CN116769474A - 半导体纳米颗粒、其制造方法、复合物、装置和显示装置 - Google Patents

半导体纳米颗粒、其制造方法、复合物、装置和显示装置 Download PDF

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Abstract

公开了一种半导体纳米颗粒、用于制造其的方法、复合物、装置和显示装置。该半导体纳米颗粒包括银、13族金属和硫属元素，其中，半导体纳米颗粒发射第一光，13族金属包括镓，并且任选地还包括铟、铝或其组合，硫属元素包括硫，并且任选地还包括硒，第一光具有大于或等于约5纳米(nm)至小于或等于约70nm的半峰全宽，第一光具有大于或等于约500nm至小于或等于约600nm的最大发射波长，半导体纳米颗粒具有大于或等于约50％的量子产率，镓与硫的摩尔比大于或等于约0.1:1至小于或等于约1:1，并且由这里的等式1定义电荷平衡值。

Description

半导体纳米颗粒、其制造方法、复合物、装置和显示装置
本申请要求2022年3月18日在韩国知识产权局提交的第10-2022-0034342号韩国专利申请的优先权和权益以及由其产生的所有权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用包含于此。
技术领域
提供一种半导体纳米颗粒、其制造方法、包含该半导体纳米颗粒的颜色转换面板以及包含该颜色转换面板的电子装置。
背景技术
半导体纳米颗粒可以显示(例如，表现出)与具有基本上相同组成的对应的体(bulk)材料不同的方面，例如，在体材料的情况下固有的一些物理性质(例如，带隙能、发光性质等)方面。半导体纳米颗粒可以被构造为在被能量(诸如入射光或施加的电压)激发时发射光。这样的发光纳米结构可以在各种装置(例如，显示面板或包括显示面板的电子装置)中找到适用性。
发明内容
一个方面涉及一种能够发光并表现出改善的光学性质(例如，相对高的激发光吸收率和/或窄的半峰全宽)和/或改善的稳定性(例如，工艺稳定性和/或化学稳定性)的半导体纳米颗粒。
一方面涉及一种包括该半导体纳米颗粒的装置(诸如颜色转换面板)。
一个方面涉及一种制造该半导体纳米颗粒的方法。
一个方面涉及一种包括该半导体纳米颗粒的组合物(例如，墨组合物)。
一个方面涉及一种包括所述方面的半导体纳米颗粒或装置(例如，颜色转换面板)的电子装置(例如，显示装置)。
一方面涉及该半导体纳米颗粒的群。
在一方面，半导体纳米颗粒包括银、13族金属和硫属元素，其中，半导体纳米颗粒发射第一光，
其中，13族金属包括镓；并且任选地还包括铟、铝或其组合，
其中，硫属元素包括硫，并且任选地还包括硒，
其中，第一光具有大于或等于约5纳米(nm)至小于或等于约70nm的半峰全宽，
其中，半导体纳米颗粒具有大于或等于约50％的量子产率(例如，绝对量子产率)，
其中，镓与硫的摩尔比大于或等于约0.1:1至小于或等于约1:1，并且
其中，由等式1定义的电荷平衡值大于或等于约0.8至小于或等于约1.5：
等式1
电荷平衡值＝{[Ag]+3×([13族金属])}/(2×[CHA])
其中，在等式1中，
[Ag]、[13族金属]和[CHA]分别是半导体纳米颗粒中的银、13族金属和硫属元素的摩尔量。
电荷平衡值可以大于或等于约1、大于或等于约1.02、大于或等于约1.05、大于或等于约1.17、大于或等于约1.18或者大于或等于约1.19。
电荷平衡值可以小于或等于约1.45或者小于或等于约1.3。
13族金属可以包括铟和镓。在半导体纳米颗粒中，镓与铟和镓的总和的摩尔比[Ga:(In+Ga)]可以大于或等于约0.8:1。镓与铟和镓的总和的摩尔比[Ga:(In+Ga)]可以小于或等于约0.96:1。在半导体纳米颗粒中，13族金属还可以包括铝。
半导体纳米颗粒可以包括铜或者可以不包括铜。
在半导体纳米颗粒中，硫属元素包括硫。
第一光可以具有大于或等于约500nm至小于或等于约600nm的最大发射波长。第一光可以是绿光。
第一光或绿光的最大发射波长可以大于或等于约505nm至小于或等于约580nm。
半导体纳米颗粒可以表现出大于或等于约60％的量子产率(例如，绝对量子产率，在下文中，“量子产率”)。
量子产率可以大于或等于约62％、大于或等于约65％或者大于或等于约70％。
量子产率可以为约80％至约100％。
半峰全宽(FWHM)可以小于或等于约45nm、小于或等于约40nm或者小于或等于约35nm。
半峰全宽可以大于或等于约5nm、大于或等于约10nm、大于或等于约15nm或者大于或等于约25nm。
第一光可以包括带边发射。
半导体纳米颗粒的发射的至少约90％、至少约95％或至少约97％可以为带边发射。
在半导体纳米颗粒的光致发光光谱中，由等式2定义的相对带边发射强度可以大于约20：
等式2
相对带边发射强度＝A1/A2
其中，在等式2中，
A1为最大发射波长处的强度，
A2是最大发射波长+大于或等于约80nm的尾波长范围内的最大强度。
在半导体纳米颗粒中，硫与银、铟和镓的总和的摩尔比[S:(Ag+In+Ga)]可以大于或等于约0.65:1、大于或等于约0.68:1或大于或等于约1:1。在半导体纳米颗粒中，硫与银、铟和镓的总和的摩尔比[S:(Ag+In+Ga)]可以小于或等于约2.5:1、小于或等于约1.5:1、小于或等于约1.35:1或者小于或等于约1.15:1。
在半导体纳米颗粒中，铟和镓的总和与银的摩尔比[(In+Ga):Ag]可以大于或等于约1.7:1或者大于或等于约1.8:1至小于或等于约3.5:1。
在半导体纳米颗粒中，镓与硫的摩尔比(Ga:S)可以大于或等于约0.46:1、大于或等于约0.47:1、大于或等于约0.5:1或者大于或等于约0.55:1。
镓与硫的摩尔比(Ga:S)可以小于约1:1、小于或等于约0.98:1、小于或等于约0.92:1或者小于或等于约0.9:1。
在半导体纳米颗粒中，铟和镓的总和与硫的摩尔比[(In+Ga):S]可以大于或等于约0.66:1、大于或等于约0.68:1或者大于或等于约0.73:1。铟和镓的总和与硫的摩尔比[(In+Ga):S]可以小于约1.16:1、小于或等于约1:1或者小于或等于约0.73:1。
在半导体纳米颗粒中，银与硫的摩尔比[Ag:S]可以大于或等于约0.3:1或者大于或等于约0.32:1。银与硫的摩尔比(Ag:S)可以小于或等于约0.4:1或者小于或等于约0.39:1。
在半导体纳米颗粒中，银与银、铟和镓的总和的摩尔比[Ag:(Ag+In+Ga)]可以大于或等于约0.31:1、大于或等于约0.32:1或者大于或等于约0.33:1。在半导体纳米颗粒中，银与银、铟和镓的总和的摩尔比[Ag:(Ag+In+Ga)]可以小于或等于约0.4:1或者小于或等于约0.35:1。
在一个或更多个实施例中，半导体纳米颗粒可以不包括锂。
在一个或更多个实施例中，半导体纳米颗粒可以不包括钠。
在一个或更多个实施例中，半导体纳米颗粒可以不包括碱金属。
与半导体纳米颗粒的表面相邻的部分(例如，第二半导体纳米晶体)中的铟量(或浓度)可以比半导体纳米颗粒的中心部分(内部或第一半导体纳米晶体)中的铟量(或浓度)小。半导体纳米颗粒还可以在其(例如，作为最外层的)表面上包括无机层，无机层包括锌硫属化物。
无机层的厚度可以大于或等于约0.1nm、大于或等于约0.5nm或者大于或等于约0.7nm。无机层的厚度可以小于或等于约5nm、小于或等于约1.5nm、小于或等于约1nm或者小于或等于约0.8nm。
半导体纳米颗粒可以包括第一半导体纳米晶体和任选的第二半导体纳米晶体。在半导体纳米颗粒中，第二半导体纳米晶体可以设置在第一半导体纳米晶体上或围绕第一半导体纳米晶体的至少一部分。
在半导体纳米颗粒中，第二半导体纳米晶体可以设置在第一半导体纳米晶体与最外层(或无机层)之间。
最外层的厚度可以是半导体纳米颗粒的半径的大于或等于约0.01倍至小于或等于约0.9倍或0.5倍。
第一半导体纳米晶体可以包括银、13族元素和硫属元素。13族元素可以包括铟，并且任选地还可以包括镓。硫属元素可以包括硫，并且任选地还可以包括或可以不包括硒。第一半导体纳米晶体可以不包括锌。
第二半导体纳米晶体可以包括镓和硫，并且任选地还可以包括银。第二半导体纳米晶体可以具有与第一半导体纳米晶体的组成不同的组成。
在一个或更多个实施例中，制造半导体纳米颗粒的方法可以包括：获得包括银、13族金属和硫属元素的第一半导体纳米晶体；
制备包括第一前体、有机配体和有机溶剂的反应介质；
将反应介质加热至第一温度；
将第一半导体纳米晶体和第二前体添加到加热的反应介质中，其中，第一前体和第二前体中的一个是镓前体，并且另一个是硫前体；以及
将反应介质加热至第二温度并反应第一反应时间以形成(例如，包括第一半导体纳米晶体和第二半导体纳米晶体的)半导体纳米颗粒，
其中，第一温度大于或等于约120℃至小于或等于约280℃，并且第二温度大于或等于约190℃且小于或等于约380℃。
在一个或更多个实施例中，可以控制第一反应时间以获得如这里描述的电荷平衡值。
第一温度和第二温度可以不同。第二温度可以大于第一温度。
镓前体可以包括卤化镓和任选的乙酰丙酮镓。有机溶剂可以包括脂肪族胺。有机配体可以包括硫醇化合物。
第二温度可以大于或等于约290℃至小于或等于约330℃。第一反应时间可以大于或等于约10分钟至小于约50分钟。
第二温度可以小于约290℃(例如，大于或等于约200℃至小于或等于约250℃)，并且第一反应时间可以大于或等于约30分钟(并且，例如，小于或等于约90分钟或者小于或等于约70分钟或者小于或等于约60分钟)。
在一个或更多个实施例中，复合物包括基质和分散在基质中的半导体纳米颗粒。
复合物可以是图案化膜。
复合物可以是其中混合有发射第一光的半导体纳米颗粒和发射与第一光不同的第二光的半导体纳米颗粒的片。
基于复合物的总重量，复合物中半导体纳米颗粒的量可以为约1重量百分比(wt％)至约50wt％、约10wt％至约30wt％或者约15wt％至约20wt％。
复合物的入射光(例如，蓝光)吸收率可以大于或等于约70％、大于或等于约80％、大于或等于约85％或者大于或等于约90％。复合物的入射光吸收率可以为约70％至约100％、约80％至约98％、约95％至约99％或者约96％至约98％。
复合物的光转换效率(CE)可以大于或等于约6％、大于或等于约7％、大于或等于约8％、大于或等于约9％、大于或等于约10％、大于或等于约11％、大于或等于约12％、大于或等于约12.5％、大于或等于约12.9％、大于或等于约13％、大于或等于约14.5％、大于或等于约15％、大于或等于约15.5％、大于或等于约16％、大于或等于约16.5％、大于或等于约16.7％或者大于或等于约16.9％。
在一个或更多个实施例中，一种装置包括颜色转换层(例如，颜色转换结构)，颜色转换层(例如，颜色转换结构)包括颜色转换区域，颜色转换区域包括半导体纳米颗粒。
在一个或更多个实施例中，颜色转换面板包括颜色转换层(例如，颜色转换结构)，颜色转换层(例如，颜色转换结构)包括颜色转换区域和限定颜色转换层的各区域的任选的分隔壁。颜色转换区域包括与第一像素对应的第一区域，第一区域包括第一复合物，并且第一复合物包括基质和分散在基质中的半导体纳米颗粒。
(聚合物)基质可以包括线性聚合物、交联聚合物或其组合。
交联聚合物可以包括硫醇烯树脂、交联聚(甲基)丙烯酸酯、交联聚氨酯、交联环氧树脂、交联乙烯基聚合物、交联有机硅树脂等或它们的组合。硫醇烯聚合物可以包括单体组合的聚合产物，所述单体组合包括在末端处具有至少一个硫醇基的(多官能或单官能)的硫醇化合物和具有碳-碳不饱和键的烯化合物。
线性聚合物可以包括衍生自碳-碳不饱和键(例如，碳-碳双键)的重复单元。重复单元可以包括羧酸基团。线性聚合物可以包括亚乙基重复单元。
线性聚合物的包含羧酸基团的重复单元可以包括衍生自包括羧酸基团和碳-碳双键的单体的单元、衍生自具有二酐部分的单体的单元或其组合。
第一复合物还可以包括金属氧化物细颗粒。
第一复合物可以是图案化膜的形式。
实施例是这里描述的半导体纳米颗粒的群。
在一个或更多个实施例中，墨组合物包括液体载体和如这里描述的半导体纳米颗粒(或其群)。墨组合物可以基本上不包括挥发性有机溶剂。
半导体纳米颗粒(或多个半导体纳米颗粒)可以分散在液体载体内。
液体载体可以包括液体单体、有机溶剂或其组合。
墨组合物还可以包括金属氧化物细颗粒。
在一个或更多个实施例中，显示面板或显示装置包括光源和如这里描述的颜色转换层(例如，颜色转换结构)。
在一个或更多个实施例中，显示面板可以包括发光面板(或光源)和颜色转换面板以及任选的光透射层，光透射层定位在发光面板与颜色转换面板之间。
发光面板(或光源)可以被构造为向颜色转换面板提供入射光(或向颜色转换面板提供入射光)。入射光可以包括蓝光以及任选的绿光。蓝光可以具有约440nm至约460nm或者约450nm至约455nm的最大发射波长。
光源可以包括有机发光二极管(OLED)、微LED、迷你LED、包括纳米棒的LED或其组合。
在一个或更多个实施例中，电子装置(或显示装置)包括颜色转换面板或显示面板。
根据一方面的半导体纳米颗粒可以表现出改善的性质(例如，改善的蓝光吸收率、相对窄的半峰全宽、相对高的发光效率和/或工艺稳定性)并且/或者可以更具有成本效益。一方面的颜色转换面板可以利用各种光源，并且可以有用地用于液晶显示装置、QD OLED显示装置和/或其中QD颜色转换层或像素分别被应用于蓝色LED、蓝色OLED和/或蓝色微LED的QD微LED显示装置中。半导体纳米颗粒和颜色转换面板可以应用于各种装置(诸如TV、监视器、移动装置、VR/AR、汽车显示器等)，但是实施例不限于此。
附图说明
通过参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例，本公开的上述和其他优点及特征将变得更明显。
图1A是一个或更多个实施例的颜色转换面板的示意性剖视图。
图1B是根据一个或更多个实施例的包括颜色转换面板的电子装置(显示装置)的剖视图。
图2A是示出使用一个或更多个实施例的墨组合物的图案形成工艺(光刻法)的一系列步骤。
图2B是示出使用一个或多个实施例的墨组合物的图案形成工艺(喷墨法)的一系列步骤。
图3A是示出根据一个或更多个实施例的包括颜色转换面板的显示面板的示例的透视图。
图3B是根据一个或更多个实施例的显示装置的分解图。
图4是图3A的显示面板的剖视图。
图5A是示出图3A的显示面板的像素布置的示例的平面图。
图5B、图5C、图5D和图5E是示出根据一个或更多个实施例的发光装置的示例的剖视图。
图6是沿着线IV-IV截取的图5A的显示面板的剖视图。
图7是根据一个或更多个实施例的显示装置(例如，液晶显示装置)的示意性剖视图。
图8是根据一个或更多个实施例的电子器件(例如，发光器件)的示意性剖视图。
图9A是吸收率(任意单位，a.u.)相对于波长(nm)的曲线图，并且示出了示例1中制备的半导体纳米颗粒的紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱。
图9B是光致发光(PL)强度(a.u.)相对于波长(nm)的曲线图，并且示出了示例1中制备的半导体纳米颗粒的光致发光光谱。
具体实施方式
参照以下更详细地描述的示例性实施例并结合附图，在下文中描述的技术的优点和特征以及实现它们的方法将变得明显。然而，示例性实施例不应被解释为限于这里阐述的示例性实施例。如果没有另外定义，则说明书中的所有术语(包括技术术语和科学术语)可以如由本领域技术人员通常理解的那样定义。除非清楚地定义，否则常用词典中定义的术语不会被理想地或夸大地解释。另外，除非明确相反地描述，否则词语“包括”、“包含”及其变型将被理解为暗示包括所陈述的元件，但是不排除任何其他元件。
