CN110832052A - 用于滤色器应用的量子点构造 - Google Patents

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Abstract

有机加帽量子点通过以下方式制备：用6‑巯基己醇(MCH)和2‑[2‑(2‑甲氧基乙氧基)‑乙氧基]‑乙酸(MEEAA)的组合将多种构造的QD的表面官能化。这样的MCH/MEEAA加帽的QD表现出改善的与在制造发光装置如液晶显示器的含QD膜中使用的溶剂的相容性。

Description

用于滤色器应用的量子点构造
相关申请的交叉引用：
本申请要求于2017年7月5日提交的美国临时申请序列号62/528,823的权益，将其整个内容通过引用并入本文。
联邦资助的研究或开发：不适用
发明背景
1.发明领域.
本发明总体上涉及电子显示器。更具体地，本发明涉及半导体纳米粒子(“量子点”)在用于液晶显示器(LCD)的发光滤色器中的使用。
2.包括按照37 CFR 1.97和1.98公开的信息的相关技术的描述.
为了使显示技术显示出一系列的颜色，其需要能够切换不同颜色的多个像素或子像素的输出，以使得所得的颜色输出的组合加起来使观看者感知到复合颜色。例如，可以由显示蓝色和红色的两个相邻像素产生紫红色，并且可以通过调节蓝光分量和红光分量的相对强度来改变色调。
在不同的显示技术上调整或切换像素强度的方法不同，如同产生红色、绿色和蓝色基色子像素的方法那样。在液晶显示器(LCD)或白色-OLED(WOLED)类显示器的情况下，显示器采用白色背光，其通过红色、绿色和蓝色滤色器过滤以产生基色光输出。
一个越来越令人关注的领域是量子点(QD)在LCD的发光滤色器中的使用。为了更好地理解此关注点，需要简要讨论LCD是如何工作的。LCD能够切换或调整光强度的方式依赖于利用在正交偏振器之间的液晶盒(liquid crystal cell)的光学膜的复杂堆叠体的使用。背光单元产生非偏振白光，其通过线偏振器进入液晶盒。当将电压施加至液晶盒时，这导致晶体排列的变化和线偏振白光的旋转，然后所述线偏振白光通过滤色器，并且透射光(其现在具有适当的偏振)经由与第一偏振器正交布置的第二线偏振器离开显示器。当没有施加电压时，液晶不以使入射的偏振光旋转的方式排列。在透射通过滤色器后，透射光仍具有初始偏振，并且因此被第二线偏振器阻挡而不能离开系统。
LCD的操作至关重要地依赖于控制光的偏振，并且因此在系统内的散射应最小化，因为任何散射都可能导致光的去偏振，导致对比度减弱。这样的一个实例是当像素关闭时，液晶不使光旋转，因此其由于被第二偏振器拒绝而应当不能离开系统。然而，如果存在光的一些散射和去偏振，则一部分的去偏振光可以具有适合于离开的偏振，并且因此导致像素渗滤(pixel bleed-through)和损失的对比度。
如以上简要提到的，LCD采用白色背光，其通过红色、绿色和蓝色滤色器被过滤而产生RGB像素基色光输出。但是，这种产生RGB基色的方法不是最高效的途径，因为在每种情况中，大量光被过滤掉。例如，为了形成红基色，必须过滤掉背光的绿色和蓝色部分，对于绿色，需要过滤掉红色和蓝色部分，以此类推。
通常依据相对于标准的色域尺寸来讨论显示器的色彩性能。特别地，相应标准的重叠量通常是最相关的信息。
透射窗口的宽度是重要的，因为其决定多少不期望的光可以泄漏并且直接影响显示装置的RGB基色的饱和度和所得色彩性能。为了降低泄漏量，制造商提高滤色器的光学密度，使其不太透光，这以总体光透射和显示亮度为代价得到改善的色彩。
若干附图简述
图1A和1B示出了发射绿光(图1A)和发射红光(图1B)的CFQD量子点的UV/可见光吸收和发射光谱。
图2A是发射绿光的CFQD量子点的EQE相对于％蓝色LED吸光度的图示。
图2B是发射绿光的CFQD量子点的峰值发射波长相对于％蓝色LED吸光度的图示。
图2C是发射绿光的CFQD量子点的FWHM相对于％蓝色LED吸光度的图示。
图2D是在膜中的发射绿光的CFQD量子点的在450nm的吸光度相对于浓度的图示。
图3是现有技术的棒内点型(dot-in-rod-type)构造的横截面示意图。
图4是三种不同纳米粒子构造及其相应能级排列的示意图。
图5是现有技术的具有含QD背光单元的液晶显示器(LCD)的示意图。
图6是具有直接在滤色器中的QD的液晶显示器(LCD)的示意图。
发明详述
实施方案的以下描述实际上仅是示例性的，并且决不不意图限制本公开内容的主题、其应用或用途。
如自始至终使用的，范围用作用于描述在该范围内的每一个值的简约表达法。可以选择在范围内的任何值作为范围的端点。除非另外说明，此处以及说明书中别处表示的所有百分比和量应理解为是指重量百分比。
用于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另外指明，表示量、百分比或比例的所有数和在本说明书和权利要求书中所使用的其他数值应理解为在所有情况下都被术语“约”修饰。无论是否明确指明，术语“约”的使用适用于所有数值。此术语一般是指本领域普通技术人员将会考虑作为所记载数值的合理偏差量(即具有等同的功能或结果)的数字范围。例如，此术语可以被解释为包括给定数值的±10％、备选地±5％、备选地±1％、备选地±0.5％以及备选地±0.1％的偏差，条件是这样的偏差不改变该值的最终功能或结果。因此，除非相反地指明，本说明书和所附权利要求书中列出的数字参数为可以根据通过该本发明应得到的所需性能改变的近似值。
注意，如在本说明书和所附权利要求书中使用的，单数形式“一个(a)”、“一种(an)”和“所述(the)”包括复数指代物，除非清楚且明确地限于一个/种指代物。如本文中使用的，术语“包括”及其语法变体旨在是非限制性的，使得列表中的条目的记载不排除可以替换或添加至所列条目的其他类似条目。例如，如在本说明书和所附权利要求书中使用的，术语“包含(comprise)”(以及其多种形式、派生词或变体，如“包含(comprising)”和“包含(comprises)”)、“包括(include)”(以及其多种形式、派生词或变体，如“包括(including)”和“包括(includes)”)以及“具有(has)”(以及其多种形式、派生词或变体，如“具有(having)”和“具有(have)”)是包括性的(即开放式)，并且不排除另外的要素或步骤。因此，这些术语旨在不仅涵盖所记载的一个或多个要素或一个或多个步骤，而且还可以包括未明确记载的其他要素或步骤。此外，如本文中使用的，当与要素结合使用时的术语“一个(a)”或“一种(an)”可以意指“一个(one)”，但是其也可以符合“一个以上”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义。因此，在没有更多约束的情况下，之前有“一个(a)”或“一种(an)”的要素不排除存在另外的相同要素。
作为用于转换蓝色背光的发光滤色器的QD
过去已经进行了目标为使用QD作为发光滤色器以转换蓝色背光的研究。此实施方式的缺点之一在于，为了使其良好地工作，必须以可接受的效率水平将100％的入射蓝光吸收和转换以提供所需的饱和色。在小于100％吸光度的情况下，任何未吸收的蓝光都将会被透射，并且降低绿色或红色像素的色纯度，并且不利于色彩性能。
Figure BDA0002349887160000041
