CN213071172U - 一种量子点发光器件 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及显示技术领域，公开了一种量子点发光器件，该量子点发光器件包括：一种量子点发光器件，包括依次层叠设置的第一电极层、量子点发光层、电子传输层、第二电极层和第三电极层，所述第三电极层背离所述第一电极层的一侧被配置为出光侧；所述第二电极层和第三电极层为透明电极层，所述第二电极层的功函数大于所述电子传输层的LUMO能级且小于所述第三电极层的功函数。该量子点发光器件中，将出光侧电极制备为双层结构的透明电极，既有利于电子的注入，又有利提高顶电极的透过率，进而提高光取出效率。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求在2019年01月11日提交中国专利局、申请号为 201910027598.6、申请名称为“一种量子点发光器件的制备方法及量子点发光器件”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及显示技术领域，特别涉及一种量子点发光器件。
背景技术
量子点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，成为目前新型LED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QLED成为了目前新型显示器件研究的主要方向。
对于显示产品，由于高分辨率的需求，发光单元常采用顶发射的结构。在顶发射结构中，顶电极一般采用半透明电极，如薄的Al、Ag等，而薄金属薄膜的透过率较低，影响了光取出效率，不利于器件效率提高。
发明内容
本申请提供了一种量子点发光器件，包括依次层叠设置的第一电极层、量子点发光层、电子传输层、第二电极层和第三电极层，所述第三电极层背离所述第一电极层的一侧被配置为出光侧；所述第二电极层和第三电极层为透明电极层，所述第二电极层的功函数大于所述电子传输层的LUMO能级且小于所述第三电极层的功函数。
可选的，所述第二电极层材料的含氧量小于所述第三电极层材料的含氧量。
可选的，所述第二电极层的厚度小于所述第三电极层的厚度。
可选的，所述第二电极层的厚度为所述第三电极层厚度的5％-20％。
可选的，所述第二电极层的厚度为1nm-10nm；所述第三电极层的厚度为 60nm-100nm。
可选的，所述第二电极层为氧含量为0的铟锌材料；所述第三电极层为氧化铟锌材料。
可选的，所述电子传输层的材料为氧化锌纳米粒子或者掺杂有镁的氧化锌纳米粒子。
可选的，所述量子点发光器件，还包括位于所述第一电极层和量子点发光层之间的空穴注入层和空穴传输层；所述空穴注入层位于所述第一电极层和所述空穴传输层之间。
可选的，所述空穴注入层材料为有机注入材料或者无机氧化物。
可选的，所述空穴传输层的材料为有机传输材料或者无机氧化物。
可选的，所述量子点发光器件，还包括衬底基板；所述衬底基板位于所述第一电极层背离所述第三电极层的一侧，或者，所述衬底基板位于所述第三电极层背离所述第一电极层的一侧。
本实用新型有益效果如下：
本实用新型实施例提供的量子点发光器件，电子传输层上设置有第二电极层，第二电极层上设置有第三电极层，第二电极层和第三电极层被配置为出光侧电极结构且第二电极层和第三电极层均为透明电极层，因此，相比于采用金属薄膜作为出光侧电极的常规结构，该量子点发光器件的出光效率较高；并且，第二电极层的功函数与第三电极层的功函数相比较小，因此与电子传输层的 LUMO能级更接近，有利于电子的注入，而第三电极层的功函数较大，进而透过率较高，有利于提高出光侧电极的透过率，进而提高光取出效率。另外，第二电极层和第三电极层为透明电极层，具有弱微腔效应，还解决了量子点等无机材料由于采用溶液法工艺成膜，膜厚均匀性不够，从而无法精确控制微腔结构的缺点。综上所述，本申请实施例提供的量子点发光器件的发光性能较好，且出光效率较高。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种量子点发光器件的结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的一种量子点发光器件的结构示意图；
