量子点电致发光结构与包含其的显示器的制作方法

本发明涉及显色器领域，具体而言，涉及一种量子点电致发光结构与包含其的显示器。

背景技术：

目前流行的彩色显示器件主要有液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)和有机发光二级管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)彩色显色器。

LCD需要背光源配合三种颜色或三种颜色以上的滤光片形成单色光，LCD背光源有三种，分别是冷阴极荧光灯(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)、普通白光LED与蓝光LED加量子点材料。其中，用CCFL做背光源的LCD因为其大面积下的单位成本、高功耗以及对环境污染(含汞)已接近淘汰；普通白光LED是目前的主流工艺，但是由于其光谱半波宽过宽，经过滤光片后大部分能量被吸收，因此，整体光效偏低且色域较低，色域一般仅在美国国家电视标准委员会(National Television Standards Committee，NTSC)的70％左右；蓝光LED加量子点材料的半波宽较窄，色域可以达到100％NTSC以上。

目前，蓝光LED加量子点材料的实现方式主要有两种，一种是用玻璃或类似的密封材料封装量子点材料，再固定在蓝光LED的发光面；另一种是将量子点封装成膜。这两种方法加工工艺略为复杂，且始终需要使用滤光片和液晶来控制颜色的输出，因此，最终发光效率不高。

OLED彩色显色器件主要包括RGB三原色像素独立发光与白色发光结合彩色滤光片这两种，前者色彩表现能力较强，但其在材料的制备工艺与色彩，尤其是蓝光的稳定性上表现较差；后者与普通白光LED的性能类似，但色彩、亮度、对比度都不及前者，且能耗较高。

作为一种新型的彩色显示器件，现有的量子点彩色显示器的制备工艺较为复杂，且需要使用彩色滤光片，光效不高，动态表现能力差。

因此，亟需一种光效高的量子点电致发光结构与包含其的显示器。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种量子点电致发光结构与包含其的显示器，以解决现有技术中显示器色纯度不高和光效低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种量子点电致发光结构，该量子点电致发光结构包括基板、第一电极、量子点材料层、第二电极与光色转化层。其中，第一电极设置在基板的表面上；量子点材料层设置在第一电极的远离基板的表面上；第二电极设 置在量子点材料层的远离第一电极的表面上，第一电极与第二电极中至少有一个是透明电极；光色转化层设置在一个或两个透明电极的远离量子点材料层的表面上。

进一步地，上述光色转化层包括至少一个光色转化部。

进一步地，各上述光色转化部覆盖上述透明电极的面积不同。

进一步地，上述光色转化部为量子点光色转化部、有机模块或量子点材料与有机材料制成的混合光色转化部。

进一步地，相邻的上述光色转化部之间具有透光部。

进一步地，上述透光部中设置有黑色矩阵，上述黑色矩阵与上述光色转化部的至少一个侧面接触设置。

进一步地，上述光色转化层包括第一光色转化部与第二光色转化部，其中，第一光色转化部，用于将量子点材料层发射的光谱转换为峰值波长在600～700nm之间的光谱；第二光色转化部，用于将量子点材料层发射的光谱转换为峰值波长在500nm～600nm之间的光谱。

进一步地，上述量子点电致发光结构还包括空穴传输层，设置在上述量子点材料层的远离上述第一电极或上述第二电极的表面上。

进一步地，上述量子点电致发光结构还包括至少一层空穴注入层，设置在上述空穴传输层的远离上述量子点材料层(的表面上，优选各上述空穴注入层为掺杂3,4乙撑噻吩单体的聚合物的聚苯乙烯磺酸盐层。

进一步地，上述量子点电致发光结构还包括电子传输层，设置在上述量子点材料层的远离上述第一电极或上述第二电极的表面上。

进一步地，上述量子点电致发光结构还包括至少一层电子注入层，设置在上述电子传输层的远离上述量子点材料层的表面上。

进一步地，上述量子点材料层发射的光谱的峰值波长小于480nm。

进一步地，上述量子点电致发光结构还包括驱动层，设置在上述基板与上述第一电极之间。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种显示器，该显示器包括量子点电致发光结构，上述量子点发光结构为任一项上述的量子点发光结构

