一种量子点电致发光二极管、显示面板和制作方法与流程

1.本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种量子点电致发光二极管、显示面板和制作方法。


背景技术：

2.量子点发光二极管qled具有发光颜色可调，发光饱和度高，可溶液制成，主动发光等优点，目前被行业广泛研究。该技术有望取代有机发光二极管oled成为下一代显示技术。在qled中，发光层结构简单，量子点材料qd通常单独作为发光层，发光机制为载流子的直接注入复合发光。然而，此类器件中常存在由于qd层中载流子不平衡引起的俄歇复合，以及大电流密度下的效率滚降(roll-off)，影响器件的效率和寿命。
3.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题至少之一，本发明第一个实施例提供一种量子点电致发光二极管，包括：激基复合物给体层、激基复合物受体层、以及设置在所述激基复合物给体层和激基复合物受体层之间的量子点发光层；其中
5.所述量子点发光层由多个不连续的量子点分子构成，每个量子点分子分别接触所述激基复合物给体层和激基复合物受体层；
6.所述激基复合物给体层和激基复合物受体层接触形成界面激基复合物。
7.例如，在本技术一些实施例提供的量子点电致发光二极管中，所述界面激基复合物与所述量子点分子的距离小于10nm。
8.例如，在本技术一些实施例提供的量子点电致发光二极管中，所述激基复合物给体层包括第一有机材料，所述激基复合物受体层包括第二有机材料；
9.所述第一有机材料的空穴迁移率大于等于10-4
量级；
10.所述第二有机材料的电子迁移率大于等于10-3
量级。
11.例如，在本技术一些实施例提供的量子点电致发光二极管中，所述界面激基复合物的单线态能级与三线态能级的能级差小于等于0.12ev；
12.所述量子点分子的吸收光谱的峰值区间落入界面激基复合物的发光光谱的峰值区间。
13.例如，在本技术一些实施例提供的量子点电致发光二极管中，包括：
14.设置在第一电极上的空穴注入层；
15.设置在所述空穴注入层上的空穴传输层；
16.设置在所述空穴传输层上的所述激基复合物给体层；
17.设置在所述激基复合物给体层上的所述量子点发光层；
18.覆盖所述量子点发光层的所述激基复合物受体层；
19.设置在所述激基复合物受体层上的电子传输层；
20.设置在所述电子传输层上的第二电极。
21.例如，在本技术一些实施例提供的量子点电致发光二极管中，
22.所述激基复合物给体层的homo能级的绝对值大于空穴传输层的homo能级的绝对值；
23.和/或
24.所述激基复合物受体层的lumo能级的绝对值小于电子传输层的lumo能级的绝对值。
25.例如，在本技术一些实施例提供的量子点电致发光二极管中，所述电子传输层为zno。
26.例如，在本技术一些实施例提供的量子点电致发光二极管中，
27.所述激基复合物给体层为mcp；
28.所述激基复合物受体层为msitrz；
29.所述量子点分子为单色量子点分子，包括红色、蓝色和绿色的第一混合量子点分子，以及包括蓝色和绿色的第二混合量子点分子中的至少一个；
30.所述电子传输层为zno、znmgo、tmpypb、tpbi中的至少一个；
31.所述空穴传输层为tfb或pvk。
32.本发明第二个实施例提供一种量子点电致发光显示面板，包括第一个实施例所述的量子点电致发光二极管。
33.本发明第三个实施例提供一种制作第一个实施例所述的量子点电致发光二极管的制作方法，包括：
34.在激基复合物给体层上旋涂量子点分散液形成量子点发光层，所述量子点发光层由多个不连续的量子点分子构成；
35.蒸镀形成激基复合物受体层，每个量子点分子分别接触所述激基复合物给体层和激基复合物受体层，所述激基复合物给体层和激基复合物受体层接触形成界面激基复合物。
36.例如，在本技术一些实施例提供的制作方法中，
37.在所述在激基复合物给体层上旋涂量子点分散液形成量子点发光层之前，所述制作方法还包括：
38.在基板上形成第一电极；
39.在所述第一电极上形成空穴注入层；
40.在所述空穴注入层上形成空穴传输层；
41.在所述空穴传输层上形成所述激基复合物给体层；
42.在所述蒸镀激基复合物受体层之后，所述制作方法还包括：