在附图中，为了清楚起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。贯穿说明书，同样的附图标记表示同样的元件。
将理解的是，当诸如层、膜、区域或基底的元件被称为“在”另一元件“上”时，它可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在居间元件。相反，当元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间元件。
如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个(种/者)”和“该(所述)”旨在包括包含“至少一个(种/者)”的复数形式。例如，措辞“半导体纳米颗粒”可以指单个半导体纳米颗粒或者可以指多个半导体纳米颗粒。“至少一个(种/者)”不应被解释为限于“一”或“一个(种/者)”。“或”是指“和/或”。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和所有组合。
将理解的是，尽管这里可以使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离呈现的实施例的教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一组件、第一区域、第一层或第一部分可以被称为第二元件、第二组件、第二区域、第二层或第二部分。
这里参照作为理想化实施例的示意性图示的剖面图示来描述示例性实施例。如此，将预期由于例如制造技术和/或公差导致的图示的形状的变化。因此，这里描述的实施例不应被解释为限于这里示出的区域的特定形状，而是将包括例如由制造导致的形状的偏差。例如，示出或描述为平坦的区域通常可以具有粗糙和/或非线性特征。此外，所示的尖角(锐角)可以是倒圆的(圆形的)。因此，图中示出的区域本质上是示意性的，并且它们的形状不旨在示出区域的精确形状，并且不旨在限制呈现的权利要求的范围。
考虑到所讨论的测量和与特定量的测量相关的误差(即，测量系统的局限性)，这里使用的“约(大约)”或“近似(大致)”包括所陈述的值，并且是指在如由本领域普通技术人员确定的特定值的可接受偏差范围内。例如，“约(大约)”可以是指在一个或更多个标准偏差内，或者在所陈述的值的±10％、±5％内。
如这里所使用的，表述“不包括镉(或其他有害重金属)”可以指镉(或其他有害重金属)的浓度可以小于或等于约百万分之100重量份(ppmw，parts per million byweight)、小于或等于约50ppmw、小于或等于约10ppmw、小于或等于约1ppmw、小于或等于约0.1ppmw、小于或等于约0.01ppmw或约零的情况。在一个或更多个实施例中，可以基本上不存在镉(或其他有害重金属)的量，或者如果存在，镉(或其他有害重金属)的量可以小于或等于检测限度或作为给定分析工具的杂质水平。
如这里所使用的，如果没有另外提供定义时，“取代的”指化合物的至少一个氢被取代基取代，该取代基选自于C1至C30烷基、C2至C30烯基、C2至C30炔基、C6至C30芳基、C7至C30烷基芳基、C7至C30芳烷基、C6至C30芳氧基、C6至C30芳硫基、C1至C30烷氧基、C1至C30烷基硫基、C1至C30杂烷基、C3至C30杂烷基芳基、C2至C30烷基杂芳基、C2至C30杂芳基烷基、C1至C30杂芳氧基、C1至C30杂芳硫基、C3至C30环烷基、C3至C15环烯基、C6至C30环炔基、C2至C30杂环烷基、卤素(-F、-Cl、-Br或-I)、羟基(-OH)、硝基(-NO2)、氰基(-CN)、氨基或胺基(-NRR'，其中，R和R'均独立地是氢或C1至C6烷基)、叠氮基(-N3)、脒基(-C(＝NH)NH2)、肼基(-NHNH2)、腙基(＝N(NH2))、醛基(-C(＝O)H)、氨甲酰基(-C(O)NH2)、硫醇基(-SH)、酯基(-C(＝O)OR，其中，R是C1至C6烷基或C6至C12芳基)、羧基(-COOH)或其盐(-C(＝O)OM，其中，M是有机阳离子或无机阳离子)、磺酸基(-SO3H)或其盐(-SO3M，其中，M是有机阳离子或无机阳离子)、磷酸基(-PO3H2)或其盐(-PO3MH或-PO3M2，其中，M是有机阳离子或无机阳离子)或者其组合。
另外，如果没有另外提供定义，“杂”是指包括选自于N、O、P、Si、S、Se、Ge和B的1个至3个杂原子的情形。
另外，这里使用的术语“脂肪族烃基”指C1至C30直链或支链烷基、C1至C30直链或支链烯基或者C1至C30直链或支链炔基，并且
这里使用的术语“芳香族有机基团”指C6至C30芳基或C2至C30杂芳基。
如这里所使用的，术语“(甲基)丙烯酸酯”指丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯。
如这里所使用的，术语“族”指元素周期表的族。
如这里所使用的，纳米颗粒指具有呈纳米级尺寸的至少一个区域或特征尺寸的结构。在一个或更多个实施例中，纳米颗粒或纳米结构的尺寸可以小于约500nm、小于约300nm、小于约250nm、小于约150nm、小于约100nm、小于约50nm或小于约30nm。纳米颗粒或纳米结构可以具有诸如纳米线、纳米棒、纳米管、具有两个或更多个荚的多荚型形状、或纳米点的任何形状，但是实施例不限于此。纳米颗粒或纳米结构可以是例如基本结晶的、基本单晶的、多晶的、非晶的或其组合。
量子点可以是例如可以表现出量子限制效应或激子限制效应的包含半导体的纳米晶体颗粒，并且是一种(例如，能够通过能量激发而发射光的)发光纳米结构。这里，除非另外定义，否则“量子点”或纳米颗粒的形状没有限制。
如这里所使用的，“分散体”指其中分散相是固体且连续介质包括液体或与分散相不同的固体的分散体。这里，“分散体”可以是胶态分散体，其中，分散相具有大于或等于约1nm(例如，大于或等于约2nm、大于或等于约3nm或者大于或等于约4nm)至几微米(μm)或更小(例如，小于或等于约2μm、小于或等于约1μm、小于或等于约900nm、小于或等于约800nm、小于或等于约700nm、小于或等于约600nm或者小于或等于约500nm)的尺寸。
如这里所使用的，尺寸(大小、直径、厚度等)可以是单个实体的值或多个颗粒的平均值。如这里所使用的，术语“平均”(例如，量子点的平均尺寸)可以是平均值或中值。在一个或更多个实施例中，平均值可以是“均值”平均值。
如这里所使用的，术语“最大发射波长”是光的给定发射光谱达到其最大值的波长。
在一个或更多个实施例中，可以使用市售设备(例如，来自日立(Hitachi)或滨松(Hamamatsu)等)并参照由例如相应的设备制造商提供的说明书来容易地且可再现地确定量子效率。(可以与术语“量子产率”(QY)互换使用的)量子效率可以在溶液状态或固态下(在复合物中)测量。在一个或更多个实施例中，量子效率(或量子产率)是由纳米结构(或纳米结构的群(population))发射的光子与吸收的光子的比率。在一个或更多个实施例中，量子效率可以通过任何合适的方法来测量。例如，针对测量荧光量子产率或效率，可以有两种方法：绝对方法和相对方法。通过绝对方法测量的量子效率可以被称为绝对量子效率。
在绝对方法中，可通过经由积分球检测所有样品的荧光来获得量子效率。在相对方法中，可以通过将标准染料(标准样品)的荧光强度与未知样品的荧光强度进行比较来计算未知样品的量子效率。香豆素153、香豆素545、罗丹明101内盐、蒽和罗丹明6G可以根据它们的PL波长而被用作标准染料，但是实施例不限于此。
可以例如通过由诸如荧光分光光度计等的分光光度计获得的发光光谱(例如，光致发光(PL)光谱或电致发光(EL)光谱)来测量半峰全宽和最大发射波长。
如这里所使用的，术语“第一吸收峰波长”指主峰首次出现在紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱中的最低能量区域中的波长。
纳米颗粒可以包括在多种电子装置中。纳米颗粒的电和/或光学性质可以例如通过其元素组成、其尺寸、其形状或它们的组合来控制。在一个或更多个实施例中，半导体纳米颗粒可以包括半导体纳米晶体。诸如量子点的半导体纳米颗粒可以具有每单位体积相对大的表面积，因此可以表现出量子限制效应，表现出与具有相同组成的对应的体材料不同的物理性质和光学性质。因此，诸如量子点的发光纳米颗粒可以吸收从激发源供应的能量(例如，入射光)以形成激发态，其在弛豫时能够发射与其带隙能对应的能量。
半导体纳米颗粒还可以用于颜色转换面板(例如，光致发光滤色器等)中。与液晶显示装置中使用的发射白光的背光单元不同，包括包含量子点的颜色转换面板或发光型滤色器的显示装置可以使用量子点层作为发光材料并且在装置的相对前部中包括该量子点层，以将从光源提供的入射光(例如，蓝光)转换为不同光谱的光(例如，绿光或红光)。在这种颜色转换面板中，入射光的颜色转换可以发生在装置的相对前部中，并且光可以在所有方向上散射，这可以解决液晶显示器的视角问题，并且也可以解决由使用吸收型滤色器引起的光损失问题。
在一个或更多个实施例中，“颜色转换面板”是包括颜色转换层或颜色转换结构的装置(例如，电子装置)。从环境角度来看，期望开发一种不包含有害重金属(诸如镉)并且显示出改善的发光性质的发光纳米颗粒。
在包括颜色转换面板的显示装置中，用作发光材料的半导体纳米颗粒的性质(例如，光学性质、稳定性等)可以对装置的显示质量具有直接影响。可以期望设置在装置的相对前部中的颜色转换面板中包括的发光材料不仅表现出相对高的发光效率，而且表现出相对于入射光的相对高的吸收率。当在显示装置中使用图案化膜(例如，滤色器)时，对入射光的相对低的吸收率可能是蓝光泄漏的直接原因，对装置的颜色再现性(例如，DCI匹配率)具有不利影响。在一个或更多个实施例中，采用吸收型滤色器可以被认为是用于防止这样的蓝色泄漏问题的措施。然而，不希望受任何理论的约束，相信的是，半导体纳米颗粒的相对低的吸收率会导致包括半导体纳米颗粒的装置的亮度降低。
一些半导体纳米颗粒可以显示出适用于实际装置的性质(例如，光学性质和/或稳定性)，但它们中的许多包括含镉化合物(例如，镉硫属化物)。由于镉是最受限制的元素之一，并且可能引起严重的环境/健康问题，因此仍然期望开发无镉的环境友好的半导体纳米颗粒，并且在这方面已经对包含III-V族化合物的纳米晶体进行了大量深入研究。然而，除了包含III-V族化合物(例如，基于磷化铟)的无镉半导体纳米颗粒之外，仍然期望开发可以显示出更高的入射光吸收率和更窄的半峰全宽的无镉半导体纳米颗粒。
因此，仍然存在开发环境友好的半导体纳米颗粒的技术需求，所述半导体纳米颗粒可以表现出更高的吸收率、更窄的半峰全宽和/或更高的发光效率。
在一或更多个实施例中，半导体纳米颗粒可以不包括镉。在一个或更多个实施例中，半导体纳米颗粒可以不包括汞、铅或其组合。将理解的是，不期望的重金属包括镉、汞和/或铅。
半导体纳米颗粒包括银、13族金属(例如，镓、并且任选地(optionally，或“可选地”)还包括铟、铝或其组合)和硫属元素(硫、并且任选地还包括硒)。半导体纳米颗粒被构造为发射第一光。通过具有这里描述的结构/组成，半导体纳米颗粒可以发射期望波长的光并且可以实现改善的光学性质(例如，窄的半峰全宽、增大的量子产率和/或相对高水平的蓝光吸收率)。一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒可以例如用作颜色转换面板或颜色转换片的下转换材料，并且可以表现出每单位重量的半导体纳米颗粒的增大的吸收率，因此包括其的装置(例如，面板或片)可以以降低的生产成本制造并且可以提供改善的光转换性能。在一个或更多个实施例中，半导体纳米颗粒可以表现出减少或抑制的在不期望的波长范围内的发射(例如，陷阱发射(trap emission))。
半导体纳米颗粒包括银、13族金属(例如，镓，并且任选地还包括铟、铝或其组合)和硫属元素(例如硫，并且任选地还包括硒)。半导体纳米颗粒包括由以下等式1定义的电荷平衡值，所述电荷平衡值大于或等于约0.8至小于或等于约1.5。
等式1
电荷平衡值＝{[Ag]+3×([13族金属])}/(2×[CHA])
其中，在等式1中，[Ag]、[13族金属]和[CHA]分别是半导体纳米颗粒中的银、13族金属(例如，铟、镓或其组合)和硫属元素(例如，硫、硒或其组合)的摩尔量。
13族金属可以包括铟和镓。硫属元素可以包括硫。
在一个或更多个实施例中，电荷平衡值可以由以下等式1A表示：
等式1A
电荷平衡值＝{[Ag]+3×([In]+[Ga])}/(2×[S])
其中，在等式1A中，[Ag]、[In]、[Ga]和[S]分别是半导体纳米颗粒中的银、铟、镓和硫的摩尔量。
在一个或更多个实施例中，半导体纳米颗粒还可以包括铜，并且在这种情况下，可以通过考虑银和铜一起的含量来计算电荷平衡值。在一些实施例中，这里描述的半导体纳米颗粒或第一半导体纳米晶体可以不包括铜。
本发明人已经发现，对于包括13族金属和硫属元素与银(Ag)一起的半导体纳米颗粒，可能难以同时实现期望的发光性质(例如，较窄的半峰全宽和较高的量子产率二者)。另外，本发明人已经发现，根据现有技术制备的包括13族金属和硫属元素与银一起的大多数半导体纳米颗粒可以提供大量的陷阱发射(trap emission)以及带边发射(band-edgeemission)，因此在不期望的波长(例如，显著偏移到比基于带边发射的最大发射波长长的波长的波长(在下文中，被称为陷阱发射波长))处的发射(例如，陷阱发射或缺陷发射)可以占从半导体纳米颗粒发射的光中的发射的相当大的部分。
不希望受任何理论束缚，在一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒中，电荷平衡值(并且在一些实施例中，与如这里描述的组分之间的摩尔比一起)可以指示：在半导体纳米颗粒中，不期望的副产物(例如，氧化镓)的量被显著减少或抑制，并且第一颗粒(或包括其的半导体纳米颗粒)可以表现出期望的组成。本发明人已经发现，在制备包括13族金属和硫属元素与银(Ag)一起的半导体纳米颗粒时，可能无法很好地控制前体的副反应(例如，氧化)，因此，即使在可以将给定半导体纳米颗粒中的各个元素的摩尔量以可容忍偏差控制在期望范围内的情况下，给定半导体纳米颗粒或包括该给定半导体纳米颗粒的复合物所表现出的性质也会根据半导体纳米颗粒的电荷平衡值而显著变化。
在一个或更多个实施例中，根据等式1的电荷平衡值可以小于或等于约1.5、小于或等于约1.45、小于或等于约1.4、小于或等于约1.35、小于或等于约1.34、小于或等于约1.33、小于或等于约1.32、小于或等于约1.31、小于或等于约1.3、小于或等于约1.29、小于或等于约1.28、小于或等于约1.27、小于或等于约1.26、小于或等于约1.25、小于或等于约1.24、小于或等于约1.23、小于或等于约1.22、小于或等于约1.21或者小于或等于约1.2。
根据等式1的电荷平衡值可以大于或等于约0.81、大于或等于约0.85、大于或等于约0.9、大于或等于约0.95、大于或等于约0.97、大于或等于约0.99、大于或等于约1、大于或等于约1.01、大于或等于约1.02、大于或等于约1.03、大于或等于约1.04、大于或等于约1.05、大于或等于约1.06、大于或等于约1.07、大于或等于约1.08、大于或等于约1.09、大于或等于约1.1、大于或等于约1.11、大于或等于约1.12、大于或等于约1.13、大于或等于约1.14、大于或等于约1.15、大于或等于约1.16、大于或等于约1.17、大于或等于约1.18、大于或等于约1.19、大于或等于约1.2、大于或等于约1.21、大于或等于约1.22、大于或等于约1.23、大于或等于约1.24或者大于或等于约1.25。