图3为本申请另一实施例提供的一种量子点发光器件的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种量子点发光器件能级结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种量子点发光器件的制备方法的流程图；
图6为本申请实施例提供的氧气流量与功函数的关系图；
图7为本申请实施例提供的不同波长的光在透过不同铟锌氧化物薄膜时透过率的变化曲线；
图8为QLED器件的出光强度随第二电极层的厚度变化曲线图；
图9为QLED器件的出光亮度随工作电压变化的曲线图；
图10为QLED器件的电流效率随出光亮度变化的曲线图。
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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
如图1至图3所示，本申请提供一种量子点发光器件，包括依次层叠设置的第一电极层2、量子点发光层5、电子传输层6、第二电极层7和第三电极层 8，具体的，第三电极层8背离第一电极层2的一侧被配置为出光侧，第二电极层7和第三电极层8为透明电极层，第二电极层7的功函数大于电子传输层6的LUMO能级且小于第三电极层8的功函数。具体的，透明电极层是指由氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氟掺杂氧化锡(FTO)等透明导电氧化物材料制备而成的电极层。
本申请实施例提供的量子点发光器件中，电子传输层上设置有第二电极层，第二电极层上设置有第三电极层，第二电极层和第三电极层被配置为出光侧电极结构且第二电极层和第三电极层均为透明电极层，因此，相比于采用金属薄膜作为出光侧电极的常规结构，该量子点发光器件的出光效率较高；并且，第二电极层的功函数与第三电极层的功函数相比较小，因此与电子传输层的 LUMO能级更接近，有利于电子的注入，而第三电极层的功函数较大，进而透过率较高，有利于提高出光侧电极的透过率，进而提高光取出效率。
另外，第二电极层和第三电极层为透明电极层，具有弱微腔效应，还解决了量子点等无机材料由于采用溶液法工艺成膜，膜厚均匀性不够，从而无法精确控制微腔结构的缺点。
综上所述，本申请实施例提供的量子点发光器件的发光性能较好，且出光效率较高。
如图2和图3所示，一种具体的实施例中，本申请提供的量子点发光器件，还包括位于第一电极层2和量子点发光层5之间的空穴注入层3和空穴传输层 4；其中，空穴注入层3位于第一电极层2和空穴传输层4之间。即，本申请提供的量子点发光器件，包括依次层叠设置的第一电极层2、空穴注入层3、空穴传输层4、量子点发光层5、电子传输层6、第二电极层7和第三电极层8。如图4所示表示上述量子点发光器件的能级结构示意图。其中，空穴注入层3、空穴传输层4、量子点发光层5、电子传输层6的能级依次减小，第二电极层7 的功函数小于第三电极层8，与电子传输层6的LUMO能级更接近，第三电极层8的功函数大于第二电极层7，与电子传输层6的LUMO能级相差较大。
具体的，第二电极层7材料的含氧量小于第三电极层8材料的含氧量。
具体的，第二电极层7为氧化铟锌材料；第三电极层8为氧化铟锌材料。
具体的，含氧量不同的铟锌氧化物薄膜透过率和功函数会有不同，上述量子点发光器件中，低氧含量的铟锌氧化物薄膜(第二电极层)其功函数与电子传输层的LUMO能级接近，有利于电子的注入，高氧含量的铟锌氧化物薄膜 (第三电极层)的透过率比低氧含量铟锌氧化物薄膜(第二电极层)高，有利于提高铟锌氧化物薄膜的透过率，进而提高光取出效率。
具体的，第二电极层7的厚度小于第三电极层8的厚度。
具体的，第二电极层7的厚度为第三电极层8厚度的5％-20％。
可选的，第二电极层7的厚度为1nm-10nm；第三电极层8的厚度为 60nm-100nm。示例性的，第二电极层7的厚度可以为10nm；第三电极层8的厚度可以为80nm。