43.在所述激基复合物受体层上形成电子传输层；
44.在所述电子传输层上形成第二电极。
45.本发明的有益效果如下：
46.本发明针对目前现有的问题，制定一种量子点电致发光二极管、显示面板和制作方法，其中一实施例的量子点电致发光二极管通过设置在由不连续的量子点形成的量子点
发光层两侧的激基复合物给体层和激基复合物受体层形成界面激基复合物，并以界面激基复合物作为能量传递主体向能量传递客体量子点发光层传递能量以驱动量子点分子发光，本实施例不仅能够使得空穴和电子分别在给受体上独立传输，并且在界面处能够无势垒形成激子，从而有效抑制量子点发光层对载流子的俘获，能够避免因量子点分子直接参与电荷传输而导致的俄歇复合问题，弥补了现有技术中存在的问题，有效提高量子点电致发光二极管的性能，具有实际应用价值。
附图说明
47.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。
48.图1示出本发明的一个实施例所述量子点电致发光二极管的结构示意图；
49.图2示出本发明的一个实施例所述界面激基复合物的结构示意图；
50.图3示出本发明的一个实施例所述量子点电致发光二极管的能量传递示意图；
51.图4示出本发明的一个实施例所述的制作方法的流程图。
具体实施方式
52.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。
53.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。在本文中，除非另有说明，所采用的术语“位于同一层”指的是两个层、部件、构件、元件或部分可以通过同一构图工艺形成，并且，这两个层、部件、构件、元件或部分一般由相同的材料形成。在本文中，除非另有说明，表述“构图工艺”一般包括光刻胶的涂布、曝光、显影、刻蚀、光刻胶的剥离等步骤。表述“一次构图工艺”意指使用一块掩模板形成图案化的层、部件、构件等的工艺。
54.量子点材料qd因其具有发光波长可调(可覆盖可见光波长范围和红外)、色纯度高、发光效率高、合成方法简单等优点，非常适用于显示和照明领域。相关技术中，采用qd的显示技术逐渐商业化，例如使用液晶显示器lcd+量子点薄膜qdef和蓝光oled+qd膜的方案。但这些方案都是利用了qd的光致发光原理，并且为了避免激发光(背光源或蓝光)的漏光，需要在器件中添加滤光片和散射粒子，设备制备成本和复杂程度提高。因此将qd应用到类似于oled的主动电致发光型器件的技术，即qled技术目前成为了业内的重要研究对象之一。qled除了与oled同样是主动发光型器件外，qled的显示色域广，理论上能够通过三基色qled自身的发光满足bt.2020显示色域的要求，同时qled能够通过全溶液法制成，能够迎合未来喷墨打印及roll-to-roll等生产方式。
55.qled中，qd单独作为发光层，空穴和电子分别从空穴传输层htl和电子传输层etl直接注入到qd层中复合发光，采用该直接注入发光机制的器件性能优越，但难免会产生由
于注入的载流子不平衡，导致俄歇复合速率增大，以及在大电流下由于qd层中载流子密度过大导致的效率滚降问题；且较为致密的qd层中可能存在qd颗粒之间的能量转移过程(粒径不完全一致)，使光谱展宽。在该方案中，主要由主体分子进行载流子的俘获与传输，qd中传导的载流子数将大大降低；然而，由于qd材料不能使用蒸镀法，与有机材料溶液混合时又会团聚，因此无法实现有效掺杂。
56.针对上述情况，如图1和图2所示，本发明的一个实施例提供了一种量子点电致发光二极管，包括：激基复合物给体层40、激基复合物受体层60、以及设置在所述激基复合物给体层40和激基复合物受体层60之间的量子点发光层50；其中
57.所述量子点发光层50由多个不连续的量子点分子构成，每个量子点分子分别接触所述激基复合物给体层40和激基复合物受体层60；
58.所述激基复合物给体层40和激基复合物受体层60接触形成界面激基复合物。
59.在本实施例中，如图1和图2所示，所述激基复合物给体层40为独立的有机膜层，所述激基复合物受体层60也为独立的有机膜层。所述量子点发光层50为使用低浓度量子点溶液单独旋涂，从而形成不连续的膜层，即各量子点分子间不连续，使得每个量子点分子分别与激基复合物给体层40接触和激基复合物受体层60，例如图2所示，量子点分子的一侧与激基复合物给体层40接触，另一侧与激基复合物受体层60接触。
