量子点发光二极管及其制备方法、显示面板和显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种量子点发光二极管及其制备方法、显示面板和显示装置。

背景技术：

有机发光二极管(organiclight-emittingdiode，简称oled)显示器，又称为有机电致发光显示器。与现有的液晶显示器相比，其具有自主发光、视角宽、超轻、超薄、高亮度、低功耗和快响应等一系列的优点，并且响应速度可达液晶显示器的1000倍，因此，oled显示器成为国内外非常热门的平面显示器产品，具有广阔的应用前景。oled显示器的结构包括：基板玻璃；层叠设置在基板玻璃上的阳极、有机功能层和阴极；以及封装在玻璃基板上的盖板。量子点(quantumdot，qd)材料具有发光色纯度高、发光波长可调节、材料稳定等优点，在追求高色域色彩显示领域具有显著的优势。

qled(quantum-dotslightemittingdiodes，量子点发光二极管)是一种新型发光器件。量子点发光二极管(qled)因其不需要额外光源的自发光特性，以及发光峰窄、发光颜色可调、发光效率高等优势，逐渐成为显示技术未来的主流发展方向之一。量子点发光二极管一般包括量子点发光层，电极以及在这两者之间的功能层，其中功能层一般包括有空穴注入层、空穴传输层和电子传输层。

然而，现有技术中，量子点发光二极管的发光效率和发光纯度有待提高。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中量子点发光二极管的发光效率和发光纯度有待提高的问题，从而提供一种量子点发光二极管及其制备方法、显示面板和显示装置。

本发明提供一种量子点发光二极管，包括：量子点发光层，所述量子点发光层的材料包括：载流子传输主体材料和量子点客体发光材料的混合物；所述载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级比所述量子点客体发光材料的价带顶的能级高0.1ev～1ev；所述量子点发光层中载流子传输主体材料和量子点客体发光材料的质量比为1：1～9：1。

可选的，还包括：位于所述量子点发光层一侧表面的空穴注入层。

可选的，还包括：位于所述量子点发光层一侧的空穴注入层；位于所述空穴注入层与所述量子点发光层之间的空穴传输层。

可选的，所述载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级比所述空穴注入层的最高占据分子轨道的的能级低0.1ev～1ev。

可选的，所述载流子传输主体材料包括热活化延迟荧光材料。

本发明还提供一种量子点发光二极管的制备方法，用于形成本发明的量子点发光二极管，包括如下步骤：提供载流子传输主体材料和量子点客体发光材料，所述载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级比所述量子点客体发光材料的价带顶的能级高0.1ev～1ev；把所述载流子传输主体材料和量子点材料按质量比为1：1～9：1混合在一起形成量子点发光材料；采用所述量子点发光材料形成量子点发光层。

可选的，采用所述量子点发光材料形成量子点发光层的步骤包括：将所述量子点发光材料均匀配置在溶剂中，形成初始量子点发光溶液；采用涂覆工艺涂覆所述初始量子点发光溶液以形成量子点发光层；或者，采用喷墨打印工艺喷射初始量子点发光溶液以形成量子点发光层。

可选的，形成所述量子点发光层之前，还包括：形成空穴注入层；形成所述量子点发光层之后，所述量子点发光层位于所述空穴注入层的一侧表面；或者，形成所述量子点发光层之前，还包括：形成空穴注入层；在所述空穴注入层的一侧形成空穴传输层；形成所述量子点发光层之后，所述量子点发光层位于所述空穴传输层背向所述空穴注入层的一侧。

本发明还提供一种显示面板，包括本发明的量子点发光二极管。

本发明还提供一种显示装置，包括本发明的显示面板。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

1.本发明提供的量子点发光二极管，包括：量子点发光层，所述量子点发光层的材料包括：载流子传输主体材料和量子点客体发光材料的混合物；所述载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级比所述量子点客体发光材料的价带顶的能级高0.1ev～1ev；所述量子点发光层中载流子传输主体材料和量子点客体发光材料的质量比为1：1～9：1。载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级与量子点客体发光材料的价带顶的能级接近，有利于载流子传输主体材料中激子的能量能够有效的传递至量子点客体发光材料中，激子的能量传递效率高。量子点发光层中的量子点客体发光材料具有合适的质量比，第一方面：避免量子点客体发光材料含量较低使量子点发光层中没有足够多的量子点客体发光材料接收来自载流子传输主体材料的能量，导致能量传递不完全，第二方面；避免量子点客体发光材料含量较高使空穴直接注入到与空穴注入层能级差较大的量子点客体发光材料中，避免降低发光效率。载流子传输主体材料和量子点客体发光材料具有良好的能级匹配关系和质量匹配关系，使量子点发光层中仅量子点客体发光材料发光，避免了载流子传输主体材料发光，因此提高了量子点发光层的发光纯度。