在一个或更多个实施例中，摩尔比可以是对于包括作为13族金属的铟和镓以及作为硫属元素的硫的半导体纳米颗粒的摩尔比。
在一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒中，硫与银、铟和镓的总和的摩尔比[S:(Ag+In+Ga)]可以大于或等于约0.65:1、大于或等于约0.68:1、大于或等于约0.7:1、大于或等于约0.75:1、大于或等于约0.8:1、大于或等于约0.85:1、大于或等于约0.9:1、大于或等于约0.95:1、大于或等于约0.99:1或者大于或等于约1.03:1。在半导体纳米颗粒中，硫与银、铟和镓的总和的摩尔比[S:(Ag+In+Ga)]可以小于或等于约1.35:1、小于或等于约1.33:1、小于或等于约1.3:1、小于或等于约1.25:1、小于或等于约1.2:1、小于或等于约1.17:1、小于或等于约1.15:1、小于或等于约1.09:1、小于或等于约1.08:1、小于或等于约1.07:1、小于或等于约1.06:1、小于或等于约1.05:1、小于或等于约1.04:1、小于或等于约1.03:1、小于或等于约1.02:1、小于或等于约1.01:1、小于或等于约1:1或者小于或等于约0.99:1。
在一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒中，铟和镓的总和与银的摩尔比[(In+Ga):Ag]可以大于或等于约1.75:1、大于或等于约1.8:1、大于或等于约1.85:1、大于或等于约1.9:1、大于或等于约2:1或大于或等于约2.1:1。铟和镓的总和与银的摩尔比[(In+Ga):Ag]可以小于或等于约3.7:1、小于或等于约3.5:1、小于或等于约3.2:1、小于或等于约3:1、小于或等于约2.8:1、小于或等于约2.6:1、小于或等于约2.4:1或者小于或等于约2.3:1。
在一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒中，镓与铟和镓的总和的摩尔比[Ga:(Ga+In)]可以大于或等于约0.5:1、大于或等于约0.55:1、大于或等于约0.6:1、大于或等于约0.65:1、大于或等于约0.7:1、大于或等于约0.75:1、大于或等于约0.8:1、大于或等于约0.84:1、大于或等于约0.85:1、大于或等于0.86:1、大于或等于0.87:1或者大于或等于约0.88:1。镓与铟和镓的总和的摩尔比[Ga:(Ga+In)]可以小于或等于约0.99:1、小于或等于约0.98:1、小于或等于约0.97:1、小于或等于约0.96:1、小于或等于约0.95:1、小于或等于约0.94:1、小于或等于约0.93:1、小于或等于约0.92:1、小于或等于约0.91:1、小于或等于约0.9:1、小于或等于约0.89:1、小于或等于约0.88:1或者小于或等于约0.87:1。
在半导体纳米颗粒中，镓与硫的摩尔比(Ga:S)可以大于或等于约0.1:1、大于或等于约0.15:1、大于或等于约0.2:1、大于或等于约0.25:1、大于或等于约0.3:1、大于或等于约0.47:1、大于或等于约0.49:1、大于或等于约0.5:1、大于或等于约0.52:1、大于或等于约0.53:1、大于或等于约0.55:1、大于或等于约0.56:1、大于或等于约0.58:1、大于或等于约0.6:1或者大于或等于约0.62:1。镓与硫的摩尔比(Ga:S)可以小于或等于约1:1、小于或等于约0.9:1、小于或等于约0.8:1、小于或等于约0.7:1、小于或等于约0.64:1、小于或等于约0.62:1、小于或等于约0.58:1或者小于或等于约0.55:1。
在半导体纳米颗粒中，银与硫的摩尔比(Ag:S)可以大于或等于约0.1:1、大于或等于约0.15:1、大于或等于约0.2:1、大于或等于约0.25:1、大于或等于约0.3:1、大于或等于约0.31:1、大于或等于约0.32:1、大于或等于约0.33:1、大于或等于约0.35:1、大于或等于约0.38:1、大于或等于约0.4:1或者大于或等于约0.45:1。银与硫的摩尔比(Ag:S)可以小于或等于约1:1、小于或等于约0.6:1、小于或等于约0.5:1、小于或等于约0.4:1、小于或等于约0.38:1或者小于或等于约0.36:1。
在一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒中，铟与硫的摩尔比(In:S)可以大于或等于约0.01:1、大于或等于约0.03:1、大于或等于约0.05:1、大于或等于约0.08:1、大于或等于约0.09:1、大于或等于约0.1:1、大于或等于约0.11:1或者大于或等于约0.14:1。铟与硫的摩尔比(In:S)可以小于或等于约0.5:1、小于或等于约0.4:1、小于或等于约0.3:1、小于或等于约0.25:1、小于或等于约0.15:1、小于或等于约0.13:1、小于或等于约0.12:1或者小于或等于约0.11:1。
在一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒中，铟和镓的总和与硫的摩尔比[(In+Ga):S]可以大于或等于约0.64:1、大于或等于约0.65:1、大于或等于约0.66:1、大于或等于约0.68:1或者大于或等于约0.73:1。铟和镓的总和与硫的摩尔比[(In+Ga):S]可以小于或等于约1.16:1、小于或等于约1.051:1、小于或等于约1:1或者小于或等于约0.73:1。
在半导体纳米颗粒中，银与银、铟和镓的总和的摩尔比[Ag:(Ag+In+Ga)]可以大于或等于约0.31:1、大于或等于约0.32:1、大于或等于约0.33:1或者大于或等于约0.34:1。银与银、铟和镓的总和的摩尔比[Ag:(Ag+In+Ga)]可以小于或等于约0.45:1、小于或等于约0.4:1、小于或等于约0.39:1、小于或等于约0.385:1、小于或等于约0.37:1、小于或等于约0.36:1或者小于或等于约0.34:1。
在一或更多个实施例中，半导体纳米颗粒可以不包括锂。在一个或更多个实施例中，半导体纳米颗粒可以不包括碱金属(诸如钠、钾等)。
在半导体纳米颗粒中，铟的量可以具有在径向方向上(例如，从其中心到其表面)变化(减小)的浓度梯度。在一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒中，与半导体纳米颗粒的表面相邻(接近)的部分(例如，最外层或壳层)中的铟量(或浓度)可以小于半导体纳米颗粒的内部或核的铟量(或浓度)。在一个或更多个实施例中，接近(或邻近)颗粒表面的部分可以不包括铟。
在一个或更多个实施例中，半导体纳米颗粒可以包括第一半导体纳米晶体和第二半导体纳米晶体。第二半导体纳米晶体可以设置在第一半导体纳米晶体的至少一部分上。第二半导体纳米晶体可以围绕第一半导体纳米晶体。第一半导体纳米晶体可以具有与第二半导体纳米晶体的组成不同的组成。半导体纳米颗粒还可以包括例如作为其最外层的(例如，包括第三半导体纳米晶体的)无机层，所述无机层包括锌硫属化物。锌硫属化物可以包括锌以及硒、硫或其组合。锌硫属化物可以包括硫化锌、硒化锌、硒硫化锌或其组合。第二半导体纳米晶体的带隙能可以比第三半导体纳米晶体的带隙能小。
第二半导体纳米晶体可以设置在第一半导体纳米晶体与无机层之间。
第一半导体纳米晶体的尺寸(或平均尺寸，在下文中，可以简称为“尺寸”)可以大于或等于约0.5nm、大于或等于约1nm、大于或等于约1.5nm、大于或等于约1.7nm、大于或等于约1.9nm、大于或等于约2nm、大于或等于约2.1nm、大于或等于约2.3nm、大于或等于约2.5nm、大于或等于约2.7nm、大于或等于约2.9nm、大于或等于约3nm、大于或等于约3.1nm、大于或等于约3.3nm、大于或等于约3.5nm、大于或等于约3.7nm或者大于或等于约3.9nm。第一半导体纳米晶体的尺寸可以小于或等于约5nm、小于或等于约4.5nm、小于或等于约4nm、小于或等于约3.5nm、小于或等于约3nm、小于或等于约2.5nm、小于或等于约2nm或者小于或等于约1.5nm。
第二半导体纳米晶的厚度(或平均厚度，在下文中，简称为“厚度”)可以大于或等于约0.1nm、大于或等于约0.3nm、大于或等于约0.5nm、大于或等于约0.7nm、大于或等于约1nm、大于或等于约1.5nm、大于或等于约1.7nm、大于或等于约1.9nm、大于或等于约2nm、大于或等于约2.1nm、大于或等于约2.3nm、大于或等于约2.5nm、大于或等于约2.7nm、大于或等于约2.9nm、大于或等于约3nm、大于或等于约3.1nm、大于或等于约3.3nm、大于或等于约3.5nm、大于或等于约3.7nm或大于或等于约3.9nm。第二半导体纳米晶体的厚度可以小于或等于约5nm、小于或等于约4.5nm、小于或等于约4nm、小于或等于约3.5nm、小于或等于约3nm、小于或等于约2.5nm、小于或等于约2nm或者小于或等于约1.5nm。
所述无机层的厚度可以适当地选择。无机层的厚度可以小于或等于约5nm、小于或等于约4nm、小于或等于约3.5nm、小于或等于约3nm、小于或等于约2.5nm、小于或等于约2nm、小于或等于约1.5nm、小于或等于约1nm或者小于或等于约0.8nm。无机层的厚度可以大于或等于约0.1nm、大于或等于约0.3nm、大于或等于约0.5nm或者大于或等于约0.7nm。无机层的厚度可以是约0.1nm至约5nm、约0.3nm至约4nm、约0.5nm至约3.5nm、约0.7nm至约3nm、约0.9nm至约2.5nm、约1nm至约2nm、约1.5nm至约1.7nm或它们的组合。
外层的厚度可以为半导体纳米颗粒的(平均)半径的约0.01倍或更大、约0.03倍或更大、约0.05倍或更大、约0.07倍或更大、约0.1倍或更大、约0.12倍或更大、约0.15倍或更大、约0.17倍或更大、约0.2倍或更大、约0.23倍或更大、约0.25倍或更大、约0.27倍或更大、约0.3倍或更大、约0.32倍或更大、约0.35倍或更大、约0.37倍或更大、约0.39倍或更大、约0.4倍或更大或者约0.45倍或更大。外层的厚度可以是半导体纳米颗粒的(平均)半径的约0.9倍或更小、约0.8倍或更小、约0.6倍或更小、约0.5倍或更小、约0.4倍或更小或者约0.35倍或更小。
第一半导体纳米晶体可以包括银、13族金属(例如，铟、镓或其组合)和硫属元素(例如，硫和任选的(optional，或“可选的”)硒)。第一半导体纳米晶体可以包括四元合金半导体材料，所述四元合金半导体材料基于包括银(Ag)、铟、镓和硫的11-13-16族化合物。第一半导体纳米晶体可以包括银铟镓硫化物，例如，Ag(InxGa1-x)S2(x大于0且小于1)。可以调节第一半导体纳米晶体中的组分之间的摩尔比，使得最终的半导体纳米颗粒可以具有期望的组成和光学性质(例如，最大发射波长)。
第二半导体纳米晶体可以包括13族金属(铟、镓或其组合)和硫属元素(硫和任选的硒)。第二半导体纳米晶体还可以包括银(Ag)。第二半导体纳米晶体可以包括银、镓和硫。第二半导体纳米晶体可以包括包含银、镓和硫的三元合金半导体材料。第二半导体纳米晶体可以具有与第一半导体纳米晶体的组成不同的组成。第二半导体纳米晶体可以包括13-16族化合物、11-13-16族化合物或其组合。13-16族化合物可以包括硫化镓、硒化镓、硫化铟、硒化铟、硫化铟镓、硒化铟镓、硫硒化铟镓或其组合。第二半导体纳米晶体的能带隙可以与第一半导体纳米晶体的能带隙不同。第二半导体纳米晶体可以覆盖第一半导体纳米晶体的至少一部分。第二半导体纳米晶体的能带隙可以大于第一半导体纳米晶体的能带隙。第二半导体纳米晶体的能带隙可以小于第一半导体纳米晶体的能带隙。可以调节第二半导体纳米晶体中各组分之间的摩尔比，使得最终的半导体纳米颗粒表现出期望的组成和光学性质。
当通过例如适当的分析方法(例如，X射线衍射分析、诸如高角环形暗场(HAADF)-扫描透射电子显微镜(STEM)分析的电子显微镜分析等)确认时，第二半导体纳米晶体或第一半导体纳米晶体可以表现出结晶性。在一个或更多个实施例中，当通过适当的分析方法确认时，第一半导体纳米晶体或第二半导体纳米晶体可以是例如非晶的。
半导体纳米颗粒的粒度(颗粒尺寸)(或平均粒度，在下文中，简称为“粒度”)可以大于或等于约1nm、大于或等于约1.5nm、大于或等于约2nm、大于或等于约2.5nm、大于或等于约3nm、大于或等于约3.5nm、大于或等于约4nm、大于或等于约4.5nm、大于或等于约5nm、大于或等于约5.5nm、大于或等于约6nm、大于或等于约6.5nm、大于或等于约7nm、大于或等于约7.5nm、大于或等于约8nm、大于或等于约8.5nm、大于或等于约9nm、大于或等于约9.5nm、大于或等于约10nm或者大于或等于约10.5nm。半导体纳米颗粒的粒度可以小于或等于约50nm、小于或等于约48nm、小于或等于约46nm、小于或等于约44nm、小于或等于约42nm、小于或等于约40nm、小于或等于约35nm、小于或等于约30nm、小于或等于约25nm、小于或等于约20nm、小于或等于约18nm、小于或等于约16nm、小于或等于约14nm、小于或等于约12nm、小于或等于约11nm、小于或等于约10nm、小于或等于约8nm、小于或等于约6nm或者小于或等于约4nm。如这里所使用的，半导体纳米颗粒的粒度可以是粒径(颗粒直径)。半导体纳米颗粒的粒度可以是通过计算而获得的半导体纳米颗粒的等效直径，所述计算涉及将给定颗粒的透射电子显微镜图像的二维区域转换为圆。粒度可以是由半导体纳米颗粒的组成和最大发射波长计算的值(例如，标称粒径)。
一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒可以被构造为发射期望的光(例如，第一光)，同时表现出改善的性质。
第一光的最大发射波长或半导体纳米颗粒的最大发射波长可以大于或等于约500nm、大于或等于约505nm、大于或等于约510nm、大于或等于约515nm、大于或等于约520nm、大于或等于约525nm、大于或等于约530nm、大于或等于约535nm、大于或等于约540nm、大于或等于约545nm、大于或等于约550nm、大于或等于约555nm、大于或等于约560nm、大于或等于约565nm、大于或等于约570nm、大于或等于约575nm、大于或等于约580nm、大于或等于约585nm或者大于或等于约590nm。半导体纳米颗粒的第一光的最大发射波长可以小于或等于约600nm、小于或等于约595nm、小于或等于约590nm、小于或等于约580nm、小于或等于约575nm、小于或等于约570nm、小于或等于约565nm、小于或等于约560nm、小于或等于约555nm、小于或等于约550nm、小于或等于约545nm、小于或等于约540nm、小于或等于约535nm、小于或等于约530nm、小于或等于约525nm、小于或等于约520nm或者小于或等于约515nm。
第一光的半峰全宽(FWHM)或半导体纳米颗粒的FWHM可以大于或等于约5nm、大于或等于约10nm、大于或等于约15nm、大于或等于约20nm、大于或等于约25nm或者大于或等于约30nm。半峰全宽可以小于或等于约70nm、小于或等于约65nm、小于或等于约60nm、小于或等于约55nm、小于或等于约50nm、小于或等于约45nm、小于或等于约40nm、小于或等于约38nm、小于或等于约36nm、小于或等于约35nm、小于或等于约34nm、小于或等于约33nm、小于或等于约32nm、小于或等于约31nm、小于或等于约30nm、小于或等于约29nm、小于或等于约28nm、小于或等于约27nm、小于或等于约26nm或者小于或等于约25nm。