60.由于量子点发光层中不连续的量子点分子，所述激基复合物给体层40和激基复合物受体层60接触形成界面激基复合物，即形成掺杂的能量传递主体，其中，空穴和电子形成激子，激子将能量传递到作为能量传递客体的量子点分子以驱动量子点分子发光，从而避开了从空穴传输层到量子点发光层的注入势垒以增强空穴的注入，同时增加了电子注入的势垒以减少电子注入的个数，因此载流子注入更为平衡，能够避免因量子点分子直接参与电荷传输而导致的俄歇复合问题。
61.换句话说，本实施例采用能量传递的主客体掺杂体系，将量子点分子置于高传导性有机主体中，即将量子点分子置于界面激基复合物中，将量子点分子分隔开，一方面有效避免量子点分子之间的能量转移，有效优化光谱色坐标。同时，另一方面由于量子点分子间不连续，量子点分子仅用于能量传递发光，不参与载流子的俘获和传输，从而解决因注入载流子不平衡引起的非辐射复合速率上升问题，并且能够保持大电流密度下的器件效率，能够延长器件寿命。同时，另一方面由于界面激基复合物仅在量子点分子存在的界面处形成，避免产生过多的激基复合物发光，同时能够实现量子点分子与有机材料的掺杂。
62.在本实施例中，通过设置在由不连续的量子点形成的量子点发光层两侧的激基复合物给体层和激基复合物受体层形成界面激基复合物，并以界面激基复合物作为能量传递主体向能量传递客体量子点发光层传递能量以驱动量子点分子发光，本实施例不仅能够使得空穴和电子分别在给受体上独立传输，并且在界面处能够无势垒形成激子，从而有效抑制量子点发光层对载流子的俘获，弥补了现有技术中存在的问题，有效提高量子点电致发光二极管的性能，具有实际应用价值。
63.在一个具体的实施例中，如图1和图2所示，所述量子点电致发光二极管包括设置在第一电极10上的空穴注入层20，设置在所述空穴注入层20上的空穴传输层30，设置在所述空穴传输层30上的所述激基复合物给体层40，设置在所述激基复合物给体层40上的所述量子点发光层50，覆盖所述量子点发光层50的所述激基复合物受体层60，设置在所述激基
复合物受体层60上的电子传输层70，设置在所述电子传输层70上的第二电极80。
64.在本实施例中，所述第一电极10为阳极，所述阳极的材料为氧化铟锡ito；所述空穴注入层20的材料为pedot：pss；所述空穴传输层30的材料为tfb或聚(9-乙烯基咔唑)pvk；所述激基复合物给体层40的材料为mcp；所述量子点发光层50包括多个不连续的量子点分子，所述量子点分子可以为单色量子点分子，例如红色量子点分子、蓝色量子点分子和绿色量子点分子，也可以为包括红色、蓝色和绿色的第一混合量子点分子，也可以为包括蓝色和绿色的第二混合量子点分子；所述激基复合物受体层60的材料为msitrz；所述电子传输层70的材料为znmgo、tmpypb、tpbi中的至少一个。
65.在本实施例中，所述激基复合物给体层包括第一有机材料，所述第一有机材料的空穴迁移率大于等于10-4
量级；所述激基复合物受体层包括第二有机材料，所述第二有机材料的电子迁移率大于等于10-3
量级；所述激基复合物给体层和所述激基复合物受体层通过不连续的量子点发光层形成界面激基复合物。
66.在一个可选的实施例中，所述激基复合物给体层的homo能级的绝对值大于空穴传输层的homo能级的绝对值。
67.在本实施例中，通过激基复合物给体层的homo能级和空穴传输层的homo能级的差值，能够形成梯度势垒，从而促进空穴向给体层的注入。
68.在一个可选的实施例中，所述激基复合物受体层的lumo能级的绝对值小于电子传输层的lumo能级的绝对值。
69.在本实施例中，通过激基复合物受体层的lumo能级和电子传输层的lumo能级的差值，能够形成梯度势垒，从而促进电子向受体层的注入。
70.在一个可选的实施例中，所述激基复合物给体层的homo能级的绝对值大于空穴传输层的homo能级的绝对值，并且所述激基复合物受体层的lumo能级的绝对值小于电子传输层的lumo能级的绝对值。
