有机发光器件、显示装置以及制作方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种有机发光器件、显示装置以及制作方法。

背景技术

量子点有机发光器件(QLED)，由于其具有高量子效率、高色纯度、低成本的溶液可加工性以及易于调节的发射波长的优势而引起了广泛的关注。它被认为是下一代照明和显示应用中的发光二极管(LED)的替代发光材料。

溶液中的量子点具有高的光热阈值量子产率(PLQY)，但是在薄膜中的量子点由于

发明内容

为了解决上述问题至少之一，本发明第一个方面提供一种有机发光器件，其特征在于，包括层叠设置的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层以及阴极，其中，

量子点发光层包括第一量子点和第二量子点，第二量子点的带隙宽度和第一量子点的带隙宽度的差值大于等于0.1eV并且小于等于1eV。

在一些可选的实施例中，第一量子点的HOMO能级低于空穴传输层的HOMO能级且高于第二量子点的HOMO能级，第一量子点的LUMO能级低于第二量子点的LUMO能级和电子传输层的LUMO能级。

在一些可选的实施例中，第二量子点为ZnCdS-ZnS、CdSe-ZnS和CdZnSeS-ZnS中的至少一种。

在一些可选的实施例中，

在第二量子点为ZnCdS-ZnS并且第一量子点为CdSe-CdS时，第二量子点与第一量子点浓度的比值为1：0.5；或者

在第二量子点为CdSe-ZnS并且第一量子点为CdSe-CdS时，第二量子点与第一量子点浓度的比值为1：0.3；或者

在第二量子点为CdZnSeS-ZnS并且第一量子点为CdSe-CdS时，第二量子点与第一量子点浓度的比值为1：0.3。

在一些可选的实施例中，有机发光器件还包括：

设置在空穴传输层与量子点发光层之间的电子阻挡层，和/或

设置在量子点发光层与电子传输层之间的空穴阻挡层。

在一些可选的实施例中，

空穴注入层与阳极间接触面的表面粗糙度小于电子传输层与阴极间接触面的表面粗糙度，和/或

第一量子点的粒径大于5nm且小于等于20nm，第二量子点的粒径大于5nm且小于等于20nm，和/或

量子点发光层的厚度为其中包括的量子点的粒径的1～3倍。

在一些可选的实施例中，

第一量子点为Ⅱ-Ⅵ族量子点、钙钛矿量子点、Ⅲ-Ⅴ族量子点、Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点、Ⅳ-Ⅵ量子点、硅系量子点和碳量子点中的一种，

第二量子点为Ⅱ-Ⅵ族量子点、钙钛矿量子点、Ⅲ-Ⅴ族量子点、Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点、Ⅳ-Ⅵ量子点、硅系量子点和碳量子点中的至少一种。

本发明第二个方面提供一种显示装置，包括上文所述的有机发光器件。

本发明第三个方面提供一种制作上文所述的有机发光器件的方法，包括：

在基板上形成阳极，

在阳极上形成空穴注入层，

在空穴注入层上形成空穴传输层，

在空穴传输层上形成量子点发光层，

在量子点发光层上形成电子传输层，

在电子传输层上形成阴极，其中，

量子点发光层包括第一量子点和第二量子点，第二量子点的带隙宽度和第一量子点的带隙宽度的差值大于等于0.1eV并且小于等于1eV。

在一些可选的实施例中，在空穴传输层上形成量子点发光层进一步包括：在空穴传输层上形成电子阻挡层；在电子阻挡层上形成量子点发光层；和/或

在量子点发光层上形成电子传输层进一步包括：在量子点发光层上形成空穴阻挡层；在空穴阻挡层上形成电子传输层。

本发明的有益效果如下：

本发明针对目前现有的问题，制定一种有机发光器件、显示装置以及制作方法，并通过包括宽带隙的量子点和窄带隙的量子点的量子点发光层，其中宽带隙的量子点和窄带隙的量子点具有带隙差值，使得利用窄带隙的量子点发光并利用宽带隙的量子点作为间隔物在空间上隔离窄带隙的量子点，从而有效抑制非辐射的FRET，提高窄带隙的量子点的发光效率，进而提高有机发光器件的发光效率，延长器件寿命，具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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示出根据本发明的实施例的有机发光器件的示意性剖视图。