一种具体的实施例中，本申请提供的量子点发光器件，还包括衬底基板；可选的，如图2所示，衬底基板1可以位于第一电极层2背离第三电极层8的一侧；或者，如图3所示，衬底基板1也可以位于第三电极层8背离第一电极层2的一侧。即，本申请提供的量子点发光器件，可以是底发射器件，也可以是顶发射器件。
上述量子点发光器件中，衬底基板可以是玻璃，或者为柔性PET基底等，根据实际情况选择，在这里不做限制。
具体地，电子传输层的沉积材料优选为氧化锌ZnO纳米粒子或者掺杂有镁的氧化锌ZnO纳米粒子。
具体地，第一电极层的材料为ITO/Ag/ITO；当然，第一电极层的材料也可以为透明的铟锡氧化物ITO、氟掺杂锡氧化物FTO、导电聚合物等或者不透明的铝Al，银Ag等金属电极，根据实际情况选择，在这里不做限制。
具体地，空穴注入层材料可以为有机注入材料，如PEDOT：PSS等，或者可以为无机氧化物，如氧化钼MoOx材料等，根据实际情况选择，在这里不做限制。
具体地，空穴传输层的材料可以为有机传输层材料，如聚乙烯基咔唑PVK、TFB、四苯基联苯二胺类化合物TPD等，也可以为无机氧化物，如氧化镍NiOx或者钒氧化物VOx等，根据实际情况选择，在这里不做限制。
基于同样的发明构思，本申请还提供一种量子点发光器件的制备方法，包括以下步骤：
分别制备第一电极层、量子点发光层、电子传输层、第二电极层和第三电极层，所述第一电极层、量子点发光层、电子传输层、第二电极层和第三电极层依次层叠，第三电极层背离第一电极层的一侧被配置为出光侧；其中，第二电极层和第三电极层为透明电极层，第二电极层的功函数大于电子传输层的 LUMO能级、且小于第三电极层的功函数。
通过上述量子点发光器件的制备方法获得的量子点发光器件，出光侧电极结构包括第二电极层和第三电极层双层结构，且第二电极层和第三电极层为透明电极层，因此，相比于采用金属薄膜作为出光侧电极的常规结构，该量子点发光器件的出光效率较高；并且，由于第二电极层的功函数大于电子传输层的 LUMO能级、且小于第三电极层的功函数，即第二电极层的功函数与第三电极层的功函数相比较小，因此第二电极层的功函数与电子传输层的LUMO能级更接近，有利于电子的注入，而第三电极层的功函数较大，进而透过率较高，有利于提高量子点发光器件的顶电极的透过率，进而提高量子点发光器件的光取出效率。
另外，上述制备方法中，将第二电极层和第三电极层制备成为透明电极层，使得量子点发光器件具有弱微腔效应，还解决了量子点等无机材料由于采用溶液法工艺成膜，膜厚均匀性不够，从而无法精确控制微腔结构的缺点。
综上所述，通过本申请实施例的制备方法获得的量子点发光器件，发光性能较好，且出光效率较高。
一种具体的实施例中，本申请提供的量子点发光器件的制备方法，还可以包括以下步骤：
分别制备空穴注入层和空穴传输层；所述空穴注入层和空穴传输层位于第一电极层和量子点发光层之间，且空穴注入层位于第一电极层和空穴传输层之间。
具体的，如图5所示，本申请提供的量子点发光器件的制备方法，具体步骤可以如下：
S101：在衬底基板上形成第一电极层；
S102：在第一电极层上形成空穴注入层；
S103：在空穴注入层上形成空穴传输层；
S104：在空穴传输层上形成量子点发光层；
S105：在量子点发光层上形成电子传输层；
S106：在电子传输层上形成第二电极层，在第二电极层上形成第三电极层；其中，所述第二电极层和第三电极层为透明电极层，所述第二电极层的功函数大于所述电子传输层的LUMO能级、且小于所述第三电极层的功函数。
具体地，本申请实施例的制备方法中，制备第二电极层和第三电极层，具体可以包括：
采用溅射的方式沉积第二电极层和第三电极层，溅射第二电极层时通入的氧气流量小于溅射第三电极层时通入的氧气流量。其中，通入的氧气流量是指每分钟通入的氧气的体积。
具体的，第二电极层可以为由低氧气含量溅射沉积形成的第一铟锌氧化物薄膜；第三电极层可以为由高氧气含量溅射沉积形成的第二铟锌氧化物薄膜。
具体的，低氧气含量约为0sccm至0.2sccm。高氧气含量约为0.5sccm至 2sccm。
具体地，制作工艺中是通过控制氧气流量，来控制工艺气体中氧气和惰性气体的比例，即氧气含量的。
具体的，第二电极层溅射沉积时，氧气流量为0sccm至0.2sccm，惰性气体流量为40sccm至60sccm；第三电极层溅射沉积时，氧气流量为0.5sccm至 2sccm，惰性气体流量为40sccm至60sccm。
