穴注入层，所述在所述阳极上层叠设置空穴传输层、发光层和阴极的步骤包括：在所述阳极上层叠设置空穴注入层、空穴传输层、发光层和阴极；
或者，
所述发光器件还包括空穴注入层，所述在所述阴极上层叠设置发光层、空穴传输层和阳极的步骤包括：在所述阴极上层叠设置发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极。
可选地，所述发光器件还包括电子传输层，所述在所述阳极上层叠设置空穴注入层、空穴传输层、发光层和阴极的步骤包括：在所述阳极上层叠设置空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极；
或者，
所述发光器件还包括电子传输层，所述在所述阴极上层叠设置发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极的步骤包括：在所述阴极上层叠设置电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极。
可选地，所述发光层的厚度大于等于10nm。
相应的，本申请实施例还提供一种显示装置，所述显示装置包括本申请任一实施例所述的发光器件。
本申请提供的一种发光器件及其制备方法、显示装置，通过在传统发光器件上限制空穴传输层与发光层的材料的能级搭配满足发光层的发光材料的导带能级与所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级之差大于所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级与所述发光层的发光材料的价带能级之差的两倍的条件，即可实现发光器件在保持良好效率及寿命的前提下，抑制载流子在非发光区域的复合，同时抑制器件漏电流，提升器件在低电流下的电流效率，使发光器件在常规使用亮度(500nit左右)下的效率得到大幅提升，使发光器件性能更符合商业应用标准，使量子点电致发光技术应用于显示行业的目标更进一步。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是一种发光器件在电流效率与亮度之间的JVL曲线图；
图2是一种发光器件在工作过程中的载流子的迁移轨迹示意图；
图3是本申请实施例提供的一种发光器件的结构示意图；
图4是本申请实施例提供的一种发光器件的制备方法的流程示意图；
图5是本申请实施例提供的另一种发光器件的制备方法的流程示意图；
图6是本申请的实施例1与对比例1中的一种发光器件在电流密度与电压之间的JVL曲线对比图；
图7是本申请的实施例2与对比例3中的一种发光器件在电流效率与亮度之间的JVL曲线对比图；
图8是本申请的实施例1与对比例1、对比例2中的一种发光器件在电流效率与亮度之间的JVL曲线对比图；
图9是本申请实施例提供的一种显示装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请的描述中，术语“包括”是指“包括但不限于”。本发明的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本发明范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
当前大部分针对QLED的研究主要涉及如何提升器件的电流效率(CE)及延长器件的寿命。而申请人在实际研究中发现，器件的电流效率(CE)并不是一个稳定的状态。如果以器件亮度(Luminuance)为横坐标，器件电流效率(Current Efficiency)为纵坐标作图，呈现的状态一般如图1所示。
在图1中，可以发现在很大范围内器件效率会随着器件亮度的增加而增加，在这种情况下虽然器件的最大效率(CE_max)已经有了相当不错的表现，而其对应的常规使用亮度(500nit左右)下的效率却很低，无法达到QLED日常使用的需求。
为了解决这一问题，申请人经过研究发现了如图2所示为QLED器件工作过程中的载流子的迁移轨迹示意图。在图2中，通入器件的电流最终产生了三种效果：
(1)载流子在发光层复合产生光，记为效果I(1)；
(2)载流子通过空穴传输层的价带与发光层的导带复合产生不需要的电磁波，记为效果I(2)；
(3)电子隧穿过量子点层，在器件中以热能散失，记为效果I(3)。
在器件亮度较大时，驱动电压较高，此时效果I(1)占主导，所以电流效率高。在常规使用亮度(500nit左右)下，驱动电压较低，此时效果I(2)占比增加，导致电流效率低。