图2示出根据本发明的实施例的有机发光器件的示意性能带图。

图3示出根据本发明的另一实施例的有机发光器件的示意性剖视图。

图4示出根据本发明的另一实施例的有机发光器件的示意性剖视图。

图5示出根据本发明的另一实施例的有机发光器件的示意性剖视图。

图6示出本发明与现有技术中的量子点发光层的归一化光谱的对比图。

图7示出根据本发明的实施例的有机发光器件的方法的示意性框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

需要说明的是，本文中所述的“在……上”、“在……上形成”和“设置在……上”可以表示一层直接形成或设置在另一层上，也可以表示一层间接形成或设置在另一层上，即两层之间还存在其它的层。

现有技术中，对量子点实体来说若要提高PLQY应抑制点的FRET。例如，通过将电子点嵌入聚合物基质中，可以将量子点在空间上分开，这增加了量子点之间的距离，从而减少点的FRET。然而，通过量子点与聚合物物理共混，由于分相的原因，难以将量子点均匀分散在聚合物基质中分离。又例如，通过量子点表面化学修饰带有共聚物的量子点，使分布更均匀，从而减少点的FRET。但是由于化学表面修饰基团是有机基团，在电荷注入和传输上受到制约。从而传统的方式很难获得高的发光效率的量子点电致发光器件。

基于以上问题之一，本发明的一个实施例提供了一种有机发光器件，包括层叠设置的基板、阳极、空穴注入层、空穴传输层、量子点发光层、电子传输层以及阴极，其中，

量子点发光层包括第一量子点和第二量子点，第二量子点的带隙宽度和第一量子点的带隙宽度的差值大于等于0.1eV并且小于等于1eV。

在本实施例中，并通过包括宽带隙的量子点和窄带隙的量子点的量子点发光层，其中宽带隙的量子点和窄带隙的量子点具有带隙差值，使得利用窄带隙的量子点发光并利用宽带隙的量子点作为间隔物在空间上隔离窄带隙的量子点，从而有效抑制非辐射的FRET，提高窄带隙的量子点的发光效率，进而提高有机发光器件的发光效率，延长器件寿命，具有广泛的应用前景。

在一个具体的示例中，如图1所示，有机发光器件包括层叠设置的基板101、阳极103、空穴注入层105、空穴传输层107、量子点发光层109、电子传输层111以及阴极113。其中，量子点发光层109包括第一量子点和第二量子点。第二量子点的带隙宽度大于第二量子点的带隙宽度，二者的差值大于等于0.1eV并且小于等于1eV。在本发明的实施例中，通过将量子点发光层设置成包括带隙宽度的差值满足限定的范围的第一量子点和第二量子点，从而在量子点发光层中包括具有窄带隙的第一量子点和具有宽带隙的第二量子点，使得具有窄带隙的第一量子点作为发光量子点，具有宽带隙的第二量子点作为发光量子点的间隔物隔离发光量子点，从而增大发光量子点间的距离，有效抑制了非辐射的FRET，从而保留发光量子点的发光特性，即提高了发光效率。因为以量子点作为间隔物，既不会带来分散不均匀的问题也不会影响电荷注入与传输上的限制。

在本发明的实施例中，为了保证出光效果，量子点发光层109中作为发光量子点的第一量子点为一种量子点，而因为第二量子点仅作为间隔物使用，本发明并不限定第二量子点的种类数量，在满足上述能带关系的情况下，第二量子点的种类可以是一种也可以是多种。

在本发明的实施例中，为了进一步保证量子点发光层中具有窄带隙的第一量子点作为发光量子点，具有宽带隙的第二量子点作为间隔物，参照图2所示，第一量子点和第二量子点各自的HOMO能级和LUMO能级与器件中的其他层的HOMO和LIMO能级满足预定关系。

图2所示每个层中较高的能级为LUMO能级，较低的能级为HOMO能级，当然，本领域技术人员应理解，阳极103与阴极113仅具备一个能级，此外图中给出的各个层能级的数值只是示例性的，为了说明能级间的关系而并不旨在进行限定。具体地，如图所示，为了进一步保证量子点发光层109中具有窄带隙的第一量子点作为发光量子点同时具有宽带隙的第二量子点作为隔离发光量子点的间隔物，量子点发光层109中第一量子点的HOMO能级低于空穴传输层107的HOMO能级且高于第二量子点的HOMO能级，第一量子点的LUMO能级低于第二量子点的LUMO能级和电子传输层111的LUMO能级。通过合理设定第一量子点与第二量子点之间的能级关系，以及第一量子点、第二量子点与空穴传输层、电子传输层之间的能级关系，确保在量子点发光层中第一量子点为发光量子点而第二量子点仅作为隔离第一量子点的间隔物使用。