量子点材料[纳米技术有限公司(Nanoco Technologies Ltd.)，46Grafion Street，Manchester M13 9NT U.K.]具有在激子吸收和发射之间的强重叠。如本文中使用的，“CFQD量子点”意指具有包含铟和磷的内核的各种直径的量子点。在一些情况下，CFQD量子点还可以包括至少部分地覆盖内核的一个或多个外壳。在一些情况下，一个或多个外壳中的至少一个包含锌。在一些情况下，一个或多个外壳中的至少一个包含锌，以及硫、硒和氧中的任一种。在一些情况下，一个或多个外壳中的至少一个包含锌，以及硫、硒和氧中的一种或多种。在一些情况下，CFQD量子点为宽波长吸收体和波长在红色区域可见光谱中的光的发射体。在一些情况下，CFQD量子点为宽波长吸收体和波长在绿色区域可见光谱中的光的发射体。在一些情况下，CFQD量子点为宽波长吸收体和波长在黄色区域可见光谱中的光的发射体。在一些情况下，CFQD量子点为宽波长吸收体和波长在橙色区域可见光谱中的光的发射体。在一些情况下，CFQD量子点为宽波长吸收体和波长在蓝色区域可见光谱中的光的发射体。
图1A和1B分别示出了发射绿光和发射红光的CFQD量子点的吸收和发射光谱。相应地，来自CFQD量子点的发射具有被在发射点附近的或在发光的逃逸路径中的另一个点再吸收的合理的机会。其意义在于，随着升高负载量以吸收所有蓝光以进行颜色转换，再吸收效应变得越来越大。
再吸收的结果是降低转换效率或外量子效率(EQE)，从而减小半峰全宽(FWHM)并且使发射红移。FWHM变窄和光致发光(PL)红移是由于更多的在发射峰的短波长侧的光被再吸收。图2A-2D示出了EQE、峰值波长和FWHM如何随着发射绿光的CFQD量子点的％蓝色LED吸光度升高而变化(注：对于红色CFQD量子点观察到类似的效应)。在这种情况下，所使用的点具有以下稀溶液光学规格：PL＝526.5nm；FWHM＝44nm；PLQY＝79％；并且膜厚度为300微米。数据显示，从40％吸光度到80％，EQE小，之后其随着吸光度增加而减小。随着吸光度增加，峰值波长显示或多或少的线性红移，而随着吸光度增加，FWHM最初减小，然后保持不变。
因此，存在对于相对于激子吸收具有改善的在450nm的吸收的QD构造的需求。
具有厚外壳的内核/外壳型QD、量子点-量子阱和棒内点型QD构造是本领域中已知的。然而，没有描述有利于它们作为用于滤色器应用的变色介质的用途的具体组成。
已经研究了具有厚度≥10个单层的外壳的内核/外壳型QD，即所谓的“巨型”QD，因为发现厚外壳有助于使QD的光学性能对环境影响不敏感。对于Cd类QD、特别是CdSe/CdS，已经研究了厚外壳，但是对于无Cd体系并没有相关报道。
在现有技术中已经报道了InP/ZnSe/ZnS QD。然而，～1个单层的ZnSe外壳厚度将不足以显著改善QD在450nm区域中的吸收特性。
量子点-量子阱(QD-QW)构造是本领域中已知的，但是，据申请人所知，先前并未描述过QD-QW结构和厚第二外壳的组合。
棒内点型构造(图3)可以使自吸收最小化。然而，本领域中的这样的纳米粒子构造包括各向异性的内核。据申请人所知，本领域中并未公开在这样的构造中使用合金化的内核。
改善的在430-470nm的吸收和稳健性
内核/外壳型QD的耐久性在很大程度上取决于外壳层的品质和厚度。外壳层的作用是将内核与外部环境电子地且物理地隔离。厚的能量和晶体学相容性外壳可以实现此目的，并且如果足够厚的话，可以保护内核免受配体效应影响，所述外壳可能是在暴露于严苛环境如不相容的溶剂、高热、高光、高氧或高湿环境时被损坏的量子点的第一组分。
如上文讨论的，CFQD量子点具有在第一激子吸收和发射之间的强重叠，当这些点以对于这种应用所需的极高浓度存在时，所述强重叠可能导致对转换效率和波长移动的副作用。如果材料在430至470nm范围内、在一些情况下在440至460nm范围内并且在一些情况下在大约450nm的的吸光度可以相对于第一激子吸收显著增加，则这可以实现在所需的高吸收滤色器系统中较少的再吸收。一种实现此目的的方式是在由在约450nm吸收的直接带隙半导体组成的量子点上生长厚的外层。在此层中吸收的光子可以产生激子，所述激子可以落入内核量子阱中，在那里它们可以重组并发光。为了实现这样的构造，外层材料需要具有适当的带隙能量、相对于内核的导带和价带偏移，并且具有相容的晶格常数，以在内核上外延生长同时不产生过多的应变，因为晶格应变可能最终导致这些点的光致发光量子产率(PLQY)和稳定性下降。
在一些实施方案中，量子点的内核包含铟和磷。例如，合适的材料包括但不限于InP及其合金化或掺杂衍生物。在一些情况下，根据本公开内容的多个方面可以使用包含不同量的In、P、Zn和S的合金化量子点内核。在其他情况下，根据本公开内容的多个方面可以使用包含不同量的In、P、Zn和Se的合金化量子点内核。在其他的情况下，根据本公开内容的多个方面可以使用包含不同量的In、P、Zn、S和Se的合金化量子点内核。在一些情况下，除了In以外或者代替In，合金化量子点内核可以包含不同量的Ga和Al中的一种或多种。
在一些情况下，可以用多达5原子％的一种掺杂剂或掺杂剂的组合来掺杂合金化量子点内核。在一些情况下，可以使用第I族元素如Li、Na和K作为掺杂剂。在一些情况下，可以使用第II族元素如Mg、Ca和Sr作为掺杂剂。在一些情况下，可以使用第III族元素如B、Al或Ga。在一些情况下，可以使用过渡金属作为掺杂剂。
在一些情况下，根据本公开内容的不同方面使用的QD可以包含内核材料，所述内核材料包括：
IIA-VIB(2-16)材料，其由来自元素周期表的第2族的第一元素和来自元素周期表的第16族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe；
IIB-VIB(12-16)材料，其由来自元素周期表的第12族的第一元素和来自元素周期表的第16族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe；
II-V材料，其由来自元素周期表的第12族的第一元素和来自元素周期表的第15族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：Zn3P2、Zn3As2、Cd3P2、Cd3As2、Cd3N2、Zn3N2；
III-V材料，其由来自元素周期表的第13族的第一元素和来自元素周期表的第15族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：BP、AlP、AlAs、AlSb；GaN、GaP、GaAs、GaSb；InN、InP、InAs、InSb、AlN、BN；
III-IV材料，其由来自元素周期表的第13族的第一元素和来自元素周期表的第16族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：B4C、Al4C3、Ga4C；
III-VI材料，其由来自元素周期表的第13族的第一元素和来自元素周期表的第16族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料。纳米粒子材料包括但不限于：Al2S3、Al2Se3、Al2Te3、Ga2S3、Ga2Se3、In2S3、In2Se3、Ga2Te3、In2Te3、InTe；
IV-VI材料，其由来自元素周期表的第14族的第一元素和来自元素周期表的第16族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：GeTe、PbS、PbSe、PbTe、Sb2Te3、SnS、SnSe、SnTe；和
纳米粒子材料，其由来自元素周期表的过渡金属中任一族的第一元素和来自元素周期表的任何第16族的第二元素，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：NiS、CrS、CuInS2、AgInS2。