基于此，本申请通过在发光器件上限制空穴传输层与发光层的材料的能级搭配满足发光层的导带能级与所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级之差大于所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级与所述发光层的发光材料的价带能级之差的两倍的条件，以实现发光器件在保持良好效率及寿命的前提下，使发光器件在常规使用亮度下的效率得到大幅提升，使发光器件性能更符合商业应用标准，使量子点电致发光技术应用于显示行业的目标更进一步。
为了便于理解本发明的以上发明构思，下面结合附图和具体实施例，对本发明的以上发明构思进行更详细的说明。
在一个实施例中，如图3所示，本发明提供一种发光器件，所述发光器件100包括层叠设置的阳极20、空穴传输层40和发光层50和阴极70；其中：
所述发光层50的材料包括发光材料，所述空穴传输层40的材料包括第一空穴传输材料；所述发光材料的导带能级CBQD与所述第一空穴传输材料的价带能级VBHT的差值为第一差值；所述第一空穴传输材料的价带能级VBHT与所述发光材料的价带能级VBQD的差值为第二差值，其中，所述第一差值大于两倍所述第二差值，即所述发光材料的导带能级CBQD与所述第一空穴传输材料的价带能级VBHT之差大于所述第一空穴传输材料的价带能级VBHT与所述发光材料的价带能级VBQD之差的两倍，即：(CBQD-VBHT)＞2(VBHT-VBQD)。
在本实施例中，通过在传统发光器件上限制空穴传输层与发光层的材料的能级搭配满足发光层的发光材料的导带能级与所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级之差大于所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级与所述发光层的发光材料的价带能级之差的两倍的条件，即可实现发光器件在保持良好效率及寿命的前提下，抑制载流子在非发光区域的复合，同时抑制器件漏电流，提升器件在低电流下的电流效率，使发光器件在常规使用亮度(500nit左右)下的效率得到大幅提升，使发光器件性能更符合商业应用标准，使量子点电致发光技术应用于显示行业的目标更进一步。
在本实施例中，导带能级CBQD、价带能级VBHT分别指导带底能级和价带顶能级。导带底能级是电子的势能，价带顶能级是绝对零度时电子的最高能量。导带底能级和价带顶能级之间为半导体材料的能带隙。
如图2所示的QLED器件工作过程中的载流子的迁移轨迹示意图中，通入器件的电流最终产生了三种效果：(1)载流子在发光层复合产生光，记为效果I(1)；(2)载流子通过空穴传输层的价带与发光层的导带复合产生不需要的电磁波，记为效果I(2)；(3)电子隧穿过量子点层，在器件中以热能散失，记为效果I(3)。在器件亮度较大时，驱动电压较高，此时I(1)占主导，所以电流效率高。在常规使用亮度(500nit左右)下，驱动电压较低，此时I(2)占比增加，导致电流效率低。提高器件在常规使用亮度下的效率实际上就是提升I(1)的占比，减小I(2)的占比。CBQD-VBHT代表了I(2)发生所需要的最小能量，CBQD-VBHT越大，I(2)越不容易发生；VBHT-VBQD代表了空穴传输层价带顶位置的空穴迁移到发光层所需要的最小能量，VBHT-VBQD越小，空穴传输层价带顶位置的空穴越容易迁移到发光层，越有利于I(1)的发生。所以，当满足条件CBQD-VBHT＞2(VBHT-VBQD)时，I(1)占主导，此时电流效率增加。
在本实施例中，所述发光层(EML)50位于空穴传输层(HTL)40远离阳极20的一侧，其中，发光层50的发光材料为量子点，例如，红色量子点、绿色量子点及蓝色量子点中的一种。量子点可以选自但不限于单一结构量子点以及核壳结构量子点中的至少一种。例如，量子点可以选自但不限于II-VI族化合物、III-V族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种；所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe以及CdZnSTe中的至少一种；所述III-V族化合物选自InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP以及InAlNP；所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2和AgInS2中的至少一种；所述核壳结构的量子点的核选自所述单一结构量子点中的任意一种，所述核壳结构的量子点的壳层材料选自CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种。