2.进一步，所述载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级比所述空穴注入层的最高占据分子轨道的的能级低0.1ev～1ev。载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级与空穴注入层的最高占据分子轨道的能级接近，第一方面：使空穴可以注入到与空穴注入层能级差较小的载流子传输主体材料中，利用载流子传输主体材料使激子的能量转移至量子点客体发光材料中，激子的能量传递效率高，避免空穴直接注入到与空穴注入层能级差较大量子点客体发光材料中，降低发光效率；第二方面：可以选择取消传统空穴传输层的设置，降低成本。

3.本发明提供的量子点发光二极管的制备方法，包括如下步骤：提供载流子传输主体材料和量子点客体发光材料，所述载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级比所述量子点客体发光材料的价带顶的能级高0.1ev～1ev；把所述载流子传输主体材料和量子点材料按质量比为1：1～9：1混合在一起形成量子点发光材料；采用所述量子点发光材料形成量子点发光层。载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级与量子点客体发光材料的价带顶的能级接近，有利于载流子传输主体材料中激子的能量能够有效的传递至量子点客体发光材料中，激子的能量传递效率高。量子点发光层中的量子点客体发光材料具有合适的质量比，第一方面：避免量子点客体发光材料含量较低使量子点发光层中没有足够多的量子点客体发光材料接收来自载流子传输主体材料的能量，导致能量传递不完全，第二方面；避免量子点客体发光材料含量较高使空穴直接注入到与空穴注入层能级差较大的量子点客体发光材料中，避免降低发光效率。载流子传输主体材料和量子点客体发光材料具有良好的能级匹配关系和质量匹配关系，使量子点发光层中仅量子点客体发光材料发光，避免了载流子传输主体材料发光，因此提高了量子点发光层的发光纯度。

4.本发明提供的显示面板，包括本发明的量子点发光二极管。量子点发光二极管的发光效率和发光纯度提高。

5.本发明提供的显示装置，包括本发明的显示面板。量子点发光二极管的发光效率和发光纯度提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明一实施例提供的一种量子点发光二极管的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的另一种量子点发光二极管的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的一种量子点发光二极管中的能级示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，现有技术中量子点发光二极管的电致发光效率和发光纯度有待提高。

经发明人长期研究发现，在qled器件结构中，由于量子点的能级较深，使得量子点层与空穴传输层之间存在较大的注入势垒，使得内部载流子不够平衡，影响器件的发光效率。

为此提出一种qled器件结构，采用tadf材料和量子点材料形成的复合物材料的量子点发光层，其中复合物材料是利用表面连接有氨基或羧基的量子点材料和表面连接有氨基或羧基的tadf材料将两者通过氨基与羧基的缩合反应获得无机-有机复合物材料。然而，上述结构中的tadf材料和量子点材料均参与发光，各自的发出的光的中心波长具有差异，导致量子点发光二极管的发光纯度较差。

综上，亟需在发光效率和发光纯度上均提高。

在此基础上，本发明提供了一种量子点发光二极管及其制备方法、显示面板和显示装置。

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明一实施例提供一种量子点发光二极管的制备方法，包括如下步骤：提供载流子传输主体材料和量子点客体发光材料，所述载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级比所述量子点客体发光材料的价带顶的能级高0.1ev～1ev，例如，0.1ev、0.3ev、0.5ev、0.8ev或者1ev；把所述载流子传输主体材料和量子点材料按质量比为1：1～9：1混合在一起形成量子点发光材料，例如质量比为1：1、3：1、5：1、7：1或者9：1；采用所述量子点发光材料形成量子点发光层。

若载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级(homo能级)与所述量子点客体发光材料的价带顶的能级之差太大，则会降低激子的能量传递效率，使载流子传输主体材料中的激子不能完全把能量传递至量子点客体发光材料中，从而使载流子传输主体材料发光导致降低量子点发光二极管的发光纯度。因此，本实施例中，选择了载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级(homo能级)与所述量子点客体发光材料的价带顶的能级之差具有合适的数值。