用于说明书和权利要求书的目的，术语掺杂纳米粒子是指上述材料和由一种或多种主族或稀土元素构成的掺杂剂的纳米粒子，所述掺杂剂最常见是过渡金属或稀土元素，如但不限于具有锰的硫化锌，如用Mn2+掺杂的ZnS纳米粒子。
用于说明书和权利要求书的目的，术语“三元材料”是指上述的且是三组分材料的QD。三种组分通常是来自所提到的族的元素的组合物，实例为(ZnxCdx-1S)mLn纳米晶体(其中L为加帽试剂)。
用于说明书和权利要求书的目的，术语“四元材料”是指上述的且是四组分材料的纳米粒子。四种组分通常是来自所提到的族的元素的组合物，实例为(ZnxCdx-1SySey-1)mLn纳米晶体(其中L为加帽试剂)。
在大多数情况下，在内核粒子上生长的任何外壳或后续数量的外壳上使用的材料将是与内核材料具有类似晶格类型的材料，即具有与内核材料紧密晶格匹配，以使得其可以在内核上外延生长，但是不必限于此相容性的材料。在大多数情况下，在存在的内核上生长的任何外壳或后续数量的外壳上使用的材料将具有比内核材料更宽的带隙，但是不必限于此相容性的材料。在一些情况下，在内核上生长的任何外壳或后续数量的外壳的材料可以包括以下材料，其包括：
IIA-VIB(2-16)材料，其由来自元素周期表的第2族的第一元素和来自元素周期表的第16族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：MgS、MgSe、MgTe、CaS、CaSe、CaTe、SrS、SrSe、SrTe、BaS、BaSe、BaTe；
IIB-VIB(12-16)材料，其由来自元素周期表的第12族的第一元素和来自元素周期表的第16族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：ZnS、ZnSe、ZnSeS、ZnTe、ZnO、CdS、CdSe、CdTe、CdO、HgS、HgSe、HgTe、HgO；
II-V材料，其由来自元素周期表的第12族的第一元素和来自元素周期表的第15族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：Zn3P2、Zn3As2、Cd3P2、Cd3As2、Cd3N2、Zn3N2；
III-V材料，其由来自元素周期表的第13族的第一元素和来自元素周期表的第15族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：BP、AlP、AlAs、AlSb；GaN、GaP、GaAs、GaSb；InN、InP、InAs、InSb、A1N、BN；
III-IV材料，其由来自元素周期表的第13族的第一元素和来自元素周期表的第16族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：B4C、Al4C3、Ga4C；
III-VI材料，其由来自元素周期表的第13族的第一元素和来自元素周期表的第16族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料。纳米粒子材料包括但不限于：Al2S3、Al2Se3、Al2Te3、Ga2S3、Ga2Se3、In2S3、In2Se3、Ga2Te3、In2Te3、InTe；
IV-VI材料，其由来自元素周期表的第14族的第一元素和来自元素周期表的第16族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：GeTe、PbS、PbSe、PbTe、Sb2Te3、SnS、SnSe、SnTe；和
纳米粒子材料，其由来自元素周期表的过渡金属中任一族的第一元素和来自元素周期表的第16族的第二元素组成，并且还包括三元和四元材料以及掺杂材料。纳米粒子材料包括但不限于：NiS、CrS、CuInS2、AgInS2。
基于其带隙和晶格常数，ZnSe是合适的材料，其满足上文讨论的良好加壳(shelling)材料的标准。其是在25℃的带隙为大约2.8eV的直接带隙半导体。这对应于在大约440nm的吸收开始，因此相对厚的ZnSe外壳层可以增加这些点在所需波长区域中的吸收特性。在一些情况下，“厚”外壳可以定义为包括大于一个且小于或等于二十二个的材料单层(1＜单层数量≤22)的外壳。在一些情况下，优选的是使用包括三个以上且22个以下的材料单层的厚外壳。在一些情况下，高度优选的是使用包括三个以上且15个以下的材料单层的厚外壳。InP和ZnSe的晶格常数分别为
Figure BDA0002349887160000091
和当外延生长时，晶格应变为大约3.4％，这可能抑制具有大幅增加的厚度的层。如果晶格应变过高，则可以生长由InP-ZnSe合金或甚至In0.6Ga0.4P合金层组成的晶格缓冲层。为了将内核与ZnSe层电子地且物理地隔离，可以生长另外的ZnS和ZnO的宽带隙外壳层。
作为在简单内核/外壳型量子点(具有或没有晶格缓冲层)上使用厚ZnSe外壳的替代方案，可以使用量子点-量子阱结构。在量子点-量子阱结构中，发射QD材料层如CFQD材料层或InP材料层可以围绕ZnSe内核生长，并且之后用厚的ZnSe层(1＜单层数量≤22，优选3≤单层数量≤22，或更优选3≤单层数量≤15)包覆(overcoat)。尽管材料类型之间的晶格失配可能仍是问题，但是其由于ZnSe内核-QD外壳和QD外壳-ZnSe外壳之间的相干应变而会被消除。
棒内点型构造也可以提供所需的增加的吸光度和稳健性。此处，将发射QD内核如CFQD量子点或InP QD内核包埋在厚ZnSe外壳(1＜单层数量≤15)中，所述厚ZnSe外壳在QD内核的x、y或z平面之一中拉长以形成棒。与球形点相比，在拉长平面中增加的材料可以导致增加的吸光度。图4是示出球形内核-外壳-外壳型(CFQD/ZnSe/ZnS)量子点构造的横截面图、内核-外壳-外壳-外壳型(ZnSe/CFQD/ZnSe/ZnS)量子点-量子阱构造的横截面图和内核-外壳-外壳型(CFQD/ZnSe/ZnS)棒内量子点型构造的横截面图的示意图，以及每种构造中不同层的能级排列的示意图示的示意图。
图4(未按比例)示出了在根据本发明的多种纳米粒子中的不同层的带隙的相对排列。在内核-外壳-外壳型量子点中，CFQD量子点内核被较宽带隙材料(ZnSe)包围，所述较宽带隙材料(ZnSe)被甚至更宽带隙材料(ZnS)包围。对于棒内点型结构来说，不同层的相对带隙能量是相同的。在量子点-量子阱纳米粒子中，ZnSe内核被较窄带隙CFQD量子点外壳包围，所述较窄带隙CFQD量子点外壳被较宽带隙ZnSe外壳(与内核具有相同的带能量)以及还更宽带隙ZnS外壳包围。
对于内核-外壳-外壳型和棒内点型构造来说，带隙的相对位置(其中内核带隙完全位于外壳带隙内)是被称为“1型半导体异质结构”的结构的典型特征。相反地，量子点-量子阱构造将会被认为是“反向1型半导体异质结构”。
图4中示出的重要特征为：
·材料的带隙的相对大小；
·材料的带隙相对于彼此的相对能量(位置)。
在光刻胶中的相容性
无论是内核型QD、内核-外壳型QD还是内核-多外壳型QD，量子点与树脂、聚合物或溶剂的相容性主要由在量子点的表面上存在的一种或多种配体的类型以及所述配体和特定树脂、聚合物或溶剂之间的化学相互作用决定。在当前的铟类量子点的情况下，配体交换可能是困难的，因为外壳可能相对薄并且配体电子地对内核的影响占主导地位。这意味着可以在量子点合成期间进行与当前材料的配体交换以保留最佳性能。在掺入较厚的ZnSe外壳的情况下，如本文中所述，可以更好地将内核与配体效应隔离，并且更多常规配体交换策略可以变得可用。
丙二醇单乙醚乙酸酯(PGMEA)由于其良好的润湿性、可涂覆性、低毒性和低沸点而对于滤色器应用来说是理想的溶剂。当前可用的无镉量子点典型地用硫醇盐(酯)和/或羧酸盐(酯)配体加帽。已经发现6-巯基己醇(MCH)和2-[2-(2-甲氧基乙氧基)-乙氧基]-乙酸(MEEAA)提供特别合适的配体组合以赋予在PGMEA中的溶解性。