在一个实施例中，所述发光层50的厚度大于等于10nm，具体为在10nm至200nm之间，可有效地防止电子隧穿过电子点层，在器件中以热能散失(即上述提到的效果I(3))，同时也需要电子迁移至发光层50与空穴传输层40界面处复合，由于发光层50的迁移率低，适当增加发光层50的厚度也可有效地抑制载流子通过空穴传输层的价带与发光层的导带复合产生不需要的电磁波(即上述提到的效果I(2))。
在本实施例中，通过在传统发光器件结构上限制发光层的厚度大于等于10nm以及限制空穴传输层的第一空穴传输材料与发光层的发光材料的能级搭配满足发光层的发光材料的导带能级与所述空穴传输层的材料的价带能级之差大于所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级与所述发光层的发光材料的价带能级之差的两倍的条件，即可实现发光器件在保持良好效率及寿命的前提下，抑制载流子在非发光区域的复合，同时抑制器件漏电流，提升器件在低电流下的电流效率，使发光器件在常规使用亮度(500nit左右)下的效率得到大幅提升，使发光器件性能更符合商业应用标准。
在一个实施例中，所述发光层的发光材料的导带能级CBQD与所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级VBHT之差大于所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级VBHT与所述发光层的发光材料的价带能级VBQD之差，即如以下公式(1)所示：
CBQD-VBHT＞2(VBHT-VBQD)……(1)
当空穴传输层的第一空穴传输材料与发光层的发光材料的能级搭配不符合上述公式(1)时，载流子通过空穴传输层的第一空穴传输材料的价带与发光层的发光材料的导带复合产生不需要的电磁波(即上述提到的效果I(2))的占比较大，影响CE_500nit，情况严重时甚至会导致CE_max不达标。可以将选取的发光层的发光材料和空穴传输层的第一空穴传输材料的能带能级的数据代入所述预设能级匹配条件进行匹配计算，完成不同材料的搭配。
在本实施例中，所述空穴传输层40的第一空穴传输材料可以选自具有空穴传输能力的有机材料，包括但不限于是聚(9,9-二辛基芴-CO-N-(4-丁基苯基)二苯胺)(TFB)、聚乙烯咔唑(PVK)、聚(N,N’-双(4-丁基苯基)-N,N’-双(苯基)联苯胺)(poly-TPD)、聚(9,9-二辛基芴-共-双-N,N-苯基-1,4-苯二胺)(PFB)、4,4’,4”-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCATA)、4,4’-二(9-咔唑)联苯(CBP)、N,N’-二苯基-N,N’-二(3-甲基苯基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(TPD)、N,N’-二苯基-N,N’-(1-萘基)-1,1’-联苯-4,4’-二胺(NPB)、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)、4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺](TAPC)、掺杂石墨烯、非掺杂石墨烯以及C60中的一种或多种。空穴传输层40的材料还可以选自具有空穴传输能力的无机材料，包括但不限于是掺杂或非掺杂的NiO、MoOx、WOx以及CuO中的一种或多种。空穴传输层40的厚度例如可以是10nm至100nm，比如10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、100nm等。
在本实施例中，当空穴传输层的第一空穴传输材料与发光层的发光材料的能级搭配满足发光层的发光材料的导带能级与所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级之差大于所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级与所述发光层的发光材料的价带能级之差的两倍的条件，即可实现发光器件在保持良好效率及寿命的前提下，抑制载流子在非发光区域的复合，同时抑制器件漏电流，提升器件在低电流下的电流效率，使发光器件在常规使用亮度(500nit左右)下的效率得到大幅提升。
请参阅图3，所述阳极20层叠在玻璃衬底10上。
