CN117397390A - 发光器件及其制备方法、显示基板 - Google Patents

发光器件及其制备方法、显示基板 Download PDF

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CN117397390A CN202280001177.6A CN202280001177A CN117397390A CN 117397390 A CN117397390 A CN 117397390A CN 202280001177 A CN202280001177 A CN 202280001177A CN 117397390 A CN117397390 A CN 117397390A
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Abstract

一种发光器件,发光器件包括:第一电极、第二电极、设置于第一电极和第二电极之间的发光层,以及设置于第一电极和发光层之间的载流子功能层。其中,载流子功能层包括第一载流子功能层和第二载流子功能层,第一载流子功能层比第二载流子功能层靠近发光层,且第一载流子功能层和第二载流子功能层包括主体材料和配体材料,第一载流子功能层和第二载流子功能层的主体材料包括相同的原子。第一载流子功能层中的配体材料的质量分数,大于第二载流子功能层中的配体材料的质量分数。

Description

发光器件及其制备方法、显示基板 技术领域
本公开涉及显示技术领域,尤其涉及一种发光器件及其制备方法、显示基板。
背景技术
量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes,QLED)器件具有色域高、自发光、启动电压低、响应速度快等优点,因此在显示领域中得到了广泛的关注。量子点发光二极管器件的基板工作原理是:分别向量子点发光层的两侧注入电子和空穴,这些电子和空穴在量子点发光层中复合后形成光子,最终通过光子发光。
发明内容
一方面,提供一种发光器件,发光器件包括:第一电极、第二电极、设置于所述第一电极和所述第二电极之间的发光层,以及设置于所述第一电极和所述发光层之间的载流子功能层。其中,所述载流子功能层包括第一载流子功能层和第二载流子功能层,所述第一载流子功能层比所述第二载流子功能层靠近所述发光层,且所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层包括主体材料和配体材料,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的主体材料包括相同的原子。所述第一载流子功能层中的配体材料的质量分数,大于所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数。
在一些实施例中,所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数,为所述第一载流子功能层中的配体材料的质量分数的10%~80%。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层中的配体材料的质量分数范围为5%~50%,所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数范围为0.5%~40%。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层中的配体材料为第一配体,所述第二载流子功能层中的配体材料为第二配体,所述第一配体和所述第二配体的极性相反。
在一些实施例中,所述发光层与所述第一配体的极性相反。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层中的配体材料为第一配体,所述第一配体包括第一子配体和第二子配体,所述第一子配体和所述第二子配体的材料不同。
在一些实施例中,所述第一子配体和所述第二子配体的极性相反。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层相对靠近所述发光层一侧所含的配体材料的浓度,大于相对远离所述发光层一侧所含的配体材料的浓度。
在一些实施例中,所述第二载流子功能层中的配体材料为第二配体,所述第一子配体和所述第二配体的材料相同;且所述第二载流子功能层的主体材料和所述第一载流子功能层的主体材料相同。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层中的第二子配体和所述第二载流子功能层中第二配体的质量分数相同。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层中的第一子配体的碳原子个数范围为2个~6个。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层包括第一配体,所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数为0。
在一些实施例中,所述第二载流子功能层的表面粗糙度是0.2nm~1.5nm。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层的主体材料为纳米粒子,所述纳米粒子的粒径为3nm~5nm。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层的第一配体与所述第一载流子功能层主体材料的原子之间包括吸附作用力。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层的主体材料的表面粗糙度是0.5nm~2nm。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层的厚度,与所述第二载流子功能层的厚度的比值范围为1:20~20:1。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层的厚度,小于所述第二载流子功能层的厚度。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的厚度之和为20nm~60nm。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层的厚度范围为5nm~55nm;所述第二载流子功能层的厚度范围为5nm~55nm。
在一些实施例中,所述配体材料包括有机配体和无机配体中的任一者。
在一些实施例中,所述发光层的材料为量子点。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层与所述第二载流子功能层的能级差,大于所述第二载流子功能层与所述第一电极的能级差,且大于所述第一载流子功能层与所述发光层的能级差。
在一些实施例中,所述载流子功能层为电子传输层,其中,所述第一载流子功能层为第一电子传输层,所述第二载流子功能层为第二电子传输层。 所述配体的LUMO能级比所述电子传输层的LUMO能级高。
在一些实施例中,所述配体材料的LUMO能级比所述电子传输层的LUMO能级高1eV以上。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的主体材料包括的相同原子为氧原子和锌原子。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层中的至少一者还包括掺杂原子,所述掺杂原子包括镁、铝、锆、铪和钇中的至少一者。
在一些实施例中,所述载流子功能层为空穴传输层,其中,所述第一载流子功能层为第一空穴传输层,所述第二载流子功能层为第二空穴传输层,所述配体材料的HOMO能级比所述空穴传输层的HOMO能级低。
在一些实施例中,所述配体材料的HOMO能级比所述空穴传输层的HOMO能级低1eV以上。
在一些实施例中,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的主体材料包括的相同原子为原子,以及镍原子、钼原子、钨原子、钒原子、锆原子中的任一者。
另一方面,提供一种发光器件的制备方法,制备方法包括:形成第一电极和第二电极、形成所述第一电极和所述第二电极之间的发光层,及形成位于所述第一电极一侧的载流子功能层。其中,所述形成位于所述第一电极一侧的载流子功能层的步骤包括:形成第一载流子功能层和形成第二载流子功能层。所述第一载流子功能层比所述第二载流子功能层靠近所述发光层,且所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层包括主体材料和配体材料,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的主体材料包括相同的原子,所述第一载流子功能层中的配体材料的质量分数,大于所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数。
在一些实施例中,所述形成第二载流子功能层的步骤包括:采用磁控溅射工艺形成所述第二载流子功能层;或,所述形成第二载流子功能层的步骤包括:形成第二溶液,将所述第二溶液通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成所述第二载流子功能层;其中,所述第二溶液包含形成所述第二载流子功能层的主体材料,且所述第二溶液中所含配体材料的质量分数大于等于0。
在一些实施例中,所述形成第一载流子功能层的步骤包括:形成第一溶液,将所述第一溶液通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成所 述第一载流子功能层。其中,所述第一溶液含有形成所述第一载流子功能层的主体材料,且所述第一溶液中还含有配体材料,且所述第一载流子功能层中的配体材料的质量分数,大于所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数。
或者,所述形成第一载流子功能层的步骤包括:形成第三溶液,将所述第三溶液通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成初始第一载流子功能层,其中,所述第三溶液含有形成所述第一载流子功能层的主体材料,所述第三溶液中还含有配体材料,且所述初始第一载流子功能层中的配体材料的质量分数,与所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数相等,通过第四溶液浸泡所述初始第一载流子功能层,形成所述第一载流子功能层,其中,所述第四溶液为含有配体材料的溶液。
在一些实施例中,所述形成第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的步骤包括:形成初始载流子功能层,通过第五溶液浸泡所述初始载流子功能层,使得被浸泡的所述初始载流子功能层靠近所述第五溶液的部分形成所述第一流子传输层,另一部分形成所述第二载流子功能层。其中,所述第五溶液为含有配体材料的溶液。
又一方面,提供一种显示基板,包括如上所述的发光器件。
附图说明
为了更清楚地说明本公开中的技术方案,下面将对本公开一些实施例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公开的一些实施例的附图,对于本领域普通技术人员来讲,还可以根据这些附图获得其他的附图。此外,以下描述中的附图可以视作示意图,并非对本公开实施例所涉及的产品的实际尺寸、方法的实际流程、信号的实际时序等的限制。
图1a为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的结构图;
图1b为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的亮度随电压变化的曲线图;
图1c为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的EQE随电压变化的曲线图;
图1d为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的亮度随时间衰减的曲线图;
图2为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的另一种结构图;