具体地，本申请实施例的制备方法中，制备第二电极层，包括以下步骤：
采用溅射的方式在电子传输层上沉积铟锌氧化物(IZO)薄膜，溅射时氧气流量约为0sccm至0.2sccm，惰性气体流量约为40sccm至60sccm。其中，‘约’是指误差范围在20％之内，例如，对于氧气流量，实际操作工艺中也可以是 2.1sccm、2.2sccm、2.3sccm、2.4sccm；以下‘约’字的含义同理。
具体地，本申请实施例的制备方法中，制备第三电极层，包括以下步骤：
采用溅射的方式在第二电极层上沉积铟锌氧化物(IZO)薄膜，溅射时氧气流量约为0.5sccm至2sccm，惰性气体流量约为40sccm至60sccm。
在上述量子点发光器件的制备方法中，惰性气体可以为氩气。
上述量子点发光器件的制备方法中，采用不同氧气流量沉积的铟锌氧化物薄膜透过率和功函数会有不同，其中，低氧气流量(0sccm至0.2sccm)沉积的IZO薄膜其功函数与电子传输层的LUMO能级接近，有利于电子的注入，高氧气流量(0.5sccm至2sccm)沉积的IZO薄膜其透过率比低氧气流量沉积的IZO薄膜高，有利于提高IZO薄膜的透过率，进而提高光取出效率。
具体地，本申请实施例的制备方法中，第三电极的溅射时间大于第二电极的溅射时间。即，溅射形成的第三电极层的膜层厚度大于溅射形成的第二电极层的膜层厚度。
另外，为了更好的说明本申请提供的量子点发光器件的性能，本申请还提供了一些具体的实验数据。
图6表示实验得出的制备铟锌氧化物膜层过程中通入的氧气流量与铟锌氧化物膜层的功函数的关系曲线，具体示出了氧气流量在0-2.0sccm范围内的功函数变化曲线；图7表示不同波长的光在透过不同铟锌氧化物薄膜时透过率的变化曲线，其中，曲线A中的铟锌氧化物薄膜的工艺条件为：工作压强为0.4Pa，氧气流量为0sccm，氩气流量为40sccm，工艺时间为1800s；曲线B中的铟锌氧化物薄膜的工艺条件为：工作压强为0.4Pa，氧气流量为0.8sccm，氩气流量为40sccm，工艺时间为1800s；曲线C中的铟锌氧化物薄膜的工艺条件为：工作压强为0.4Pa，氧气流量为1.6sccm，氩气流量为40sccm，工艺时间为1800s；曲线D中的铟锌氧化物薄膜的工艺条件为：工作压强为0.6Pa，氧气流量为 1.6sccm，氩气流量为40sccm，工艺时间为1200s；曲线E中的铟锌氧化物薄膜的工艺条件为：工作压强为0.8Pa，氧气流量为1.6sccm，氩气流量为40sccm，工艺时间为900s。工艺时间对应的是铟锌氧化物薄膜的厚度，从图7中可以看出工作压强和薄膜厚度对透过率的影响不大，氧气流量对透过率的影响较大。
具体地，如图6和7所示，低氧气流量如氧气流量为0sccm(如曲线A) 时，沉积的IZO薄膜功函数较低，约为4.2eV，与电子传输层的LUMO能级接近，有利于电子的注入，但其透过率仅有30％到40％，而高氧气流量如氧气流量为1.6sccm(如曲线C、D、E)时，沉积的IZO薄膜的功函数约为5.6eV，这和电子传输层的LUMO能级相差较大，不利于电子的注入，但其透过率可以达到90％以上，因此考虑到能级和透过率两种因素，透明的顶电极采用两层结构，靠近电子传输层的第二电极层采用低氧气流量的沉积方式，这样有利于电子的注入，而第三电极层采用高氧气流量的沉积方式，这样有利于提高顶电极的透过率，进而提高顶电极的光取出效率。
在具体的实验数据中，发明人还针对本申请实施例提供的QLED器件(顶电极包括功函数不同的两层IZO层)与常规QLED器件(顶电极为单层IZO 层)进行对比实验分析。具体的，上述两种QLED器件的相同实验条件如下：底电极材料为IZO/Ag/IZO，空穴注入层(HI)和空穴传输层(HT)为有机材料，QD材料为硒化镉(CdSe)，电子传输层(ETL)采用氧化锌纳米粒子。上述两种QLED器件的区别条件如下：
常规QLED器件，顶电极的单层IZO制备条件为：氩气流量40sccm，氧气流量2sccm，工作压强0.5Pa，工艺时间20min-30min。