在本发明的实施例中，量子点发光层用于在其中的发光量子点上激子复合进行发光，并不旨在限定第一量子点和第二量子点的材料。第一量子点可以为Ⅱ-Ⅵ族量子点、钙钛矿量子点、Ⅲ-Ⅴ族量子点、Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点、Ⅳ-Ⅵ量子点、硅系量子点和碳量子点中的一种；第二量子点可以为Ⅱ-Ⅵ族量子点、钙钛矿量子点、Ⅲ-Ⅴ族量子点、Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族量子点、Ⅳ-Ⅵ量子点、硅系量子点和碳量子点中的至少一种。

本发明也不旨在限定量子点的种类，可以为单一结构的量子点，也可以为核壳量子点。优选地，第一量子点和第二量子点为核壳量子点。可选地，第二量子点为ZnCdS-ZnS、CdSe-ZnS和CdZnSeS-ZnS中的至少一种。

可选地，在第二量子点为ZnCdS-ZnS并且第一量子点为CdSe-CdS时，第二量子点与第一量子点浓度的比值为1：0.5。在第二量子点为CdSe-ZnS并且第一量子点为CdSe-CdS时，第二量子点与第一量子点浓度的比值为1：0.3。在第二量子点为CdZnSeS-ZnS并且第一量子点为CdSe-CdS时，第二量子点与第一量子点浓度的比值为1：0.3。当然这只是示例性的，并不旨在穷举实施例的种类和浓度比值，具体实施中本领域技术人员可以根据参数需要选择量子点的种类与浓度比值。

可选地，量子点发光层109的厚度为其中所含的量子点粒径的1～3倍，通过该设置更有利于电子与空穴的注入。优选地，量子点发光层109的厚度为8～20nm。即，量子点发光层109可以为一层量子点，也可以为双层或者三层量子点。优选地，量子点发光层109为单层量子点，相较于多层量子点，单层更有利于电子与空穴的注入。

可选地，量子点发光层109中第一量子点的粒径大于5nm且小于等于20nm，第二量子点的粒径大于5nm且小于等于20nm，通过该设置期望令第二量子点的峰位更靠近蓝光，第一量子点的峰位更靠近红光。

除以上设置外，在本发明的实施例中，阳极103为具有高功函数的材料。对于底发射型器件结构，阳极103可以采用透明氧化物材料，如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等，阳极103的厚度可以为80nm～200nm。对于顶发射型器件结构，阳极103可以采用金属和透明氧化物的复合结构，如Ag/ITO或Ag/IZO等，阳极103中金属层的厚度可以为80nm～100nm，阳极103中透明氧化物的厚度可以为5nm～10nm。阳极103在可见光区的平均反射率约为85％～95％。

在本发明的实施例中，空穴注入层105被配置为降低从阳极103注入空穴的势垒，使空穴能够从阳极103有效地注入到量子点发光层109中，提高空穴注入效率。空穴注入层105可以为单一材料，如PSS:PEDOT，NIOx等，也可以为掺杂材料，如在空穴材料进行P型掺杂而得到的材料。

在本发明的实施例中，空穴传输层107被配置为实现注入空穴定向有序地可控迁移。空穴传输层107可以采用空穴迁移率较高的聚合物材料，例如聚乙烯咔唑(PVK)、聚四氯乙烯(TFB)等类型材料，也可以为了提高空穴传输效率，对空穴传输层的材料进行分子量小于4000的有机小分子材料进行共混而得到的材料。

在本发明的实施例中，电子传输层111被配置为实现注入电子定向有序地可控迁移。电子传输层111可以采用氧化锌(ZnO)、氧化锌镁(ZnMgO)等金属氧化物，也可以采用分子结构中包含蒽类、三嗪等吸电子基团的蒸镀型材料。