所述玻璃衬底10的材料为本领域已知用于衬底的材料，例如透明导电氧化物材料，选自氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟锡锌(ITZO)中的一种或多种。
所述阳极20可以选自金属、碳材料以及金属氧化物中的一种或多种，金属例如可以是Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca以及Mg中的一种或多种；碳材料例如可以是石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的一种或多种；金属氧化物可以是掺杂或非掺杂金属氧化物，包括ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO以及AMO中的一种或多种，也包括掺杂或非掺杂透明金属氧化物之间夹着金属的复合电极，复合电极包括但不限于是AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO2/Ag/TiO2、TiO2/Al/TiO2、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS、TiO2/Ag/TiO2以及TiO2/Al/TiO2中的一种或多种。阳极20的厚度为本领域已知的阳极厚度，例如可以是10nm至200nm，比如10nm、50nm、80nm、100nm、120nm、150nm、200nm等。
进一步参阅图3，在一个实施例中，所述发光器件100还包括空穴注入层(HIL)30。所述空穴注入层30位于空穴传输层40与阳极20之间。空穴注入层30的材料可以选自具有空穴注入能力的材料，包括但不限于是PEDOT:PSS、MCC、CuPc、F4-TCNQ、HATCN、过渡金属氧化物、过渡金属硫系化合物中的一种或多种。PEDOT:PSS为高分子聚合物，中文名为聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)。空穴注入层30的厚度例如可以是10nm至100nm，比如10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、100nm等。
进一步参阅图3，在一个实施例中，所述发光器件100还包括电子传输层(ETL)60。所述电子传输层60位于发光层50与阴极70之间，其中，电子传输层60可采用本领域常规的纳米氧化物电子传输材料，包括但不限于以下材料：纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化锡、纳米钛酸钡等，及其相应的元素掺杂纳米氧化物电子传输材料，所用掺杂元素包括但不限于以下元素：铝元素、镁元素、锂元素、锰元素、钇元素、镧元素、铜元素、镍元素、锆元素、铈元素、钆元素等。
进一步参阅图3，在一个实施例中，所述阴极70设置在电子传输层60之上。所述阴极70的材料可以选自金属、碳材料以及金属氧化物中的一种或多种，金属例如可以是Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca以及Mg中的一种或多种；碳材料例如可以是石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的一种或多种；金属氧化物可以是掺杂或非掺杂金属氧化物，包括ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO以及AMO中的一种或多种，也包括掺杂或非掺杂透明金属氧化物之间夹着金属的复合电极，复合电极包括但不限于是AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO2/Ag/TiO2、TiO2/Al/TiO2、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS、TiO2/Ag/TiO2以及TiO2/Al/TiO2中的一种或多种。阴极70的厚度为本领域已知的阴极厚度，例如可以是10nm至200nm，比如10nm、35nm、50nm、80nm、120nm、150nm、200nm等。
可以理解，发光器件100除上述各功能层外，还可以增设一些常规用于发光器件的有助于提升发光器件性能的功能层，例如电子阻挡层、空穴阻挡层、电子注入层、界面修饰层等。可以理解，发光器件100的各层的材料以及厚度可以依据发光器件100的发光需求进行调整。
基于同一构思，本申请还提供一种发光器件100的制备方法。