图3为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图4为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图5为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图6为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图7为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图8为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图9a为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图9b为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图10为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图11为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的膜层能极差示意图;
图12为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图13为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的制备方法的流程图;
图14~图19为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的制备方法的步骤图;
图20为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图21为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的制备方法的另一种流程图;
图22为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图23为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的制备方法的又一种流程图;
图24为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的又一种结构图;
图25为本公开根据一些实施例所提供的发光器件的制备方法的又一种流程图;
图26为本公开根据一些实施例所提供的载流子功能层的制备步骤图;
图27为本公开根据一些实施例所提供的载流子功能层的另一种制备流程图;
图28为本公开根据一些实施例所提供的显示基板的结构图;
图29为本公开根据一些实施例所提供的显示装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图,对本公开一些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公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开所提供的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
除非上下文另有要求,否则,在整个说明书和权利要求书中,术语“包括 (comprise)”及其其他形式例如第三人称单数形式“包括(comprises)”和现在分词形式“包括(comprising)”被解释为开放、包含的意思,即为“包含,但不限于”。在说明书的描述中,术语“一个实施例(one embodiment)”、“一些实施例(some embodiments)”、“示例性实施例(exemplary embodiments)”、“示例(example)”、“特定示例(specific example)”或“一些示例(some examples)”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外,所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。
以下,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
在描述一些实施例时,可能使用了“耦接”和“连接”及其衍伸的表达。例如,描述一些实施例时可能使用了术语“连接”以表明两个或两个以上部件彼此间有直接物理接触或电接触。又如,描述一些实施例时可能使用了术语“耦接”以表明两个或两个以上部件有直接物理接触或电接触。然而,术语“耦接”或“通信耦合(communicatively coupled)”也可能指两个或两个以上部件彼此间并无直接接触,但仍彼此协作或相互作用。这里所公开的实施例并不必然限制于本文内容。
“A、B和C中的至少一个”与“A、B或C中的至少一个”具有相同含义,均包括以下A、B和C的组合:仅A,仅B,仅C,A和B的组合,A和C的组合,B和C的组合,及A、B和C的组合。
“A和/或B”,包括以下三种组合:仅A,仅B,及A和B的组合。
如本文中所使用,根据上下文,术语“如果”任选地被解释为意思是“当……时”或“在……时”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地,根据上下文,短语“如果确定……”或“如果检测到[所陈述的条件或事件]”任选地被解释为是指“在确定……时”或“响应于确定……”或“在检测到[所陈述的条件或事件]时”或“响应于检测到[所陈述的条件或事件]”。
本文中“适用于”或“被配置为”的使用意味着开放和包容性的语言,其不排除适用于或被配置为执行额外任务或步骤的设备。
另外,“基于”的使用意味着开放和包容性,因为“基于”一个或多个所述条件或值的过程、步骤、计算或其他动作在实践中可以基于额外条件或超出所 述的值。
如本文所使用的那样,“约”、“大致”或“近似”包括所阐述的值以及处于特定值的可接受偏差范围内的平均值,其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即,测量系统的局限性)所确定。
如本文所使用的那样,“平行”、“垂直”、“相等”包括所阐述的情况以及与所阐述的情况相近似的情况,该相近似的情况的范围处于可接受偏差范围内,其中所述可接受偏差范围如由本领域普通技术人员考虑到正在讨论的测量以及与特定量的测量相关的误差(即,测量系统的局限性)所确定。例如,“平行”包括绝对平行和近似平行,其中近似平行的可接受偏差范围例如可以是5°以内偏差;“垂直”包括绝对垂直和近似垂直,其中近似垂直的可接受偏差范围例如也可以是5°以内偏差。“相等”包括绝对相等和近似相等,其中近似相等的可接受偏差范围内例如可以是相等的两者之间的差值小于或等于其中任一者的5%。
应当理解的是,当层或元件被称为在另一层或基板上时,可以是该层或元件直接在另一层或基板上,或者也可以是该层或元件与另一层或基板之间存在中间层。
本文参照作为理想化示例性附图的剖视图和/或平面图描述了示例性实施方式。在附图中,为了清楚,放大了层和区域的厚度。因此,可设想到由于例如制造技术和/或公差引起的相对于附图的形状的变动。因此,示例性实施方式不应解释为局限于本文示出的区域的形状,而是包括因例如制造而引起的形状偏差。例如,示为矩形的蚀刻区域通常将具有弯曲的特征。因此,附图中所示的区域本质上是示意性的,且它们的形状并非旨在示出设备的区域的实际形状,并且并非旨在限制示例性实施方式的范围。
量子点(Quantum Dots,QD)作为新型的发光材料,具有光色纯度高、发光量子效率高、发光颜色可调、使用寿命长等优点,称为目前新型LED(Light Emitting Diodes,发光二极管)发光材料的研究热点。因此,以量子点材料作为发光层的量子点发光二极管(Quantum Dot Light Emitting Diodes,QLED)成为了目前新型显示器件研究的主要方向。
主动式电致量子点发光显示二极管(Active Electroluminescent Quantum Dot Light Emitting Diodes,MQLED)由于其在宽色域、高寿命等方面的潜在优势也得到了越来越广泛的关注,对其研究日益深入,量子点效率不断提升,基本达到产业化水平,进一步采用新的工艺和技术具有重要意义。由于量子 点材料本身的特性,其一般采用印刷技术或者打印的方法,可以有效提高材料利用率,并且为大面积制备提供了有效的途径。
发光器件效率和寿命是发光器件的两个重要性能指标。影响发光器件效率的因素包括QD层的荧光量子产率、发光器件载流子注入平衡以及出光效率,QD层的荧光量子点产率越高、发光器件载流子注入越平衡、发光器件出光效率越高,则越有利于提升发光器件效率。影响发光器件寿命的主要因素包括各功能层稳定性、发光器件效率以及工作电压等,各功能层稳定性越好、发光器件效率越高、工作电压越低,则越有利于提升发光器件的寿命。
基于此,本公开提供一种发光器件10,如图1a和图2所示,发光器件10包括:第一电极1和第二电极2,还包括设置于第一电极1和第二电极2之间的发光层3,以及设置于第一电极1和发光层3之间的载流子功能层6。其中,载流子功能层6包括第一载流子功能层61和第二载流子功能层62,第一载流子功能层61比第二载流子功能层62靠近发光层3,且第一载流子功能层61和第二载流子功能层62包括主体材料和配体材料7,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的主体材料包括相同的原子。第一载流子功能层61中的配体材料7的质量分数,大于第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数。
如图1a和图2所示,载流子功能层6优选为载流子传输层。例如,载流子功能层6为电子传输层4,或载流子功能层6为空穴传输层5。
需要说明的是,配体材料7的质量分数,是指配体材料7的质量与其所在的膜层总质量的比值。例如,第一载流子功能层61中的配体材料7的质量分数,是指配体材料7的质量与第一载流子功能层61的总质量的比值。第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数,是指配体材料7的质量与第二载流子功能层62的总质量的比值。以下关于配体材料7的质量分数的理解同理。
如图1a所示,主体材料指的是主要起到对应载流子传输功能的成分。例如,对于电子传输层4,溅射的Zn xM 1-xO,其中M是指掺杂的金属,并且,0≤x≤1,其主体材料指的是氧化锌薄膜,对于旋涂或者溶胶凝胶法的Zn xM 1-xO,其主要材料指的是氧化锌纳米粒子;对于空穴传输层5,例如,旋涂或者溶胶凝胶法形成的氧化镍,主要材料指的是氧化镍粒子,旋涂或者溶胶凝胶法形成的五氧化二钒,主要材料指的是五氧化二钒粒子,旋涂或者溶胶凝胶法形成的氧化钼,主要材料指的是氧化钼粒子。
在一些示例中,如图1a所示,第一电极1可以为阴极,那么,第二电极 2为阳极。此时,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62可以均为电子传输层4,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62包括的主体材料中相同的原子可以为氧原子和锌原子,即第一载流子功能层61和第二载流子功能层62可以为无机材料氧化锌形成的两层电子传输层4(即第一电子传输层41和第二电子传输层42)。
当第一载流子功能层61和第二载流子功能层62均为电子传输层4的情况下,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,第一电子传输层41比第二电子传输层42靠近发光层3。第一电子传输层41中含有配体材料7,第二电子传输层42可以不含有配体材料7。并且,第一电子传输层41中的配体材料7的质量分数,大于第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数。
可以理解的是,第二电子传输层42中可以不含有配体材料7,依然满足第一电子传输层41中的配体材料7的质量分数,大于第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数的要求。
需要说明的是,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的主体材料中包括氧原子和锌原子之外,还可以包括掺杂原子,具体如下所述,此处不再赘述。
在一些示例中,如图2所示,第一电极1可以为阳极,那么,第二电极2为阴极。此时,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62可以均为空穴传输层5,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的主体材料包括的相同的原子可以为氧原子和镍原子,即第一载流子功能层61和第二载流子功能层62可以为无机材料氧化镍形成的两层空穴传输层5(即第一空穴传输层51和第二空穴传输层52)。