71.在本实施例中，激基复合物给体层和空穴传输层形成梯度势垒，激基复合物受体层和电子传输层形成梯度势垒，同时激基复合物给体层和激基复合物受体层形成的界面激基复合物能够获得较大的激基复合物单线态激子能量，有利于对更多波长范围的量子点分子进行能量传递。
72.在一个可选的实施例中，所述界面激基复合物的单线态能级与三线态能级的能级差小于等于0.12ev。
73.在本实施例中，所述激基复合物给体层和所述激基复合物受体层形成的激基复合物为热活化延迟荧光(thermally activated delayed fluorescence，tadf)型的激基复合物，三线态激子能级通过risc过程转换为单线态激子，达到100％的激子利用率极值。
74.在一个可选的实施例中，所述量子点分子的吸收光谱的峰值区间落入界面激基复合物的发光光谱的峰值区间。
75.在本实施例中，将所述界面激基复合物的发光光谱的峰值进行归一化处理，即以发光光谱的峰值的相对强度为1，在峰值两边取强度为0.7的波长点，从而形成一个具有波长范围的界面激基复合物的发光光谱的峰值区间，当量子点分子的吸收光谱的峰值落入该波长范围时，界面激基复合物的发光光谱与量子点分子的吸收光谱具有较高的重叠，从而实现高效的能量传递过程。例如，所述界面激基复合物的发光光谱的峰值为450nm，所述量
子点分子的吸收光谱峰值为440nm，落入所述界面激基复合物发光相对峰值强度为0.7的波长范围430nm-460nm内。
76.在一个可选的实施例中，作为能量传递主体的界面激基复合物与作为能量传递客体的量子点分子的距离小于10nm。
77.在能量理论中能量转移的速率常数与给体-受体之间距离的6次方成反比。即给体与受体之间的距离越小能量转移速度越高。在本实施例中，界面激基复合物与量子点分子的距离越小，能量转移速度越高，效率越高，即界面激基复合物和量子点分子之间能够进行有效的能量传递。
78.值得说明的是，本实施例仅用于示例性说明本发明的量子点电致发光二极管的结构，本技术对此不作具体限定，例如还可以包括电子注入层，电子注入层的材料为氟化锂lif，本领域技术人员应当根据实际应用需求选择适当的结构，在此不再赘述。
79.在一个可选的实施例中，所述电子传输层为zno。
80.在本实施例中，由于存在所述激基复合物受体层，即有机材料的激基复合物受体层能够避免量子点发光层与金属氧化物的电子传输层直接接触，能够避免zno缺陷对量子点分子发光的猝灭问题。
81.在一个具体的实施例中，如图1所示，以量子点电致发光二极管的制作过程进行详细说明：
82.第一步，在基板上形成第一电极10。
83.在本实施例中，在基板上形成ito材料层，图案化形成阳极。
84.第二步，在所述第一电极10上形成空穴注入层20。
85.在本实施例中，旋涂pedot溶液制备空穴注入层hil。
86.第三步，在所述空穴注入层20上形成空穴传输层30。
87.在本实施例中，在预设置的氮气环境下，在空穴注入层hil上继续旋涂空穴传输层htl，所述空穴传输层30的材料为tfb或聚(9-乙烯基咔唑)pvk。
88.第四步，在所述空穴传输层30上形成所述激基复合物给体层40。
89.在本实施例中，在空穴传输层htl30上旋涂激基复合物给体材料，所述激基复合物给体层40的材料为mcp。
90.第五步，在激基复合物给体层40上旋涂量子点分散液形成量子点发光层50，所述量子点发光层50由多个不连续的量子点分子构成。
91.在本实施例中，使用旋涂工艺，将低溶度的量子点分散液旋涂至激基复合物给体层40上，其中低浓度的量子点分散液表征旋涂工艺后量子点分子不能形成连续的膜层，各量子点分子呈分散颗粒。
92.第六步，蒸镀形成激基复合物受体层60，每个量子点分子分别接触所述激基复合物给体层40和激基复合物受体层60，所述激基复合物给体层40和激基复合物受体层60接触形成界面激基复合物。
93.在本实施例中，在量子点发光层50和露出的激基复合物给体层40上进行蒸镀，蒸镀激基复合物受体材料形成激基复合物受体层60，例如msitrz，在不连续的量子点分子基础上与激基复合物给体层接触在给受体界面处形成类掺杂结构的界面激基复合物。
94.第七步，在所述激基复合物受体层60上形成电子传输层70。
95.在本实施例中，采用旋涂法制备电子传输层etl，所述电子传输层的材料为zno，znmgo等金属氧化物纳米颗粒；或者采用蒸镀法制备电子传输层etl和电子注入层，此时电子传输层的材料为有机电子传输材料，例如tmpypb，tpbi等。