在一个实施例中，如图4所示，所述发光器件100为正置型量子点发光二极管，所述发光器件100的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤S61、提供阳极。
在本实施例中，基板为ITO(Indium-Tin Oxide，氧化铟锡)基板，ITO基板的基底需要经过预处理过程，其具体的处理步骤包括：将ITO导电玻璃用清洁剂清洗，初步去除表面存在的污渍，随后依次在去离子水、异丙醇、丙酮、去离子水中分别超声清洗，以除去表面存在的杂质，最后用高纯氮气吹干，即可得到ITO阳极。
步骤S62、在阳极上层叠设置空穴传输层、发光层和阴极。
其中，所述发光层的材料包括发光材料，所述空穴传输层的材料包括第一空穴传输材料；所述发光材料的导带能级与所述第一空穴传输材料的价带能级的差值为第一差值；所述第一空穴传输材料的价带能级与所述发光材料的价带能级的差值为第二差值，所述第一差值大于两倍所述第二差值；即所述发光材料的导带能级与所述第一空穴传输材料的价带能级之差大于所述第一空穴传输材料的价带能级与所述发光材料的价带能级之差的两倍；发光层的厚度大于等于10nm。
可以理解，在发光器件还包括空穴注入层时，步骤S62为：在阳极上层叠设置空穴注入层、空穴传输层、发光层和阴极。进一步的，在发光器件还包括电子传输层时，步骤S62为：在阳极上层叠设置空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极。具体包括：
步骤S621、在阳极衬底的基板上设置空穴注入层。
将ITO基板置于匀胶机上，用配制好的空穴注入材料的溶液旋涂成膜，通过调节溶液的浓度、旋涂速度和旋涂时间来控制膜厚，然后在适当温度下热退火处理得到空穴注入层。
步骤S622、在所述空穴注入层上设置空穴传输层。
将ITO基板置于匀胶机上，用配制好的空穴传输材料的溶液旋涂成膜，通过调节溶液的浓度、旋涂速度和旋涂时间来控制膜厚，然后在适当温度下热退火处理得到空穴传输层。
步骤S623、在所述空穴传输层上设置发光层。
具体地，将已旋涂好的空穴传输层的基板置于匀胶机上，将配制好预设浓度的发光材料的溶液旋涂成膜，通过调节溶液的浓度、旋涂速度和旋涂时间来控制发光层的厚度，约20～60nm，在适当温度下干燥处理。
步骤S624、在所述发光层上设置电子传输层。
将电子传输材料配制成预设浓度的溶液；
将已旋涂好发光层的基板置于匀胶机上，将配制好预设浓度的电子传输材料的溶液分别旋涂成膜，通过调节溶液的浓度、旋涂速度来控制每层电子传输层的厚度，厚度为20-60nm，然后再分别退火成膜，得到电子传输层。
步骤S625、在所述电子传输层上设置阴极。
将沉积完各功能层的衬底置于蒸镀仓中通过掩膜板热蒸镀一层40-80nm的阴极的材料作为阴极。
可以理解的是，发光器件的制备方法还可以包括封装步骤，封装材料可以是丙烯酸树脂或环氧树脂，封装可以是机器封装或手动封装，可以采用紫外固化胶封，进行封装步骤的环境中氧气和水的浓度均低于0.1ppm，以保证发光器件的稳定性。
在一个实施例中，如图5所示，所述发光器件100为倒置型量子点发光二极管，所述发光器件100的制备方法，具体包括如下步骤：
步骤S71、提供阴极；
步骤S72、在阴极上层叠设置发光层、空穴传输层和阳极；
其中，所述发光层的材料包括发光材料，所述空穴传输层的材料包括第一空穴传输材料；所述发光材料的导带能级与所述第一空穴传输材料的价带能级的差值为第一差值；所述第一空穴传输材料的价带能级与所述发光材料的价带能级的差值为第二差值，所述第一差值大于两倍所述第二差值；即所述发光材料的导带能级与所述第一空穴传输材料的价带能级之差大于所述第一空穴传输材料的价带能级与所述发光材料的价带能级之差的两倍；发光层的厚度大于等于10nm。
可以理解，在发光器件还包括电子传输层时，步骤S72为：在阴极上层叠设置电子传输层、发光层、空穴传输层和阳极。进一步的，在发光器件还包括空穴注入层时，步骤S72为：在阴极上层叠设置电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极。
可以理解，在发光器件还包括电子阻挡层、空穴阻挡层、电子注入层和/或界面修饰层等其它功能层时，所述发光器件的制备方法还包括形成所述各功能层的步骤。
需要说明的是，本申请中阳极20、发光层50及阴极70以及其他功能层均可采用本领域常规技术制备，包括但不限于是溶液法和沉积法，其中，溶液法包括但不限于是旋涂、涂布、喷墨打印、刮涂、浸渍提拉、浸泡、喷涂、滚涂或浇铸；沉积法包括化学法和物理法，化学法包括但不限于是化学气相沉积法、连续离子层吸附与反应法、阳极氧化法、电解沉积法或共沉淀法，物理法包括但不限于是热蒸发镀膜法、电子束蒸发镀膜法、磁控溅射法、多弧离子镀膜法、物理气相沉积法、原子层沉积法或脉冲激光沉积法。当采用溶液法制备阳极20、发光层50、阴极70以及其他功能层时，需增设干燥处理工序。