半导体纳米颗粒可以表现出大于或等于约50％的量子产率。量子产率可以是绝对量子产率。量子产率可以大于或等于约55％、大于或等于约60％、大于或等于约65％、大于或等于约70％、大于或等于约75％、大于或等于约80％、大于或等于约85％、大于或等于约90％或者大于或等于约95％。量子产率可以小于或等于约100％、小于或等于约99.5％、小于或等于约99％、小于或等于约98％或者小于或等于约97％。
第一光可以包括带边发射。在一个或更多个实施例中，由半导体纳米颗粒发射的第一光还可以包括缺陷位点发射或陷阱发射。与陷阱发射相比，带边发射可以集中在较高的能量(较低的波长)处，相对于吸收起始能量的偏移较小。带边发射可以具有比陷阱发射的波长分布窄的波长分布。带边发射可以具有正态(例如，高斯)波长分布。
带边最大发射波长与陷阱最大发射波长之间的差可以是例如大于或等于约80nm、大于或等于约90nm或者约100nm。
在一个或更多个实施例中，半导体纳米颗粒的至少约90％的发射可以代表带边发射。可以通过拟合半导体纳米颗粒的发射光谱的(例如，两个或更多个)高斯峰并相对于所有峰面积的总和(例如，带边发射和陷阱发射的总和)比较能量上更接近半导体纳米颗粒的带隙的峰的面积(表示带边发射)来计算带边发射的百分比。
带边发射的百分比可以大于或等于约95％、大于或等于约95.5％、大于或等于约96％、大于或等于约96.5％、大于或等于约97％、大于或等于约97.5％、大于或等于约98％、大于或等于约98.5％、大于或等于约99％或者大于或等于约99.5％。一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒可以具有基本上100％的带边发射百分比。
在半导体纳米颗粒的光致发光光谱中，尾发射峰(例如，最大发射波长+至少约70nm、至少约80nm、至少约90nm或至少约100nm)的面积与发射峰的总面积的比率可以小于或等于约20％、小于或等于约15％、小于或等于约12％、小于或等于约10％、小于或等于约9％、小于或等于约8％、小于或等于约7％、小于或等于约6％、小于或等于约5％、小于或等于约4％、小于或等于约3％或者小于或等于约2％。
在半导体纳米颗粒的光致发光光谱中，由以下等式2定义的相对光发射(例如，带边发射)强度可以大于约20或者大于或等于约25：
等式2
相对光发射(例如，带边发射)强度＝A1/A2
其中，在等式2中，
A1为最大发射波长处的强度，并且
A2是最大发射波长+大于或等于约80nm(例如，大于或等于约85nm、大于或等于约90nm、大于或等于约95nm、大于或等于约100nm、大于或等于约120nm、大于或等于约150nm、大于或等于约180nm或高达约200nm)的尾波长范围内的最大强度。
A2中的波长范围或尾发射波长范围的上限可以是光谱的强度变为零的波长。在实施例中，波长范围可以是最大发射波长+小于或等于约200nm或者小于或等于约120nm，但是不限于此。
不希望受任何理论束缚，在以上等式中，A1可以表示带边发射，A2可以基本上与陷阱发射相关。
本发明人已经发现，可能难以抑制或去除通过传统方法制备的包括具有银的13-16族化合物的半导体纳米颗粒中的陷阱发射。令人惊讶的是，本发明人已经发现，通过这里描述的方法制备的一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒可以表现出其中陷阱发射基本上被抑制或去除的发射光谱。
因此，在一个或更多个实施例中，半导体纳米颗粒的相对光发射强度可以大于或等于约21、大于或等于约23、大于或等于约25、大于或等于约27、大于或等于约29、大于或等于约31、大于或等于约33、大于或等于约35、大于或等于约37、大于或等于约39、大于或等于约41、大于或等于约43、大于或等于约45、大于或等于约47、大于或等于约49、大于或等于约51、大于或等于约53、大于或等于约55、大于或等于约57、大于或等于约59、大于或等于约61、大于或等于约63、大于或等于约65、大于或等于约67、大于或等于约69、大于或等于约71、大于或等于约73、大于或等于约75、大于或等于约77、大于或等于约79、大于或等于约81、大于或等于约83、大于或等于约85、大于或等于约87、大于或等于约89、大于或等于约91、大于或等于约93、大于或等于约95、大于或等于约97、大于或等于约99或者大于或等于约100。
在一个或更多个实施例中，相对光发射强度可以小于或等于约150、小于或等于约140、小于或等于约130、小于或等于约120、小于或等于约100、小于或等于约90或者小于或等于约80。
在一个或更多个实施例中，制备半导体纳米颗粒的方法包括：获得第一半导体纳米晶体，第一半导体纳米晶体包括银、13族金属和硫属元素；制备包括第一前体、有机配体和有机溶剂的反应介质；以及将反应介质加热至第一温度；
将第一半导体纳米晶体和第二前体添加到反应介质中以获得反应混合物，其中，第一前体和第二前体中的一个是镓前体，另一个是硫前体；以及将反应介质加热至第二温度并反应第一反应时间以形成半导体纳米颗粒，其中，第一温度为大于或等于约120℃(例如大于或等于约180℃)至小于或等于约280℃，并且第二温度为大于或等于约180℃(或大于或等于约190℃、或大于或等于约240℃)至小于或等于约380℃。可以控制第一反应时间以获得如这里对于半导体纳米颗粒描述的电荷平衡值。第一温度和第二温度可以不同。第二温度可以高于第一温度。第二温度可以低于第一温度。
第一半导体纳米晶体、第二半导体纳米晶体和电荷平衡值的细节如这里所描述的。
在一个或更多个实施例中，第一前体可以为镓前体，第二前体可以为硫前体。在一个或更多个实施例中，第一前体可以为硫前体，第二前体可以为镓前体。根据一个或更多个实施例的方法，可以有效地抑制镓前体的氧化。
在一个或更多个实施例中，该方法还可以包括：制备另外的反应介质，所述另外的反应介质包括在有机溶剂中的有机配体和锌前体；将所述另外的反应介质加热至反应温度；添加以上形成的半导体纳米颗粒和硫属前体以进行反应并在半导体纳米颗粒上提供包括锌硫属化物的外层。硫属前体可以包括硫前体、硒前体或其组合。反应温度的细节如这里针对第二温度所描述的。
关于第一半导体纳米晶体的详细描述如这里所描述的。第一半导体纳米晶体可以包括银(Ag)、铟、镓和硫。制备第一半导体纳米晶体的方法没有特别限制，并且可以适当地选择。在一个或更多个实施例中，第一半导体纳米晶体可以通过在预定反应温度(例如，约20℃至约300℃，约80℃至约295℃，约120℃至约290℃或者约200℃至约280℃)下、在包括有机配体和有机溶剂的溶液中，使根据组成所需的前体(诸如银前体、铟前体、镓前体和硫前体)反应并对其分离而获得。对于分离和回收，可以参照这里将要描述的方法。
在第一半导体纳米晶体的制备中，可以控制前体之间的摩尔比以获得期望组成的第一半导体纳米晶体。在一个或更多个实施例中，银(Ag)前体对每1摩尔铟的量可以大于或等于约0.1摩尔、大于或等于约0.3摩尔、大于或等于约0.5摩尔、大于或等于约0.7摩尔、大于或等于约1摩尔、大于或等于约1.5摩尔、大于或等于约2摩尔或者大于或等于约2.5摩尔。在一个或更多个实施例中，银(Ag)前体对每1摩尔铟的量可以小于或等于约10摩尔、小于或等于约8摩尔、小于或等于约6摩尔、小于或等于约4摩尔、小于或等于约2摩尔、小于或等于约1.2摩尔、小于或等于约1摩尔或者小于或等于约0.5摩尔。在一个或更多个实施例中，银(Ag)前体对每1摩尔铟的量可以是大于或等于约0.5摩尔至小于或等于约1.2摩尔。
在一个或更多个实施例中，镓前体对每1摩尔铟的量可以大于或等于约0.5摩尔、大于或等于约1摩尔、大于或等于约1.5摩尔、大于或等于约2摩尔或者大于或等于约2.5摩尔。在一个或更多个实施例中，镓前体对每1摩尔铟的量可以小于或等于约15摩尔、小于或等于约12摩尔、小于或等于约10摩尔、小于或等于约8摩尔、小于或等于约5摩尔或者小于或等于约3摩尔。
在一个或更多个实施例中，硫前体对每1摩尔铟的量可以大于或等于约0.5摩尔、大于或等于约1摩尔、大于或等于约1.5摩尔、大于或等于约2摩尔、大于或等于约2.5摩尔、大于或等于约3摩尔、大于或等于约3.5摩尔、大于或等于约4摩尔或者大于或等于约4.5摩尔。在一个或更多个实施例中，硫前体对每1摩尔铟的量可以小于或等于约20摩尔、小于或等于约15摩尔、小于或等于约10摩尔、小于或等于约8摩尔、小于或等于约6摩尔、小于或等于约4摩尔或者小于或等于约2摩尔。
第一温度与第二温度之间的差可以大于或等于约10℃、大于或等于约20℃、大于或等于约30℃、大于或等于约40℃、大于或等于约50℃、大于或等于约60℃、大于或等于约70℃、大于或等于约80℃、大于或等于约90℃或者大于或等于约100℃。第一温度与第二温度之间的差可以小于或等于约200℃、小于或等于约190℃、小于或等于约180℃、小于或等于约170℃、小于或等于约160℃、小于或等于约150℃、小于或等于约140℃、小于或等于约130℃、小于或等于约120℃、小于或等于约110℃、小于或等于约100℃、小于或等于约90℃、小于或等于约80℃、小于或等于约70℃、小于或等于约60℃、小于或等于约50℃、小于或等于约40℃、小于或等于约30℃或者小于或等于约20℃。
第一温度可以大于或等于约120℃、大于或等于约200℃、大于或等于约210℃、大于或等于约220℃、大于或等于约230℃、大于或等于约240℃或者大于或等于约250℃。第一温度可以小于或等于约280℃、小于或等于约275℃、小于或等于约270℃、小于或等于约265℃、小于或等于约260℃、小于或等于约255℃、小于或等于约250℃、小于或等于约240℃、小于或等于约230℃、小于或等于约220℃、小于或等于约210℃、小于或等于约200℃、小于或等于约190℃、小于或等于约180℃、小于或等于约170℃、小于或等于约160℃或者小于或等于约150℃。
第二温度可以大于或等于约240℃、大于或等于约245℃、大于或等于约250℃、大于或等于约255℃、大于或等于约260℃、大于或等于约265℃、大于或等于约270℃、大于或等于约275℃、大于或等于约280℃、大于或等于约285℃、大于或等于约290℃、大于或等于约295℃、大于或等于约300℃、大于或等于约305℃、大于或等于约310℃、大于或等于约315℃、大于或等于约320℃、大于或等于约330℃、大于或等于约335℃、大于或等于约340℃或者大于或等于约345℃。第二温度可以小于或等于约380℃、小于或等于约375℃、小于或等于约370℃、小于或等于约365℃、小于或等于约360℃、小于或等于约355℃、小于或等于约350℃、小于或等于约340℃、小于或等于约330℃、小于或等于约320℃、小于或等于约310℃、小于或等于约300℃、小于或等于约290℃、小于或等于约280℃、小于或等于约270℃、小于或等于约260℃或者小于或等于约250℃。
可以控制第一反应时间以获得半导体纳米颗粒的电荷平衡值。令人惊讶地，本发明人已发现，通过控制前述反应中的第一温度和第二温度以及第一反应时间，可以在半导体纳米颗粒的形成期间有效地抑制副反应产物(例如，氧化镓)的产生，由此最终半导体纳米颗粒可具有这里描述的电荷平衡值(任选地，以及这里描述的各组分之间的摩尔比)，这可以有助于实现这里描述的半导体纳米颗粒的性质。
在一个或更多个实施例中，第一反应时间可以是约1分钟至约200分钟、约10分钟至约3小时、约20分钟至约150分钟或者约30分钟至约100分钟。可以考虑前体的类型、反应温度、最终颗粒的期望组成等来选择第一反应时间。在一个或更多个实施例中，第二温度可以在相对高的温度范围(例如，大于或等于约280℃、约285℃至约340℃或者约290℃至约330℃)内，并且第一反应时间可以大于或等于约1分钟、大于或等于约5分钟、大于或等于约10分钟、大于或等于约15分钟、大于或等于约20分钟或者大于或等于约25分钟至小于或等于约2小时、小于或等于约90分钟、小于或等于约80分钟、小于或等于约70分钟、小于或等于约60分钟、小于或等于约50分钟、小于或等于约45分钟、小于或等于约40分钟、小于或等于约35分钟、小于或等于约25分钟、小于或等于约20分钟、小于或等于约15分钟或者小于或等于约12分钟。在一个或更多个实施例中，第二温度可以在相对低的温度范围(例如，小于约290℃、小于或等于约280℃、小于或等于约270℃、小于或等于约260℃、小于或等于约250℃、小于或等于约240℃、小于或等于约230℃、小于或等于约220℃或者小于或等于约210℃)内，并且第一反应时间可以大于或等于约30分钟、大于或等于约35分钟、大于或等于约40分钟、大于或等于约45分钟、大于或等于约50分钟、大于或等于约55分钟、大于或等于约60分钟、大于或等于约65分钟、大于或等于约70分钟、大于或等于约75分钟或者大于或等于约80分钟。
银前体的类型没有特别限制，并且可以适当地选择。银前体可以包括银粉末、烷基化银化合物、银醇盐、羧酸银、乙酰丙酮银、硝酸银、硫酸银、卤化银、氰化银、氢氧化银、氧化银、过氧化银、碳酸银或其组合。银前体可以包括硝酸银、乙酸银、乙酰丙酮银、氯化银、溴化银、碘化银或其组合。
铟前体的类型没有特别限制，并且可以适当地选择。铟前体可以包括铟粉末、烷基化铟化合物、铟醇盐、羧酸铟、硝酸铟、高氯酸铟、硫酸铟、乙酰丙酮铟、卤化铟、氰化铟、氢氧化铟、氧化铟、过氧化铟、碳酸铟、乙酸铟或其组合。铟前体可以包括羧酸铟(诸如油酸铟和肉豆蔻酸铟)、乙酸铟、氢氧化铟、氯化铟、溴化铟、碘化铟或其组合。
镓前体的类型没有特别限制，并且可以适当地选择。镓前体可以包括镓粉末、烷基化镓化合物、镓醇盐、羧酸镓、硝酸镓、高氯酸镓、硫酸镓、乙酰丙酮镓、卤化镓、氰化镓、氢氧化镓、氧化镓、过氧化镓、碳酸镓或其组合。镓前体可以包括氯化镓、碘化镓、溴化镓、乙酸镓、乙酰丙酮镓、油酸镓、棕榈酸镓、硬脂酸镓、肉豆蔻酸镓、氢氧化镓或其组合。
硫前体的类型没有特别限制，并且可以适当地选择。硫前体可以是有机溶剂分散体或者硫和有机溶剂的反应产物(例如，十八烯硫化物(S-ODE)、三辛基膦-硫化物(S-TOP)、三丁基膦-硫化物(S-TBP)、三苯基膦-硫化物(S-TPP)、三辛胺-硫化物(S-TOA))、二(三甲基甲硅烷基烷基)硫化物、二(三甲基甲硅烷基)硫化物、巯基丙基硅烷、硫化铵、硫化钠、C1-30硫醇化合物(例如，α-甲苯硫醇、辛烷硫醇、十二烷硫醇、十八烯硫醇等)、异硫氰酸酯化合物(例如，环己基异硫氰酸酯等)、三硫代碳酸亚烷基酯(例如，三硫代碳酸亚乙酯等)、烯丙基硫醇、硫脲化合物(例如，具有C1至C40烷基的(二)烷基硫脲(例如甲基硫脲、二甲基硫脲、乙基硫脲、二乙基硫脲、乙基甲基硫脲、二丙基硫脲等)或芳基硫脲(诸如苯基硫脲))或其组合。
如果存在，硒前体可以包括硒-三辛基膦(Se-TOP)、硒-三丁基膦(Se-TBP)、硒-三苯基膦(Se-TPP)或其组合。
锌前体的类型没有特别限制，并且可以适当地选择。在一个或更多个实施例中，锌前体可以包括锌金属粉末、烷基化锌化合物、锌醇盐、羧酸锌、硝酸锌、高氯酸锌、硫酸锌、乙酰丙酮锌、卤化锌、氰化锌、氢氧化锌、氧化锌、过氧化锌或其组合。锌前体可以是二甲基锌、二乙基锌、乙酸锌、乙酰丙酮锌、碘化锌、溴化锌、氯化锌、氟化锌、碳酸锌、氰化锌、硝酸锌、氧化锌、过氧化锌、高氯酸锌、硫酸锌或其组合。