当第一载流子功能层61和第二载流子功能层62均为空穴传输层5的情况下,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52,第一空穴传输层51比第二空穴传输层52靠近发光层3。第一空穴传输层51中含有配体材料7,第二空穴传输层52含有配体材料7,此处并不设限。并且,第一空穴传输层51中的配体材料7的质量分数,大于第二空穴传输层52中的配体材料7的质量分数。
可以理解的是,第二空穴传输层52可以不含有配体材料7,满足第一空穴传输层51中的配体材料7的质量分数,大于第二空穴传输层52中的配体材料7的质量分数的要求。
需要说明的是,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的主体材 料包括的相同的原子可以为氧原子和镍原子,也可以为其他形成空穴传输层5的材料的原子,具体见下述内容,此处不再赘述。
需要说明的是,图1a和图2中采用黑点的图形代表配体材料7,只是示意配体材料7存在的膜层,对于配体材料7的结构、质量及大小没有任何的限定意义,以下附图同理。
如图1a所示,发光器件10的空穴传输层5可以设置两层,例如,第一空穴传输层51和第二空穴传输层52,第一空穴传输层51靠近发光层3,第一空穴传输层51比第二空穴传输层52的HOMO能级较深,第一空穴传输层51的HOMO能级范围为-5.9eV~-5.6eV,第一空穴传输层51的材料可以为4,4,4,-三(咔唑-9-基)三苯胺(TCTA)、4,4'-环己基二[N,N-二(4-甲基苯基)苯胺](TAPC)和聚乙烯咔唑(PVK)中的任一种。第二空穴传输层52相对第一空穴传输层51远离发光层3,第二空穴传输层52的HOMO能级比第一空穴传输层51的HOMO能级浅,第二空穴传输层52的HOMO能级范围为-5.5eV~-5.2eV,第二空穴传输层52的材料可以为N,N'-二苯基-N,N'-(1-萘基)-1,1'-联苯-4,4'-二胺(NPB)、4,4',4'-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)三苯胺(m-MTDATA)和1,2,4,5-四(三氟甲基)苯(TFB)中的任一种。
如图2所示,发光器件10的空穴传输层5为两层,分别为第一空穴传输层51和第二空穴传输层52,第一空穴传输层51靠近发光层3,第一空穴传输层51的HOMO能级较深,第一空穴传输层51的HOMO能级范围为-6.2eV~-5.7eV,第一空穴传输层51的材料可以为氧化钼(MoO x)。第二空穴传输层52相对第一空穴传输层51远离发光层3,第二空穴传输层52的HOMO能级较浅,第二空穴传输层52的HOMO能级范围为-5.7eV~-5.2eV,第二空穴传输层52材料可以为五氧化二钒(V 2O 5)和氧化镍(NiO x)中的任一种。
示例性的,当配体材料7在空穴传输层5时,发光器件10的空穴传输层5为可以为一层,一层空穴传输层5的HOMO能级范围为-6.2eV~-5.2eV,其材料可以为氧化钼(MoO x)、五氧化二钒(V 2O 5)和氧化镍(NiO x)中的任一种。
需要说明的是,当载流子功能层6包括第一载流子功能层61和第二载流子功能层62,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62所包括的主体材料为纳米粒子时,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62主体材料的纳米粒子的粒径可以不同。
以下介绍采用第一载流子功能层61中的配体材料7的质量分数,大于第 二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数形成的发光器件10的性能。
在一些示例中,如表1、图1b、图1c和图1d所示,图中以氧化锌(ZnO)代表形成的第一载流子功能层61(即第一电子传输层41),其中,QD代表量子点发光层。ZnO NP代表氧化锌纳米粒子形成的第一电子传输层41,第一电子传输层41含有配体材料7,可以采用旋涂和喷墨打印中的任一种方法得到该第一电子传输层41。ZnO sol-gel代表通过溶胶凝胶法得到的第一电子传输层41,该第一电子传输层41中含有配体材料7。ZnO Sputter代表通过磁控溅射工艺得到的ZnO薄膜。
表1:发光器件的PLQY值
在表1中,量子点PLQY代表光致发光量子产率,发光量子产率数值越大,代表该发光器件10的量子产率越高。表1中量子产率PLQY均为两个数值,例如0.638和0.646,其平均值X为0.642。通过比较含有不同电子传输层4的发光器件10的量子产率数值X,可以看出,ZnO NP氧化锌纳米粒子对QD的量子产率PLQY影响最小,ZnO sol-gel影响次之,ZnO Sputter影响最大。这是由于ZnO NP形成的第一电子传输层41中配体材料7较多,其对第一电子传输层41的表面钝化作用更强,对QD淬灭作用较弱。
配体材料7的一个作用就是钝化膜层表面缺陷,即只要有配体材料7就一定有钝化作用,配体材料7含量(质量分数)越高,钝化作用越明显。但是,配体材料7含量越高,膜层的导电性越弱。因此,需要合理的调整配体材料7的含量(即质量分数)。
需要说明的是,表1中仅示出了与QD层相邻的第一电子传输层41对量子产率PLQY的影响,没有表示出其他膜层,对于双层的电子传输层4,仅考虑与QD层接触的第一电子传输层41即可。
由此可以看出,第一电子传输层41中含有的配体材料7可以调节电子传输层4层的电子迁移率,调节发光器件10的电荷平衡。
在图1b中,Sputter ZnO/NP ZnO代表:第二电子传输层42为ZnO Sputter, 第一电子传输层41为ZnO NP,且第一电子传输层41中含有配体材料7,发光器件10的膜层结构可以表示为第一电极1/第二电子传输层42/第一电子传输层41/发光层3/空穴传输层5/第二电极2。NP ZnO代表:ZnO NP形成的单层的电子传输层4,发光器件10的膜层结构可以表示为第一电极1/电子传输层4/发光层3/空穴传输层5/第二电极2。Sputter ZnO代表:ZnO Sputter形成的单层的电子传输层4,发光器件10的膜层结构可以表示为第一电极1/电子传输层4/发光层3/空穴传输层5/第二电极2。
从图1b可以看出,电子传输层4包括Sputter ZnO/NP ZnO两层,且第一电子传输层41中含有配体材料7时,发光器件10的亮度最高,且其起亮电压低于2V。表明将电子传输层4设置双层,且第一电子传输层41中含有配体材料7,发光器件10的注入载流子较多,产生的激子较多,从而发生的辐射复合较多,释放出了更多的光子。
在图1c中,Sputter ZnO/NP ZnO、NP ZnO、Sputter ZnO代表的发光器件10结构如上所述,此处不再赘述。EQE代表发光器件10的外量子点效率,可以看出,电子传输层4包括Sputter ZnO/NP ZnO两层,且第一电子传输层41中含有配体材料7时,发光器件10的外量子效率最高。即在单位电流下发光更高,也即注入的电荷更加有效的进行发光,而更少的产生非辐射复合或者产生的光子被限制在发光器件10中而无法离开发光器件10,发光器件10的发光效率更高。
在图1d中,Sputter ZnO/NP ZnO、NP ZnO、Sputter ZnO代表的发光器件10结构如上所述,此处不再赘述。L0表示发光器件10起始亮度,可以看做100%,图1d表示在相同电流下(即发光器件10是电流驱动的)的亮度从100%衰减到95%(或者70%、50%等某一个固定百分比)时所需要的时间。一般而言,所需时间越久,表示发光器件10寿命越高,发光器件10越稳定。
因此,电子传输层4包括Sputter ZnO/NP ZnO两层,且第一电子传输层41中含有配体材料7时,发光器件10工作寿命较长。
需要说明的是,一般而言,排除材料本身稳定性之后,发光器件10发光效率越高,那么相同电流下的亮度就越高,也就可以理解为若采用相同亮度,则高效率的发光器件10所需电流小,对发光器件10损伤小,那么寿命会更高。另一方面,若发光器件10工作电压较小,寿命也会更高。
本公开通过设置配体材料7含量不同的第一载流子功能层61和第二载流子功能层62,配体材料7可以降低第一载流子功能层61与发光层3之间的能级差值,从而调整第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的能级以及 载流子迁移率。例如,电子传输层4中配体材料7的存在会导致氧化锌纳米粒子或者氧化锌晶格之间的距离增加,影响电子传输,有利于调节载流子(电子)传输的平衡。例如,第一电子传输层41中含有配体材料7,有利于电子注入势垒的降低。第一空穴传输层51中含有配体材料7,有利于空穴注入势垒的降低。有利于降低发光器件10的工作电压,延长发光器件10的使用寿命。
并且,本公开的第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的主体材料包括相同原子,仅通过配体材料7含量调节配体材料7所在膜层的能级和载流子迁移率,材料制备成本较低,两层材料兼容性好,界面缺陷较少。
需要说明的是,当载流子功能层6为电子传输层4时,空穴传输层5可以为一层,也可以为两层;当载流子功能层6为空穴传输层5时,电子传输层4可以为一层,也可以为两层,图1a和图2所示的发光器件10将空穴传输层5和电子传输层4均示例性的设置为两层,并不是对发光器件10结构的限制,以下同理。
在一些实施例中,如图3和图4所示,第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数,为第一载流子功能层61中的配体材料7的质量分数的10%~80%。
在一些示例中,如图3所示,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,第二电子传输层42中含有配体材料7的质量分数,为第一电子传输层41中的配体材料7的质量分数的10%、20%、40%、50%、65%或80%等,此处并不设限。
在一些示例中,如图4所示,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52,第二空穴传输层52中含有配体材料7的质量分数,为第一空穴传输层51中的配体材料7的质量分数的10%、18%、35%、48%、70%或80%等,此处并不设限。
通过在第二载流子功能层62中设置配体材料7,可以有效的调节第一电极1和第二载流子功能层62之间的能级差。第一载流子功能层61和第二载流子功能层62中均设置有配体材料7,且第一载流子功能层61中配体材料7的质量分数大于第二载流子功能层62中配体材料7的质量分数的设置,当载流子功能层6为电子传输层4时,使得膜层的能级自发光层3指向第一电极1的方向呈阶梯依次减小,有利于电子注入发光层3,提高电子的迁移率。当载流子功能层6为空穴传输层5时,使得膜层的能级自发光层3指向第一电极1的方向呈阶梯依次增大,有利于空穴注入发光层3,提高空穴的迁移率。进而 降低发光器件10的工作电压。
在一些实施例中,第一载流子功能层6中的配体材料7的质量分数范围为5%~50%。第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数范围为0.5%~40%。
在一些示例中,如图3所示,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,第一电子传输层41和第二电子传输层42中均含有配体材料7,在满足第二电子传输层42中的配体材料7的质量分数,为第一电子传输层41中的配体材料7的质量分数的10%~80%的条件下,第一电子传输层41中的配体材料7的质量分数为5%、8%、15%、20%、25%、30%、45%或50%等,此处并不设限,第二电子传输层42中的配体材料7的质量分数为0.5%、3%、10%、20%、25%、30%、35%或40%等,此处并不设限。
在一些示例中,如图4所示,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52,第一空穴传输层51和第二空穴传输层52中均含有配体材料7,在满足第二空穴传输层52中含有配体材料7的质量分数,为第一空穴传输层51中的配体材料7的质量分数的10%~80%的条件下,第一空穴传输层51中的配体材料7的质量分数为5%、9%、16%、22%、28%、35%、46%或50%等,此处并不设限,第二空穴传输层52中的配体材料7的质量分数为0.5%、5%、12%、18%、23%、28%、36%或40%等,此处并不设限。