尽管已经发现MCH和MEEAA特别合适，但是除了MCH和/或MEEAA以外或者作为MCH和/或MEEAA的替代方案，可以使用其他配体。例如，在一些情况下，可以使用巯基烷基醇或巯基烷氧基醇，如例如8-巯基-1-辛醇、9-巯基-1-壬醇、11-巯基-1-十一烷醇、2-{2-[2-(2-巯基乙氧基)乙氧基]乙氧基}乙醇、三甘醇单-11-巯基十一烷基醚或(11-巯基十一烷基)四(乙二醇)。在一些情况下，在一些情况下，可以使用硫醇化聚乙二醇(PEG)，如O-(2-巯基乙基)-O′-甲基-六(乙二醇)、H3CO-(CH2CH2O)x-CH2CH2SH(X＝3-12)或H3C-(OCH2CH2)x-SH(X＝3-24)。在一些情况下，可以使用羟基化PEG，如H3C-(OCH2CH2)x-OH(X＝3-48)或二十八乙二醇。在一些情况下，可以使用胺官能化PEG，如H3C-(OCH2CH2)x-OH(X＝2-48)。在一些情况下，可以使用羧化PEG，如[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙酸、H3CO-(CH2CH2O)x-CH2COOH(X＝8-10)或H3CO-(CH2CH2O)x-CH2CH2SH(X＝3-48)。
根据以下通用程序，QD可以用MCH和MEEAA进行表面官能化：
首先，将QD内核溶解于溶剂中以形成QD溶液。QD溶液的QD浓度可以为约1毫克(mg)QD/毫升(ml)溶剂(1mg/mL)至约500mg/ml，备选地约5mg/ml至约250mg/ml，备选地约10mg/ml至约100mg/ml，并且备选地约25mg/ml至约75mg/ml。为了在QD内核上形成外壳，将一种或多种外壳金属前体加入到含QD溶液中，之后加入MCH。加入到含QD溶液中的外壳金属前体和MCH的量可以基于要在QD内核上形成的外壳的所需厚度而变化。在一些情况下，可以加入过量的所述一种或多种外壳金属前体和MCH中的一种或多种。根据本公开内容的多个方面，相对于在QD溶液内的每克QD，可以将约0.5ml至约5ml的MCH加入到QD溶液中。在一些情况下，相对于在QD溶液内的每克QD，可以将约1ml至约4ml的MCH、备选地约1.5ml至约3ml并且备选地约1.75ml至约2.75ml的MCH加入到QD溶液中。在一些情况下，可以一次加入全部的MCH。在一些情况下，可以在约10分钟至约6小时、备选地约15分钟至约5小时、备选地约30分钟至约4小时并且备选地约1至约3小时范围内的时间段内逐步或连续地加入MCH。
在加入MCH后，将溶液加热至第一温度达第一时间段。第一温度可以在180至250℃的范围内，并且第一时间段可以是10分钟至4小时，例如，230℃的第一温度持续大约1小时的时间段。例如，通过加入非溶剂然后离心来分离MCH官能化的包覆QD。
在分离后，接着将MCH官能化的包覆QD(MCH-QD)再分散到第二溶剂中，并且在真空下脱气以形成含MCH-QD的溶液。含MCH-QD溶液的QD浓度可以为约1毫克(mg)MCH-QD/毫升(ml)溶剂(1mg/mL)至约500mg/ml，备选地约5mg/ml至约250mg/ml，备选地约10mg/ml至约100mg/ml，备选地约15mg/ml至约50mg/ml，并且备选地约20mg/ml至约40mg/ml。加入MEEAA，并且将溶液加热至第二温度达第二时间段。根据本公开内容的多个方面，相对于在含MCH-QD的溶液内的每克MCH-QD，可以将约0.5ml至约5ml的MEEAA加入到含MCH-QD的溶液中。在一些情况下，相对于在含MCH-QD的溶液内的每克MCH-QD，可以将约1ml至约4ml的MCH、备选地约1.5ml至约3ml并且备选地约1.5ml至约2.5ml的MEEAA加入到QD溶液中。在一些情况下，可以加入过量的MEEAA。在一些情况下，可以一次加入全部的MEEAA。在一些情况下，可以在约10秒至约10分钟、备选地约15秒至约5分钟、备选地约30秒至约3分钟并且备选地约30秒至约2分钟范围内的时段内逐步地加入MEEAA。第二温度可以在80至140℃的范围内，并且第二时间段可以是约1小时至约24小时，备选地约2小时至约20小时，并且备选地约4小时至约16小时。
然后将所得MCH-和MEEAA-官能化的包覆QD(MCH/MEEAA-QD)分离。在一些情况下，通过加入非溶剂然后离心来分离所得的MCH/MEEAA-QD。已发现所得的MCH/MEEAA-QD可溶于宽范围的溶剂，如甲苯、丙酮、异丙醇和PGMEA。令人关注地，发现根据本公开内容的多个方面形成的MCH/MEEAA-QD不溶于极度非极性的溶剂如己烷以及极度极性的溶剂如甲醇。
QD内核的制备可以以本领域中已知的任何方式完成。如上文所讨论的，根据本公开内容的多个方面，可以使用CFQD量子点作为内核。在一些情况下，可以使用诸如在Mushtaq等人的名称为“纳米粒子材料的制备(Preparation of nanoparticlematerials)”的美国专利号7,588,828中描述的用于制备QD内核的方法，将该专利通过引用以其整体结合于此。
一种或多种金属前体的选择可以取决于期望沉积在QD内核上的半导体包覆层。例如，如果要提供ZnS包覆层，则一种或多种金属前体可以包括至少一种锌前体。合适的金属前体包括但不限于：羧酸盐(例如，乙酸盐、硬脂酸盐、肉豆蔻酸盐等)；乙酰丙酮酸盐；卤化物(例如，氟化物、氯化物、溴化物和碘化物)；硝酸盐；和金属烷基前体(例如，在锌前体的情况下，二甲基锌或二乙基锌)。
第一溶剂和第二溶剂可以相同或不同。在一些情况下，第一溶剂和第二溶剂中的一种或两者为配位溶剂。根据本发明的多个方面使用的配位溶剂包括但不限于：饱和或不饱和的C1-C24烷基或芳基醇、饱和或不饱和的C2-C24烷基或芳基胺、饱和或不饱和的C2-C24烷基或芳基硫醇、饱和或不饱和的C2-C24烷基或芳基硒醇、饱和或不饱和的C1-C24烷基或芳基羧酸、膦如三辛基膦或膦氧化物如三辛基氧化膦。在一些情况下，第一溶剂和第二溶剂中的一种或两者为非配位溶剂。合适的非配位溶剂的实例包括但不限于：具有12个以上碳原子的直链或支链烷烃，如十二烷、十五烷、十八烷、二十烷、三十烷，直链或支链烯烃(例如，1-十八碳烯、1-二十碳烯、1-十七碳烯)，或传热流体(例如，
Figure BDA0002349887160000141
66[SOLUTIA INC.，575 MARYVILLE CENTRE DRIVE，ST.LOUIS，MISSOURI 63141]，一种包含改性三联苯的传热流体)。通常，优选的是，如果使用的话，非配位溶剂在大气条件下的沸点为约200℃以上。在一个优选实施方案中，第一溶剂和第二溶剂为非配位溶剂。
在一个备选实施方案中，为了实现在PGMEA中的溶解性，内在QD配体可以交换羧酸-和硫醇-官能化聚乙二醇(PEG)配体，如MCH和MEEAA。在一些实施方案中，配体交换策略，如在所需一种或多种配体的溶液中加热所形成的QD以与已经设置在QD表面上的配体进行交换。
具有含QD滤色器的液晶显示器