载流子传输主体材料包括热活化延迟荧光材料(thermallyactivateddelayedfluorescence,tadf)。

量子点客体发光材料包括镉系量子点和无镉量子点。

镉系量子点包括：硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硫化镉/硫化锌量子点、硒化镉/硫化锌量子点中的一种或多种；或者，以硫化镉、硒化镉或碲化镉为核心的合金结构量子点；或者，以硫化镉、硒化镉或碲化镉为核心的核壳结构量子点。

无镉量子点包括：硒化锌量子点、磷化铟量子点、硫化铅量子点、铜铟硫量子点、氧化锌量子点、钙钛矿类量子点、磷化铟/硫化锌量子点、硫化铅/硫化锌量子点、砷化铟量子点、铟砷化镓量子点、氮化铟镓量子点、氮化镓量子点、碲化锌量子点、硅量子点、锗量子点、碳量子点中的一种或多种；或者，以硒化锌、磷化铟、硫化铅、铜铟硫、氧化锌、钙钛矿类、砷化铟、铟砷化镓、氮化铟镓、氮化镓、碲化锌、硅量子点、锗量子点或碳量子点为核心的核壳结构量子点；或者，以硒化锌、磷化铟、硫化铅、铜铟硫、氧化锌、钙钛矿类、砷化铟、铟砷化镓、氮化铟镓、氮化镓、碲化锌、硅量子点、锗量子点或碳量子点为核心的合金结构量子点。

采用所述量子点发光材料形成量子点发光层的步骤包括：将所述量子点发光材料均匀配置在溶剂中，形成初始量子点发光溶液；采用涂覆工艺涂覆所述初始量子点发光溶液以形成量子点发光层；或者，采用喷墨打印工艺喷射初始量子点发光溶液以形成量子点发光层。

现有技术中，qled多使用镉系量子点材料来制作qled量子点发光层。然而，镉系量子点材料的毒性较大，使得镉系量子点材料的使用存在有严格限制，很难被商业化使用。但如果使用磷化铟(inp)、铜铟硫(cuins2)等无镉量子点材料来制作qled量子点发光层，又容易出现空穴和电子难以在由无镉量子点材料制作的qled量子点发光层中有效复合的问题，导致该qled量子点发光层的电致发光效率很差，从而对qled的发光显示性能造成不良影响。

然而，本实施例中，量子点客体发光材料包括镉系量子点和无镉量子点，当量子点客体发光材料采用无镉量子点时，避免了对环境的污染。即使量子点客体发光材料采用镉系量子点，但是由于量子点客体发光材料在所述量子点发光层中占据的比例较少，因此在一定程度上也能减少对环境的污染。

由于载流子传输主体材料和量子点客体发光材料具有良好的能级匹配和质量匹配，因此无论量子点客体发光材料采用镉系量子点还是无镉量子点，均能保证量子点发光二极管较好的发光效率。

本实施例中，请参考图1，量子点发光二极管的制备方法还包括：在形成量子点发光层4之前，提供衬底1，在衬底1一侧的表面上形成阳极2，在阳极2背向衬底1的一侧表面形成空穴注入层3；在空穴注入层3背向阳极2的一侧表面形成所述量子点发光层4。

本实施例中，请参考图1，量子点发光二极管的制备方法还包括：形成量子点发光层4之后，在量子点发光层4背向空穴注入层3的一侧依次形成电子传输层5、电子注入层6和阴极7。

空穴注入层的材料包括聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(pedot)。

载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级比所述空穴注入层4的最高占据分子轨道的能级低0.1ev～1ev，例如，0.1ev、0.3ev、0.5ev、0.8ev或者1ev。载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级与空穴注入层4的最高占据分子轨道的能级接近，第一方面：使空穴可以注入到与空穴注入层能级差较小的载流子传输主体材料中，利用载流子传输主体材料使激子的能量转移至量子点客体发光材料中，激子的能量传递效率高，避免空穴直接注入到与空穴注入层能级差较大量子点客体发光材料中，降低发光效率；第二方面：可以选择取消传统空穴传输层的设置，降低成本。