在一些实施例中,如图3~图6所示,第一载流子功能层61中的配体材料7为第一配体71,第二载流子功能层62中的配体材料7为第二配体72,第一配体71和第二配体72的极性相反。
需要说明的是,两种配体材料7的极性相反可以理解为两种配体材料7的亲疏水性相反。极性体系亲水,非极性体系亲油。通过接触角可以判断亲水疏水性,一般将小于60度的接触角称为亲水接触角,大于60度的接触角称为疏水接触角。接触角度越小,说明润湿性好,即为亲水性。并且,在附图中,采用不同的形状示例配体材料7的极性不同,对配体材料7的形状、结构、质量等参数不做限定。
示例性的,极性相反的配体材料7包括亲水性配体和疏水性配体,例如,亲水性配体的末端含有巯基丙酸、乙醇胺等基团,此时,含有亲水性配体的膜层极性较强,为水或醇溶性。疏水性配体的末端含有烷基硫醇、烷基胺、苯胺、苯硫醇等,此时,含有疏水性配体的膜层极性较弱,为油溶性。
在一些示例中,如图3所示,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,第一电子传输层41中的配体材料7为第一配体71,第一配体71可以为亲水性配体,第二电子传输层42中的配体材料7为第二配体72,第二配体72可以为疏水性配体。第一电子传输层41为亲水性,第二电子传输层42为疏水性,第一电子传输层41和第二电子传输层42的极性相反。
在一些示例中,如图5所示,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,第一电子传输层41中的配体材料7为第一配体71,第一配体71可以为疏水性配体,第二电子传输层42中的配体材料7为第二配体72,第二配体72可以为亲水性配体。第一电子传输层41为疏水性,第二电子传输层42为亲水性,第一电子传输层41和第二电子传输层42的极性相反。
在一些示例中,如图4所示,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52,第一空穴传输层51中的配体材料7为第一配体71,第一配体71可以为亲水性配体,第二空穴传输层52中的配体材料7为第二配体72,第二配体72可以为疏水性配体。第一空穴传输层51为亲水性,第二空穴传输层52为疏水性,第一空穴传输层51和第二空穴传输层52的极性相反。
在一些示例中,如图6所示,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52,第一空穴传输层51中的配体材料7为第一配体71,第一配体71可以为疏水性配体,第二空穴传输层52中的配体材料7为第二配体72,第二配体72可以为亲水性配体。第一空穴传输层51为疏水性,第二空穴传输层52为亲水性,第一空穴传输层51和第二空穴传输层52的极性相反。
需要说明的是,位于第一载流子功能层61的配体材料7为第一配体71,第一配体71可以为疏水性配体也可以为亲水性配体,位于第二载流子功能层62的配体材料7为第二配体72,第二配体72可以为疏水性配体也可以为亲水性配体,即材料不变的配体材料7,位于第一载流子功能层61为第一配体71,位于第二载流子功能层62为第二配体72,第一配体71和第二配体72是以位置关系命名的。
第一载流子功能层61和的第二载流子功能层62极性不同,可以保证其沉积过程中不会相互溶解而造成界面的破坏,从而避免影响发光器件10的性能。
在一些实施例中,如图5~图8所示,发光层3与第一配体71的极性相反。
示例性的,发光层3可以为亲水性发光层,即发光层3为水溶性,例如,发光层3的材料可以为量子点,量子点为表面结合水溶性配体的量子点,发光层3中还包含配体8,其配体例如为醇胺类、氨基羧酸类等,一端氨基进行配位,另一端裸露在外侧的羟基、羧基等是亲水基团,可以表示为配体81。
示例性的,发光层3也可以为疏水性发光层,即发光层3为油溶性,例如,发光层3的材料可以为量子点,量子点为表面结合油溶性有机配体的量子点,发光层3中还包含配体8,其配体例如为烷基胺、芳香胺类,一端氨基进行配位,另一端裸露在外侧的为亲油的烷基、芳基等,则该体系亲油,表示为配体82。
需要说明的是,发光层3与其配体8的结合力更强,发光层3的极性与第一载流子功能层61的极性相反,可以有效的防止第一载流子功能层61中的配体材料7的脱落。
在一些示例中,如图5所示,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,第一电子传输层41中的配体材料7为第一配体71,第一配体71可以为疏水性配体,第二电子传输层42中的配体材料7为第二配体72,第二配体72可以为亲水性配体,此时,第一电子传输层41为疏水性,第二电子传输层42为亲水性,发光层3可以为亲水性发光层。第一电子传输层41与发光层3的极性相反。
在一些示例中,如图6所示,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52,第一空穴传输层51中的配体材料7为第一配体71,第一配体71可以为疏水性配体,第二空穴传输层52中的配体材料7为第二配体72,第二配体72可以为亲水性配体。此时,第一空穴传输层51为疏水性,第二空穴传输层52为亲水性,发光层3可以为亲水性发光层。第一空穴传输层51与发光层3的极性相反。
在一些示例中,如图7所示,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,第一电子传输层41中的配体材料7为第一配体71,第一配体71可以为亲水性配体,第二电子传输层42中的配体材料7为第二配体72,第二配体72可以为疏水性配体。此时,第一电子传输层41为亲水性,第二电子传输层42为疏水性,发光层3可以为疏水性发光层。第一电子传输层41与发光层3的极性相反。
在一些示例中,如图8所示,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52,第一空穴传输层51中的配体材 料7为第一配体71,第一配体71可以为亲水性配体,第二空穴传输层52中的配体材料7为第二配体72,第二配体72可以为疏水性配体。此时,第一空穴传输层51为亲水性,第二空穴传输层52为疏水性,发光层3可以为疏水性发光层。第一空穴传输层51与发光层3的极性相反。
通过设置发光层3的极性与第一载流子功能层61的极性相反,同样可以保证其沉积过程中不会相互溶解而造成界面的破坏,从而避免影响发光器件10的性能。
在一些实施例中,如图9a、图9b和图10所示,第一载流子功能层61中的配体材料7为第一配体71,第一配体71包括第一子配体71a和第二子配体71b,第一子配体71a和第二子配体71b的材料不同。也就是说,第一载流子功能层61中包括两种配体材料。
第一子配体71a和第二子配体71b的极性相反。
示例性的,第一子配体71a可以为亲水性配体,那么,第二子配体71b可以为疏水性配体。第一子配体71a可以为疏水性配体,那么,第二子配体71b可以为亲水性配体。关于亲水性配体和疏水性配体的材料如上所述,此处不再赘述。
如图9a所示,第一载流子功能层61相对靠近发光层3一侧所含的配体材料7的浓度,大于相对远离发光层3一侧所含的配体材料7的浓度。第二载流子功能层62中的配体材料7为第二配体72,第一子配体71a和第二配体72的材料相同,且第二载流子功能层62的主体材料和第一载流子功能层61的主体材料相同。第一载流子功能层61中的第二子配体71b和第二载流子功能层62中第二配体72的质量分数相同。
在一些示例中,如图9a所示,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,第一电子传输层41中的配体材料7为包括亲水性的第一子配体71a与疏水性的第二子配体71b,第二电子传输层42中为亲水性的第二配体72。此时,第一电子传输层41中的第二子配体71b的质量分数,可以与第二电子传输层42中第二配体72的质量分数相等,然后通过浸泡的方法使得第一子配体71a进入第一电子传输层41,达到第一电子传输层41中的配体材料7的质量分数,大于第二电子传输层42中第二配体72的质量分数的目的,关于制备方法,如下述内容,此处不再赘述。
如图26所示,可以理解为第一载流子功能层61可以视为包括两层,分别为第一层第一载流子功能层61a和第二层第一载流子功能层61b,第一层第 一载流子功能层61a比第二层第一载流子功能层61b远离第二载流子功能层62,即第一层第一载流子功能层61a靠近发光层3(图中未示出,具体结构可以参见图9a和图9b),第一层第一载流子功能层61a中的配体材料7的质量分数,大于第二层第一载流子功能层61b中的配体材料7的质量分数。
在第一载流子功能层61包括疏水性的第二子配体71b的情况下,通过浸泡的方法使得亲水性的第一子配体71a进入第一电子传输层41,采用极性相反的第一子配体71a和第二子配体71b,有利于保证在浸泡过程中第一载流子功能层61的膜层稳定性,避免第一载流子功能层61的溶解性破坏。
需要说明的是,第一子配体71a通过浸泡液的浸泡进入第一载流子功能层61,浸泡液中的第一子配体71a会通过扩散的方式进入第一载流子功能层61,或者,第一子配体71a通过配体材料7交换的方式进入第一载流子功能层61,第一载流子功能层61中,越靠近浸泡液其第一子配体71a进入第一载流子功能层61的数量越多。
第一载流子功能层61中的第一子配体71a的碳原子个数范围为2个~6个。
配体材料7中的碳原子个数范围为2个~6个的配体材料为短链配体,其溶解性较差,容易从浸泡溶液中脱离与其浸泡的膜层结合,例如与第一电子传输层41通过配位或者吸附相结合。
在一些示例中,如图9b所示,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52,第一空穴传输层51中的配体材料7为亲水性的第一子配体71a与疏水性的第二子配体71b,第二空穴传输层52中为亲水性的第二配体72。此时,第一空穴传输层51中的第二子配体71b的质量分数,可以与第二电子传输层42中第二配体72的质量分数相等,然后通过浸泡的方法使得第一子配体71a进入第一空穴传输层51,达到第一空穴传输层51中的配体材料7的质量分数,大于第二空穴传输层52中第二配体72的质量分数的目的,关于制备方法,如下述内容,此处不再赘述。
可以理解的是,也可以是第一载流子功能层61中的第一子配体71b的质量分数,与第二载流子功能层62中的第二配体72的质量分数相等,第一子配体71a与第二配体72极性相反。然后通过浸泡的方法使得第二子配体71b进入第一载流子功能层61,达到第一载流子功能层61中的配体材料7的质量分数,大于第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数的目的,此处不再赘述。
通过溶液浸泡的方法,浸泡溶液中含有的配体材料7会通过扩散、交换等方式进入第一载流子功能层61,使得配体材料7与第一载流子功能层61中 主体材料的原子通过配位键作用、吸附作用力、毛细力或者范德华力保留在第一载流子功能层61中。
可以理解的是,图9a和图9b所示的发光器件10以第二载流子功能层62中的第二配体72为亲水性配体进行示例,第二载流子功能层62中的第二配体72可以为疏水性配体,此处不再赘述。
需要说明的是,第二配体72为亲水性配体和疏水性配体中的任一者,第一子配体71a为亲水性配体和疏水性配体中的任一者,第二子配体71b为亲水性配体和疏水性配体中的任一者。
在一些实施例中,如图10所示,初始载流子功能层60相对靠近发光层3一侧所含的配体材料7的浓度,大于相对远离发光层3一侧所含的配体材料7的浓度,初始载流子功能层60相对靠近发光层3一侧的部分形成第一载流子功能层61,另一部分形成第二载流子功能层62。
示例性的,初始载流子功能层60包括两部分,靠近发光层3的一部分,和远离发光层3的一部分,例如,在形成发光层3之前,将初始载流子功能层62采用浸泡的方法进行浸泡处理,浸泡溶液中含有的配体材料7会通过扩散、交换等方式进入初始载流子功能层60中,使得该部分中配体材料7的浓度增加,可以理解为初始载流子功能层60分为了两层,将配体材料7浓度含量较高的部分称为第一载流子功能层61,剩余的一部分称为第二载流子功能层62,此时,第一载流子功能层61中的配体材料7的质量分数,大于第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数。
示例性的,浸泡液中配体材料7的极性和初始载流子功能层60中配体材料7的极性可以相反。