可以理解的是，发光器件的制备方法还可以包括封装步骤，封装材料可以是丙烯酸树脂或环氧树脂，封装可以是机器封装或手动封装，可以采用紫外固化胶封，进行封装步骤的环境中氧气和水的浓度均低于0.1ppm，以保证发光器件的稳定性。
基于同一构思，在一个实施例中，如图9所示，本申请还提供一种显示装置，包括上述任一实施例所述的发光器件100。
在本实施例中，所述发光器件100与上述任一实施例所述的发光器件100是一致，具体的结构与功能可以参考上述任一实施例所述的发光器件100，在此不再赘述。
在本实施例中，所述显示装置可以为任何具有显示功能的电子产品，电子产品包括但不限于是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、数码摄像机、智能可穿戴设备、智能称重电子秤、车载显示器、电视机或电子书阅读器，其中，智能可穿戴设备例如可以是智能手环、智能手表、虚拟现实(Virtual Reality，VR)头盔等。
在本实施例中，所述显示装置包括发光器件100，通过在传统发光器件结构上限制发光层的厚度大于等于10nm以及限制空穴传输层的第一空穴传输材料与发光层的发光材料的能级搭配满足发光层的发光材料的导带能级与所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级之差大于所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级与所述发光层的发光材料的价带能级之差的两倍的条件，即可实现发光器件在保持良好效率及寿命的前提下，抑制载流子在非发光区域的复合，同时抑制器件漏电流，提升器件在低电流下的电流效率，使发光器件在常规使用亮度(500nit左右)下的效率得到大幅提升，使发光器件性能更符合商业应用标准，使量子点电致发光技术应用于显示行业的目标更进一步。
下面通过具体实施例、对比例和实验例对本申请的技术方案及技术效果进行详细说明，以下实施例仅仅是本申请的部分实施例，并非对本申请作出具体限定。
实施例1
器件结构为阳极(ITO)//空穴注入层(PEDOT:PSS)//空穴传输层TFB//发光层(QDs)//电子传输层(ZnO)/阴极(Al)的发光器件(QLED器件)。其中，QDs材料是组分为CdSe/ZnS的核壳结构绿色量子点，厚度为10nm。
CdSe/ZnS的核壳结构绿色量子点的导带能级CBQD的位置-3.8eV，价带能级VBQD的位置-6.1eV。TFB的价带能级VBHT的位置-5.4eV。CBQD-VBHT＝1.6eV，2(VBHT-VBQD)＝1.4eV，CBQD-VBHT＞2(VBHT-VBQD)。
对比例1
与实施例1的不同之处在于发光层的厚度为8nm。
对比例2
与实施例1的不同之处在于将空穴传输层材料由TFB换成Poly-TPD。CdSe/ZnS的核壳结构绿色量子点的导带能级CBQD的位置-3.8eV，价带能级VBQD的位置-6.1eV。Poly-TPD的价带能级VBHT的位置-5.1eV。CBQD-VBHT＝1.3eV，2(VBHT-VBQD)＝1.4eV，CBQD-VBHT＜2(VBHT-VBQD)。
实施例2
与实施例1的不同之处在于器件结构为ITO//PEDOT:PSS//PVK//QDs//ZnO//Al的QLED器件，量子点材料为CdSe/ZnS的核壳结构蓝色量子点，厚度为15nm，将空穴传输层由TFB换成PVK。CdSe/ZnS的核壳结构蓝色量子点的导带能级CBQD的位置-3.5eV，价带能级VBQD的位置-6.5eV。PVK的价带能级VBHT的位置-5.8eV。CBQD-VBHT＝2.3eV，2(VBHT-VBQD)＝1.4eV，CBQD-VBHT＞2(VBHT-VBQD)。
对比例3
与实施例2的不同之处在于将空穴传输层由PVK换成TFB。CdSe/ZnS的核壳结构蓝色量子点的导带能级CBQD的位置-3.5eV，价带能级VBQD的位置-6.5eV。TFB的价带能级VBHT的位置-5.4eV。CBQD-VBHT＝2eV，2(VBHT-VBQD)＝2.2eV，CBQD-VBHT＜2(VBHT-VBQD)。