应用本发明的技术方案，该量子点电致发光结构中量子点材料层发出的光谱与光色转化层转换发出的光谱就组成了显示器色域所需要的颜色，避免采用滤波片实现显示器色域上述需的颜色，进而避免了滤波片带来的光效损失。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1A示出了根据本发明的本申请一种典型实施方式提供显示器的量子点电致发光结构的剖面结构示意图；

图1B示出了本申请一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图2示出了本申请一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图3示出了本申请一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图4A示出了本申请一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图4B示出了本申请另一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图5示出了本申请另一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图6A示出了本申请一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图6B示出了本申请再一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图6C示出了本申请又一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图6D示出了本申请另一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图7A示出了本申请一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图7B示出了本申请另一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图7C示出了本申请再一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图7D示出了本申请又一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图8示出了本申请一种优选实施例提供的显示器的量子点电致发光结构的剖面结构；

图9示出了本申请一种优选实施例提供的显示器发出的光谱测试图；以及

图10示出了本申请一种优选实施例提供的显示器的色域测试图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

本申请一种典型的实施方式中，提供了一种量子点电致发光结构，如图1A与图1B所示，该量子点发光结构包括：基板10、第一电极30、量子点材料层50、第二电极70与光色转化层90。其中，第一电极30设置在上述基板10的表面上；量子点材料层50设置在上述第一电极30的远离上述基板10的表面上；第二电极70设置在上述量子点材料层50的远离上述第一电极30的表面上，上述第一电极30与上述第二电极70中至少有一个是透明电极；光色转化层90设置在一个或两个上述透明电极的远离上述量子点材料层50的表面上。图1A中，透明电极为第二电极70，图1B中，透明电极为第一电极30。

该量子点电致发光结构中量子点材料层50发出的光谱与光色转化层90转换发出的光谱就组成了显示器色域所需要的颜色，避免采用滤波片实现显示器色域上述需的颜色，进而避免了滤波片带来的光效损失。

为了将量子点材料层50发射的光谱转换成其他颜色，进而实现高色域的显示效果，本申请优选上述光色转化层90包括至少一个光色转化部。

为了控制各光色转化部出射的光比例，进而得到显示器色域上述需的颜色，本申请优选覆盖上述透明电极的面积不同。如图2所示，该显示器的量子点电致发光结构中同时包含两个光色转化部，分别为第一光色转化部91与第二光色转化部95，二者覆盖第二电极70(透明电极)的面积不同。

本申请的另一种优选的实施例中，上述光色转化部为量子点光色转化部、有机光色转化部或量子点材料与有机材料制成的混合光色转化部。其中，有机模块具体为含有羰基、伯胺基、仲胺基、羟基、酰胺基等的有机荧光材料光色转化部。

为了避免量子点材料层50发射的光谱全部被光色转化层90转化为其他的颜色，进而避免显示器色域的缩小，如图2所示，本申请优选上述光色转化部之间具有透光部93。

本申请一种优选的实施例中，如图3所示，上述透光部93中设置有黑色矩阵94，优选上述黑色矩阵94与上述光色转化部的至少一个侧面接触设置，黑色矩阵94用于吸收相邻的光色转换部发射出的光，防止其泄露到相邻光色转化部中，并且透光部93可以避免量子点材料层50发射的光谱全部被吸收，进而避免显示器色域的缩小。该黑色矩阵94的材料为本领域的常规的黑色矩阵材料，一般为丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类的以及其他有机染料的混合物。黑色矩阵94可以接触设置在光色转换部的一个侧面，也可以接触设置在光色转换部的两个侧 面，也可以设置在每一个光色转换部的三个或四个侧面。由于附图为剖面图，所以，图中显示的黑色矩阵94最多只接触设置在光色转化部的两个侧面。

本申请的又一种优选的实施例中，如图3所示，上述光色转化层90包括第一光色转化部91与第二光色转化部95，上述第一光色转化部91用于将量子点材料层50发射的光谱转换为峰值波长在600～700nm之间的光谱，即将量子点材料层50发射的光谱转换为红光；上述第二光色转化部95用于将量子点材料层50发射的光谱转换为峰值波长在500nm～600nm之间的光谱，即将量子点材料层50发射的光谱转换为绿光。这样光色转化层90将量子点材料层50发射的光谱转换为三原色中的红光与绿光，共同形成白光，满足现有显示器的需求，同时，因为量子点发光半波宽非常窄，色纯度较高，有效地提高显示器的色域。