需要说明的是,对于第一载流子功能层61中的第一配体71包括极性相反的两种配体材料7时,发光层3的极性可以与后进入第一载流子功能层61的配体材料7的极性相反。例如,如果疏水性的第二子配体71b通过浸泡进入第一载流子功能层61,那么发光层3可以选择含有亲水性的配体81。因为经过含有疏水性的第二子配体71b浸泡后的第一载流子功能层61的表层会由于第二子配体71b的扩散和交换等作用,含有较多的第二子配体71b,因此,发光层3的极性与后进入第一载流子功能层61的配体材料7的极性相反,可以避免造成膜层界面的破坏。
在一些示例中,如图12所示,第一载流子功能层61包括第一配体71,第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数为0。第二载流子功能层62中不含有配体材料7。
示例性的,载流子功能层6为电子传输层4,通过磁控溅射工艺形成初始电子传输层40,然后通过含有配体材料7的浸泡液浸泡初始电子传输层40,初始电子传输层40的表面会附着有配体材料7,初始电子传输层40附着有配体材料7的表面为第一电子传输层61,初始电子传输层40的剩余部分为第二电子传输层42,第二电子传输层42中的配体材料7的质量分数为0。
在一些示例中,如图1a、图3、图5、图7、图9a和图10所示,第一载流子功能层61的主体材料为纳米粒子,纳米粒子的粒径为3nm~5nm,示例性的,纳米粒子的粒径为3nm、4nm或5nm。
在一些示例中,如图1a所示,第二载流子功能层62的表面粗糙度(RMS,粗糙度的均方根)范围是0.2nm~1.5nm。例如,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,通过磁控溅射工艺形成第二电子传输层42,其表面粗糙度为0.2nm,0.7nm或1.5nm等,其表面的平整度较好。第一载流子功能层61的表面粗糙度(RMS,粗糙度的均方根)为0.5nm~5nm,满足膜层表面平整的要求。
在一些实施例中,如图12所示,载流子功能层6为电子传输层4,其中,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42。第二电子传输层42不包含配体材料7。通过磁控溅射工艺形成初始电子传输层40,其表面粗糙度(RMS,粗糙度的均方根)范围是0.5nm~2nm,其表面的平整度较好。通过含有配体材料7的溶液浸泡初始电子传输层40,配体材料7与初始电子传输层40中的-O和-OH等基团、以及锌原子,通过化学吸附形成化学键,吸附在初始电子传输层40的表面,初始电子传输层40附着有配体材料7的部分可以视为单分子层,形成第一电子传输层41,第一电子传输层41的主体材料的表面粗糙度(RMS,粗糙度的均方根)范围为0.5nm~2nm。
也就是说,磁控溅射工艺形成的初始电子传输层40经过含有配体材料7的溶液浸泡后,初始电子传输层40表面的粗糙度变化不大,表面平整度较好。
需要说明的是,该第一电子传输层41含有配体材料7可以为亲水性配体,也可以为疏水性配体,此处不做具体限制。
在一些实施例中,再次参见图7和图8,第一载流子功能层61的厚度d1,与第二载流子功能层62的厚度d2的比值范围为1:20~20:1。
需要说明的是,第一载流子功能层61的厚度d1是指,沿发光器件10各功能膜层层叠设置的方向F上第一载流子功能层61的尺寸,发光器件10的各功能膜层包括:电子传输层4、发光层3、空穴传输层5等。第二载流子功 能层62的厚度d2同理,此处不再赘述。
示例性的,第一载流子功能层61的厚度d1,与第二载流子功能层62的厚度d2的比值为1:20、1:10、1:5、1:1、10:1或20:1等,此处并不设限。
在一些实施例中,再次参见图7和图8,第一载流子功能层61的厚度d1,小于第二载流子功能层62的厚度d2。
在一些示例中,如图7所示,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,第一电子传输层41的厚度d1,小于第二电子传输层42的厚度d2。例如,第一电子传输层41的厚度d1为10nm,第二电子传输层42的厚度d2为50nm,在增加第一电子传输层41的配体材料7的情况下,降低了第一电子传输层41的电子迁移率,如果第一电子传输层的厚度d1过大会进一步影响电子传输,以至于会阻碍电子的传输。不利于发光器件10的电子传输的平衡。
在一些示例中,如图8所示,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52,第一空穴传输层51的厚度d1,小于第二空穴传输层52的厚度d2。
由于增加载流子功能层6中配体材料7的含量和增加载流子功能层6的厚度,均会阻碍载流子的传输,因此,在第一载流子功能层61中的配体的质量分数,大于第二载流子功能层62中的配体的质量分数的情况下,为了避免阻碍载流子的传输,可以降低第一载流子功能层61的厚度,这样有利于保持载流子传输的平衡性。
在一些实施例中,再次参见图7和图8,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的厚度之和为20nm~60nm。
示例性的,第一载流子功能层61的厚度d1和第二载流子功能层62的厚度d2之和,即d1+d2为20nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm、55nm或60nm等,此处并不设限。
在一些实施例中,再次参见图7和图8,第一载流子功能层61的厚度d1范围为5nm~55nm,第二载流子功能层62的厚度d2范围为5nm~55nm。
在一些示例中,如图7所示,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,第一电子传输层41的厚度d1为5nm、15nm、20nm、30nm、40nm、45nm或55nm等,此处并不设限。第二电子传输层42的厚度d2为5nm、10nm、15nm、20nm、25nm、50nm或55nm等,此处并不设限。
在一些示例中,如图8所示,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51, 第二载流子功能层62为第二空穴传输层52,第一空穴传输层51的厚度d1为5nm、10nm、20nm、25nm、40nm、45nm或55nm等,此处并不设限。第二空穴传输层52厚度d2为5nm、10nm、20nm、25nm、35nm、45nm或55nm等,此处并不设限。
需要说明的是,一般每5nm为一个粒子层的厚度,粒子层为形成载流子功能层6的基本单元,因此,第一载流子功能层61的厚度d1、第二载流子功能层62的厚度d2以及第一载流子功能层61的厚度d1和第二载流子功能层62的厚度d2之和,一般为5nm的倍数。
在一些实施例中,配体材料7包括有机配体和无机配体中的任一者。
示例性的,有机配体主要包括有机胺类,如乙醇胺等末端为C1~C10的烷基胺、苯胺等末端为C6~C20的芳香胺、三甲基胺、三乙基胺、三丙基胺、三丁基胺、三苯胺等。除了有机胺类,也可以是硫醇类,如辛硫醇、异辛硫醇等末端为C1~C10的烷基硫醇、苯胺等末端为C6~C20的芳香硫醇,或者巯基乙醇、巯基丙醇等巯基醇。也可以是巯基羧酸、氨基羧酸类,及链两端含有两种功能团。
示例性的,无机配体例如为卤素配体或者铵盐配体。采用无机配体材料7可以提高载流子功能层6的导电性。
在一些实施例中,发光层3的材料为量子点。
示例性的,量子点为红色CdSe材料。
在一些实施中,如图11所示,第一载流子功能层61与第二载流子功能层62的能级差ΔE2范围为0.1eV~0.3eV,第二载流子功能层62与第一电极1的能级差ΔE1范围为0.1eV~0.3eV,第一载流子功能层61与发光层3的能级差ΔE3范围为0.1eV~0.3eV。
需要说明的是,空穴传输层5和第二电极2之间还设置有空穴注入层9。
示例性的,再次参见图11,第一电极1为阴极,第二电极2为阳极,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42。第一电子传输层41与第二电子传输层42的能级差ΔE2为LUMO能级差,即第一电子传输层41的LUMO能级大于第二电子传输层42的LUMO能级,例如,第一电子传输层41和第二电子传输层42的LUMO能级差ΔE2可以为0.1eV、0.15eV、0.2eV或0.3eV等,此处并不设限。
第二电子传输层42与第一电极1的能级差ΔE1,即第二电子传输层42的LUMO能级与第一电极1的功函数之间的差值,例如,第二电子传输层42的LUMO能级与第一电极1的功函数的能级差ΔE1为0.1eV、0.2eV、0.25eV 或0.3eV等,此处并不设限。
第一电子传输层41与发光层3的能级差ΔE3,为LUMO能级差,即发光层3的LUMO能级大于第一电子传输层41的LUMO能级,例如,发光层3与第一电子传输层41的LUMO能级差ΔE3为0.1eV、0.15eV、0.25eV或0.3eV等,此处并不设限。
需要说明的是,LUMO(Lowest Unoccupied Molecular Orbital)能级表示未占有电子的能级最低的轨道能级。
通过设置配体材料7含量不同的第一载流子功能层61和第二载流子功能层62,调整第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的能级差,并使得自第一电极1至发光层3的各膜层之间的能级呈阶梯依次变化,并有效的控制能级差值的大小,提高载流子迁移率,进而降低发光器件10的工作电压,延长发光器件10的寿命。
在一些实施例中,第一载流子功能层61与第二载流子功能层62的能级差ΔE2,大于第二载流子功能层62与第一电极1的能级差ΔE1,且大于第一载流子功能层61与发光层3的能级差ΔE3,即ΔE2>ΔE1,ΔE2>ΔE3。
由于载流子需要由第一电极1注入第二载流子功能层62,以及载流子由第一载流子功能层61注入发光层3,第二载流子功能层62和第一电极1的能级差ΔE1、第一载流子功能层63和发光层3的能级差ΔE3较小,也即势垒较小,可以降低工作电压。
第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的能级差ΔE2对工作电压影响较小,并且,较大的第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的能级差ΔE2可以适当降低载流子的传输效率,例如电子的传输效率,调节发光器件10载流子注入的平衡性,有利于提升发光器件10效率。
在一些实施例中,如图1a、图3、图5、图7、图9a、图11和图12所示,载流子功能层6为电子传输层4,其中,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,第二载流子功能层62为第二电子传输层42。配体材料7的LUMO能级比电子传输层4的LUMO能级高。
需要说明的是,该处“配体材料7的LUMO能级比电子传输层4的LUMO能级高”中的电子传输层4为不含有配体材料7的电子传输层4。本公开其他处的电子传输层4可以为含有配体材料7的电子传输层4,也可以为不含有配体材料7的电子传输层4,具体可以根据内容理解,此处不再赘述。
通过向电子传输层4添加比电子传输层4本身LUMO能级较高的配体材料7,形成含有配体材料7的电子传输层4,例如第一电子传输层41和第二 电子传输层42,从而调节第一电子传输层41和第二电子传输层42的LUMO能级,并且,第一电子传输层41中的配体材料7的质量分数,大于第二电子传输层42中的配体材料7的质量分数,使得第一电子传输层41的LUMO能级大于第二电子传输层42的LUMO能级,第一电子传输层41的LUMO能级更接近发光层3的LUMO能级,降低电子注入的势垒,从而达到降低发光器件10的工作电压的目的,延长发光器件10的使用寿命。
在一些实施例中,配体材料7的LUMO能级比电子传输层4的LUMO能级高1eV以上。
示例性的,配体材料7的LUMO能级比电子传输层4的LUMO能级高1.1eV、1.2eV或1.3eV等,此处并不设限。
在一些实施例中,如图1a、图3、图5、图7、图9a、图11和图12所示,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的主体材料包括的相同的原子包括氧原子和锌原子。
示例性的,第一载流子功能层61包括氧化锌纳米粒子形成的第一电子传输层41,第二载流子功能层62包括氧化锌n型半导体薄膜或氧化锌纳米粒子形成的第二电子传输层42。
需要说明的是,n型半导体为也称为电子型半导体。n型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。以电子为多数载流子的半导体材料,n为negative(负)之意。
第一电子传输层41和第二电子传输层42包括相同的原子,例如氧原子和锌原子,仅通过配体材料7的含量调节配体材料7所在电子传输层4的能级和载流子迁移率,材料制备成本较低,两层材料兼容性好,界面缺陷较少。