在本发明的实施例中，对于底发射型器件结构，阴极113可以采用镁(Mg)、银(Ag)、铝(Al)或Mg:Ag的合金，阴极的厚度可以大于80nm，使阴极具有良好的反射率。对于顶发射型器件结构，阴极113可以采用镁(Mg)、银(Ag)或铝(Al)，或者Mg:Ag的合金，阴极的厚度可以为10nm～20nm，以提高阴极在可见光区的透过率。

此外，空穴注入层105与阳极103间接触面的表面粗糙度小于电子传输层111与阴极113间接触面的表面粗糙度，从而有利于电子与空穴的注入，提高发光效率。

在一个可选的实施例中，如图3所示，有机发光器件还包括电子阻挡层115，设置在空穴传输层107与量子点发光层109之间，用以对电子形成迁移势垒，阻止电子从量子点发光层109中迁移出来，对量子点发光层109进行保护，从而进一步提高发光效率。

在一个可选的实施例中，如图4所示，有机发光器件还包括空穴阻挡层117，设置在量子点发光层109与电子传输层111之间，用以对空穴形成迁移势垒，阻止空穴从量子点发光层109中迁移出来，对量子点发光层109进行保护，从而进一步提高发光效率。

当然，如图5所示，有机发光器件也可以同时包括电子阻挡层115和空穴阻挡层117，电子阻挡层115设置在空穴传输层107与量子点发光层109之间，空穴阻挡层117设置在量子点发光层109与电子传输层111之间，对量子点发光层109进行保护，以提高发光效率。

为了进一步说明本发明实施例的有机发光器件的结构特点与优势，下面将本发明实施例与现有技术的有机发光器件进行对比。

首先参照图6，图6中给出了单量子点薄膜(长虚线表示)、单量子点溶液(实线表示)以及包括本发明中的第一量子点和第二量子点的薄膜(点虚线)的归一化光谱，由图可见，利用本发明实施例中的薄膜作为量子点发光层与现有技术相比并未影响发出的光的峰位，即，改善发光效率的同时并未使其他参数劣化。

下面通过表1给出将本实施例的有机发光器件与现有技术的电致发光特性比较。根据本发明的实施例分别采用实施例1：第二量子点为ZnCdS-ZnS，第一量子点为CdSe-CdS，第二量子点与第一量子点浓度的比值为1：0.5；实施例2：第二量子点为CdSe-ZnS，第一量子点为CdSe-CdS，第二量子点与第一量子点浓度的比值为1：0.3；实施例3：第二量子点为CdZnSeS-ZnS，第一量子点为CdSe-CdS，第二量子点与所述第一量子点浓度的比值为1：0.3；比较例为：量子点发光层中的量子点仅为CdSe/CdS。值得说明的是，本发明实施例与比较例中，其他层相同，且其他层的参数与制备工艺也相同，其中以上量子点的物理特性见表2。

表1

表2

由表中可知，表2中的量子点构成的实施例满足本发明限定的第二量子点与第一量子点的带隙差值，由表1所示实施例1-3与比较例都成的有机发光器件的发光波长均接近620nm，即均为CdSe/CdS发光，而本发明实施例构成的器件电流效率明显大于现有技术以单一量子点构成量子点发光层的比较例。

可见，通过本发明实施例的有机发光器件相对于现有技术提高了发光效率，且未劣化其他参数。

相应于有机发光器件，参照图7所示，本发明的实施例还提供一种制作上文所述的有机发光器件的方法，包括：

S1，在基板上形成阳极，

S2，在阳极上形成空穴注入层，

S3，在空穴注入层上形成空穴传输层，

S4，在空穴传输层上形成量子点发光层，

S5，在量子点发光层上形成电子传输层，

S6，在电子传输层上形成阴极，其中，

量子点发光层包括第一量子点和第二量子点，第二量子点的带隙宽度和第一量子点的带隙宽度的差值大于等于0.1eV并且小于等于1eV。

在本实施例中，通过将量子点发光层设置成包括宽带隙的量子点和窄带隙的量子点，并限定二者的带隙差值，使得利用窄带隙的量子点发光并利用宽带隙的量子点作为间隔物在空间上隔离窄带隙的量子点，从而有效抑制非辐射的FRET，提高窄带隙量子点的发光效率，进而提高有机发光器件的发光效率，延长器件寿命，具有广泛的应用前景。