为了提高空穴的传输效率，同时可以阻挡量子点材料层50中的空穴和激子扩散到其它层，进而提高电子和空穴的复合效率，提高显示器的发光效率。本申请优选上述量子点电致发光结构还包括空穴传输层51，空穴传输层51设置在上述量子点材料层50的远离上述第一电极30或上述第二电极70的表面上。当第一电极30为正电极时，空穴传输层51设置在上述量子点材料层50的远离上述第二电极70的表面上，如图4A所示；当第二电极70为正电极时，空穴传输层51设置在上述量子点材料层50的远离上述第一电极30的表面上，如图4B所示。

量子点材料层50由量子点和粘结剂组成。空穴传输层51由具有空穴传输功能的化合物组成，优选可以阻挡量子点材料层50的电子或者激子向外扩散的材料，可以为酞菁衍生物、酚酞衍生物、萘肽衍生物、卟啉衍生物、芳香族二胺衍生物以及胺化合物。

本申请的另一种优选的实施例中，上述量子点电致发光结构还包括：至少一层空穴注入层53，设置在上述空穴传输层51的远离上述量子点材料层50的表面上，空穴传输层51提高了空穴注入到量子点材料层50的注入效率和稳定性，降低器件的启亮电压。优选各上述空穴注入层53为掺杂3,4乙撑噻吩单体的聚合物的聚苯乙烯磺酸盐层。图5所示的显示器的量子点电致发光结构中，第二电极70为正电极，量子点电致发光结构同时包括量子点材料层50、空穴传输层51与一层空穴注入层53。

为了提高电子的传输效率，同时避免电子由量子点材料层50扩散到其他结构层中，进而提高电子与空穴的复合效率，提高整体器件的发光效率。如图6A与6B所示，本申请优选上述量子点电致发光结构还包括电子传输层55，电子传输层55设置在上述量子点材料层50的远离上述第一电极30或上述第二电极70的表面上。如图6A所示，当第一电极30为负电极时，电子传输层55设置在上述量子点材料层50的远离上述第二电极70的表面上；如图6B所示，当第二电极70为负电极时，电子传输层55设置在上述量子点材料层50的远离上述第一电极30的表面上。

另一种优选的实施例，如图6C所示，第二电极70为正电极，量子点电致发光结构还可以同时包括空穴传输层51、量子点材料层50与电子传输层55，或者另外一种优选的实施例中，如图6D所示，第二电极70为正电极，量子点电致发光结构可以同时包括空穴注入层53、 空穴传输层51、量子点材料层50与电子传输层55。当第一电极30为正电极时，也可以设置与图10与图11对应的实施例。

电子传输层55由具有电子传输功能的材料组成，优选可以阻挡存在量子点材料层50的空穴或者激子向外扩散的材料，可以为三唑类衍生物、噁唑类衍生物、异噁唑衍生物、芴酮衍生物、蒽醌二甲烷衍生物、蒽酮衍生物、二苯基苯醌衍生物，硫代吡喃二氧化物、碳化二亚胺、亚芴基甲烷、二苯乙烯基吡嗪、氟取代芳香族化合物、萘并苝等的杂环四羧酸酐、酞菁衍生物、以8-喹啉衍生物的金属络合物、金属酞菁、苯并唑、苯并噻唑为配体的金属络合物为代表的各种金属络合物等。

本申请的另一种优选的实施例中，上述量子点电致发光结构还包括：至少一层电子注入层57，至少一层电子注入层57设置在上述电子传输层55的远离上述量子点材料层50的表面上。电子注入层57，可以降低启亮电压，提高电子注入效率和稳定性，可以由氟化锂(LiF)、氧化锂(LI2O)等制成。

第一电极30为正电极时，显示器的量子点电致发光结构如图7A所示；当第二电极70为透明正电极时，显示器的量子点电致发光结构如图7B所示。图7C所示的量子点电致发光结构中，第二电极70为正电极，空穴传输层51、量子点材料层50、电子传输层55与一层电子注入层57从上至下依次设置。或者如图7D所示的显示器中，层空穴注入层53、空穴传输层51、量子点材料层50、电子传输层55与一层电子注入层57从上至下依次设置。

