[发明专利]具有混合纳米颗粒电荷传输层的发光装置

说明书

本申请提供一种发光装置，其使辐射复合最优化，并使非辐射复合最小化。发光装置包括：发光层；第一电极和第二电极，由其产生电荷；第一电荷传输层，其将来自第一电极的电荷注入至发光层中；和第二电荷传输层，其将来自第二电极的电荷注入至发光层中。电荷传输层中的至少一者包括第一纳米颗粒群体和第二纳米颗粒群体的混合物，第一纳米颗粒群体和第二纳米颗粒群体是在第一纳米颗粒群体和第二纳米颗粒群体之间在能量上非对齐的导电纳米颗粒。第一纳米颗粒群体和第二纳米颗粒群体的纳米颗粒通过由不同材料制成、通过具有不同大小的纳米颗粒、和/或通过具有不同形状的纳米颗粒，而彼此在能量上非对齐。

技术领域

本发明涉及包括用于电荷传输的无机纳米颗粒层的发光装置，更具体地，涉及其中无机纳米颗粒层在发光装置中起到电荷传输层作用的装置。

背景技术

常规发光装置的例子描述于US 9525148中(Kazlas等人，2016年12月20日授权)。图1是示出这种常规发光装置的示例性代表的图。常规发光装置包括阳极104和阴极100以及含有发光107的材料的发光层102。在发光层102内，在电子和空穴复合产生光107时，生成光。发光层102可以是无机或有机半导体层或者量子点(QD)层。至少一个空穴传输层103位于阳极104和发光层102之间，其提供空穴从阳极的传输以及空穴向发光层中的注入。类似地，至少一个电子传输层101位于阴极100和发光层102之间，其提供电子从阴极的传输以及电子向发光层中的注入。

图2是示出图1所示的常规发光装置的常规能带结构的图。图2示出了发光装置中各个层在电荷和空穴的传输和复合中如何重要。在这种常规结构中，阴极和发光层(EML)之间的层称作电子传输层(ETL)，阳极和EML之间的层称作空穴传输层(HTL)。ETL和HTL更为通用地统称为电荷传输层(CTL)。这些CTL的目的是提供与各个电极(阳极或阴极)的欧姆接触，以及提供用于将载体注入到发光层中的能量上的对齐(energetic alignment)。

合意地，HTL具有在能量上与EML的最高占据分子轨道(HOMO，也称作价带最大能量)接近的HOMO(价带最大能量)，以提供高效的空穴注入202。而且，合意地，ETL具有在能量上与EML的最低未占分子轨道(LUMO，也称作导带最小能量)接近的LUMO(导带最小能量)，以提供高效的电子注入201。向EML中提供高效且平衡的电子201和空穴202的注入使EML中的电子和空穴得以有效复合203，进而从EML高效地产生光204。在该上下文中，平衡的注入是指分别从ETL和HTL注入到EML中的电子和空穴的电流密度相等。

电子注入层(EIL)或空穴注入层(HIL)也可以存在于ETL或HTL层内，并主要用于帮助载体从电极转移至相邻的ETL或HTL中。HIL在图2中明确存在，因为其在常规QD LED结构中是常见的，但HIL或EIL可以存在于任何标准的HTL或ETL多层内。具体地，如本文所用，EIL/HIL是特定种类的ETL/HTL，其具体意图是桥接电极和另一ETL/HTL之间的能隙，从而其自身可以被认为是ETL/HTL。

再参考图1，在常规结构中，ETL常常包括纳米颗粒106的基质，其通过相邻纳米颗粒106之间的跳动(hopping)105提供电子传输，且传输至发光层102中。通过该方式制造装置提供了强健的ETL，其降低了氧和水分进入到EML中。但是，这种构造的缺点在于，对于给定的纳米颗粒材料构造，ETL具有固定的迁移率。理想地，为了促进辐射(发光)复合并降低在EML中存在电子和空穴的不平衡时更容易发生的非辐射(非发光)复合，ETL中电子的迁移率相对于HTL中空穴的迁移率应当设定在特定的数值(或者反之亦然)。例如，优选地，ETL中电子的迁移率可以等于HTL中空穴的迁移率，或其整数倍数，或者另外地匹配成使辐射复合最大化。