电致发光器件及其发光层和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种电致发光器件及其发光层和应用。所述发光层包含至少一种纳米晶体半导体材料，以及至少一种激基复合物；所述激基复合物的发射光谱与所述纳米晶体半导体材料的激发光谱至少部分重叠；所述激基复合物的激发态的衰减寿命长于所述纳米晶体半导体材料的激发态的衰减寿命。本发明专利技术的发光层在发光过程中，形成延迟荧光的激基复合物能够有效将能量传递至纳米晶体半导体材料，进而获得发光效率高，且稳定的QLED器件的发光层。

Electroluminescent devices and their luminescent layers and Applications

The invention relates to an electroluminescent device and its luminous layer and application. The luminescent layer includes at least one nanometer crystal semiconductor material and at least one kind of radical complex; the emission spectrum of the radical complex overlaps with the excitation spectrum of the nanocrystalline semiconductor material at least partially; the excitation state of the exciter complex is longer than that of the nanocrystalline semiconductor material. The decay life of the excited state. The luminescent layer of the invention can effectively transfer the energy to the nanocrystalline semiconductor material during the luminescence process, and then obtain the luminescent layer of the QLED device with high luminescence efficiency and stability.

【技术实现步骤摘要】
电致发光器件及其发光层和应用
本专利技术涉及发光器件
，特别是涉及一种电致发光器件及其发光层和应用。
技术介绍
纳米晶体半导体材料，又称纳米晶，其由有限数目的原子组成，至少两个维度尺寸均在纳米数量级，外观似一极小的点状物或棒状物/线状物，其内部电子运动在二维空间都受到了限制，量子限域效应特别显著。纳米晶体半导体材料受到光或电的激发，会发出半峰宽很窄的光谱(通常半峰宽小于40nm)，发光颜色主要由粒子大小决定，发光具有光色纯度高、发光量子效率高、性能稳定等特点。纳米晶体半导体材料由于其发光效率高，发光颜色可控，以及色纯度高等优点，在下一代显示技术中具有巨大的应用潜力。激发方式通常有光致发光和电致发光两种方式。光致发光方式主要是以蓝光LED作为激发光源，应用在照明领域和LCD显示的背光模组等。电致发光器件可以应用于照明和显示领域，尤其显示应用前景更为宽广。以纳米晶体半导体材料制作的电致发光器件作为一种新兴的发光器件，近年来受到了广泛的关注。电致发光器件一般至少包括第一电极层、第二电极层，以及第一电极层与第二电极层之间的发光层，由于量子限域效应的特征，以纳米晶体半导体材料制备发光层的电致发光二极管，也被称为QLED(Q代表量子的含义，具体发光材料可包括点状、棒状或线状的材料)。与传统的有机发光二极管(OLED)相比，QLED具有更加优异的色纯度、亮度和可视角等特点。纳米晶体半导体材料可分散于溶剂中配制成墨水等印刷材料，适用于溶液法制备，可采用打印、移印、旋涂、刮涂等方法制造发光薄膜，实现大面积溶液加工。如采用与喷墨打印(InkjetPrinting)相类似的按需喷墨(DroponDemand)工艺，可以精确地按所需量将发光材料沉积在设定的位置，沉积形成精密像素薄膜结构，制造大尺寸彩色QLED显示屏。这些特点使得以纳米晶体半导体材料作为发光层的QLED在固态照明、平板显示等领域具有广泛的应用前景，受到了学术界以及产业界的广泛关注。通过对纳米晶体半导体材料的改进以及QLED器件结构的不断优化，现有QLED器件的性能得到了大幅度的提高，但是其发光效率距离产业化生产的要求还有一定差距。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种电致发光器件的发光层，该发光层采用纳米晶体半导体材料，且发光效率高，便于产业化生产应用的。一种电致发光器件的发光层，包含至少一种纳米晶体半导体材料，以及至少一种激基复合物；所述激基复合物的发射光谱与所述纳米晶体半导体材料的激发光谱至少部分重叠；所述激基复合物的激发态的衰减寿命长于所述纳米晶体半导体材料的激发态的衰减寿命。本专利技术的原理及优点如下：基于纳米晶体半导体材料的优点，为了提高以纳米晶体半导体材料制备发光层的电致发光二极管(QLED)的发光效率。本专利技术进行了大量的研究分析：首先尝试直接使用OLED的HTL、ETL与QLED器件的发光层进行搭配，发现效果并不理想，分析其原因在于纳米晶体半导体材料的HOMO、LUMO都较深，空穴、电子注入发光层的效率差异巨大，发光层中的电子与空穴数量不平衡，由此导致材料的不稳定和失效。由此得出结论，目前QLED器件寿命偏低，一个主要的原因可能就来自于发光层中载流子浓度的严重失衡。因此如果在发光层中引入合适的辅助材料以接受空穴与电子的注入，则有可能使发光层中的空穴、电子数量取得很好的平衡，但其中，仍有一个关键问题需要解决，即如何将能量从新引入的辅助材料有效地传递给纳米晶体半导体材料。另外，纳米晶体半导体材料已经成功应用于彩色滤光片(Colorfilter)/彩色转换膜(colorconversionfilm)，说明纳米晶体半导体材料的稳定性很好，其本质是纳米晶体半导体材料对于(单线态)激子的能量十分稳定。因此，如果能让电子与空穴在能量给体(energydonnor)材料上复合形成激子，再将能量给体材料上的激子能量传递给纳米晶体半导体材料，纳米晶体半导体材料作为能量受体(energyacceptor)，就有希望获得高效稳定的QLED器件。基于此，寻找能够有效将能量传递给纳米晶体半导体材料的能量给体材料是提高QLED发光效率的关键所在。专利技术人经过研究与分析，发现能量给体材料向纳米晶体半导体材料以resonanceenergytransfer(FRET)方式进行有效能量传递需要满足以下两个关键条件：(1)能量给体材料的发射谱与纳米晶体半导体材料的激发谱有较大的重叠；(2)能量给体材料的激发态(excitedstate)的衰减寿命(decaylifetime)，需要大大长于纳米晶体半导体材料的激发态的衰减寿命。其中，关于第一个条件，由于纳米晶体半导体材料一般具有较宽的激发谱，较易找到发射谱与纳米晶体半导体材料的激发谱有较大的重叠的能量给体材料。第二个条件是提升QLED器件性能的关键与主要挑战。以往报道中所使用的主体材料大多无法有效地利用和转移电致发光器件中的所有能量，器件效率不佳。经过专利技术人分析发现其原因在于：一方面，大多数有机染料在电致发光器件中仅能利用单线态的能量，三线态的能量由于跃迁禁阻而无法进行发光或者进行有效的能量转移；另一方面，纳米晶体半导体材料的荧光激发态寿命在ns级别，而多数有机材料单线态的衰减寿命也是在ns级别(例如PVK)，无法满足进行有效能量转移的第二个条件，因此多数有机材料对于纳米晶体半导体材料来说不是好的主体材料。基于前述研究，本专利技术创新性地将能够形成延迟荧光的激基复合物应用于以纳米晶体半导体材料制备的发光层中，所述激基复合物的激发态的衰减寿命长于所述纳米晶体半导体材料的激发态的衰减寿命，且激发光谱与所述纳米晶体半导体材料的激发光谱至少部分重叠，符合前述两个关键条件。与此同时，能够形成延迟荧光的激基复合物还可以高效率地同时利用电致发光器件中的单线态与三线态能量，进一步提升器件的发光效率。由此本专利技术的发光层在发光过程中，形成延迟荧光的激基复合物能够避免或减少空穴和电子直接注入能级较深的纳米晶体半导体材料，并将能量有效传递至纳米晶体半导体材料，进而获得发光效率高，且稳定的QLED器件的发光层。此外，能够形成延迟荧光的激基复合物，与传统的具有单一分子结构的延迟荧光材料具有完全不同的发光机理：形成激基复合物的两种有机材料各自本身并不具有延迟荧光性质，即各自本身并不是延迟荧光材料，形成激基复合物的两种有机材料仅在同时存在的情况下可以产生延迟荧光；单一分子结构的延迟荧光材料，其发光过程涉及到分子内的电荷转移，而延迟荧光激基复合物的发光过程涉及到的是不同分子间的电荷转移。并且，激基复合物还具有相比单一分子结构的延迟荧光材料的更好的灵活性和优点：可以通过调整形成激基复合物的两种有机分子的比例，来调节发光层中电子和空穴的相对浓度，以获取发光层中电荷的平衡；能量带隙较大的(例如发蓝光的)单一分子结构的延迟荧光材料被激发时，分子内的电荷转移可能会导致分子内化学键的断裂和材料的失效，而形成延迟荧光激基复合物的两种有机材料之间不存在化学键，两种分子间的电荷转移不会导致化学键的断裂。在本专利技术中，当所述激基复合物、纳米晶体半导体材料的激发态均存在多个衰减寿命时，所述激基复合物的激发态的衰减寿命长于所述纳米晶体半导体材料的激发态的衰减寿命是指，激基复合物的慢衰减过程的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电致发光器件的发光层，其特征在于，包含至少一种纳米晶体半导体材料，以及至少一种激基复合物；所述激基复合物的发射光谱与所述纳米晶体半导体材料的激发光谱至少部分重叠；所述激基复合物的激发态的衰减寿命长于所述纳米晶体半导体材料的激发态的衰减寿命。