有机配体可以包括RCOOH、RNH2、R2NH、R3N、RSH、RH2PO、R2HPO、R3PO、RH2P、R2HP、R3P、ROH、RCOOR'、RPO(OH)2、RHPOOH、R2POOH(其中，R和R'均独立地为取代或未取代的C1至C40(或C3至C24)脂肪族烃基(例如，烷基、烯基或炔基)或者取代或未取代的C6至C40(或C6至C24)芳香族烃基(例如，C6至C20芳基))或其组合。有机配体可以结合到半导体纳米颗粒的表面。有机配体的非限制性示例可以包括甲烷硫醇、乙烷硫醇、丙烷硫醇、丁烷硫醇、戊烷硫醇、己烷硫醇、庚烷硫醇、辛烷硫醇、壬烷硫醇、癸烷硫醇、十二烷硫醇、十六烷硫醇、十八烷硫醇、苄基硫醇；甲基胺、乙基胺、丙基胺、丁基胺、戊基胺、己基胺、辛基胺、十二烷基胺、十六烷基胺、十八烷基胺、二甲基胺、二乙基胺、二丙基胺；甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、十二烷酸、十六烷酸、十八烷酸、油酸、苯甲酸；取代或未取代的甲基膦(例如，三甲基膦、甲基二苯基膦等)、取代或未取代的乙基膦(例如，三乙基膦、乙基二苯基膦等)、取代或未取代的丙基膦、取代或未取代的丁基膦、取代或未取代的戊基膦、取代或未取代的辛基膦(例如，三辛基膦(TOP))等；氧化膦，诸如取代或未取代的甲基氧化膦(例如，三甲基氧化膦、甲基二苯基氧化膦等)、取代或未取代的乙基氧化膦(例如，三乙基氧化膦、乙基二苯基氧化膦等)、取代或未取代的丙基氧化膦、取代或未取代的丁基氧化膦、取代或未取代的辛基氧化膦(例如，三辛基氧化膦(TOPO)等)；二苯基膦、三苯基膦化合物或其氧化物化合物；C5至C20烷基次膦酸或C5至C20烷基膦酸，诸如膦酸、己基次膦酸、辛基次膦酸、十二烷次膦酸、十四烷次膦酸、十六烷次膦酸、十八烷次膦酸等，但是实施例不限于此。有机配体可以单独使用或作为两种或更多种的混合物使用。
有机溶剂可以包括：胺溶剂(例如，脂肪族胺，例如，C1-C50脂肪族胺)、含氮杂环化合物(诸如吡啶)、C6至C40脂肪烃(例如，烷烃、烯烃、炔烃等)(诸如十六烷、十八烷、十八烯或角鲨烯)、C6至C30芳香烃(诸如苯基十二烷、苯基十四烷、苯基十六烷等)、被C6-C22烷基取代的膦(诸如三辛基膦)、被C6-C22烷基取代的氧化膦(诸如三辛基氧化膦等)、C12至C22芳香醚(诸如苯醚或苄醚等)或其组合。胺溶剂可以是具有一个或更多个(例如，两个或三个)C1-50、C2-45、C3-40、C4-35、C5-30、C6-25、C7-20、C8-15或C6-22脂肪族烃基(例如，烷基、烯基或炔基)的化合物。在一个或更多个实施例中，胺溶剂可以是C6-22伯胺(诸如十六烷基胺和油胺)、C6-22仲胺(诸如二辛胺等)、C6-22叔胺(诸如三辛胺等)或其组合。
反应介质中的有机配体和前体的量可以考虑溶剂的类型、有机配体和各前体的类型以及期望的颗粒的尺寸和组成来适当地选择。考虑到最终纳米颗粒中期望的摩尔比、前体之间的反应性等，可以改变前体之间的摩尔比。在一个或更多个实施例中，添加各前体的方式没有特别限制。在一个或更多个实施例中，可以一次添加总量的前体。在一个或更多个实施例中，可以将总量的前体划分并添加到大于或等于约2个等分试样且小于或等于约10个等分试样中。前体可以同时添加或以预定顺序顺序地添加。反应可以在惰性气体气氛中、在空气中或在真空状态下进行，但是不限于此。
在一个或更多个实施例中，在反应完成后，可以向最终反应溶液中添加非溶剂，以促进如合成的(例如，与有机配体配位)半导体纳米颗粒的分离(例如，沉淀)。非溶剂可以是与反应中使用的溶剂混溶但不能分散纳米晶体的极性溶剂。非溶剂可以根据反应中使用的溶剂来选择，并且可以是例如丙酮、乙醇、丁醇、异丙醇、乙二醇、水、四氢呋喃(THF)、二甲基亚砜(DMSO)、二乙醚、甲醛、乙醛、具有与前述溶剂相似的溶解度参数的溶剂或其组合。分离可以通过离心、沉淀、层析或蒸馏执行。根据需要，分离的纳米晶体可以通过添加到洗涤溶剂中来洗涤。洗涤溶剂没有特别限制，并且可以使用具有与有机溶剂或配体的溶解度参数相似的溶解度参数的溶剂。非溶剂或洗涤溶剂可以是醇、烷烃溶剂(诸如己烷、庚烷、辛烷等)、芳香族溶剂(诸如甲苯、苯等)、卤化溶剂(诸如氯仿等)或其组合，但是不限于此。
由此制备的半导体纳米颗粒可以分散在分散溶剂中。由此制备的半导体纳米颗粒可以形成有机溶剂分散体。有机溶剂分散体可以不包括水和/或与水混溶的有机溶剂。可以适当地选择分散溶剂。分散溶剂可以包括前述有机溶剂。分散溶剂可以包括取代或未取代的C1至C40脂肪烃、取代或未取代的C6至C40芳香烃或其组合。
由此制备的半导体纳米颗粒的形状没有特别限制，并且可以包括例如球形、多面体、角锥形、多脚(或多荚)形、立方体、纳米管、纳米线、纳米纤维、纳米片或其组合，但是实施例不限于此。
一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒可以在半导体纳米颗粒的表面上包括有机配体和/或有机溶剂。有机配体和/或有机溶剂可以结合到一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒的表面。
在一个或多个实施例中，复合物可以包括基质和这里描述的半导体纳米颗粒，其中，半导体纳米颗粒可以分散在基质中。这里描述的半导体纳米颗粒或包括该半导体纳米颗粒的复合物可以表现出增大水平的蓝光吸收率(例如，改善的入射光吸收率)和/或改善的光学性质(例如，增大的发光效率和较窄的半峰全宽)，并且可以发射期望波长的光(例如，第一光)。在一个或更多个实施例中，复合物可以具有片形式。在一个或更多个实施例中，复合物可以呈图案化膜的形式。
复合物可以(例如，以预定量)包括半导体纳米颗粒或其群，表现出增大的入射光吸收率。复合物的入射光吸收率可以大于或等于约70％、大于或等于约73％、大于或等于约75％、大于或等于约77％、大于或等于约78％、大于或等于约80％、大于或等于约83％、大于或等于约85％、大于或等于约87％、大于或等于约90％、大于或等于约93％、大于或等于约94％、大于或等于约95％、大于或等于约96％、大于或等于约97％、大于或等于约98％或者大于或等于约99％。复合物的蓝光吸收率可以为约70％至约100％、约80％至约98％、约95％至约99％、约96％至约98％或者它们的组合。入射光吸收率可以使用等式3确定：
等式3
入射光吸收率＝[(B-B')/B]×100％
其中，在等式3中，
B是提供到复合物的入射光的量，并且
B'是穿过复合物的入射光的量。
复合物的光转换效率(CE)可以大于或等于约7％、大于或等于约8％、大于或等于约9％、大于或等于约10％、大于或等于约11％、大于或等于约12％、大于或等于约12.5％、大于或等于约12.9％、大于或等于约13％、大于或等于约14.5％、大于或等于约15％、大于或等于约15.5％、大于或等于约16％、大于或等于约16.5％、大于或等于约16.7％或者大于或等于约16.9％：
光转换效率＝[A/(B-B')]×100％
A是从复合物发射的第一光的量，
B是提供到复合物的入射光的量，并且
B'是穿过复合物的入射光的量。
在一个或更多个实施例中，颜色转换层(例如，颜色转换结构)可以包括如这里描述的半导体纳米颗粒。颜色转换层或颜色转换结构可以包括一个或更多个实施例的复合物或复合物的图案化膜。
图1A是根据一个或更多个实施例的颜色转换面板的示意性剖视图。参照图1A，颜色转换面板可以任选地还包括限定颜色转换层(例如，颜色转换结构)的各区域的分隔壁(例如，黑矩阵(BM)、堤或其组合)。图1B示出了根据另一实施例的包括颜色转换面板和光源的电子装置(显示装置)。在一或更多个实施例的电子装置中，包括颜色转换层或颜色转换结构的颜色转换面板可以设置在片上LED(例如，片上微LED)上。参照图1B，被构造为驱动光源的电路(Si驱动器IC)可以设置在被构造为发射入射光(例如，蓝光)的光源(例如，蓝色LED)下方。颜色转换层可以包括包含发射第一光(例如，绿光)的多个半导体纳米颗粒的第一复合物和包含发射第二光(例如，红光)的多个半导体纳米颗粒的第二复合物，或者发射第三光(例如，入射光或蓝光)或使第三光(例如，入射光或蓝光)通过的第三复合物。(例如，包括诸如硅或氧化硅的无机材料或基于有机材料的)分隔壁PW可以设置在各复合物之间。分隔壁可以包括沟槽孔、通孔或其组合。第一光学元件(例如，吸收型滤色器)可以设置在颜色转换层的光提取表面上。附加光学元件(诸如微透镜)可以进一步设置在第一光学元件上。
颜色转换区域包括被构造为(例如，通过用入射光照射)发射第一光(或绿光)的第一区域。在一个或更多个实施例中，第一区域可以与绿色像素对应。第一区域包括第一复合物(例如，发光型复合物)。第一光可以具有在这里将描述的波长范围内的最大发射波长。针对这里描述的半导体纳米颗粒将更详细地描述第一光。绿光的最大发射波长可以大于或等于约500nm、大于或等于约501nm、大于或等于约504nm、大于或等于约505nm或者大于或等于约520nm。绿光的最大发射波长可以小于或等于约580nm、小于或等于约560nm、小于或等于约550nm、小于或等于约530nm、小于或等于约525nm、小于或等于约520nm、小于或等于约515nm或者小于或等于约510nm。
颜色转换区域还可以包括一个或更多个第二区域，该第二区域被构造为(例如，通过用激发光照射)发射与第一光不同的第二光(例如，红光)。第二区域可以包括第二复合物。第二区域中的半导体纳米颗粒复合物可以包括半导体纳米颗粒(例如，量子点)，所述半导体纳米颗粒(例如，量子点)被构造为发射与设置在第一区域中的半导体纳米颗粒复合物不同的波长(例如，不同颜色)的光。
第二光可以是具有约600nm至约650nm(例如，约620nm至约650nm)的最大发射波长的红光。颜色转换面板还可以包括发射与第一光和第二光不同的第三光(例如，蓝光)或者使与第一光和第二光不同的第三光(例如，蓝光)通过的一个或更多个第三区域。入射光可以包括第三光(例如，蓝光和任选的绿光)。第三光可以包括具有大于或等于约380nm(例如，大于或等于约440nm、大于或等于约445nm、大于或等于约450nm或者大于或等于约455nm)至小于或等于约480nm(例如，小于或等于约475nm、小于或等于约470nm、小于或等于约465nm或者小于或等于约460nm)的最大发射波长的蓝光。
在一个或更多个实施例中，颜色转换面板包括颜色转换层或颜色转换结构，颜色转换层或颜色转换结构包括颜色转换区域，颜色转换区域包括第一区域。实施例的复合物可以设置在第一区域中。颜色转换区域可以包括以预定图案设置的多个第一区域，每个第一区域可以包括实施例的复合物或其图案。复合物(或其图案)可以通过任何合适的方法(例如，以光刻方式或以喷墨印刷方式)由(墨)组合物制备。因此，一个或更多个实施例还涉及包括液体载体和如这里描述的半导体纳米颗粒的墨组合物。半导体纳米颗粒可以分散在液体载体中。
液体载体可以包括液体单体、有机溶剂或它们的组合。墨组合物还可以包括例如分散在液体载体中的金属氧化物细颗粒。墨组合物还可以包括(用于分散半导体纳米颗粒和/或金属氧化物细颗粒的)分散剂。分散剂可以包括包含羧酸基团的有机化合物(单体或聚合物)。液体载体可以不包括(例如，挥发性)有机溶剂。墨组合物可以是无溶剂体系。
液体单体可以包括包含碳-碳双键的(光)可聚合单体。组合物可以任选地还包括热引发剂或光引发剂。组合物的聚合可以通过光或热引发。
组合物中或复合物中的半导体纳米颗粒的细节如这里所描述的。考虑到期望的最终用途(例如，作为发光型滤色器的用途)，可以适当地调节组合物中或复合物中的半导体纳米颗粒的量。在一个或更多个实施例中，基于组合物或复合物的固体含量(在下文中，固体含量可以是组合物的固体含量或复合物的固体含量)，组合物(或复合物)中半导体纳米颗粒的量可以大于或等于约1wt％，例如，大于或等于约2wt％、大于或等于约3wt％、大于或等于约4wt％、大于或等于约5wt％、大于或等于约6wt％、大于或等于约7wt％、大于或等于约8wt％、大于或等于约9wt％、大于或等于约10wt％、大于或等于约15wt％、大于或等于约20wt％、大于或等于约25wt％、大于或等于约30wt％、大于或等于约35wt％或者大于或等于约40wt％。基于固体含量，半导体纳米颗粒的量可以小于或等于约70wt％，例如，小于或等于约65wt％、小于或等于约60wt％、小于或等于约55wt％或者小于或等于约50wt％。给定组分相对于组合物中的总固体含量的重量百分比可以表示如这里描述的复合物中给定组分的量。
在一个或更多个实施例中，墨组合物可以是可以在光刻工艺中使用的包含半导体纳米颗粒的光致抗蚀剂组合物。在一个或更多个实施例中，墨组合物可以是能够以印刷工艺(例如，诸如喷墨印刷的液滴排放方法)提供图案的包含半导体纳米颗粒的组合物。根据一个或更多个实施例的组合物可以不包括共轭(或导电性)聚合物(这里将描述的卡多(cardo)粘合剂除外)。根据一个或更多个实施例的组合物可以包括共轭聚合物。在一个或更多个实施例中，共轭聚合物可以包括主链中具有共轭双键的聚合物(例如，聚亚苯基亚乙烯基等)。
在根据一个或更多个实施例的组合物中，分散剂可以确保纳米颗粒的分散性。在一个或更多个实施例中，分散剂可以是粘合剂(或粘合剂聚合物)。粘合剂可以(例如，在重复单元中)包括羧酸基团。粘合剂可以是绝缘聚合物。粘合剂可以是包含羧酸基团的化合物(单体或聚合物)。
在组合物(或复合物)中，基于组合物(或复合物)的总固体含量，分散剂的量可以大于或等于约0.5wt％，例如，大于或等于约1wt％、大于或等于约5wt％、大于或等于约10wt％、大于或等于约15wt％或者大于或等于约20wt％。基于总固体含量，分散剂的量可以小于或等于约55wt％、小于或等于约35wt％、小于或等于约33wt％或者小于或等于约30wt％。
在组合物(或液体载体)中，包括碳-碳双键的液体单体或可聚合(例如，可光聚合)单体(在下文中，称为单体)可以包括包含(甲基)丙烯酰基的(例如，可光聚合)单体。单体可以是绝缘聚合物的前体。
基于组合物的总重量，(可光聚合)单体的量可以大于或等于约0.5wt％，例如，大于或等于约1wt％、大于或等于约2wt％、大于或等于约3wt％、大于或等于约5wt％或者大于或等于约10wt％。基于组合物的总重量，(可光聚合)单体的量可以小于或等于约30wt％，例如，小于或等于约28wt％、小于或等于约25wt％、小于或等于约23wt％、小于或等于约20wt％、小于或等于约18wt％、小于或等于约17wt％、小于或等于约16wt％或者小于或等于约15wt％。
包括在组合物中的(光)引发剂可以用于前述单体的(光)聚合。引发剂是通过在温和条件下(例如，通过热或光)产生自由基化学物质来加速自由基反应(例如，单体的自由基聚合)的化合物。引发剂可以是热引发剂或光引发剂。引发剂没有特别限制，并且可以适当地选择。
在组合物中，可以考虑可聚合单体的类型和含量适当地调节引发剂的量。在一个或更多个实施例中，基于组合物的总重量(或固体含量的总重量)，引发剂的量可以大于或等于约0.01wt％(例如，大于或等于约1wt％)至小于或等于约10wt％(例如，小于或等于约9wt％、小于或等于约8wt％、小于或等于约7wt％、小于或等于约6wt％或者小于或等于约5wt％)，但是实施例不限于此。
组合物(或复合物)还可以包括在末端处具有至少一个硫醇基的(多官能或单官能)硫醇化合物(或由其衍生的部分，诸如通过硫醇与碳-碳双键之间的反应产生的部分，例如，硫化物基团)、金属氧化物细颗粒或其组合。
金属氧化物细颗粒可以包括TiO2、SiO2、BaTiO3、Ba2TiO4、ZnO或其组合。在组合物(或复合物)中，基于总固体含量，金属氧化物的量可以大于或等于约1wt％、大于或等于约2wt％、大于或等于约3wt％、大于或等于约5wt％或者大于或等于约10wt％至小于或等于约50wt％、小于或等于约40wt％、小于或等于约30wt％、小于或等于约25wt％、小于或等于约20wt％、小于或等于约15wt％、小于或等于约10wt％、小于或等于约7wt％、小于或等于约5wt％或者小于或等于约3wt％。
金属氧化物细颗粒的直径没有特别限制，并且可以适当地选择。金属氧化物细颗粒的直径可以大于或等于约100nm，例如，大于或等于约150nm或者大于或等于约200nm且小于或等于约1000nm或者小于或等于约800nm。