在图5中示意性地示出了现有技术的具有含QD背光单元的液晶显示器(LCD)500。LCD 500包括蓝色光源501，如蓝色发光二极管，其与导光板(LGP)510光耦合。蓝光从LGP510传输到含量子点膜(QDF)520。QDF 520具有两种不同类型的QD，一种类型能够吸收来自LGP 510的蓝光并且发射红光，并且另一种类型能够吸收来自LGP 510的蓝光并且发射绿光。QDF 520直接在LGP 510上方，并且将来自光源501的蓝光中的一部分转换为绿光和红光，该绿光和红光在与来自光源501的未转换的蓝光混合时产生白光。然后该白光从QDF520行进并且依次通过漫射体膜530、亮度增强膜(BEF)540、双亮度增强膜(DBEF)550、第一反射偏振器560和液晶层(LCL)570。在行进通过LCL 570后，经由滤色器阵列(CFA)580的红色滤光器582、绿色滤光器584和蓝色滤光器586，将白光选择性地过滤为红色、绿色和蓝色。因此，CFA 580选择性地过滤白光以形成单个的RGB像素。然后，红光、绿光和蓝光行进通过第二偏振器590以使用户看到红光592、绿光594和蓝光596。如可以看到的，利用这样的系统的问题之一在于光中的很大一部分被过滤掉，导致系统效率低。
与使用QD膜不同，可以直接将QD掺入到LCD的滤色器阵列的滤色器中，从而提供更高效的系统并且改进LCD显示器如LCD 500的缺陷。在图6中示出了一种实现此目的的方式。图6是具有直接在滤色器阵列的滤色器中的QD的液晶显示器(LCD)600的示意图。与LCD 500不同，LCD 600可以通过以下方式实现色纯度：使所需量的蓝光从LCD 600发射，并且将基本上100％的剩余蓝光转换为红光或绿光。LCD 600包括蓝色光源601，如蓝色发光二极管，其与导光板(LGP)610光耦合。蓝光离开LGP 610并且依次行进通过漫射体膜620、亮度增强膜(BEF)630、双亮度增强膜(DBEF)640、第一反射偏振器650以及液晶层(LCL)660和第二反射偏振器670。
在离开第二偏振器670后，蓝光中的一部分被滤色器阵列(CFA)680的红色转换滤光器682吸收，蓝光中的另一部分被CFA 680的绿色转换滤光器684吸收，并且蓝光的另一部分行进通过CFA 680的不含颜色转换滤光器的区域686。红色转换滤光器682包括分散在合适基体材料中的多个第一类型量子点。第一类型量子点可以是能够吸收蓝光并且发射红光692的任何量子点。绿色转换滤光器684包括分散在合适基体材料中的多个第二类型量子点。第二类型量子点可以是能够吸收蓝光并且发射绿光694的任何量子点。区域686由不改变蓝光的合适基体材料制成。
红色转换滤光器682、绿色转换滤光器684和区域686的基体材料可以是任何合适的光可固化聚合物或树脂。根据本公开内容的多个方面，可以选择允许红、绿和蓝(RGB)光的至少约70％透射通过其的光可固化聚合物或树脂。在其他的情况下，选择允许RGB光的至少约80％透射通过其、RGB光的至少约90％透射通过其、RGB光的至少约95％透射通过其和RGB光的至少约99％透射通过其的光可固化聚合物或树脂。
根据本公开内容的多个方面，颜色转换滤光器682、684和区域686的厚度可以在约5μm至约100μm、备选地约5μm至约75μm、备选地约5μm至约50μm、备选地约10μm至约40μm并且备选地约15μm至约30μm的范围内。另外，根据本公开内容的多个方面，颜色转换滤光器682、684可以由约5重量％至约80重量％的量子点、备选地约5重量％至约70重量％的量子点、备选地约10重量％至约70重量％的量子点、备选地约10重量％至约60重量％的量子点并且备选地约10重量％至约50重量％的量子点制成。通常，随着滤光器682、684的厚度增大，在其中分散的量子点的量可以降低。例如，根据本公开内容的多个方面，厚度为约15μm的滤光器682、684可以由约40重量％至约60重量％并且备选地约50重量％的量子点制成。另外，例如，根据本公开内容的多个方面，厚度为约30μm的滤光器682、684可以由约20重量％至约30重量％并且备选地约25重量％的量子点制成。在一些情况下，颜色转换滤光器682、684和区域686中的一个或多个还可以包含合适量的光散射剂，如硫酸钡、二氧化钛、二氧化硅或其他类似材料的粒子。
实施例
为了确定MCH和MEEAA帽量子点在PGMEA中使用的合适性，以根据上述方法的方法制备发射绿光的用MCH和MEEAA加帽的量子点(实施例1)。为了比较，还合成了四种其他发射绿光和发射红光的量子点，并且用聚乙二醇或PEG(Mw＝350，实施例2至5)对其进行加帽，还已知该聚乙二醇或PEG与PGMEA具有良好的相容性。在表1中报道了每种类型的加帽QD的量子产率(QY)。如可以看到的，发射绿光的用MCH和MEEAA加帽的量子点当在PGMEA中时保持87％的高QY。另一方面，用PEG涂覆的量子点表现出在仅32％至63％范围内的QY，这表明PEG加帽的QD当放置在PGMEA中时发生大量猝灭。
Figure BDA0002349887160000161
表1
本公开内容的陈述
本公开内容的陈述包括：
陈述1：一种量子点，所述量子点包括：内核；基本上包围所述内核的层；以及6-巯基己醇(MCH)和2-[2-(2-甲氧基乙氧基)-乙氧基]-乙酸(MEEAA)加帽配体。
陈述2：根据陈述1所述的量子点，其中所述层主要由直接带隙半导体组成，所述直接带隙半导体吸收波长在约430nm至约470nm之间的光。
陈述3：根据陈述1或2所述的量子点，其中所述层主要由直接带隙半导体组成，所述直接带隙半导体吸收波长为约450nm的光。
陈述4：根据陈述1-3中任一项所述的量子点，其中所述内核包含铟和磷。
陈述5：根据陈述1-4中任一项所述的量子点，其中所述内核包含InP的合金化衍生物或掺杂衍生物。
陈述6：根据陈述1-5中任一项所述的量子点，其中所述内核包含InPZnS。
陈述7：根据陈述1-5中任一项所述的量子点，其中所述内核包含InPZnSe。
陈述8：根据陈述1-5中任一项所述的量子点，其中所述内核包含InPZnSeS。
陈述9：根据陈述1-8中任一项所述的量子点，其中所述层包含金属硫属化物。
陈述10：根据陈述9所述的量子点，其中所述金属硫属化物为ZnS、ZnSe、ZnSeS和ZnO中的任一种。
陈述11：根据陈述1-10中任一项所述的量子点，其中基本上包围所述内核的所述层包括大于一个的单层且小于或等于二十二个的单层。
陈述12：根据陈述1-11中任一项所述的量子点，其中基本上包围所述内核的所述层包括三个以上的单层且小于或等于二十二个的单层。
陈述13：根据陈述1-12中任一项所述的量子点，其中基本上包围所述内核的所述层包括三个以上的单层且小于或等于十五个的单层。
陈述14：一种组合物，所述组合物包含分散在丙二醇单乙醚乙酸酯(PGMEA)中的多个根据陈述1-13中任一项所述的量子点。
陈述15：一种量子点，所述量子点包括：内核，所述内核包含铟并且具有第一带隙；第一层，所述第一层基本上包围所述内核，并且包含具有比所述第一带隙更大的第二带隙的第一金属硫属化物；和在所述第一层上的第二层，所述第二层包含具有比所述第二带隙更大的第三带隙的第二金属硫属化物，其中所述第一层包括大于一个且小于或等于二十二个的所述第一金属硫属化物的单层。
陈述16：一种量子点，所述量子点包括：内核，所述内核包含铟并且具有第一带隙；第一层，所述第一层基本上包围所述内核，并且包含具有比所述第一带隙更大的第二带隙的第一金属硫属化物；和在所述第一层上的第二层，所述第二层包含具有比所述第二带隙更大的第三带隙的第二金属硫属化物，其中所述第一层包括三个以上且小于或等于二十二个的所述第一金属硫属化物的单层。
陈述17：一种量子点，所述量子点包括：内核，所述内核包含铟并且具有第一带隙；第一层，所述第一层基本上包围所述内核，并且包含具有比所述第一带隙更大的第二带隙的第一金属硫属化物；和在所述第一层上的第二层，所述第二层包含具有比所述第二带隙更大的第三带隙的第二金属硫属化物，其中所述第一层包括三个以上且小于或等于十五个的所述第一金属硫属化物的单层。
陈述18：根据陈述15-17中任一项所述的量子点，其中所述量子点具有棒内点型构造。