在一些实施例中,如图1a、图3、图5、图7、图9a、图11和图12所示,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62中的至少一者还包括掺杂原子,掺杂原子包括镁、铝、锆、铪和钇中的至少一者。
示例性的,如图1a所示,第一载流子功能层61为氧化锌n型半导体形成的第一电子传输层41,第二载流子功能层62为氧化锌纳米粒子形成的第二电子传输层42,第一电子传输层41可以掺杂有镁(Mg)、铝(Al)、锆(Zr)、铪(Hf)和钇(Y)中的至少一者,第二电子传输层42可以掺杂有镁(Mg)、铝(Al)、锆(Zr)、铪(Hf)和钇(Y)中的至少一者。
示例性的,掺杂原子镁、铝、锆、铪和钇中的至少一者在电子传输层4中的掺杂含量一般为0~30%,例如,掺杂含量为5%、10%、20%或30%等。
电子传输层4中包括的掺杂原子一般可以起到降低电子迁移率的作用, 例如,镁(Mg)、锆(Zr)、镓(Ga)、铪(Hf)、钇(Y)、铜(Cu)、锂(Li)原子掺杂会降低电子传输层4的电子迁移率,而铟(In)、铝(Al)掺杂会引起电子迁移率的升高。因此,可以通过调整电子传输层4中掺杂原子的种类和掺杂原子的含量,协助调节电子传输层4的电子迁移率。
在一些实施例中,如图2、图4、图6、图8和图9b所示,载流子功能层6为空穴传输层5,其中,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52。配体材料7的HOMO能级比空穴传输层5的HOMO能级低。
需要说明的是,该处“配体材料7的HOMO能级比空穴传输层5的HOMO能级低”中的空穴传输层5为不含有配体材料7的空穴传输层5。本公开其他处的空穴传输层5可以为含有配体材料7的空穴传输层5,也可以为不含有配体材料7的空穴传输层5,具体可以根据内容理解,此处不再赘述。
通过向空穴传输层5添加比空穴传输层5本身HOMO能级较低的配体材料7,形成含有配体材料7的空穴传输层5,例如第一空穴传输层51和第二空穴传输层52,从而调节第一空穴传输层51和第二空穴传输层52的HOMO能级,并且,第一空穴传输层51中的配体材料7的质量分数,大于第二空穴传输层52中的配体材料7的质量分数,使得第一空穴传输层51的HOMO能级小于第二空穴传输层52的HOMO能级,缩小第一空穴传输层51的HOMO和发光层3之间的能级差,更利于空穴注入发光层3。
在一些实施例中,配体材料7的HOMO能级比空穴传输层5的HOMO能级低1eV以上。
示例性的,配体材料7的HOMO能级比空穴传输层5的HOMO能级低1.1eV、1.2eV或1.3eV等,此处并不设限。
在一些实施例中,如图2、图4、图6、图8和图9b所示,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的主体材料包括的相同的原子为氧原子,以及镍原子、钼原子、钨原子、钒原子、锆原子中的任一者。
在一些示例中,如图2所示,第一载流子功能层61包括氧化镍、氧化钼、氧化钨、氧化钒和氧化锆中的任一者形成的第一空穴传输层51,第二载流子功能层62包括氧化镍、氧化钼、氧化钨、氧化钒或氧化锆中的任一者形成的第二空穴传输层52。
第一空穴传输层51和第二空穴传输层52的主体材料包括相同的原子,仅通过配体材料7的含量调节配体材料7所在空穴传输层5的能级和载流子迁移率,材料制备成本较低,两层材料兼容性好,界面缺陷较少。
本公开的一些实施例还提供一种发光器件的制备方法,发光器件的制备方法包括S1~S3。
S1:形成第一电极1和第二电极2。
示例性的,第一电极1为阳极或阴极中的一者,第二电极2为阳极或阴极中的另一者。
示例性的,第一电极1可以是透明的氧化铟锡(ITO)、半导体电极(FTO玻璃电极)或者导电聚合物等,也可以是不透明的铝、银等金属电极,其厚度可以是10nm~100nm。
示例性的,第二电极2可以是透明的氧化铟锡(ITO)、半导体电极(FTO玻璃电极)或者导电聚合物等,也可以是不透明的铝、银等金属电极,其厚度可以是10nm~100nm。
需要说明的是,该步骤S1对于第一电极1和第二电极2的形成顺序不做限定。
S2:形成第一电极1和第二电极2之间的发光层3。
示例性的,发光层3为量子点发光层,通过喷墨打印、光刻等方式沉积量子点发光层,量子点发光层可以出射红绿蓝三种颜色中的一种。
示例性的,发光层3的厚度为20nm~50nm。
需要说明的是,该步骤S2对于第一电极1、第二电极2和发光层3的形成顺序不做限定。
S3:形成位于第一电极1一侧的载流子功能层6。
示例性的,载流子功能层6可以为电子传输层4,也可以为空穴传输层5。
需要说明的是,上述内容对步骤S1、S2和S3的顺序不做具体限定。
其中,步骤S3中形成位于第一电极1一侧的载流子功能层6的步骤包括:S31~S32。
S31:形成第一载流子功能层61。
示例性的,第一载流子功能层61可以为第一电子传输层41,也可以为第一空穴传输层51。
S32:形成第二载流子功能层62。
示例性的,在第一载流子功能层61为第一电子传输层41的情况下,第二载流子功能层62为第二电子传输层42。在第一载流子功能层61为第一空穴传输层51的情况下,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52。
示例性的,通过磁控溅射工艺、旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成第二电子传输层42,通过旋涂、喷墨打印、溶胶凝胶方法和溶液浸 泡方法中的任一者形成第一电子传输层41。
示例性的,通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成空穴传输层5。
需要说明的是,上述内容对步骤S31和步骤S32的顺序不做具体限定。
其中,如图1a、图2~图9b所示,第一载流子功能层61比第二载流子功能层62靠近发光层3,且第一载流子功能层61和第二载流子功能层62包括主体材料和配体材料7,第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的主体材料包括相同的原子。第一载流子功能层61中的配体材料7的质量分数,大于第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数。
关于第一载流子功能层61和第二载流子功能层62的主体材料包括的相同原子,以及第一载流子功能层61中的配体材料7的质量分数,大于第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数的内容介绍可以参见上述内容,此处不再赘述。
以下介绍形成第二载流子功能层62可以采用的步骤。
在一些实施例中,形成第二载流子功能层S32的步骤包括:采用磁控溅射工艺形成第二载流子功能层62。或者,形成第二溶液,将第二溶液通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成第二载流子功能层62。其中,第二溶液包含形成第二载流子功能层62的主体材料,且第二溶液中所含配体材料7的质量分数大于等于0,也就是说,可以形成不含有配体材料7的第二载流子功能层62。
在一些示例中,如图1a和图12所示,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,形成第二电子传输层42的步骤S32包括:采用磁控溅射工艺形成第二电子传输层42,即采用纯的氧化锌(ZnO)靶材通过物理轰击的模式在基底(图中未示出)的表面沉积氧化锌(ZnO)薄膜,氧化锌粒径约3nm~5nm。
示例性的,基底可以是玻璃或者柔性PET(聚对苯二甲酸乙二酯)基底。
第二载流子功能层62可以为第二电子传输层42和第二空穴传输层52中的任一者,以下示例介绍形成含有配体材料7的第二载流子功能层62的步骤。
在一些示例中,如图3、图5、图7和图9a所示,第二载流子功能层62为第二电子传输层42,形成第二电子传输层42的步骤S32包括:S32a~S32b。
S32a:形成第二溶液L21,第二溶液L21包括形成电子传输层4的主体材料,例如包括氧原子和锌原子(即材料为:氧化锌纳米粒子),并且,第二溶液L21中包括有与其所包含的主体材料的原子键合的配体材料7。
S32b:将第二溶液L21通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者 形成第二电子传输层42。
需要说明的是,形成第二电子传输层42主体材料的原子还可以包括掺杂原子,具体如上述内容,此处不再赘述。
在一些示例中,如图4、图6、图8和图9b所示,第二载流子功能层62为第二空穴传输层52,形成第二空穴传输层52的步骤S32包括:S32A~S32B。
S32A:形成第二溶液L22,第二溶液L22包括形成空穴传输层5的主体材料,例如氧原子和镍原子(即主体材料为氧化镍),并且,第二溶液L22中包括有与其所包含的主体材料键合的配体材料7。
S32B:将第二溶液L22通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成第二空穴传输层52。
需要说明的是,形成空穴传输层5的主体材料,除了包括氧原子,还可以包括其他金属原子,具体如上述内容,此处不再赘述。
可以理解的是,第二溶液中的配体材料7可以为亲水性配体,也可以为疏水性配体。且第二溶液是以用于形成第二载流子功能层62的用途进行的命名,当第二载流子功能层62代表的膜层不同时,第二溶液的成分可以不同。
上述内容以形成第二电子传输层42和形成第二空穴传输层52含有配体材料7为例进行的说明,并不是对形成第二电子传输层42和形成第二空穴传输层52的溶液进行的限制。可以理解的是,形成第二电子传输层42和形成第二空穴传输层52的溶液(以下称:膜前溶液)并不是都含有配体材料7。
第二流子功能层62可以为第二电子传输层42和第二空穴传输层52中的任一者,以下示例介绍形成不含有配体材料7的第二载流子功能层62的步骤。
例如,如图1a和图2、图4、图6、图8和图9b所示,第二电子传输层42中不包括配体材料7,形成第二电子传输层42的步骤包括:S321~S322。
S321:形成膜前溶液,该膜前溶液包括形成电子传输层4的主体材料,例如该主体材料包括氧原子和锌原子(即材料为:氧化锌纳米粒子)。
S322:将膜前溶液通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成第二电子传输层42。
例如,如图1a和图3、图5、图7和图9a所示,第二空穴传输层52中不包括配体材料7,形成第二空穴传输层52的步骤包括:S321'~S322'。
S321':形成膜前溶液,该膜前溶液包括形成空穴传输层5的原子,例如氧原子和镍原子(即材料为氧化镍)。
S322':将膜前溶液通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成第二空穴传输层52。
需要说明的是,形成空穴传输层5的膜前溶液还可以选择包括氧化钼、氧化钨、氧化钒和氧化锆中的任一者。
以下介绍形成含有配体材料7的第一载流子功能层61可以采用的步骤。
在一些实施中,形成第一载流子功能层61的步骤S31包括:
形成第一溶液,将第一溶液通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成第一载流子功能层61。其中,第一溶液含有形成第一载流子功能层61的主体材料,且第一溶液中还含有配体材料7,且第一载流子功能层61中的配体材料7的质量分数,大于第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数。
示例性的,第一载流子功能层61为第一电子传输层41,形成第一电子传输层41的步骤S31包括:S31a~S31b。
S31a:形成第一溶液L11,第一溶液L11含有形成电子传输层4的主体材料,例如该主体材料包括氧原子和锌原子(即材料为:氧化锌纳米粒子),并且,第一溶液L11中还包含有配体材料7。
S31b:将第一溶液L11通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成第一电子传输层41。
示例性的,第一载流子功能层61为第一空穴传输层51,形成第一空穴传输层41的步骤S31包括:S31A~S31B。
S31A:形成第一溶液L12,第一溶液L12包括形成空穴传输层5的主体材料,例如该主体材料包括氧原子和镍原子(即材料为氧化镍),并且,第一溶液L12中包括有配体材料7。
S32B:将第一溶液L12通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成第一空穴传输层51。