多硫醇化合物可以是二硫醇化合物、三硫醇化合物、四硫醇化合物或其组合。例如，硫醇化合物可以是乙二醇双(3-巯基丙酸酯)、乙二醇二巯基乙酸酯、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)、1,6-己二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,2-乙二硫醇、包括1至10个乙二醇重复单元的聚乙二醇二硫醇或其组合。
基于总固体含量，硫醇化合物(或由其衍生的部分)的量可以小于或等于约50wt％、小于或等于约40wt％、小于或等于约30wt％、小于或等于约20wt％、小于或等于约10wt％、小于或等于约9wt％、小于或等于约8wt％、小于或等于约7wt％、小于或等于约6wt％或者小于或等于约5wt％。基于总固体含量，硫醇化合物的量可以大于或等于约0.1wt％，例如，大于或等于约0.5wt％、大于或等于约1wt％、大于或等于约5wt％、大于或等于约10wt％、大于或等于约15wt％、大于或等于约18wt％或者大于或等于约20wt％。
组合物或液体载体可以包括有机溶剂。组合物或液体载体可以不包括有机溶剂。如果存在，可以使用的有机溶剂的类型没有特别限制。考虑前述主要组分(即，纳米颗粒、分散剂、可聚合单体、引发剂、硫醇化合物等，如果存在)和这里将描述的其他添加剂的类型和量，适当地确定有机溶剂的类型和量。除了期望的含量的(非挥发性)固体之外，组合物可以包括残留量的溶剂。在一个或更多个实施例中，有机溶剂的示例可以为：乙二醇溶剂(诸如乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇等)；乙二醇醚溶剂(诸如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚等)；乙二醇醚乙酸酯溶剂(诸如乙二醇乙酸酯、乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单甲醚乙酸酯、二乙二醇单丁醚乙酸酯等)；丙二醇溶剂(诸如丙二醇等)；丙二醇醚溶剂(诸如丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚、二丙二醇二乙醚等)；丙二醇醚乙酸酯溶剂(诸如丙二醇单甲醚乙酸酯、二丙二醇单乙醚乙酸酯等)；酰胺溶剂(诸如N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺等)；酮溶剂(诸如甲乙酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)、环己酮等)；石油溶剂(诸如甲苯、二甲苯、溶剂石脑油等)；酯溶剂(诸如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乳酸乙酯、3-乙氧基丙酸乙酯等)；醚溶剂(诸如二乙醚、二丙醚、二丁醚等)；氯仿、C1至C40脂肪烃(例如，烷烃、烯烃或炔烃)、卤素(例如，氯)取代的C1至C40脂肪烃(例如，二氯乙烷、三氯甲烷等)、C6至C40芳香烃(例如，甲苯、二甲苯等)、卤素(例如，氯)取代的C6至C40芳香烃；或其组合。
除了前述组分之外，一个或更多个实施例的组合物(或复合物)还可以包括添加剂(诸如光扩散剂、流平剂、偶联剂或其组合)。可以适当地选择包括在一个或更多个实施例的组合物中的组分(粘合剂、单体、溶剂、添加剂、硫醇化合物、卡多粘合剂等)，并且对于其具体细节，可以参照例如US-2017-0052444-A1，其全部内容通过引用包含于此。
根据一个或更多个实施例的组合物可以通过包括以下步骤的方法制备：制备包括一个或更多个实施例的半导体纳米颗粒、分散剂和溶剂的纳米颗粒分散体；以及将纳米颗粒分散体与引发剂、可聚合单体(例如，包含(甲基)丙烯酰基的单体)、任选的硫醇化合物、任选的金属氧化物细颗粒和任选的添加剂混合。前述组分中的各组分可以顺序地或同时混合，并且混合顺序没有特别限制。
组合物可以通过(例如，自由基)聚合提供颜色转换层(或复合物的图案化膜)。颜色转换层(或复合物的图案化膜)可以使用光致抗蚀剂组合物制备。如图2A中所提供的，该方法可以包括：在基底上形成前述组合物的膜(S1)；根据选择来预烘烤膜(S2)；使膜的选定区域暴露于(例如，具有小于或等于约400nm的波长的)光(S3)；以及用碱显影液使经曝光的膜显影以获得量子点-聚合物复合物的图案(S4)。可选地，该方法还可以包括后烘烤步骤(S5)。
参照图2A，可以使用诸如旋涂或狭缝涂覆的适当方法在基底上施涂一个或更多个实施例的组合物到预定厚度以形成膜。所形成的膜可以任选地经受预烘烤(PRB)步骤。预烘烤可以通过从温度、时间、气氛等的已知条件中选择适当的条件来执行。
在具有预定图案的掩模下方，将形成的(并且任选地预烘烤的)膜暴露于具有预定波长的光。可以考虑光引发剂的类型和含量、量子点的类型和含量等来选择光的波长和强度。
可以用碱显影液处理(例如，浸渍或喷射)经曝光的膜以溶解未曝光区域并获得期望的图案。获得的图案可以任选地例如在约150℃至约230℃的温度下进行后烘烤(POB)预定时间(例如，大于或等于约10分钟或者大于或等于约20分钟)以改善图案的抗裂性和耐溶剂性。
当纳米颗粒复合物的颜色转换层或图案化膜具有多个重复部分(即，颜色转换区域)时，可以通过制备包括具有期望的发光性质(光致发光峰值波长等)的量子点(例如，发射红光的量子点、发射绿光的量子点或任选的发射蓝光的量子点)的多种组合物并针对每种组合物根据需要重复前述图案形成工艺多次(例如，2次或更多次或者3次或更多次)来形成每个重复部分，结果获得具有期望的图案的纳米颗粒-聚合物复合物(S6)。例如，纳米颗粒-聚合物复合物可以具有至少两个重复颜色部分(例如，RGB颜色部分)的图案。该纳米颗粒-聚合物复合物图案可以用作显示装置中的光致发光型滤色器。
纳米颗粒复合物的颜色转换层或图案化膜可以使用被构造为以喷墨方式形成图案的墨组合物来产生。参照图2B，这种方法可以包括：制备根据一个或更多个实施例的墨组合物；提供(例如，具有由电极和任选的堤或沟槽型分隔壁等图案化的像素区域的)基底；以及将墨组合物沉积在基底(或像素区域)上以形成例如第一复合物层(或第一区域)。该方法可以包括将墨组合物沉积在基底(或像素区域)上以形成例如第二复合物层(或第二区域)。第一复合物层的形成和第二复合物层的形成可以同时或顺序地进行。
墨组合物的沉积可以使用适当的液晶排放器(例如，(具有墨储存器和至少一个印刷头的)喷墨或喷嘴印刷系统)执行。沉积的墨组合物可以通过经由加热去除溶剂并聚合来提供(第一或第二)复合物层。该方法可以通过简单的方法在短时间内提供高度精确的纳米颗粒-聚合物复合物膜或图案化膜。
在一个或更多个实施例的纳米颗粒-聚合物复合物(例如，第一复合物)中，(聚合物)基质可以包括这里关于组合物描述的组分。在复合物中，基于复合物的总重量，基质的量可以大于或等于约10wt％、大于或等于约20wt％、大于或等于约30wt％、大于或等于约40wt％、大于或等于约50wt％或者大于或等于约60wt％。基于复合物的总重量，基质的量可以小于或等于约95wt％、小于或等于约90wt％、小于或等于约80wt％、小于或等于约70wt％、小于或等于约60wt％或者小于或等于约50wt％。
(聚合物)基质可以包括分散剂(例如，包含羧酸基团的粘合剂聚合物)、包括(至少一个，例如，至少两个、至少三个、至少四个或至少五个)碳-碳双键的可聚合单体的聚合产物(例如，绝缘聚合物)以及可聚合单体与在末端处具有至少两个硫醇基的多硫醇化合物的聚合产物中的至少一种。基质可以包括线性聚合物、交联聚合物或其组合。(聚合物)基质可以不包括共轭聚合物(卡多树脂除外)。基质可以包括共轭聚合物。
交联聚合物可以包括硫醇烯(thiol-ene)树脂、交联聚(甲基)丙烯酸酯、交联聚氨酯、交联环氧树脂、交联乙烯基聚合物、交联有机硅树脂或它们的组合。在一个或更多个实施例中，交联聚合物可以是前述可聚合单体与任选的多硫醇化合物的聚合产物。
线性聚合物可以包括衍生自碳-碳不饱和键(例如，碳-碳双键)的重复单元。重复单元可以包括羧酸基团。线性聚合物可以包括亚乙基重复单元。
包含羧酸基团的重复单元可以包括衍生自包括羧酸基团和碳-碳双键的单体的单元、衍生自具有二酐部分的单体的单元或其组合。
(聚合物)基质可以包括包含羧酸基团的化合物(例如，粘合剂、粘合剂聚合物或分散剂)(例如，用于分散纳米颗粒或粘合剂)。
第一复合物(或其膜或图案)可以具有例如小于或等于约25μm、小于或等于约20μm、小于或等于约15μm、小于或等于约10μm、小于或等于约8μm或者小于或等于约7μm至大于约2μm(例如，大于或等于约3μm、大于或等于约3.5μm、大于或等于约4μm、大于或等于约5μm、大于或等于约6μm、大于或等于约7μm、大于或等于约8μm、大于或等于约9μm或者大于或等于约10μm)的厚度。
半导体纳米颗粒、包括半导体纳米颗粒的复合物(或其图案)或包括其的颜色转换面板可以包括在电子装置中。这样的电子装置可以包括显示装置、发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、量子点LED、传感器、太阳能电池、成像传感器、光电检测器或液晶显示装置，但是不限于此。前述量子点可以包括在电子设备中。这样的电子设备可以包括但不限于便携式终端装置、监视器、笔记本PC、电视机、电子指示牌、相机、汽车等，但是实施例不限于此。电子设备可以是包括包含量子点的显示装置(或发光装置)的便携式终端装置、监视器、笔记本PC或电视机。电子设备可以是包括包含量子点的图像传感器的相机或移动终端装置。电子设备可以是包括包含量子点的光电检测器的相机或车辆。
在一个或更多个实施例中，电子装置或显示装置(例如，显示面板)还可以包括颜色转换层(或颜色转换面板)和任选的光源。光源可以被构造为将入射光提供到颜色转换层或颜色转换面板。在一个或更多个实施例中，显示面板可包括发光面板(或光源)、前述颜色转换面板以及定位在前述发光面板与前述颜色转换面板之间的光透射层。颜色转换面板包括基底，并且颜色转换层可以设置在基底上。(参照图3A和图4)
当存在光源或发光面板时，光源或发光面板可以被构造为将入射光提供到颜色转换层或颜色转换面板。入射光可以具有大于或等于约440nm(例如，大于或等于约450nm)至小于或等于约580nm(例如，小于或等于约480nm、小于或等于约470nm或者小于或等于约460nm)的最大发射波长。
在一个或更多个实施例中，电子装置(例如，光致发光装置)还可以包括纳米颗粒复合物的片。参照图3B，该装置400可以包括背光单元410和液晶面板420，其中，背光单元410可以包括量子点聚合物复合物片(QD片)。具体地，背光单元410可以具有反射器、导光板(LGP)、光源(蓝色LED等)、量子点聚合物复合物片(QD片)和光学膜(棱镜、双亮度增强膜(DBEF)等)堆叠的结构。液晶面板420可以设置在背光单元410上，并且具有在两个偏振器(Pol)之间包括薄膜晶体管(TFT)、液晶(LC)和滤色器(color filter)的结构。量子点聚合物复合物片(QD片)可以包括在吸收来自光源的光之后发射红光和绿光的半导体纳米颗粒(例如，量子点)。从光源提供的蓝光可以与从半导体纳米颗粒发射的红光和绿光组合，同时穿过量子点聚合物复合物片，并转换成白光。该白光可以被液晶面板中的滤色器分离成蓝光、绿光和红光，然后针对每个像素发射到外部。
颜色转换面板可以包括基底，并且颜色转换层可以设置在基底上。颜色转换层或颜色转换面板可以包括纳米颗粒复合物的图案化膜。图案化膜可以包括被构造为发射期望的波长的光的重复部分。重复部分可以包括第二区域。第二区域可以是发射红光的部分。重复部分可以包括第一区域。第一区域可以是发射绿光的部分。重复部分可以包括第三区域。第三区域可以包括发射或透射蓝光的部分。第一区域、第二区域和第三区域的具体细节如这里所描述的。
发光面板或光源可以是发射入射光(例如，激发光)的元件。入射光可以包括蓝光和任选的绿光。光源可以包括LED。光源可以包括有机LED(OLED)。光源可以包括微LED。在第一区域和第二区域的前表面(发光表面)上，可以设置用于阻挡(例如，反射或吸收)蓝光(和任选的绿光)的光学元件(例如，这里将描述的蓝光(和任选的绿光)阻挡层或第一滤光器)。在一个或更多个实施例中，光源可以包括发射蓝光的有机发光二极管和发射绿光的有机发光二极管，去除绿光的滤光器可以进一步设置在蓝光透射通过的第三区域上。
发光面板或光源可以包括分别与第一区域和第二区域对应的多个发光单元，并且发光单元可以包括彼此面对的第一电极和第二电极以及定位在第一电极与第二电极之间的(有机)电致发光层。电致发光层可以包括有机发光材料。例如，光源的每个发光单元可以包括被构造为发射预定波长的光(例如，蓝光、绿光或其组合)的电致发光器件(例如，有机发光二极管(OLED))。电致发光器件和有机发光二极管(OLED)的结构和材料没有特别限制。
在下文中，将参照附图更详细地描述显示面板和颜色转换面板。
图3A是如这里描述所构造的显示面板的一个或更多个实施例的透视图。图4是图3A的显示面板的剖视图。参照图3A和图4，根据一个或更多个实施例的显示面板1000包括发光面板40和颜色转换面板50。显示面板或电子装置还可以包括设置在发光面板40与颜色转换面板50之间的光透射层60，以及将发光面板40和颜色转换面板50粘合的粘合材料70。光透射层可以包括钝化层、填充材料、封装层或其组合(未示出)。可以适当地选择用于光透射层的材料而没有特别的限制。用于光透射层的材料可以是无机材料、有机材料、有机/无机混合材料或其组合。
发光面板40和颜色转换面板50均具有彼此相对的表面，即，两个相应的面板彼此面对，且光透射层(或光透射面板)60设置在两个面板之间。颜色转换面板50在一方向上设置，使得例如从发光面板40发射的光照射光透射层60。粘合材料70可沿着发光面板40和颜色转换面板50的边缘设置，并且可以是例如密封材料。
图5A是一个或更多个实施例的显示面板的像素布置的一个或更多个实施例的平面图。参照图5A，显示面板1000包括显示图像的显示区域1000D和位于显示区域1000D的外围区域中并且设置有粘合材料的非显示区域1000P。
显示区域1000D包括沿着行(例如，x方向)、列(例如，y方向)布置的多个像素PX，并且每个代表性像素PX可以包括表现(例如，显示)彼此不同的颜色的多个子像素PX1、PX2和PX3。一个或更多个实施例以其中三个子像素PX1、PX2和PX3被构造为提供一个像素的结构例示。一个或更多个实施例还可以包括诸如白色子像素的附加子像素，并且还可以包括至少一个表现(例如，显示)相同颜色的子像素。多个像素PX可以例如以拜耳矩阵、以商品名PenTile出售的矩阵、菱形矩阵等或其组合排列。
子像素PX1、PX2和PX3可以表现(例如，显示)三原色或三原色的组合的颜色，例如，可以表现(例如，显示)红色、绿色、蓝色或其组合的颜色。例如，第一子像素PX1可以表现(例如，显示)红色，第二子像素PX2可以表现(例如，显示)绿色，第三子像素PX3可以表现(例如，显示蓝色)。
在附图中，所有子像素被例示为具有相同的尺寸，但是实施例不限于此，并且子像素中的至少一个可以大于或小于其他子像素。在附图中，所有子像素被例示为具有相同的形状，但是不限于此，并且子像素中的至少一个可以具有与其他子像素的形状不同的形状。
在根据实施例的显示面板或电子装置中，发光面板可以包括基底和设置在基底上的(例如，包含氧化物的)TFT。(例如，具有串联结构的)发光器件可以设置在TFT上。