陈述19：根据陈述18所述的量子点，其中所述内核从所述棒的中心纵向地移位(displace)。
陈述20：根据陈述15-19中任一项所述的量子点，其中所述内核还包含磷。
陈述21：根据陈述15-20中任一项所述的量子点，其中所述内核包含InP的合金化衍生物或掺杂衍生物。
陈述22：根据陈述15-21中任一项所述的量子点，其中所述内核包含InPZnS。
陈述23：根据陈述15-21中任一项所述的量子点，其中所述内核包含InPZnSe。
陈述24：根据陈述15-21中任一项所述的量子点，其中所述内核包含InPZnSeS。
陈述25：根据陈述15-24中任一项所述的量子点，其中所述第一和第二金属硫属化物中的至少一种是ZnS、ZnSe、ZnSeS和ZnO中的任一种。
陈述26：一种组合物，所述组合物包含分散在丙二醇单乙醚乙酸酯(PGMEA)中的多个根据陈述15-25中任一项所述的量子点。
陈述27：一种量子点-量子阱半导体纳米粒子，其包括：内核，所述内核包含具有第一带隙的第一金属硫属化物；第一层，所述第一层基本上包围所述内核，并且包含铟且具有比所述第一带隙更小的第二带隙；第二层，所述第二层基本上包围所述第一层，并且包含第二金属硫属化物且具有基本上等于所述第一带隙的第三带隙；第三层，所述第三层基本上包围所述第二层，并且包含具有比所述第一带隙和所述第二带隙更大的第三带隙的第三金属硫属化物，其中所述第二层包括大于一个且小于或等于二十二个的所述第一金属硫属化物的单层。
陈述28：一种量子点-量子阱半导体纳米粒子，其包括：内核，所述内核包含具有第一带隙的第一金属硫属化物；第一层，所述第一层基本上包围所述内核，并且包含铟且具有比所述第一带隙更小的第二带隙；第二层，所述第二层基本上包围所述第一层，并且包含第二金属硫属化物且具有基本上等于所述第一带隙的第三带隙；第三层，所述第三层基本上包围所述第二层，并且包含具有比所述第一带隙和所述第二带隙更大的第三带隙的第三金属硫属化物，其中所述第二层包括三个以上且小于或等于二十二个的所述第一金属硫属化物的单层。
陈述29：一种量子点-量子阱半导体纳米粒子，其包括：内核，所述内核包含具有第一带隙的第一金属硫属化物；第一层，所述第一层基本上包围所述内核，并且包含铟且具有比所述第一带隙更小的第二带隙；第二层，所述第二层基本上包围所述第一层，并且包含第二金属硫属化物且具有基本上等于所述第一带隙的第三带隙；第三层，所述第三层基本上包围所述第二层，并且包含具有比所述第一带隙和所述第二带隙更大的第三带隙的第三金属硫属化物，其中所述第二层包括三个以上且小于或等于十五个的所述第一金属硫属化物的单层。
陈述30：根据陈述27-29中任一项所述的量子点-量子阱半导体纳米粒子，其中所述第一金属硫属化物和所述第二金属硫属化物是不同的金属硫属化物。
陈述31：根据陈述27-29中任一项所述的量子点-量子阱半导体纳米粒子，其中所述第一金属硫属化物和所述第三金属硫属化物是相同的金属硫属化物。
陈述32：根据陈述27-31中任一项所述的量子点-量子阱半导体纳米粒子，其中所述第一、第二和第三金属硫属化物中的每一种为ZnS、ZnSe、ZnSeS和ZnO中的任一种。
陈述33：根据陈述27-32中任一项所述的量子点-量子阱半导体纳米粒子，其中所述第一层包含铟和磷。
陈述34：根据陈述27-33中任一项所述的量子点-量子阱半导体纳米粒子，其中所述第一层包含InP的合金化衍生物或掺杂衍生物。
陈述35：根据陈述27-34中任一项所述的量子点-量子阱半导体纳米粒子，其中所述第一层包含InPZnS。
陈述36：根据陈述27-34中任一项所述的量子点-量子阱半导体纳米粒子，其中所述第一层包含InPZnSe。
陈述37：根据陈述27-34中任一项所述的量子点-量子阱半导体纳米粒子，其中所述第一层包含InPZnSeS。
陈述38：一种组合物，所述组合物包含分散在丙二醇单乙醚乙酸酯(PGMEA)中的多个根据陈述27-37中任一项所述的量子点。
陈述39：一种液晶显示器(LCD)，其包括：在可见光谱的蓝色部分中的光源；和滤色器阵列，所述滤色器阵列与所述蓝色光源光通信并且含有多个根据陈述1-13、15-25和27-37中任一项所述的量子点。
陈述40：一种液晶显示器(LCD)，其包括：在可见光谱的蓝色部分中的光源；和滤色器阵列，所述滤色器阵列与所述蓝色光源光通信并且含有多个根据陈述1-13、15-25和27-37中任一项所述的量子点，其中所述滤色器由根据陈述14、26和38中任一项所述的组合物形成。
上文提供使本发明的原理具体化的系统的具体实施方案。本领域技术人员将能够想到备选方案和变化方案，即使本文中未明确公开，但是所述备选方案和变化方案使那些原理具体化，并且由此在本发明的范围内。尽管已经示出和描述本发明的具体实施方案，但是它们不打算限制本专利涵盖的范围。本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求字面上和等同地涵盖的本发明的范围的情况下可以进行各种改变和修改。

Claims (24)

1.一种量子点，所述量子点包括：
内核；
基本上包围所述内核的层；以及
6-巯基己醇(MCH)和2-[2-(2-甲氧基乙氧基)-乙氧基]-乙酸(MEEAA)加帽配体。
2.根据权利要求1所述的量子点，其中所述层主要由直接带隙半导体组成，所述直接带隙半导体吸收波长在约430nm至约470nm之间的光。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的量子点，其中所述内核包含铟和磷。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的量子点，其中所述内核包含InP的合金化或掺杂衍生物。
5.根据权利要求4所述的量子点，其中所述内核包含InPZnS。
6.根据权利要求4所述的量子点，其中所述内核包含InPZnSeS。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的量子点，其中所述层包含金属硫属化物。
8.根据权利要求7所述的量子点，其中所述金属硫属化物是ZnS、ZnSe、ZnSeS和ZnO中的任一种。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的量子点，其中基本上包围所述内核的所述层包括三个以上且小于或等于十五个的单层。
10.一种组合物，所述组合物包含分散在丙二醇单乙醚乙酸酯(PGMEA)中的多个根据权利要求1至8中任一项所述的量子点。
11.一种量子点，所述量子点包括：
内核，所述内核包含铟并且具有第一带隙；
第一层，所述第一层基本上包围所述内核并且包含具有比所述第一带隙更大的第二带隙的第一金属硫属化物；和
在所述第一层上的第二层，所述第二层包含具有比所述第二带隙更大的第三带隙的第二金属硫属化物，
其中所述第一层包括三个以上且小于或等于十五个的所述第一金属硫属化物的单层。
12.根据权利要求11所述的量子点，其中所述量子点具有棒内点型构造。
13.根据权利要求12所述的量子点，其中所述内核从所述棒的中心纵向地移位。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的量子点，其中所述内核还包含磷。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的量子点，其中所述内核包含InP的合金化或掺杂衍生物。
16.根据权利要求15所述的量子点，其中所述内核包含InPZnS。
