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。该发光层包含至少一种纳米晶体半导体材料，以及至少一种有机发光材料；所述有机发光材料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；所述有机发光材料的激发态的衰减寿命大于1微秒。本发明专利技术创新性的将具有长激发态寿命，具体为激发态衰减寿命超过1微秒的有机发光材料作为主体材料，由此有机发光材料的能量能够有效传递给纳米晶体半导体材料，以获得具有良好性能的QLED器件，可以大幅度提高以纳米晶体半导体材料作为发光活性成分的电致发光器件的效率。

Electroluminescent devices and their luminescent layers and Applications

The invention relates to an electroluminescent device and its luminous layer and application. The luminescent layer contains at least one nanocrystalline semiconductor material and at least one organic light emitting material; the emission spectrum of the organic luminescent material overlaps at least partially with the excitation spectrum of the nanocrystalline semiconductor material; the decay life of the excited state of the organic light emitting material is greater than 1 microseconds. The innovation of the invention will have a long excited state life, which is the main material of the organic light-emitting material with the excitation state attenuation life more than 1 microseconds, thus the energy of the organic light-emitting material can be effectively transferred to the nanocrystalline semiconductor material to obtain good performance QLED devices, which can greatly improve the nanocrystalline. The efficiency of semiconductor light-emitting devices as light-emitting active components.

【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
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，以及至少一种有机发光材料；所述有机发光材料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；所述有机发光材料的激发态的衰减寿命大于1微秒。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，电子远远多于空穴，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，大多能量给体材料的发射谱与纳米晶体半导体材料的激发谱均能够有较大的重叠。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原因在于以往报道中所使用的主体材料在室温下激发态的衰减寿命仅为几十至几百ns级别(例如PVK室温下的激发态寿命为35ns左右)，无法满足进行有效能量转移的第二个条件。对于自然界及人类已经发现的有机发光材料，其室温下激发态寿命一般都比较短，在ns级别，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，本专利技术创新性的将具有长激发态寿命，具体为激发态衰减寿命超过1μs(1微秒，即1000纳秒)的有机发光材料作为主体材料，由此有机发光材料的能量能够有效传递给纳米晶体半导体材料，以获得具有良好性能的QLED器件，可以大幅度提高以纳米晶体半导体材料作为发光活性成分的电致发光器件的效率。在本专利技术中，当所述有机发光材料的激发态的衰减过程同时存在较快与较慢的过程时，所述有机发光材料的激发态的衰减寿命大于1微秒是指，其中较慢的过程具有不低于1μs的衰减寿命。作为优选地，其中的较慢过程为衰减过程的主要部分时，较慢过程占整个衰减过程比重的50％以上。在其中一个实施例中，所述有机发光材料的发射光谱峰值波长小于所述纳米晶体半导体材料。以进一步保证能量的传输。在其中一个实施例中，所述有机发光材料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。更优地，前者的激发态的衰减寿命是后者的10倍以上。通常，纳米晶体半导体材料的激发态的衰减寿命在几纳秒至几十纳秒级别。在其中一个实施例中，所述纳米晶体半导体材料的激发态衰减寿命在1～100ns范围。所述具有长激发态衰减寿命的有机发光材料的激发态衰减寿命在1μs～100μs范围。在本专利技术中，当所述有机发光材料、纳米晶体半导体材料的激发态均存在多个衰减寿命时，所述有机发光材料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，有机发光材料的慢衰减过程的衰减寿命较所述纳米晶体半导体材料的快衰减过程的衰减寿命长。在其中一个实施例中，所述有机发光材料的单线态与三线态之间的能级差小于0.5eV。分子的最高占有分子轨道(称为HOMO)与最低未占有分子轨道(称为LUMO)具有较少的分子轨道重叠。上述分子结构特征可使有机发光材料的单线态与三线态之间的能级差小于0.5eV，甚至可以达到0～0.3eV，从而获得较高的反向系间穿越速率而有利于三线态能量转移至单线态。在其本文档来自技高网...

【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，以及至少一种有机发光材料；所述有机发光材料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；所述有机发光材料的激发态的衰减寿命大于1微秒。

【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，以及至少一种有机发光材料；所述有机发光材料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；所述有机发光材料的激发态的衰减寿命大于1微秒。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，所述有机发光材料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，所述有机发光材料的发射光谱峰值波长小于所述纳米晶体半导体材料。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，所述有机发光材料的单线态与三线态之间的能级差小于0.5eV。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，所述有机发光材料的分子结构中含有至少一类供电子基团和/或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、具有钙钛矿晶体类型的纳米晶体半导体材料、由单一或...

【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