当第一电极30与第二电极70之间的电压达到阈值时，电子和空穴就可以在量子点电致发光单元重新结合，产生激子，当激子从不稳定的激发态返回到基态就会发光。为了扩大显色器的色域，本申请优选上述量子点材料层50发射的光谱的峰值波长小于480nm的蓝光，这样量子点发出的蓝光经过光色转化层90后可以得到绿光和红光，进而得到了三原色光，这样该显示器就可以得到任何想得到的颜色。

本申请的一种优选实施例中，如图8所示，量子点电致发光结构还包括驱动层20，该驱动层20设置在在基板10与第一电极30之间，该驱动层20可以是有源驱动层或无源驱动层。本申请的另一种优选实施例中，如图8所示，优选上述驱动层20为有源驱动层，第一电极由隔离部31分为几部分，每部分对应一个驱动控制单元21，用单独的驱动控制单元21控制每一个光色转换部，本申请又一种优选的实施例中，驱动控制单元21为TFT(薄膜晶体管)。

另外，需要说明的是，本申请的实施例中，除了指定第一电极30或第二电极70为透明电极情况外，其他实施例中的第二电极70为透明电极；且除了指定第一电极30或第二电极70为正电极的情况外，其它实施例中均是第二电极70为正电极。

本申请的另一个方面，提供了一种显示器，该显示器包括量子点电致发光结构，上述量子点发光结构为任一项上述的量子点发光结构。

上述显示器中的量子点电致发光结构中包含光色转化层，光色转化层转换发出的光谱与量子点材料层发出的光谱就组成了显示器色域所需要的颜色，避免了显示器采用滤波片实现色域上述需的颜色，进而避免了滤波片带来的光效损失，提高了显示器的光效。

为了使得本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例。

显示器中的量子点电致发光结构如图3所示，从下至上依次包括基板10、第一电极30、量子点材料层50、第二电极70与光色转化层90，其中，第一电极30为金属负电极，第二电极70为透明正电极，量子点材料层50由量子点材料层50由量子点和粘结剂组成，其发出的光谱的峰值波长为445nm的蓝光，半波宽为20nm，光色转换单元包括第一光色转化部91与第二光色转化部95，二者均是量子点转化模块，且二者之间具有透光部93，透光部93中有与第一光色转化部和第二光色转化部直接接触设置的黑色矩阵94。

量子点材料层50发出的光经过透明的第二电极70到达光色转化层90，部分蓝光进入第一光色转化部91，被转化为红光，部分蓝光进入到第二光色转化部95，被转化为绿光，图9示出了三种光的光谱测试图，这样有量子点材料层50发出的蓝光、第一光色转化部91发出的红光与第二光色转化部95发出的绿光组成了显示器的色域，可以组成任意需要的颜色，扩大显示器的色域，并且不需要滤波片，降低了光效的损失。

经过测试，如图9与图10所示，量子点电致发光器件的量子效率为0.7，第一光色转换部的发射波长为527nm，半峰宽为27nm，量子效率为0.68，第二光色转换部的发射波长为631nm，半峰宽为31nm，量子效率为0.71。此时，经计算机模拟此时混合后白光的光效在73lm/W，经过扩散等结构后，光效损失约65％，经计算最终光效在20lm/W-30lm/W以上。选取一款市面上常用的滤色片(colorfilter)吸收数据，计算其色域达到了113％的NTSC标准色域面积。而现有技术的添加滤光片的常规显示屏其背光光源所用的白光LED的光效在80lm/W-90lm/W，但是其通过colorfilter和液晶后会损失80％-90％的能量，最终光效不会超过15lm/W，而常规LED白光背光源的显示器色域仅为70％NTSC，因此本申请的显示器相比现有技术的显示器，光效较高，色域较广。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的显示器中量子点材料层发出的光谱与光色转化层转换发出的光谱就组成了显示器色域所需要的颜色，避免采用滤波片实现显示器色域所需的颜色，进而避免了滤波片带来的光效损失。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。