17.根据权利要求15所述的量子点，其中所述内核包含InPZnSeS。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的量子点，其中所述第一金属硫属化物和第二金属硫属化物中的至少一种是ZnS、ZnSe、ZnSeS和ZnO中的任一种。
19.一种量子点-量子阱半导体纳米粒子，所述量子点-量子阱半导体纳米粒子包括：
内核，所述内核包含具有第一带隙的第一金属硫属化物；
第一层，所述第一层基本上包围所述内核，并且包含铟且具有比所述第一带隙更小的第二带隙；
第二层，所述第二层基本上包围所述第一层，并且包含第二金属硫属化物且具有基本上等于所述第一带隙的第三带隙；
第三层，所述第三层基本上包围所述第二层，并且包含具有比所述第一带隙和所述第二带隙更大的第三带隙的第三金属硫属化物，
其中所述第二层包括三个以上且小于或等于十五个的所述第一金属硫属化物的单层。
20.根据权利要求19所述的量子点-量子阱半导体纳米粒子，其中所述第一金属硫属化物和所述第二金属硫属化物是不同的金属硫属化物。
21.根据权利要求19或权利要求20所述的量子点-量子阱半导体纳米粒子，其中所述第一金属硫属化物和所述第三金属硫属化物是相同的金属硫属化物。
22.一种液晶显示器(LCD)，所述液晶显示器包括：
在可见光谱的蓝色部分中的光源；
滤色器阵列，所述滤色器阵列与所述蓝色光源光通信并且含有多个根据权利要求1至9中任一项所述的量子点。
23.一种液晶显示器(LCD)，所述液晶显示器包括：
在可见光谱的蓝色部分中的光源；
滤色器阵列，所述滤色器阵列与所述蓝色光源光通信并且含有多个根据权利要求11至18中任一项所述的量子点。
24.一种液晶显示器(LCD)，所述液晶显示器包括：
在可见光谱的蓝色部分中的光源；
滤色器阵列，所述滤色器阵列与所述蓝色光源光通信并且含有多个根据权利要求19至21中任一项所述的量子点-量子阱半导体纳米粒子。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102027186B1 (ko) * 2017-09-11 2019-10-01 서울대학교산학협력단 광변조 양자점 컬러 디스플레이 및 이의 제조방법
WO2019083112A1 (ko) 2017-10-27 2019-05-02 삼성에스디아이 주식회사 양자점 함유 조성물, 양자점 제조방법 및 컬러필터
US10590340B2 (en) * 2018-01-11 2020-03-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Quantum dots, a composition or composite including the same, and an electronic device including the same
US11149199B2 (en) 2018-11-23 2021-10-19 Samsung Display Co., Ltd. Quantum dots, compositions and composites including the same, and electronic device including the same
KR102296792B1 (ko) 2019-02-01 2021-08-31 삼성에스디아이 주식회사 무용매형 경화성 조성물, 이를 이용하여 제조된 경화막, 상기 경화막을 포함하는 컬러필터, 디스플레이 장치 및 상기 경화막의 제조방법
WO2020189678A1 (ja) * 2019-03-19 2020-09-24 コニカミノルタ株式会社 波長変換膜、波長変換装置、発光部材、認証装置、リストバンド型電子機器及び生体計測装置
KR102563061B1 (ko) * 2019-03-29 2023-08-03 동우 화인켐 주식회사 양자점, 이를 포함하는 양자점 발광다이오드, 양자점 필름, 광 변환 수지 조성물, 상기 광 변환 수지 조성물을 이용하여 형성되는 컬러필터, 광 변환 적층기재 및 상기 컬러필터 또는 상기 광 변환 적층기재를 포함하는 화상표시장치
KR102360987B1 (ko) 2019-04-24 2022-02-08 삼성에스디아이 주식회사 양자점 함유 경화성 조성물, 이를 이용한 수지막 및 디스플레이 장치
US20220325174A1 (en) * 2019-05-31 2022-10-13 Shoei Chemical Inc. Semiconductor nanoparticle complex
JPWO2020241873A1 (zh) * 2019-05-31 2020-12-03
WO2020241872A1 (ja) * 2019-05-31 2020-12-03 昭栄化学工業株式会社 半導体ナノ粒子複合体分散液、半導体ナノ粒子複合体、半導体ナノ粒子複合体組成物および半導体ナノ粒子複合体硬化膜
CN114174466A (zh) * 2019-06-13 2022-03-11 昭荣化学工业株式会社 半导体纳米粒子复合体、半导体纳米粒子复合体分散液、半导体纳米粒子复合体组合物、半导体纳米粒子复合体固化膜和半导体纳米粒子复合体的纯化方法
KR102504790B1 (ko) 2019-07-26 2023-02-27 삼성에스디아이 주식회사 양자점, 이를 포함하는 경화성 조성물, 상기 조성물을 이용하여 제조된 경화막, 상기 경화막을 포함하는 컬러필터, 디스플레이 장치
KR102602724B1 (ko) * 2019-10-14 2023-11-14 삼성에스디아이 주식회사 양자점, 이를 포함하는 경화성 조성물, 상기 조성물을 이용하여 제조된 경화막 및 상기 경화막을 포함하는 컬러필터
KR102609622B1 (ko) * 2019-10-14 2023-12-01 삼성에스디아이 주식회사 양자점, 이를 포함하는 경화성 조성물, 상기 조성물을 이용하여 제조된 경화막 및 상기 경화막을 포함하는 컬러필터
KR20210045716A (ko) * 2019-10-17 2021-04-27 삼성전자주식회사 양자점, 및 이를 포함하는 전자 소자
KR20210051998A (ko) * 2019-10-31 2021-05-10 삼성전자주식회사 발광 소자, 그 제조방법 및 이를 포함한 표시 장치
WO2021233713A1 (de) 2020-05-18 2021-11-25 Saint-Gobain Glass France Verbundscheibe für ein holographisches head-up-display
CN112103397A (zh) * 2020-10-16 2020-12-18 京东方科技集团股份有限公司 量子点发光二极管及其制备方法、显示面板和显示装置
TW202224209A (zh) * 2020-10-22 2022-06-16 美商納諾西斯有限公司 具有混合傳輸層的電致發光裝置
US11784805B2 (en) 2022-03-07 2023-10-10 Raytheon Company Ultra high entropy material-based non-reversible spectral signature generation via quantum dots

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1610062A (zh) * 2003-07-19 2005-04-27 三星电子株式会社 合金型半导体纳米晶体及其制备方法