【技术特征摘要】
1.一种电致发光器件的发光层，其特征在于，包含至少一种纳米晶体半导体材料，以及至少一种激基复合物；所述激基复合物的发射光谱与所述纳米晶体半导体材料的激发光谱至少部分重叠；所述激基复合物的激发态的衰减寿命长于所述纳米晶体半导体材料的激发态的衰减寿命。2.根据权利要求1所述的电致发光器件的发光层，其特征在于，所述激基复合物的激发态的衰减寿命为所述纳米晶体半导体材料的激发态的衰减寿命的5倍以上。3.根据权利要求1所述的电致发光器件的发光层，其特征在于，所述激基复合物的发射峰值波长较所述纳米晶体半导体材料短。4.根据权利要求1所述的电致发光器件的发光层，其特征在于，所述激基复合物由两种有机材料组成，该两种有机材料的三线态能级均高于所述激基复合物的三线态能级。5.根据权利要求4所述的电致发光器件的发光层，其特征在于，两种有机材料中，一种有机材料的分子结构中含有至少一类供电子基团，另一种有机材料的分子结构中含有至少一类吸电子基团。6.根据权利要求1-5任一项所述的电致发光器件的发光层，其特征在于，所述纳米晶体半导体材料任选自II-VI族纳米晶体半导体材料、III-V族纳米晶体半导体材料、IV-VI族纳米晶体半导体材料、具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：李哲，谢相伟，宋晶尧，付东，
申请(专利权)人：广东聚华印刷显示技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44