请参考图3，图3为本实施例提供的一种量子点发光二极管的能级示意图，图中“价带顶：qd”表示量子点发光材料的价带顶能级，在一个实施例中，量子点发光材料的价带顶能级为-6.5ev；图中“homo：tadf”表示载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级，在一个实施例中，载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级为-6ev；图中“homo：hil”表示空穴注入层的最高占据分子轨道的能级，在一个实施例中，空穴注入层的最高占据分子轨道的能级为-5ev；由于量子点发光二极管中的量子点发光材料的价带顶能级、载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级和空穴注入层的最高占据分子轨道的能级呈阶梯式分布，避免了与空穴注入层能级差较大存在较大的注入势垒，使得内部载流子不够平衡，影响器件的发光效率的问题。

本实施例中，载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级与量子点客体发光材料的价带顶的能级接近，有利于载流子传输主体材料中激子的能量能够有效的传递至量子点客体发光材料中，激子的能量传递效率高。量子点发光层中的量子点客体发光材料具有合适的质量比，第一方面：避免量子点客体发光材料含量较低使量子点发光层中没有足够多的量子点客体发光材料接收来自载流子传输主体材料的能量，导致能量传递不完全，第二方面；避免量子点客体发光材料含量较高使空穴直接注入到与空穴注入层能级差较大的量子点客体发光材料中，避免降低发光效率。载流子传输主体材料和量子点客体发光材料具有良好的能级匹配关系和质量匹配关系，使量子点发光层中仅量子点客体发光材料发光，避免了载流子传输主体材料发光，因此提高了量子点发光层的发光纯度。

需要说明的是，本实施例的载流子传输主体材料和量子点客体发光材料具有良好的能级匹配关系和质量匹配关系，能级匹配关系和质量匹配关系需要同时满足，具体的，所述载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级比所述量子点客体发光材料的价带顶的能级高0.1ev～1ev，且所述量子点发光层中载流子传输主体材料和量子点客体发光材料的质量比为1：1～9：1，才能使得量子点发光层中的仅量子点客体发光材料参与发光。

需要说明的是，本实施例中，载流子传输主体材料和量子点客体发光材料之间并没有缩合反应，载流子传输主体材料和量子点客体发光材料仅仅是物理性的混合。

本实施例中，由于无需形成空穴传输层，因此使得器件结构得到简化，且减少一道工艺步骤。

本发明另一实施例还提供一种量子点发光二极管的制备方法，请参考图2，提供衬底1a，在衬底1a一侧的表面上形成阳极2a，在阳极2a背向衬底1a的一侧表面形成空穴注入层3a；在所述空穴注入层3a背向阳极2a的一侧表面形成空穴传输层8a；在空穴传输层8a背向空穴注入层3a的一侧表面形成量子点发光层4a；形成量子点发光层4a之后，在量子点发光层4a背向空穴传输层8a一侧依次形成电子传输层5a、电子注入层6a和阴极7a。

本实施例与前述实施例的区别在于：形成了空穴传输层8a，关于本实施例与前述实施例相同的部分，不再详述。关于形成量子点发光层4a的方法也参照前述实施例，不再详述。

本发明又一实施例提供一种量子点发光二极管，请参考图1，包括：量子点发光层4，所述量子点发光层4的材料包括：载流子传输主体材料和量子点客体发光材料的混合物；所述载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级比所述量子点客体发光材料的价带顶的能级高0.1ev～1ev，例如，0.1ev、0.3ev、0.5ev、0.8ev或者1ev；所述量子点发光层4中载流子传输主体材料和量子点客体发光材料的质量比为1：1～9：1，例如质量比为1：1、3：1、5：1、7：1或者9：1。

若载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级(homo能级)与所述量子点客体发光材料的价带顶的能级之差太大，则会降低激子的能量传递效率，使载流子传输主体材料中的激子不能完全把能量传递至量子点客体发光材料中，从而使载流子传输主体材料发光导致降低量子点发光二极管的发光纯度。因此，本实施例中，选择了载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级(homo能级)与所述量子点客体发光材料的价带顶的能级之差具有合适的数值。

载流子传输主体材料包括热活化延迟荧光材料(thermallyactivateddelayedfluorescence,tadf)。

量子点客体发光材料包括镉系量子点和无镉量子点。

镉系量子点包括：硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硫化镉/硫化锌量子点、硒化镉/硫化锌量子点中的一种或多种；或者，以硫化镉、硒化镉或碲化镉为核心的合金结构量子点；或者，以硫化镉、硒化镉或碲化镉为核心的核壳结构量子点。