96.第八步，在所述电子传输层70上形成第二电极80。
97.在本实施例中，采用蒸镀的方式形成阴极，所述阴极为金属电极。
98.至此，完成量子点电致发光二极管的制作。
99.如图3所示，界面激基复合物的激基复合物给体层的空穴和激基复合物受体层的电子在界面处形成激子，激子的三线态t1先转换至单线态s1，再将全部单线态s1转换至基态s0，产生的能量通过能量传递过程传递至量子点发光层，量子点分子受到传递的能量激发，电子从价带跃迁至导带形成激发态，通过电子从导带cb跃迁至价带vb的退激发过程，形成量子点的发光。
100.本实施例的量子点电致发光二极管通过设置在由不连续的量子点形成的量子点发光层两侧的激基复合物给体层和激基复合物受体层形成界面激基复合物，并以界面激基复合物作为能量传递主体向能量传递客体量子点发光层传递能量以驱动量子点分子发光，本实施例不仅能够使得空穴和电子分别在给受体上独立传输，并且在界面处能够无势垒形成激子，从而有效抑制量子点发光层对载流子的俘获，弥补了现有技术中存在的问题，有效提高量子点电致发光二极管的性能，具有实际应用价值。
101.与上述实施例提供的量子点电致发光二极管相对应，本技术的一个实施例还提供一种制作上述量子点电致发光二极管的制作方法，由于本技术实施例提供的制作方法与上述几种实施例提供的量子点电致发光二极管相对应，因此在前实施方式也适用于本实施例提供的制作方法，在本实施例中不再详细描述。
102.如图4所示，本技术的一个实施例还提供一种制作上述量子点电致发光二极管的制作方法，包括：
103.在激基复合物给体层上旋涂量子点分散液形成量子点发光层，所述量子点发光层由多个不连续的量子点分子构成；
104.蒸镀形成激基复合物受体层，每个量子点分子分别接触所述激基复合物给体层和激基复合物受体层，所述激基复合物给体层和激基复合物受体层接触形成界面激基复合物。
105.本实施例的具体实施方式参见前述实施例，在此不再赘述。
106.在一个可选的实施例中，在所述在激基复合物给体层上旋涂量子点分散液形成量子点发光层之前，所述制作方法还包括：
107.在基板上形成第一电极；
108.在所述第一电极上形成空穴注入层；
109.在所述空穴注入层上形成空穴传输层；
110.在所述空穴传输层上形成所述激基复合物给体层；
111.在所述蒸镀激基复合物受体层之后，所述制作方法还包括：
112.在所述激基复合物受体层上形成电子传输层；
113.在所述电子传输层上形成第二电极。
114.本实施例形成的量子点电致发光二极管通过设置在由不连续的量子点形成的量
子点发光层两侧的激基复合物给体层和激基复合物受体层形成界面激基复合物，并以界面激基复合物作为能量传递主体向能量传递客体量子点发光层传递能量以驱动量子点分子发光，本实施例不仅能够使得空穴和电子分别在给受体上独立传输，并且在界面处能够无势垒形成激子，从而有效抑制量子点发光层对载流子的俘获，弥补了现有技术中存在的问题，有效提高量子点电致发光二极管的性能，具有实际应用价值。本实施例的具体实施方式参见前述实施例，在此不再赘述。
115.基于上述量子点电致发光二极管，本发明的一个实施例提供了一种显示面板，包括上述量子点电致发光二极管。
116.基于上述显示面板，本发明的另一个实施例提供了一种显示装置，包括上述显示面板。所述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。
117.本发明针对目前现有的问题，制定一种量子点电致发光二极管、显示面板和制作方法，其中一实施例的量子点电致发光二极管通过设置在由不连续的量子点形成的量子点发光层两侧的激基复合物给体层和激基复合物受体层形成界面激基复合物，并以界面激基复合物作为能量传递主体向能量传递客体量子点发光层传递能量以驱动量子点分子发光，本实施例不仅能够使得空穴和电子分别在给受体上独立传输，并且在界面处能够无势垒形成激子，从而有效抑制量子点发光层对载流子的俘获，弥补了现有技术中存在的问题，有效提高量子点电致发光二极管的性能，具有实际应用价值。
118.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。