可以理解的是,第一溶液中的配体材料7可以为亲水性配体,也可以为疏水性配体。且第一溶液是以用于形成第一载流子功能层61的用途进行的命名,当第一载流子功能层61代表的膜层不同时,第一溶液的成分可以不同。
载流子功能层6可以为电子传输层4和空穴传输层4中的任一者,以下介绍含有上述载流子功能层6的发光器件10的形成步骤。
在一些示例中,以上述的载流子功能层6为电子传输层4的发光器件10为例,如图13所示,形成发光器件10的步骤包括:R1~R6。
R1:如图14所示,在基底9的一侧形成第一电极1。
示例性的,该第一电极1为阴极。
关于第一电极1为阴极的介绍具体可以参见步骤S1,此处不再赘述。
R2:如图15所示,在第一电极1远离基底9的一侧形成第二电子传输层42。
示例性的,该步骤R2可以参照上述步骤S32a~S32b,形成含有配体材料7(图中未示出,其结构可以参照图3的第二电子传输层42)的第二电子传输层42,此处不再赘述。且第二电子传输层42中的配体材料7可以为亲水性配体,也可以为疏水性配体,此处不再赘述。
示例性的,该步骤R2可以参照上述采用磁控溅射工艺形成第二电子传输层42,该方法制备的第二电子传输层42不含有配体材料7,此处不再赘述。
示例性的,该步骤R2可以参照上述步骤S321~S322,第二电子传输层42中可以不包括配体材料7,此处不再赘述。
R3:如图16所示,在第二电子传输层42远离基底9的一侧形成第一电子传输层41。
示例性的,该步骤R3可以参照上述步骤S31a~S31b,形成含有配体材料7(图中未示出,其结构可以参照图3的第一电子传输层41)的第一电子传输层41,形成第一电子传输层41的第一溶液中配体材料7的含量,大于形成第二电子传输层42的第二溶液中配体材料7的含量,形成的第一电子传输层41中配体材料7的质量分数,大于第二电子传输层42中配体材料7的质量分数。
需要说明的是,在第二电子传输层42含有配体材料7的情况下,第一电子传输层41中的配体材料7的极性与第二电子传输层42中的配体材料7的极性可以相反。在第二电子传输层42不含有配体材料7的情况下,第一电子传输层41中的配体材料7可以为亲水性配体,也可以为疏水性配体。
关于亲水性配体和疏水性配体的介绍可以参见上述内容,此处不再赘述。
R4:如图17所示,在第一电子传输层41远离基底9的一侧形成发光层3。
示例性的,该步骤R4可以参见上述步骤S2关于形成发光层3的描述,此处不再赘述。
R5:如图18所示,在发光层3远离基底9的一侧形成空穴传输层5。
示例性的,该步骤R5可以参见上述步骤S321'~S322'形成第二空穴传输层52的步骤,形成一层空穴传输层5,此处不再赘述。
R6:如图19所示,在空穴传输层5远离基底9的一侧形成第二电极2。
示例性的,此处的第二电极2为阳极。关于第二电极2为阳极的介绍具体可以参见步骤S1,此处不再赘述。
需要说明的是,如图19所示的实施例形成的发光器件10为,电子传输 层4为载流子功能层6的倒置结构的发光器件10。
发光器件10从结构方面,可以分为正置结构和倒置结构,其中正置结构通常采用导电ITO作为阳极,之后依次沉积空穴注入层,空穴传输层5,量子点发光层3,电子传输层4和阴极;而倒置结构则是以ITO导电玻璃作为阴极,在上面直接沉积电子传输层4,之后沉积量子点发光层,空穴传输层5,空穴注入层和金属阳极。
在一些示例中,如图20所示,以上述的载流子功能层6为电子传输层4的正置结构的发光器件10为实施例,如图21所示,形成发光器件10的步骤包括:K1~K6。
K1:在基底9的一侧形成第二电极2。
示例性的,该第二电极2为阳极。
关于第二电极2为阳极的介绍具体可以参见步骤S1,此处不再赘述。
K2:在第二电极2远离基底9的一侧形成空穴传输层5。
示例性的,可以参见上述R5的步骤形成空穴传输层5,此处不再赘述。
K3:在空穴传输层5远离基底9的一侧形成发光层3。
示例性的,该步骤可以参见上述步骤S2关于形成发光层3的描述,此处不再赘述。
K4:在发光层3远离基底9的一侧形成第一电子传输层41。
示例性的,该步骤可以参照上述步骤S31a~S31b,形成含有配体材料7(图中未示出)的第一电子传输层41。
K5:在第一电子传输层41远离基底9的一侧形成第二电子传输层42。
示例性的,该步骤可以参照上述步骤R2形成第二电子传输层42的步骤。
K6:在第二电子传输层42远离基底9的一侧形成第一电极1。
示例性的,此处的第一电极1为阴极。关于第一电极1为阴极的介绍具体可以参见步骤S1,此处不再赘述。
在一些示例中,如图22所示,以载流子功能层6为空穴传输层5的倒置结构的发光器件10为例,如图23所示,形成发光器件10的步骤包括:M1~M6。
M1:在基底9的一侧形成第二电极2。
示例性的,该第二电极2为阴极。
M2:在第二电极2远离基底9的一侧形成电子传输层4。
示例性的,可以参照上述步骤S321~S322形成第二电子传输层42的步骤,形成一层电子传输层4,此处不再赘述。
M3:在电子传输层4远离基底9的一侧形成发光层3。
示例性的,该步骤可以参见上述步骤S2关于形成发光层3的描述,此处不再赘述。
M4:在发光层3远离基底9的一侧形成第一空穴传输层51。
示例性的,该步骤可以参见上述步骤S31A~S31B形成第一空穴传输层51,此处不再赘述。
M5:在第一空穴传输层51远离基底9的一侧形成第二空穴传输层52。
示例性的,该步骤可以参照上述步骤S32A~S32B,形成含有配体材料7(图中未示出)的第二空穴传输层52,此处不再赘述。
示例性的,该步骤可以参照上述步骤S321'~S322',该方法制备的第二空穴传输层52中不含有配体材料7,此处不再赘述。
M6:在第二空穴传输层52远离基底9的一侧形成第一电极1。
示例性的,第一电极1为阳极。
在一些示例中,如图24所示,以上述的载流子功能层6为空穴传输层5的正置结构的发光器件10为例,如图25所示,形成发光器件10的步骤包括:T1~T6。
T1:在基底9的一侧形成第一电极1。
示例性的,该第一电极1为阳极。关于基底9和第一电极1为阳极的介绍可以参见上述内容,此处不再赘述。
T2:在第一电极1远离基底9的一侧形成第二空穴传输层52。
示例性的,该步骤可以参照上述步骤S32A~S32B,形成含有配体材料7(图中未示出)的第二空穴传输层52,此处不再赘述。
示例性的,该步骤可以参照上述步骤S321'~S322',该方法制备的第二空穴传输层52中不含有配体材料7,此处不再赘述。
T3:在第二空穴传输层52远离基底9的一侧形成第一空穴传输层51。
示例性的,该步骤可以参照上述步骤上述步骤S31A~S31B,形成含有配体材料7(图中未示出)的第一空穴传输层51,此处不再赘述。
T4:在第一空穴传输层51远离基底9的一侧形成发光层3。
示例性的,该步骤可以参见上述步骤S2关于形成发光层3的描述,此处不再赘述。
T5:在发光层3远离基底1的一侧形成电子传输层4。
示例性的,可以参照上述步骤S321~S322形成第二电子传输层42的步骤,形成一层电子传输层4,此处不再赘述。
T6:在电子传输层4远离基底9的一侧形成第二电极2。
示例性的,此处的第二电极2为阴极。关于第二电极2为阴极的介绍具体可以参见步骤S1,此处不再赘述。
由以上内容可知,本公开的发光器件10可以为正置结构的发光器件10,也可以为倒置结构的发光器件10,对此不作具体限定。
以下介绍一种通过溶液浸泡的方法形成第一载流子功能层61的步骤。
在一些实施例中,如图26所示,形成第一载流子功能层61的步骤S31包括:S311~S312。
S311:形成第三溶液,将第三溶液通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成初始第一载流子功能层610,其中,第三溶液含有形成第一载流子功能层61的主体材料,第三溶液中还含有与其所包含的主体材料中的原子键合的配体材料7,且初始第一载流子功能层610中的配体材料7的质量分数,与第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数相等。
示例性的,初始第一载流子功能层610中的配体材料7的质量分数,与第二载流子功能层62中的配体材料7的质量分数相等,配体材料7的质量分数范围可以为0~40%,例如,配体材料7的质量分数均为20%、30%或40%等。
需要说明的是,配体材料7的质量分数可以为0,即初始第一载流子功能层610中和第二载流子功能层62中可以不包含配体材料7。
S312:采用第四溶液浸泡初始第一载流子功能层610,形成第一载流子功能层61。其中,第四溶液为含有配体材料7的溶液。
示例性的,采用第四溶液浸泡初始第一载流子功能层610,浸泡时长例如为1min~10min,然后甩干或者烘干,形成第一载流子功能层61,浸泡处理后,形成第一载流子功能层61中的配体材料7数量比初始第一载流子功能层610增加10%~10倍之间。
需要说明的是,在初始第一载流子功能层610包含有配体材料7的情况下,初始第一载流子功能层610中的配体材料7可以为亲水性配体,也可以为疏水性配体,第四溶液中含有的配体材料7可以与初始第一载流子功能层610中的配体材料7的极性不同。
示例性的,第四溶液中含有的配体材料7的碳原子个数范围为2个~6个。
例如,第四溶液中含有的配体材料7的碳原子个数为2个、3个、4个、5个或者6个。
配体材料7的碳原子个数范围为2个~6个的配体为短链配体,其溶解性较差,容易从浸泡溶液中脱离与其浸泡的膜层结合。
在一些示例中,再次参见图26,通过步骤S311~S312形成的第一载流子功能层61可以视为包括两层,分别为第一层第一载流子功能层61a和第二层第一载流子功能层61b,第一层第一载流子功能层61a比第二层第一载流子功能层61b远离第二载流子功能层62,即第一层第一载流子功能层61a靠近发光层3(图中未示出,具体结构可以参见图9a和图9b),第一层第一载流子功能层61a接收的第四溶液中的配体材料7较多,因此,第一层第一载流子功能层61a中的配体材料7的质量分数,大于第二层第一载流子功能层61b中的配体材料7的质量分数。
可以理解的是,通过步骤S311~S312形成的载流子功能层6中,含有配体材料7质量分数由大到小的排序为,第一层第一载流子功能层61a>第二层第一载流子功能层61b>第二载流子功能层62,这样减小了载流子传输的势垒,有利于降低发光器件10的工作电压,延长发光器件10的使用寿命。
在一些示例中,如图19所示,以上述载流子功能层6为电子传输层5的倒置结构的发光器件10为例,上述步骤R3在第二电子传输层42远离基底9的一侧形成第一电子传输层41的步骤,还可以选择上述步骤S311~312形成第一电子传输层41。关于第一电极1、发光层3、空穴传输层5和第二电极2的形成过程可以分别参照步骤R1、R4、R5和R6,此处不再赘述。
在一些示例例中,如图24所示,以上述载流子功能层6为空穴传输层5的正置结构的发光器件10为例,上述步骤T3在第二空穴传输层52远离基底9的一侧形成第一空穴传输层51的步骤,还可以选择上述步骤S311~312形成第一空穴传输层51。该处的载流子功能层6可以为空穴传输层5,关于第一电极1、发光层3、电子传输层4和第二电极2的形成过程可以分别参照步骤T1、T4、T5和T6,此处不再赘述。
以下介绍另一种通过溶液浸泡的方法形成第一载流子功能层61的步骤。
在一些实施中,如图27所示,形成第一载流子功能层61的步骤S31包括:
形成初始载流子功能层60。
通过第五溶液浸泡初始载流子功能层60,使得被浸泡的初始载流子功能层60的一部分形成第一流子传输层61。其中,第五溶液为含有配体材料7的溶液。
示例性的,如图12所示,载流子功能层6为电子传输层4,发光器件10为倒置结构,初始电子传输层40通过磁控溅射工艺得到,通过含有配体材料7的第五溶液浸泡第二电子传输层4,在初始电子传输层40附着有配体材料7 的部分称为第一电子传输层41,第一电子传输层41含有配体材料7,第二电子传输层42不含有配体材料7,达到第一电子传输层41含有的配体材料7的质量分数,大于第二电子传输层42中的配体材料7的质量分数的目的,从而实现调整第一电子传输层41和第二电子传输层42的能级和载流子迁移率的功能。
需要说明的是,载流子功能层6为电子传输层4的倒置结构的发光器件10结构可以参照图12,其他步骤可以参照上述步骤R1、R4~R6,此处不再赘述。
在一些示例中,如图10所示,载流子功能层6为电子传输层4,发光器件10为倒置结构,初始电子传输层40通过步骤S32a~S32b得到,即初始电子传输层40中含有配体材料7,通过含有配体材料7的第五溶液浸泡初始电子传输层40,浸泡溶液中含有的配体材料7会通过扩散、交换等方式进入初始电子传输层40中,并且越靠近浸泡液(第五溶液)配体材料7的浓度增加的越多,可以理解为初始电子传输层40分为了两层,将配体材料7浓度含量较高的初始电子传输层40称为第一电子传输层41,初始电子传输层40剩余的一部分称为第二电子传输层42,此时,第一电子传输层41中的配体材料7的质量分数,大于第二电子传输层42中的配体材料7质量分数。