本申请实施例提供的QLED器件，顶电极的两层IZO层中，靠近ETL的一层为IZO1，远离ETL的一层为IZO2，其中，IZO1的制备条件为：氩气流量40sccm，氧气流量0sccm，工作压强0.5Pa，工艺时间2min-5min，其厚度为10nm；IZO2的制备条件为：氩气流量40sccm，氧气流量2sccm，工作压强 0.5Pa，工艺时间20min-30min，其厚度为80nm，如图8所示，经光学模拟，该IZO2膜层的厚度与QLED器件的出光强度呈现多正弦波分布，且正弦波的波峰逐渐减小，其中，最大的中心波峰即80nm，即IZO2膜层厚度为80nm时出光效率最高。
具体的，图9为QLED器件的出光亮度(L)随工作电压(Voltage)变化的曲线图，具体示出了电压在4V-8V范围内的出光亮度变化曲线；其中，图(a) 为常规QLED器件的出光亮度(L)随工作电压(Voltage)变化的曲线，图(b) 为本申请实施例提供的QLED器件的出光亮度(L)随工作电压(Voltage)变化的曲线。图10为QLED器件的电流效率(C.E.)随出光亮度(L)变化的曲线图，具体示出了电压在4V-8V范围内的电流效率随亮度变化曲线；其中，图 (a)为常规QLED器件的电流效率(C.E.)随出光亮度(L)变化的曲线，图 (b)为本申请实施例提供的QLED器件的电流效率(C.E.)随出光亮度(L) 变化的曲线。
由图9中的(a)和(b)比较可以看出，本申请实施例提供的QLED器件的出光亮度相比于常规QLED器件具有明显的提高、且呈倍数提升，具体的，当工作电压为5v-6v时，本申请实施例提供的QLED器件的出光亮度甚至能够达到常规QLED器件的10倍以上。由图10中的(a)和(b)比较可以看出，本申请实施例提供的QLED器件的电流效率相比于常规QLED器件也具有明显的提高，具体的，当工作电压为5v-6v时，本申请实施例提供的QLED器件的电流效率大致在62cd/A-63cd/A，约为常规QLED器件(32cd/A-38cd/A)的 2倍。综上实验数据结果可以得出，相对于常规QLED器件，本申请实施例提供的QLED器件，出光亮度和电流效率均具有显著的提高，可以有效的改善 QLED器件的性能。
显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (11)
1.一种量子点发光器件，包括依次层叠设置的第一电极层、量子点发光层、电子传输层、第二电极层和第三电极层，所述第三电极层背离所述第一电极层的一侧被配置为出光侧；所述第二电极层和第三电极层为透明电极层，所述第二电极层的功函数大于所述电子传输层的LUMO能级且小于所述第三电极层的功函数。
2.根据权利要求1所述的量子点发光器件，其中，所述第二电极层材料的含氧量小于所述第三电极层材料的含氧量。
3.根据权利要求1或2所述的量子点发光器件，其中，所述第二电极层的厚度小于所述第三电极层的厚度。
4.根据权利要求3所述的量子点发光器件，其中，所述第二电极层的厚度为所述第三电极层厚度的5％-20％。
5.根据权利要求4所述的量子点发光器件，其中，所述第二电极层的厚度为1nm-10nm；所述第三电极层的厚度为60nm-100nm。
6.根据权利要求1或2所述的量子点发光器件，其中，所述第二电极层为氧含量为0的铟锌材料；所述第三电极层为氧化铟锌材料。
7.根据权利要求1或2所述的量子点发光器件，其中，所述电子传输层的材料为氧化锌纳米粒子或者掺杂有镁的氧化锌纳米粒子。
8.根据权利要求1或2所述的量子点发光器件，其中，还包括位于所述第一电极层和量子点发光层之间的空穴注入层和空穴传输层；所述空穴注入层位于所述第一电极层和所述空穴传输层之间。
9.根据权利要求8所述的量子点发光器件，其中，所述空穴注入层的材料为有机注入材料或者无机氧化物。
10.根据权利要求8所述的量子点发光器件，其中，所述空穴传输层的材料为有机传输材料或者无机氧化物。
11.根据权利要求1或2所述的量子点发光器件，其中，还包括衬底基板；所述衬底基板位于所述第一电极层背离所述第三电极层的一侧，或者，所述衬底基板位于所述第三电极层背离所述第一电极层的一侧。
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