发光器件可以包括定位在彼此面对的第一电极与第二电极之间的发光层(例如，蓝色发光层、绿色发光层或其组合)。电荷产生层可以设置在各发光层之间。第一电极和第二电极中的每个可以图案化为多个电极元件以与像素对应。第一电极可以是阳极或阴极。第二电极可以是阴极或阳极。
发光器件可以包括有机LED、纳米棒LED、迷你LED、微LED或其组合。在实施例中，“迷你LED”可以具有大于或等于约100微米、大于或等于约150微米、大于或等于约200微米且小于或等于约1毫米、小于或等于约0.5毫米、小于或等于约0.15毫米或者小于或等于约0.12毫米的尺寸，但是不限于此。在实施例中，“微LED”可以具有小于约100微米、小于或等于约50微米或者小于或等于约10微米的尺寸。微LED的尺寸可以大于或等于约0.1微米、大于或等于约0.5微米、大于或等于约1微米或者大于或等于约5微米，但是不限于此。
图5B至图5E分别是示出发光器件的示例的剖视图。
参照图5B，发光器件180可以包括彼此面对的第一电极181和第二电极182、定位在第一电极181与第二电极182之间的发光层183以及任选的辅助层184和185，辅助层184和185分别定位在第一电极181与发光层183之间以及第二电极182与发光层183之间。
第一电极181和第二电极182可以设置为沿着厚度方向(例如，z方向)彼此面对，并且第一电极181和第二电极182中的任一个可以是阳极，并且另一个可以是阴极。第一电极181可以是光透射电极、半透明电极或反射电极，并且第二电极182可以是光透射电极或半透明电极。光透射电极或半透明电极可以例如由薄的单层或多层金属薄膜制成，所述金属薄膜包括导电氧化物(诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO)、氧化铝锡(AlTO)和掺杂氟的氧化锡(FTO)等)，或者银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、镁(Mg)、镁-银(Mg-Ag)、镁-铝(Mg-Al)或其组合。反射电极可以包括金属、金属氮化物或其组合(例如，银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、其合金、其氮化物(例如，TiN)或其组合)，但是实施例不限于此。
发光层183可以包括第一发光体、第二发光体或其组合，第一发光体发射具有蓝色发射光谱的光，第二发光体发射具有绿色发射光谱的光。
蓝色发射光谱可以在大于或等于约400nm至小于约500nm的波长区域中并且在该范围内在约410nm至约490nm、约420nm至约480nm、约430nm至约470nm、约440nm至约465nm、约445nm至约460nm或约450nm至约458nm的波长区域中具有最大发射波长。
绿色发射光谱可以在大于或等于约500nm至小于约590nm的波长区域中并且在该范围内在约510nm至约580nm、约515nm至约570nm、约520nm至约560nm、约525nm至约555nm、约530nm至约550nm、约535nm至约545nm或它们的组合的波长区域中具有最大发射波长。
在一个或更多个实施例中，发光层183或其中包括的发光体可以包括磷光材料、荧光材料或其组合。在一个或更多个实施例中，发光体可以包括有机发光体，其中，有机发光体可以是低分子化合物、聚合物化合物或其组合。磷光材料和荧光材料的具体类型没有特别限制，而是可以从已知材料中适当地选择。在一个或更多个实施例中，发光体可以包括无机发光体，并且无机发光体可以是无机半导体、量子点、钙钛矿或其组合。无机半导体可以包括金属氮化物、金属氧化物或其组合。金属氮化物、金属氧化物或其组合可以包括III族金属(诸如铝、镓、铟、铊)、IV族金属(诸如硅、锗、锡)或其组合。在一个或更多个实施例中，发光体可以包括无机发光体，并且发光器件180可以是量子点发光二极管、钙钛矿发光二极管或微发光二极管(μLED)。可以适当地选择可用作无机发光体的材料。
在一个或更多个实施例中，发光器件180还可以包括辅助层184和185。辅助层184和185可以分别设置在第一电极181与发光层183之间以及/或者第二电极182与发光层183之间。辅助层184和185可以是用于控制电荷的注入和/或迁移的电荷辅助层。辅助层184和185可以分别包括至少一个层或两个层，并且例如，可以包括空穴注入层、空穴传输层、电子阻挡层、电子注入层、电子传输层、空穴阻挡层或其组合。如果期望，可以省略辅助层184和185中的至少一个。辅助层184和185可以由从用于有机电致发光器件等的已知材料中适当地选择的材料形成。
设置在子像素PX1、PX2和PX3中的每个中的发光器件180可以彼此相同或不同。子像素PX1、PX2和PX3中的每个中的发光器件180可以发射具有相同或不同发射光谱的光。子像素PX1、PX2和PX3中的每个中的发光器件180可以发射例如具有蓝色发射光谱的光、具有绿色发射光谱的光或其组合。子像素PX1、PX2和PX3中的每个中的发光器件180可以由像素限定层(未示出)分开。
参照图5C，发光器件180可以是具有串联结构的发光器件，并且包括彼此面对的第一电极181和第二电极182、定位在第一电极181与第二电极182之间的第一发光层183a和第二发光层183b、定位在第一发光层183a与第二发光层183b之间的电荷产生层186以及任选的辅助层184和185，辅助层184和185分别定位在第一电极181与第一发光层183a之间以及/或者第二电极182与第二发光层183b之间。
第一电极181、第二电极182以及辅助层184和185的细节如这里所描述的。
第一发光层183a和第二发光层183b可以发射具有相同或不同发射光谱的光。在一个或更多个实施例中，第一发光层183a或第二发光层183b可以分别发射具有蓝色发射光谱的光或具有绿色发射光谱的光。电荷产生层186可以将电荷注入到第一发光层183a和/或第二发光层183b中，并且可以控制第一发光层183a与第二发光层183b之间的电荷平衡。电荷产生层186可以包括例如n型层和p型层，并且可以包括例如包括n型掺杂剂和/或p型掺杂剂的电子传输材料和/或空穴传输材料。电荷产生层186可以包括一个层或者两个或更多个层。
参照图5D，(具有串联结构的)发光器件可以包括：彼此面对的第一电极181和第二电极182；定位在第一电极181与第二电极182之间的第一发光层183a、第二发光层183b和第三发光层183c；定位在第一发光层183a与第二发光层183b之间的第一电荷产生层186a；定位在第二发光层183b与第三发光层183c之间的第二电荷产生层186b；以及任选的辅助层184和185，辅助层184和185分别定位在第一电极181与第一发光层183a之间以及/或者第二电极182与第三发光层183c之间。
第一电极181、第二电极182以及辅助层184和185的细节如这里所描述的。
第一发光层183a、第二发光层183b和第三发光层183c可以发射具有相同或不同发射光谱的光。第一发光层183a、第二发光层183b和第三发光层183c可以发射蓝光。在一个或更多个实施例中，第一发光层183a和第三发光层183c可以发射蓝色发射光谱的光，并且第二发光层183b可以发射绿色发射光谱的光。在另一实施例中，第一发光层183a和第三发光层183c可以发射绿色发射光谱的光，并且第二发光层183b可以发射蓝色发射光谱的光。
第一电荷产生层186a可以将电荷注入到第一发光层183a和/或第二发光层183b中，并且可以控制第一发光层183a与第二发光层183b之间的电荷平衡。第二电荷产生层186b可以将电荷注入到第二发光层183b和/或第三发光层183c中，并且可以控制第二发光层183b与第三发光层183c之间的电荷平衡。第一电荷产生层186a和第二电荷产生层186b中的每个可以分别包括一个层或者两个或更多个层。
参照图5E，在一个或更多个实施例中，发光器件180包括发光层183、第一电极181、第二电极182以及布置在发光层183中的多个纳米结构187。
第一电极181和第二电极182中的一个可以是阳极，并且另一个可以是阴极。第一电极181和第二电极182可以是根据多个纳米结构187的布置方向而被图案化的电极，并且可以包括例如导电氧化物(诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO)、氧化铝锡(AlTO)、掺杂氟的氧化锡(FTO)等)或者银(Ag)、铜(Cu)、铝(Al)、金(Au)、钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、其合金、其氮化物(例如，TiN)或其组合，但是实施例不限于此。
发光层183可以包括多个纳米结构187，并且子像素PX1、PX2和PX3中的每个可以包括多个纳米结构187。在一个或更多个实施例中，多个纳米结构187可以在一个方向上布置，但是实施例不限于此。纳米结构187可以是被构造为例如通过施加电流来发射预定波长的光的包含化合物的半导体，并且可以是例如线性纳米结构(诸如纳米棒或纳米针)。
纳米结构187的直径或长直径可以是例如几纳米至几百纳米，并且纳米结构187的纵横比可以为大于约1、大于或等于约1.5、大于或等于约2.0、大于或等于约3.0、大于或等于约4.0、大于或等于约4.5、大于或等于约5.0、或者大于约1至小于或等于约20、约1.5至约20、约2.0至约20、约3.0至约20、约4.0至约20、约4.5至约20或者约5.0至约20。
纳米结构187中的每个可以包括p型区域187p、n型区域187n和多量子阱区域187i，并且可以被构造为从多量子阱区域187i发射光。纳米结构187可以包括例如氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)或其组合，并且可以具有例如核-壳结构。
多个纳米结构187各自可以发射具有相同或不同发射光谱的光。在一个或更多个实施例中，纳米结构可以发射蓝色发射光谱的光(例如，在大于或等于约400nm至小于500nm、约410nm至约490nm或者约420nm至约480nm的波长区域中具有最大发射波长的蓝色发射光谱的光)。
图6是根据实施例的装置(或显示面板)的示意性剖视图。参照图6，光源(或发光面板)可以包括发射蓝光(B)(以及任选的绿光(G))的有机发光二极管。有机发光二极管(OLED)可以包括形成在基底100上的至少两个像素电极90a、90b、90c、形成在相邻像素电极90a、90b、90c之间的像素限定层150a、150b、形成在每个像素电极90a、90b、90c上的有机发光层140a、140b、140c以及形成在有机发光层140a、140b、140c上的共电极层130。未示出的薄膜晶体管(TFT)和基底可以设置在有机发光二极管(OLED)下方。OLED的像素区域可以设置为与这里描述的第一区域、第二区域和第三区域对应。在一个或更多个实施例中，颜色转换面板和发光面板可以分离，如图6中所示。在一个或更多个实施例中，颜色转换面板可以直接堆叠在发光面板上。
包括发光纳米结构复合物图案170(例如，包括发射红光的发光纳米结构的第一区域11或R、包括发射绿光的发光纳米结构的第二区域21或G以及包括或不包括发光纳米结构(例如，发射蓝光的发光纳米结构)的第三区域31或B)和基底240的层叠结构可以设置在光源上。从光源发射的蓝光进入第一区域和第二区域，并且可以分别发射红光和绿光。从光源发射的蓝光可以穿过第三区域。如果期望，构造为阻挡激发光的元件(第一滤光器160或激发光阻挡层)可以设置在发光纳米结构复合物层R和G与基底之间。在一个或更多个实施例中，激发光包括蓝光和绿光，并且阻挡绿光的滤光器(未示出)可以被添加到第三区域。这里将更详细地描述第一滤光器或激发光阻挡层。
这样的(显示)装置可以通过分开制备前述层叠结构和(例如，发射蓝光的)LED或OLED，然后将层叠结构和LED或OLED组合来制备。(显示)装置可以通过在LED或OLED上直接形成发光纳米结构复合物图案来制备。
在颜色转换面板或显示装置中，基底可以是包括绝缘材料的基底。基底可以包括玻璃、聚合物(诸如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚(萘二甲酸乙二醇酯)(PEN)等的聚酯、聚碳酸酯或聚(甲基)丙烯酸酯)、聚硅氧烷(例如，PDMS)、无机材料(诸如Al2O3、ZnO等)或其组合，但是实施例不限于此。可以考虑基底材料适当地选择基底的厚度，但是没有特别限制。基底可以具有柔性。对于从半导体纳米颗粒发射的光，基底可以具有大于或等于约50％、大于或等于约60％、大于或等于约70％、大于或等于约80％或者大于或等于约90％的透射率。
包括薄膜晶体管等的布线层可以形成在基底上。布线层还可以包括栅极线、维持电压线、栅极绝缘膜、数据线、源电极、漏电极、半导体层、保护层等或其组合。布线层的详细结构可以根据一个或更多个实施例而变化。栅极线和维持电压线可以彼此电分离，并且数据线可以与栅极线和维持电压线绝缘并且与栅极线和维持电压线交叉。栅电极、源电极和漏电极可以分别形成薄膜晶体管的控制端子、输入端子和输出端子。漏电极可以电连接到稍后将描述的像素电极。
像素电极可以用作显示装置的电极(例如，阳极)。像素电极可以由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明导电材料形成。像素电极可以由诸如金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钨(W)、铬(Cr)、钼(Mo)、铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)、钯(Pd)或钛(Ti)的具有光阻挡性质的材料形成。像素电极可以具有透明导电材料和具有光阻挡性质的材料顺序地堆叠的两层结构。
在两个相邻的像素电极之间，像素限定层(PDL)可以与像素电极的端部叠置，以将像素电极划分为像素单元。像素限定层是可以电阻挡至少两个像素电极的绝缘层。
像素限定层可以覆盖像素电极的上表面的一部分，像素电极的未被像素限定层覆盖的剩余区域可以提供开口。这里将描述的有机发光层可以形成在由开口限定的区域上。
有机发光层可以通过前述像素电极和像素限定层限定每个像素区域。换句话说，一个像素区域可以被定义为形成有一个有机发光单元层的区域，该有机发光单元层与由像素限定层划分的一个像素电极接触。在根据一个或更多个实施例的显示装置中，有机发光层可以被定义为第一像素区域、第二像素区域和第三像素区域，并且各像素区域可以通过像素限定层留下预定间隔彼此间隔开。
在一个或更多个实施例中，有机发光层可以发射属于可见光区域或者属于紫外(UV)区域的第三光。有机发光层的第一像素区域至第三像素区域中的每个可以发射第三光。在一个或更多个实施例中，第三光可以是在可见光区域中具有较高能量的光，并且例如，可以是蓝光(和任选的绿光)。在一个或更多个实施例中，有机发光层的所有像素区域被设计为发射相同的光，并且有机发光层的各像素区域可以由相同或相似或者可以显示相同或相似的特性的材料形成。因此，可以简化形成有机发光层的工艺，并且显示装置可以容易地应用于大规模/大面积工艺(例如，通过大规模/大面积工艺制造)。然而，根据一个或更多个实施例的有机发光层不必限于此，而是有机发光层可以被设计为发射至少两种不同的光，例如，至少两种不同颜色的光。
有机发光层在每个像素区域中包括有机发光单元层，并且除了发光层之外，每个有机发光单元层还可以包括辅助层(例如，空穴注入层、空穴传输层、电子传输层等或其组合)。
共电极可以用作显示装置的阴极。共电极可以由诸如氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)的透明导电材料形成。共电极可以形成在有机发光层上并且可以是一体的。