下面以制作图1所示的器件为例说明本实施例的方法。

在步骤S1中，在玻璃基板101上蒸镀阳极材料形成阳极103。对于底发射型器件结构，阳极103可以采用透明氧化物材料，如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等，阳极的厚度可以为80nm～200nm。对于顶发射型器件结构，阳极103可以采用金属和透明氧化物的复合结构，如Ag/ITO或Ag/IZO等，阳极103中金属层的厚度可以为80nm～100nm，阳极103中透明氧化物的厚度可以为5nm～10nm。

在步骤S2中，在阳极103上形成空穴注入层105。可以通过在阳极103上旋涂一层空穴注入层的材料，之后在140℃下烘烤30min形成空穴注入层105。空穴注入层的材料可以为单一材料，如PSS:PEDOT，NIOx等，也可以为掺杂材料，如在空穴材料进行P型掺杂而得到的材料。

在步骤S3中，在空穴注入层105上形成空穴传输层107。可以通过在空穴注入层105上旋涂空穴传输层的材料，之后在140℃下烘烤30min形成空穴传输层107。空穴传输层107可以采用空穴迁移率较高的聚合物材料，例如聚乙烯咔唑(PVK)、聚四氯乙烯(TFB)等类型材料，也可以为了提高空穴传输效率，可对空穴传输层的材料进行分子量小于4000的有机小分子材料进行共混而得到的材料。

在步骤S4中，在空穴传输层107上形成量子发点光层109。量子点发光层109包括第一量子点和第二量子点，第二量子点的带隙宽度和第一量子点的带隙宽度的差值大于等于0.1eV并且小于等于1eV。可以通过在空穴传输层107上旋涂第一量子点和第二量子点的共混物，之后在60℃下退火15min后形成量子点发光层109。当然本领技术人员应理解，退火温度与退火时间并不限于此，可以根据需要选择适当的温度与时间。

可选地，如图3所示，在空穴传输层107上形成量子点发光层109进一步包括：在空穴传输层107上形成电子阻挡层115；在电子阻挡层115上形成量子点发光层109。具体的形成方法类似，此处不作赘述。

在步骤S5中，在量子点发光层109上形成电子传输层111。可以通过在量子点发光层109上旋涂电子传输层的材料，之后在100℃下烘烤5min后形成电子传输层111。电子传输层的材料可以为氧化锌(ZnO)、氧化锌镁(ZnMgO)等金属氧化物，也可以为分子结构中包含蒽类、三嗪等吸电子基团的蒸镀型材料。

可选地，如图4所示，在量子点发光层上形成电子传输层111进一步包括：在量子点发光层109上形成空穴阻挡层117；在空穴阻挡层117上形成电子传输层111。具体的形成方法类似，此处不作赘述。

当然也可以既形成电子阻挡层也形成空穴阻挡层，此处不作赘述。

在步骤S6中，在量子点发光层109上形成阴极113。阴极113可以通过蒸镀金属或合金形成。对于底发射型器件结构，阴极113可以采用镁(Mg)、银(Ag)、铝(Al)或Mg:Ag的合金，阴极的厚度可以大于80nm，使阴极具有良好的反射率。对于顶发射型器件结构，阴极113可以采用镁(Mg)、银(Ag)或铝(Al)，或者Mg:Ag的合金，阴极的厚度可以为10nm～20nm。

基于同一发明构思，本发明的实施例还提供一种显示装置，包括以上实施例所述的有机发光器件。由于本申请实施例提供的显示装置中包括的有机发光器件与上述实施例提供的有机发光器件相对应，因此在前实施方式也适用于本实施例提供的显示装置，在本实施例中不再详细描述。

在本实施例中，显示装置可以为手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框或导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

本发明针对目前现有的问题，制定一种有机发光器件、显示装置以及制作方法，并通过包括宽带隙的量子点和窄带隙的量子点的量子点发光层，其中宽带隙的量子点和窄带隙的量子点具有带隙差值，使得利用窄带隙的量子点发光并利用宽带隙的量子点作为间隔物在空间上隔离窄带隙的量子点，从而有效抑制非辐射的FRET，提高窄带隙量子点的发光效率，进而提高有机发光器件的发光效率，延长器件寿命，具有广泛的应用前景。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。