分别测试实施例1、实施例2、对比例1、对比例2、对比例3制备的发光器件的JVL曲线，通过LabView控制QE PRO光谱仪、Keithley 2400、Keithley 6485搭建的效率测试系统测得，驱动电压为0～4v，步长为0.1v。结果分别如图6、图7、图8所示，另外分别测试上述发光器件能达到的最大电流效率CE@max以及常规使用亮度(500nit左右)的效率CE@500nit，结果如表1所示。其中，CE@max表示发光器件的最大电流效率，CE@500nit为500尼特亮度下的电流效率。
表1
由如图6、图7、图8和表1的结果可知，对比例1中发光层厚度减为8nm的发光器件在通电电压到2.5V附近时发生漏电导致发光器件的CE@max、CE@500nit均大幅降低。
对比例2中的空穴传输层与量子点层的搭配不合适导致CE@max、CE@500nit均较低。
对比例3中同样空穴传输层与量子点层的搭配不合适导致CE@max虽然较高，但是CE@500nit偏低。
实施例1和实施例2中的数据相差较大，主要针对的器件颜色不一样，测试仪器的响应系数不同。
实施例2中的空穴传输层与发光层的搭配不合适导致CE@max虽然较高，但是CE@500nit偏低，换为满足本发明限制条件的PVK材料后，情况明显改善。
通过对比例1-3以及实施例1-2，说明本申请提供的发光器件，通过在传统发光器件结构上限制发光层的厚度大于等于10nm以及限制空穴传输层与发光层的发光材料的能级搭配满足发光层的发光材料的导带能级与所述空穴传输层的材料的价带能级之差大于所述空穴传输层的第一空穴传输材料的价带能级与所述发光层的发光材料的价带能级之差的两倍的条件，即可实现发光器件在保持良好效率及寿命的前提下，使发光器件在常规使用亮度下的效率得到大幅提升，使发光器件性能更符合商业应用标准。
以上对本申请实施例所提供的发光器件及显示装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (11)

1.一种发光器件，其特征在于，所述发光器件包括层叠设置的阳极、空穴传输层、发光层和阴极；所述发光层的材料包括发光材料，所述空穴传输层的材料包括第一空穴传输材料；所述发光材料的导带能级与所述第一空穴传输材料的价带能级的差值为第一差值；所述第一空穴传输材料的价带能级与所述发光材料的价带能级的差值为第二差值，其中，所述第一差值大于两倍所述第二差值。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述发光层的厚度大于等于10nm。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述发光材料选自单一结构量子点及核壳结构量子点中的至少一种，所述单一结构量子点选自II-VI族化合物、III-V族化合物和I-III-VI族化合物中的至少一种，所述II-VI族化合物选自CdSe、CdS、CdTe、ZnSe、ZnS、CdTe、ZnTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnTeS、CdSeS、CdSeTe、CdTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe及CdZnSTe中的至少一种，所述III-V族化合物选自InP、InAs、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、InAsP、InNP、InNSb、GaAlNP及InAlNP中的至少一种，所述I-III-VI族化合物选自CuInS2、CuInSe2及AgInS2中的至少一种；所述核壳结构的量子点的核选自所述单一结构量子点中的任意一种，所述核壳结构的量子点的壳层材料选自CdS、CdTe、CdSeTe、CdZnSe、CdZnS、CdSeS、ZnSe、ZnSeS和ZnS中的至少一种；和/或，
所述第一空穴传输材料选自TFB、PVK、poly-TPD、TCATA、CBP、TPD、NPB、PEDOT:PSS、TAPC、掺杂石墨烯、非掺杂石墨烯以及C60中的一种或多种，或者所述第一空穴传输材料选自掺杂或非掺杂的NiO、MoOx、WOx以及CuO中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述发光器件还包括空穴注入层，所述空穴注入层位于空穴传输层与阳极之间；和/或，所述空穴注入层的材料选自PEDOT:PSS、MCC、CuPc、F4-TCNQ、HATCN、过渡金属氧化物、过渡金属硫系化合物中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述发光器件还包括电子传输层，所述电子传输层位于发光层与阴极之间；和/或，所述电子传输层的材料选自纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