需要说明的是,形成的发光器件10的结构可以参照图10,其他膜层的步骤可以参照步骤R1、R4~R6,此处不再赘述。
本公开的一些实施例还提供一种显示基板100,如图28所示,显示基板100包括如上所述的发光器件10。
该显示基板100例如可以为量子点有机发光二级管(Quantum Dot Light Emitting Diodes,QLED)显示基板、迷你型发光二极管(Mini Light-Emitting Diode,Mini LED)显示基板或微型发光二极管(Micro Light-Emitting Diode,Micro LED)显示基板等。
上述显示基板100的有益效果与本公开的第一方面所提供的发光器件10的有益效果相同,此处不再赘述。
本公开的一些实施例还提供一种显示装置1000,如图29所示,包括上述的显示基板100。
本公开实施例所提供的显示装置1000可以是显示不论运动(例如,视频)还是固定(例如,静止图像)的且不论文字还是图像的任何装置。更明确地说,预期所述实施例可实施在多种电子装置中或与多种电子装置关联,所述多种电子装置例如(但不限于)移动电话、无线装置、个人数据助理(PDA)、手持式 或便携式计算机、GPS接收器/导航器、相机、MP4视频播放器、摄像机、游戏控制台、手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、汽车显示器(例如,里程表显示器等)、导航仪、座舱控制器和/或显示器、相机视图的显示器(例如,车辆中后视相机的显示器)、电子相片、电子广告牌或指示牌、投影仪、建筑结构、包装和美学结构(例如,对于一件珠宝的图像的显示器)等。
以上所述,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,想到变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (35)

  1. 一种发光器件,包括:
    第一电极和第二电极;
    设置于所述第一电极和所述第二电极之间的发光层;
    设置于所述第一电极和所述发光层之间的载流子功能层;
    其中,所述载流子功能层包括第一载流子功能层和第二载流子功能层,所述第一载流子功能层比所述第二载流子功能层靠近所述发光层,且所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层包括主体材料和配体材料,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的主体材料包括相同的原子;
    所述第一载流子功能层中的配体材料的质量分数,大于所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数。
  2. 根据权利要求1所述的发光器件,其中,所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数,为所述第一载流子功能层中的配体材料的质量分数的10%~80%。
  3. 根据权利要求2所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层中的配体材料的质量分数范围为5%~50%;
    所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数范围为0.5%~40%。
  4. 根据权利要求2或3所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层中的配体材料为第一配体,所述第二载流子功能层中的配体材料为第二配体,所述第一配体和所述第二配体的极性相反。
  5. 根据权利要求4所述的发光器件,其中,所述发光层与所述第一配体的极性相反。
  6. 根据权利要求1~3任一项所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层中的配体材料为第一配体,所述第一配体包括第一子配体和第二子配体,所述第一子配体和所述第二子配体的材料不同。
  7. 根据权利要求6所述的发光器件,其中,所述第一子配体和所述第二子配体的极性相反。
  8. 根据权利要求7所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层相对靠近所述发光层一侧所含的配体材料的浓度,大于相对远离所述发光层一侧所含的配体材料的浓度。
  9. 根据权利要求8所述的发光器件,其中,所述第二载流子功能层中的配体材料为第二配体,所述第一子配体和所述第二配体的材料相同;且所述第二载流子功能层的主体材料和所述第一载流子功能层的主体材料相同。
  10. 根据权利要求9所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层中 的第二子配体和所述第二载流子功能层中第二配体的质量分数相同。
  11. 根据权利要求9或10所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层中的第一子配体的碳原子个数范围为2个~6个。
  12. 根据权利要求1和6~8任一项所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层包括第一配体,所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数为0。
  13. 根据权利要求12所述的发光器件,其中,所述第二载流子功能层的表面粗糙度是0.2nm~1.5nm。
  14. 根据权利要求1~13任一项所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层的主体材料为纳米粒子,所述纳米粒子的粒径为3nm~5nm。
  15. 根据权利要求12所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层的第一配体与所述第一载流子功能层主体材料的原子之间包括吸附作用力。
  16. 根据权利要求15所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层的主体材料的表面粗糙度是0.5nm~2nm。
  17. 根据权利要求1~16任一项所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层的厚度,与所述第二载流子功能层的厚度的比值范围为1:20~20:1。
  18. 根据权利要求1~17任一项所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层的厚度,小于所述第二载流子功能层的厚度。
  19. 根据权利要求1~18任一项所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的厚度之和为20nm~60nm。
  20. 根据权利要求1~19任一项所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层的厚度范围为5nm~55nm;
    所述第二载流子功能层的厚度范围为5nm~55nm。
  21. 根据权利要求1~20任一项所述的发光器件,其中,所述配体材料包括有机配体和无机配体中的任一者。
  22. 根据权利要求1~21任一项所述的发光器件,其中,所述发光层的材料为量子点。
  23. 根据权利要求1~22任一项所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层与所述第二载流子功能层的能级差,大于所述第二载流子功能层与所述第一电极的能级差,且大于所述第一载流子功能层与所述发光层的能级差。
  24. 根据权利要求1~23任一项所述的发光器件,其中,所述载流子功能层为电子传输层;其中,所述第一载流子功能层为第一电子传输层,所述第二载流子功能层为第二电子传输层;
    所述配体材料的LUMO能级比所述电子传输层的LUMO能级高。
  25. 根据权利要求24所述的发光器件,其中,所述配体材料的LUMO能级比所述电子传输层的LUMO能级高1eV以上。
  26. 根据权利要求24或25所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的主体材料包括的相同原子为氧原子和锌原子。
  27. 根据权利要求26所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层中的至少一者还包括掺杂原子,所述掺杂原子包括镁、铝、锆、铪和钇中的至少一者。
  28. 根据权利要求1~14和17~23任一项所述的发光器件,其中,所述载流子功能层为空穴传输层;其中,所述第一载流子功能层为第一空穴传输层,所述第二载流子功能层为第二空穴传输层;
    所述配体材料的HOMO能级比所述空穴传输层的HOMO能级低。
  29. 根据权利要求28所述的发光器件,其中,所述配体材料的HOMO能级比所述空穴传输层的HOMO能级低1eV以上。
  30. 根据权利要求28或29所述的发光器件,其中,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的主体材料包括的相同原子为氧原子,以及镍原子、钼原子、钨原子、钒原子、锆原子中的任一者。
  31. 一种发光器件的制备方法,包括:
    形成第一电极和第二电极;
    形成所述第一电极和所述第二电极之间的发光层;
    形成位于所述第一电极一侧的载流子功能层;
    其中,所述形成位于所述第一电极一侧的载流子功能层的步骤包括:
    形成第一载流子功能层;
    形成第二载流子功能层;
    所述第一载流子功能层比所述第二载流子功能层靠近所述发光层,且所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层包括主体材料和配体材料,所述第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的主体材料包括相同的原子;所述第一载流子功能层中的配体材料的质量分数,大于所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数。
  32. 根据权利要求31所述的发光器件的制备方法,其中,所述形成第二载流子功能层的步骤包括:
    采用磁控溅射工艺形成所述第二载流子功能层;或,
    形成第二溶液,将所述第二溶液通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成所述第二载流子功能层;其中,所述第二溶液包含形成所述第二载流子功能层的主体材料,且所述第二溶液中所含配体材料的质量分数大于等于0。
  33. 根据权利要求32所述的发光器件的制备方法,其中,所述形成第一载流子功能层的步骤包括:
    形成第一溶液,将所述第一溶液通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成所述第一载流子功能层;其中,所述第一溶液含有形成所述第一载流子功能层的主体材料,且所述第一溶液中还含有配体材料,且所述第一载流子功能层中的配体材料的质量分数,大于所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数;或,
    形成第三溶液,将所述第三溶液通过旋涂、喷墨打印和溶胶凝胶方法中的任一者形成初始第一载流子功能层;其中,所述第三溶液含有形成所述第一载流子功能层的主体材料,所述第三溶液中还含有配体材料,且所述初始第一载流子功能层中的配体材料的质量分数,与所述第二载流子功能层中的配体材料的质量分数相等;通过第四溶液浸泡所述初始第一载流子功能层,形成所述第一载流子功能层;其中,所述第四溶液为含有配体材料的溶液。
  34. 根据权利要求31所述的发光器件的制备方法,其中,所述形成第一载流子功能层和所述第二载流子功能层的步骤包括:
    形成初始载流子功能层,通过第五溶液浸泡所述初始载流子功能层,使得被浸泡的所述初始载流子功能层靠近所述第五溶液的部分形成所述第一流子传输层,另一部分形成所述第二载流子功能层;
    其中,所述第五溶液为含有配体材料的溶液。
  35. 一种显示基板,包括如权利要求1~30任一项所述的发光器件。
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