无镉量子点包括：硒化锌量子点、磷化铟量子点、硫化铅量子点、铜铟硫量子点、氧化锌量子点、钙钛矿类量子点、磷化铟/硫化锌量子点、硫化铅/硫化锌量子点、砷化铟量子点、铟砷化镓量子点、氮化铟镓量子点、氮化镓量子点、碲化锌量子点、硅量子点、锗量子点、碳量子点中的一种或多种；或者，以硒化锌、磷化铟、硫化铅、铜铟硫、氧化锌、钙钛矿类、砷化铟、铟砷化镓、氮化铟镓、氮化镓、碲化锌、硅量子点、锗量子点或碳量子点为核心的核壳结构量子点；或者，以硒化锌、磷化铟、硫化铅、铜铟硫、氧化锌、钙钛矿类、砷化铟、铟砷化镓、氮化铟镓、氮化镓、碲化锌、硅量子点、锗量子点或碳量子点为核心的合金结构量子点。

然而，本实施例中，量子点客体发光材料包括镉系量子点和无镉量子点，当量子点客体发光材料采用无镉量子点时，避免了对环境的污染。即使量子点客体发光材料采用镉系量子点，但是由于量子点客体发光材料在所述量子点发光层中占据的比例较少，因此在一定程度上也能减少对环境的污染。

由于载流子传输主体材料和量子点客体发光材料具有良好的能级匹配和质量匹配，因此无论量子点客体发光材料采用镉系量子点还是无镉量子点，均能保证量子点发光二极管较好的发光效率。

载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级与量子点客体发光材料的价带顶的能级接近，有利于载流子传输主体材料中激子的能量能够有效的传递至量子点客体发光材料中，激子的能量传递效率高。量子点发光层中的量子点客体发光材料具有合适的质量比，第一方面：避免量子点客体发光材料含量较低使量子点发光层中没有足够多的量子点客体发光材料接收来自载流子传输主体材料的能量，导致能量传递不完全，第二方面；避免量子点客体发光材料含量较高使空穴直接注入到与空穴注入层能级差较大的量子点客体发光材料中，避免降低发光效率。载流子传输主体材料和量子点客体发光材料具有良好的能级匹配关系和质量匹配关系，使量子点发光层中仅量子点客体发光材料发光，避免了载流子传输主体材料发光，因此提高了量子点发光层的发光纯度。

请继续参考图1，量子点发光二极管还包括：位于所述量子点发光层4一侧表面的空穴注入层3。

空穴注入层3的材料包括聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(pedot)。

载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级比所述空穴注入层4的最高占据分子轨道的能级低0.1ev～1ev，例如，0.1ev、0.3ev、0.5ev、0.8ev或者1ev。载流子传输主体材料的最高占据分子轨道的能级与空穴注入层的最高占据分子轨道的能级接近，第一方面：使空穴可以注入到与空穴注入层能级差较小的载流子传输主体材料中，利用载流子传输主体材料使激子的能量转移至量子点客体发光材料中，激子的能量传递效率高，避免空穴直接注入到与空穴注入层能级差较大量子点客体发光材料中，降低发光效率；第二方面：可以选择取消传统空穴传输层的设置，降低成本。请继续参考图1，量子点发光二极管还包括：衬底1；位于衬底1和空穴注入层3之间的阳极2。

请继续参考图1，量子点发光二极管还包括：位于量子点发光层4背向空穴注入层3一侧自空穴注入层3向量子点发光层4方向上依次层叠的电子传输层5、电子注入层6和阴极7。

本发明又一实施例提供一种量子点发光二极管，请参考图2，包括：自下而上依次设置的衬底1a、阳极2a、空穴注入层3a、空穴传输层8a、量子点发光层4a、电子传输层5a、电子注入层6a和阴极7a。

图2中的量子点发光二极管的结构与图1中的量子点发光二极管的区别在于:图2中的量子点发光二极管还包括空穴传输层8a。关于图2中量子点发光二极管与图1中量子点发光二极管相同的部分，不再详述。

本实施例还提供一种显示面板，包括本实施例的量子点发光二极管。量子点发光二极管的发光效率和发光纯度提高。

本实施例还提供一种显示装置，包括本发明的显示面板。量子点发光二极管的发光效率和发光纯度提高。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此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中。