US20140264172A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Nanoco Technologies, Ltd. Group III-V/Zinc Chalcogenide Alloyed Semiconductor Quantum Dots
US20150021528A1 (en) * 2013-07-17 2015-01-22 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of University Soluble functionalized nanoparticles for use in optical materials
CN106170872A (zh) * 2013-09-23 2016-11-30 皮瑟莱根特科技有限责任公司 高折射率有机硅纳米复合材料

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6501091B1 (en) * 1998-04-01 2002-12-31 Massachusetts Institute Of Technology Quantum dot white and colored light emitting diodes
WO2003101155A1 (fr) * 2002-05-23 2003-12-04 Fuji Electric Holdings Co.,Ltd. Écran électroluminescent organique
US7588828B2 (en) 2004-04-30 2009-09-15 Nanoco Technologies Limited Preparation of nanoparticle materials
US7245065B2 (en) * 2005-03-31 2007-07-17 Eastman Kodak Company Reducing angular dependency in microcavity color OLEDs
JP5137825B2 (ja) 2005-06-15 2013-02-06 イッサム リサーチ デベロップメント カンパニー オブ ザ ヘブライ ユニバーシティ オブ エルサレム Ｉｉｉ−ｖ族半導体コア−ヘテロシェルナノクリスタル
GB2472542B (en) 2005-08-12 2011-03-23 Nanoco Technologies Ltd Nanoparticles
BRPI0823310B1 (pt) 2008-12-17 2018-02-14 Cerion Enterprises, Llc Processo para fazer nanopartículas de dióxido de cério cristalino projetadas de forma reticulada contendo pelo menos um metal de transição (m)
KR101480511B1 (ko) 2008-12-19 2015-01-08 삼성전자 주식회사 금속-계면활성제층으로 코팅된 나노 결정의 제조 방법
CN102471676A (zh) * 2009-07-01 2012-05-23 阿肯色大学托管委员会 金属掺杂的半导体纳米晶体及其制造方法
KR101519509B1 (ko) 2010-01-28 2015-05-12 이섬 리서치 디벨러프먼트 컴파니 오브 더 히브루 유니버시티 오브 예루살렘 엘티디. 형광체-나노입자 조합물
EP2658711B1 (en) * 2010-12-28 2019-06-12 Life Technologies Corporation Nanocrystals with high extinction coefficients
US9412905B2 (en) * 2011-04-01 2016-08-09 Najing Technology Corporation Limited White light emitting device
WO2012154213A1 (en) * 2011-04-07 2012-11-15 Cornell University Cofluorons and methods of making and using them
US20130092883A1 (en) * 2011-10-18 2013-04-18 Keith Brian Kahen Highly-confined semiconductor nanocrystals
US9359689B2 (en) * 2011-10-26 2016-06-07 Pixelligent Technologies, Llc Synthesis, capping and dispersion of nanocrystals
US9159872B2 (en) 2011-11-09 2015-10-13 Pacific Light Technologies Corp. Semiconductor structure having nanocrystalline core and nanocrystalline shell
TWI596188B (zh) * 2012-07-02 2017-08-21 奈米系統股份有限公司 高度發光奈米結構及其製造方法
WO2014123724A1 (en) * 2013-02-08 2014-08-14 3M Innovative Properties Company High color gamut quantum dot display
US20170125650A1 (en) 2015-11-02 2017-05-04 Nanoco Technologies Ltd. Display devices comprising green-emitting quantum dots and red KSF phosphor
KR102653473B1 (ko) 2015-12-29 2024-04-01 삼성전자주식회사 양자점을 포함하는 전자 소자

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1610062A (zh) * 2003-07-19 2005-04-27 三星电子株式会社 合金型半导体纳米晶体及其制备方法
US20140264172A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Nanoco Technologies, Ltd. Group III-V/Zinc Chalcogenide Alloyed Semiconductor Quantum Dots
US20150021528A1 (en) * 2013-07-17 2015-01-22 State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of University Soluble functionalized nanoparticles for use in optical materials
CN106170872A (zh) * 2013-09-23 2016-11-30 皮瑟莱根特科技有限责任公司 高折射率有机硅纳米复合材料

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