化锡、纳米钛酸钡，及其元素掺杂纳米氧化物电子传输材料中的至少一种，所用掺杂元素选自铝元素、镁元素、锂元素、锰元素、钇元素、镧元素、铜元素、镍元素、锆元素、铈元素、钆元素中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述阳极的材料选自金属、碳材料以及金属氧化物中的一种或多种，所述金属选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca以及Mg中的一种或多种；所述碳材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的一种或多种；所述金属氧化物包括掺杂或非掺杂金属氧化物，包括ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO以及AMO中的一种或多种，或者包括掺杂或非掺杂透明金属氧化物之间夹着金属的复合电极，所述复合电极选自AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO2/Ag/TiO2、TiO2/Al/TiO2、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS、TiO2/Ag/TiO2以及TiO2/Al/TiO2中的一种或多种；和/或，所述阴极的材料选自金属、碳材料以及金属氧化物中的一种或多种，所述金属选自Al、Ag、Cu、Mo、Au、Ba、Ca以及Mg中的一种或多种；所述碳材料选自石墨、碳纳米管、石墨烯以及碳纤维中的一种或多种；所述金属氧化物包括掺杂或非掺杂金属氧化物，包括ITO、FTO、ATO、AZO、GZO、IZO、MZO以及AMO中的一种或多种，或者包括掺杂或非掺杂透明金属氧化物之间夹着金属的复合电极，所述复合电极选自AZO/Ag/AZO、AZO/Al/AZO、ITO/Ag/ITO、ITO/Al/ITO、ZnO/Ag/ZnO、ZnO/Al/ZnO、TiO2/Ag/TiO2、TiO2/Al/TiO2、ZnS/Ag/ZnS、ZnS/Al/ZnS、TiO2/Ag/TiO2以及TiO2/Al/TiO2中的一种或多种。
7.一种发光器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
提供阳极；
在所述阳极上层叠设置空穴传输层、发光层和阴极；
其中，所述发光材料的导带能级与所述第一空穴传输材料的价带能级的差值为第一差值；所述第一空穴传输材料的价带能级与所述发光材料的价带能级的差值为第二差值，所述第一差值大于两倍所述第二差值；
或者，
提供阴极；
在所述阴极上层叠设置发光层、空穴传输层和阳极；
其中，所述发光材料的导带能级与所述第一空穴传输材料的价带能级的差值为第一差值；所述第一空穴传输材料的价带能级与所述发光材料的价带能级的差值为第二差值，所述第一差值大于两倍所述第二差值。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述发光器件还包括空穴注入层，所述在所述阳极上层叠设置空穴传输层、发光层和阴极的步骤包括：在所述阳极上层叠设置空穴注入层、空穴传输层、发光层和阴极；
或者，
所述发光器件还包括空穴注入层，所述在所述阴极上层叠设置发光层、空穴传输层和阳极的步骤包括：在所述阴极上层叠设置发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述发光器件还包括电子传输层，所述在所述阳极上层叠设置空穴注入层、空穴传输层、发光层和阴极的步骤包括：在所述阳极上层叠设置空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层和阴极；
或者，
所述发光器件还包括电子传输层，所述在所述阴极上层叠设置发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极的步骤包括：在所述阴极上层叠设置电子传输层、发光层、空穴传输层、空穴注入层和阳极。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述发光层的厚度大于等于10nm。
11.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求1至6任一项所述的发光器件。
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