平坦化层或钝化层(未示出)可以形成在共电极上。平坦化层可以包括用于确保与共电极电绝缘的(例如，透明的)绝缘材料。
在一个或更多个实施例中，显示装置还可以包括下基底、设置在下基底下方的偏振板以及设置在层叠结构与下基底之间的液晶层，并且在层叠结构中，光致发光层(即，发光层)可以设置为面对液晶层。显示装置还可以包括定位在液晶层与发光层之间的偏振板。光源还可以包括LED和(如果期望)导光板。
在一个或更多个实施例中，参照附图示出了显示装置(例如，液晶显示装置)。图7是示出根据一个或更多个实施例的液晶显示装置的示意性剖视图。参照图7，一个或更多个实施例的显示装置包括液晶面板200、设置在液晶面板200下方的偏振板300和设置在偏振板300下方的背光单元。
液晶面板200可以包括下基底210、堆叠结构以及设置在堆叠结构与下基底之间的液晶层220。堆叠结构可以包括透明基底240、第一滤光器层310、包括半导体纳米颗粒聚合物复合物的图案的光致发光层230以及第二滤光器层311。
下基底210(也称为阵列基底)可以是透明绝缘材料基底。基底可以如这里所描述的。布线板211可以设置在下基底210的上表面上。布线板211可以包括限定像素区域的多条栅极布线(未示出)和数据布线(未示出)、设置为与栅极布线和数据布线的交叉区域相邻的薄膜晶体管以及用于每个像素区域的像素电极，但是实施例不限于此。这样的布线板的细节没有特别限制。
液晶层220可以设置在布线板211上。液晶面板200可以包括在液晶层220上和下方的取向层221，以使包括在其中的液晶材料初始取向。液晶层和取向层的细节(例如，液晶材料、取向层材料、形成液晶层的方法、液晶层的厚度等)没有特别限制。
下偏振板300可以设置在下基底下方。偏振板300的材料和结构没有特别限制。(例如，发射蓝光的)背光单元可以设置在偏振板300下方。上光学元件或偏振板300可以设置在液晶层220与透明基底240之间，但是实施例不限于此。例如，上偏振板可以设置在液晶层220与光致发光层230之间。偏振板可以是可以用于液晶显示装置中的任何合适的偏振器。偏振板可以是具有小于或等于约200μm的厚度的三乙酰纤维素(TAC)，但是不限于此。在另一实施例中，上光学元件可以是在没有偏振功能的情况下控制折射率的涂层。
背光单元包括光源110。光源可以发射蓝光或白光。光源可以包括但不限于蓝色LED、白色LED、白色OLED或其组合。
背光单元还可以包括导光板120。在一个或更多个实施例中，背光单元可以是边光型。例如，背光单元可以包括反射器(未示出)、设置在反射器上并且向液晶面板200提供平面光源的导光板(未示出)和/或导光板上的至少一个光学片(例如，扩散板、棱镜片等)(未示出)，但是实施例不限于此。背光单元可以不包括导光板。在一个或更多个实施例中，背光单元可以是直下式照明。例如，背光单元可以具有反射器(未示出)和以规则间隔位于反射器上的多个荧光灯，或者可以具有LED工作基底，多个发光二极管、多个发光二极管上的扩散板以及任选的至少一个光学片可以设置在LED工作基底上。这样的背光单元的细节(例如，发光二极管、荧光灯、导光板、各种光学片和反射器的每个组件)是已知的，并且没有特别限制。
黑矩阵241可以设置在透明基底240下方并且具有开口，并且隐藏下基底上的布线板的栅极线、数据线和薄膜晶体管。例如，黑矩阵241可以具有网格形状。光致发光层230可以设置在黑矩阵241的开口中，并且可以包括纳米颗粒-聚合物复合物图案，纳米颗粒-聚合物复合物图案包括被构造为发射第一光(例如，红光)的第一区域R、被构造为发射第二光(例如，绿光)第二区域G以及被构造为发射/透射第三光(例如，蓝光)的第三区域B。如果期望，光致发光层还可以包括至少一个第四区域。第四区域可以包括发射与从第一区域至第三区域发射的光的颜色不同的颜色的光(例如，青色光、品红色光和黄光)的量子点。
在光致发光层230中，形成图案的部分可以与形成在下基底上的像素区域对应地重复。透明的共电极231可以设置在光致发光层230上。
被构造为发射/透射蓝光的第三区域B可以是不改变光源的发射光谱的透明滤色器。在这种情况下，从背光单元发射的蓝光可以以偏振状态进入，并且可以按原样通过偏振板和液晶层发射。如果需要，第三区域可以包括发射蓝光的量子点。
如这里所描述的，如果期望，根据一个或更多个实施例的显示装置或发光装置还可以包括激发光阻挡层或第一滤光器层(在下文中，称为第一滤光器层)。第一滤光器层可以设置在第一区域R和第二区域G的底表面与基底(例如，上基底240)之间或者设置在基底的上表面上。第一滤光器层可以是在与显示蓝色的像素区域(第三区域)对应的部分中具有开口的片，因此可以形成在与第一区域和第二区域对应的部分中。也就是说，第一滤光器层可以一体地形成在除了与第三区域叠置的位置之外的位置处，如图1A、图1B、图6和/或图7中所示，但是实施例不限于此。两个或更多个第一滤光器层可以在与第一区域和第二区域以及任选的第三区域叠置的位置处彼此间隔开。当光源包括发射绿光的器件时，绿光阻挡层可以设置在第三区域上。
第一滤光器层可以阻挡例如在可见光区域中的预定波长区域中的光，并且可以透射其他波长区域中的光，并且例如，它可以阻挡蓝光(或绿光)并且可以透射除了蓝光(或绿光)之外的光。第一滤光器层可以透射例如绿光、红光和/或作为其混合颜色的黄光。第一滤光器层可以透射蓝光并且阻挡绿光，并且可以设置在发射蓝光的像素上。
第一滤光器层可以基本上阻挡激发光并且透射期望波长区域中的光。第一滤光器层对于期望波长范围内的光的透射率可以大于或等于约70％、大于或等于约80％、大于或等于约90％或者甚至约100％。
被构造为选择性地透射红光的第一滤光器层可以设置在与发射红光的部分叠置的位置处，被构造为选择性地透射绿光的第一滤光器层可以设置在与发射绿光的部分叠置的位置处。第一滤光器层可以包括：第一滤光器区域，阻挡(例如，吸收)蓝光和红光并且选择性地透射预定范围(例如，大于或等于约500nm、大于或等于约510nm或者大于或等于约515nm至小于或等于约550nm、小于或等于约545nm、小于或等于约540nm、小于或等于约535nm、小于或等于约530nm、小于或等于约525nm或者小于或等于约520nm)的光；第二滤光器区域，阻挡(例如，吸收)蓝光和绿光并选择性地透射预定范围(例如，大于或等于约600nm、大于或等于约610nm或者大于或等于约615nm至小于或等于约650nm、小于或等于约645nm、小于或等于约640nm、小于或等于约635nm、小于或等于约630nm、小于或等于约625nm或者小于或等于约620nm)的光；或者第一滤光器区域和第二滤光器区域。在一个或更多个实施例中，光源可以发射蓝色和绿色混合光，并且第一滤光器层还可以包括选择性地透射蓝光并阻挡绿光的第三滤光器区域。
第一滤光器区域可以设置在与发射绿光的部分叠置的位置处。第二滤光器区域可以设置在与发射红光的部分叠置的位置处。第三滤光器区域可以设置在与发射蓝光的部分叠置的位置处。
第一滤光器区域、第二滤光器区域和任选的第三滤光器区域可以是光学隔离的。这样的第一滤光器层可以有助于改善显示装置的色纯度。
显示装置还可以包括设置在光致发光层与液晶层之间(例如，在光致发光层与上偏振器之间)的透射第三光(激发光)的至少一部分并且反射第一光和/或第二光的至少一部分的第二滤光器层(例如，红光/绿光或黄光的再循环层)。第一光和第二光中的一个可以是红光，另一个可以是绿光，并且第三光可以是蓝光。第二滤光器层可以仅透射小于或等于约500nm的蓝光波长区域中的第三光(B)，并且作为绿光(G)、黄光、红光(R)等的大于约500nm的波长区域中的光可以不穿过第二滤光器层且被反射。被反射的绿光和红光可以穿过第一区域和第二区域并且被发射到显示装置的外部。
第二滤光器层或第一滤光器层可以形成为具有相对平坦表面的一体的层。
第一滤光器层可以包括聚合物薄膜，该聚合物薄膜包括吸收将被阻挡的波长的光的染料和/或颜料。第二滤光器层或第一滤光器层可以包括具有低折射率的单层，并且可以是例如具有小于或等于约1.4、小于或等于约1.3或者小于或等于约1.2的折射率的透明薄膜。具有低折射率的第二滤光器层或第一滤光器层可以包括例如多孔氧化硅、多孔有机材料、多孔有机-无机复合物等或其组合。
第一滤光器层或第二滤光器层可以包括具有不同折射率的多个层。第一滤光器层或第二滤光器层可以通过层叠具有不同折射率的两个层来形成。例如，可以通过交替地层叠具有高折射率的材料和具有低折射率的材料来形成第一滤光器层/第二滤光器层。
在一个或更多个实施例中，电子装置可以包括包含上述纳米颗粒的发光器件(例如，电致发光器件)。图8是根据一个或更多个实施例的发光器件(电致发光器件)的示意性剖视图。参照图8，发光器件包括彼此面对的阳极1和阴极5、设置在阳极与阴极之间并且包括多个量子点的量子点发光层3以及定位在阳极与量子点发光层之间的空穴辅助层2。空穴辅助层可以包括空穴注入层(HIL)、空穴传输层(HTL)、电子阻挡层(EBL)或其组合。空穴辅助层可以包括具有空穴特性的任何合适的有机/无机材料。量子点发光器件还可以包括定位在阴极与量子点发光层之间的电子辅助层4。电子辅助层可以包括电子注入层(EIL)、电子传输层(ETL)、空穴阻挡层(HBL)或其组合。电子辅助层可以包括具有电子性质的任何有机/无机材料。
在下文中，参照示例更详细地说明示例性实施例。然而，本公开的实施例不限于所述示例。
示例
分析方法
[1]光致发光分析
使用Hitachi F-7000分光光度计来获得制备的纳米颗粒和包括该纳米颗粒的复合物在450nm的激发波长下的光致发光(PL)光谱。
[2]ICP分析
使用岛津ICPS-8100来执行电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)。
[3]复合物的蓝光吸收率和光转换效率(CE)
波长450nm的入射光的量(B)通过使用绝对量子效率测量装置(例如，QE-2100，大冢电子株式会社)的积分半球来测量。随后，将QD聚合物复合物放置在积分半球中，然后，照射入射光以分别测量来自复合物的第一光的量(A)和穿过复合物的入射光的量(B')。
使用测得的量，根据等式3和等式4计算入射光吸收率和光转换效率：
等式3
入射光吸收率(％)＝[(B-B')/B]×100％
等式4
光转换效率(％)＝[A/(B-B')]×100％
其中，在等式3和等式4中，
A是从第一复合物发射的第一光的量，
B是提供到第一复合物的入射光的量，并且
B'是穿过第一复合物的入射光的量。
[4]透射电子显微镜(TEM)分析和TEM-EELS(电子能量损失谱)分析
使用UT F30 Tecnai电子显微镜执行制备的纳米颗粒的透射电子显微镜分析和EELS分析。
参考示例1：第一半导体纳米晶体的制备
将乙酸银溶解在油胺中，制备包含0.06摩尔每升(molar)(M)银前体的溶液(在下文中，简称为“银前体”)。将硫溶解在油胺中，制备包含1M硫前体的溶液(在下文中，简称为“硫前体”)。将氯化铟溶解在乙醇中，制备包含1M铟前体的溶液(在下文中，简称为铟前体)。
将乙酰丙酮镓、十八烯(ODE)和十二烷硫醇放置在100毫升(mL)反应烧瓶中，并在真空下在120℃下加热10分钟。将烧瓶冷却至室温并用氮气替换烧瓶内部的气体后，向烧瓶中添加银前体、硫前体和铟前体。然后，在210℃的反应温度下加热烧瓶，反应进行60分钟。在烧瓶的温度下降至180℃之后，向其中添加三辛基膦(TOP)，向获得的混合物中添加己烷和乙醇以促进沉淀，并且通过离心从其分离第一半导体纳米晶体，并且将其再次分散在甲苯中。
如使用的铟前体、镓前体和硫前体之间的摩尔比为1:2.3:4.8。控制银前体的量以便获得如表1中所示的半导体纳米颗粒的组成。
参考示例2：包含磷化铟的半导体纳米颗粒的制备
在200mL反应烧瓶中，将乙酸铟、乙酸锌和月桂酸溶解在1-十八烯中，然后在120℃下在真空下加热。铟、锌和月桂酸之间的摩尔比为1:1:3。1小时后，将反应烧瓶的气氛改变为氮气。然后将反应烧瓶加热至250℃的温度，并将三(三甲基甲硅烷基)膦(TMS3P)和三辛基膦的混合溶液快速注入反应烧瓶中，并使反应继续约20分钟。然后，将反应溶液快速冷却至室温，并向其中添加丙酮以促进沉淀物的形成。用离心机分离沉淀物，并将分离的沉淀物(即，InZnP核)分散在甲苯中。TMS3P对每1摩尔铟的量为0.75摩尔。InZnP核的尺寸为约2nm。
将硒分散在三辛基膦中以制备0.4M Se/TOP储备溶液，并将硫分散在三辛基膦中以制备2M S/TOP储备溶液。
在200mL反应烧瓶中，将乙酸锌和油酸溶解在三辛胺中，并将溶液在120℃下真空处理10分钟。用氮气(N2)填充反应烧瓶，并加热至320℃。然后，将以上制备的InZnP半导体纳米晶体核的甲苯分散体添加到反应烧瓶，然后将Se/TOP储备溶液数次注入到反应烧瓶中。进行反应以提供包括InZnP核和设置在核上的ZnSe壳的颗粒。总反应时间为约100分钟。在制备中，Se对每1摩尔铟的总量为20摩尔。
然后，在反应温度下，用反应时间将S/TOP储备溶液注入到反应混合物中以进行反应，从而获得包括核壳量子点的反应溶液，核壳量子点在ZnSe壳上具有ZnS壳。总反应时间为40分钟，使用的硫对每1摩尔铟的总量为约12摩尔。
向包括InZnP/ZnSe/ZnS量子点的反应混合物中添加过量的乙醇以促进沉淀。然后用离心机分离量子点。离心分离后，弃去上清液，干燥沉淀物，然后分散在甲苯中，得到量子点溶液。
示例1
将氯化镓溶解于甲苯中以制备包含4.5M镓前体的溶液(在下文中，简称为“镓前体”)。
将二甲基硫脲(DMTU)、油胺和十二烷硫醇置于反应烧瓶中，然后在120℃下真空处理10分钟。在用N2替换反应烧瓶中的气体并将其在240℃(第一温度)下加热之后，向其中加入如参考示例1获得的(具有约524nm的最大发射波长和约44nm的半峰全宽的)第一半导体纳米晶体和镓前体。然后，将反应烧瓶加热至320℃(第二温度)以执行反应约10分钟(第一反应时间)。然后将反应溶液冷却至180℃，并向其中加入三辛基膦。然后将反应溶液冷却至室温。向其中加入己烷和乙醇以促进半导体纳米颗粒的沉淀，经由离心将所述半导体纳米颗粒回收并再分散在甲苯中。
使用的镓前体与硫前体的摩尔比为1.1:1。获得的半导体纳米颗粒的电荷平衡值示于表1中。
对于获得的半导体纳米颗粒执行ICP-AES分析，结果示于表1中。对于获得的半导体纳米颗粒执行光致发光光谱分析和UV-Vis吸收光谱法，结果示于表2以及图9A和图9B中。
半导体纳米颗粒的半峰全宽为约28nm。
根据图9B的结果，示例1的半导体纳米颗粒表现出大于或等于约99％的带边发射的百分比。根据图9B的结果，示例1的半导体纳米颗粒表现出大于或等于约100(例如，约210)的相对带边发射强度，所述相对带边发射强度根据等式2定义：
等式2
相对带边发射强度＝A1/A2
其中，A1是所述光谱在最大发射波长处的强度，并且
A2是最大发射波长+大于或等于约80nm(例如，约100nm)的范围内的光谱的最大强度。
示例2
除了第二温度为300℃且第一反应时间为15分钟之外，以与示例1的方式相似的方式制备半导体纳米颗粒。
对于获得的半导体纳米颗粒执行ICP-AES分析，结果示于表1中。对于获得的半导体纳米颗粒执行光致发光光谱分析和UV-Vis吸收光谱法，结果示于表2中。半导体纳米颗粒的半峰全宽为约30nm。
示例3
除了第二温度为280℃且第一反应时间为50分钟之外，以与示例1的方式类似的方式制备半导体纳米颗粒。
对于获得的半导体纳米颗粒执行ICP-AES分析，结果示于表1中。对于获得的半导体纳米颗粒执行光致发光光谱分析和UV-Vis吸收光谱法，结果示于表2中。半导体纳米颗粒的半峰全宽为约30nm。
对比示例1
除了第二温度为320℃且第一反应时间为30分钟之外，以与示例1的方式相似的方式制备半导体纳米颗粒。
对于获得的半导体纳米颗粒执行ICP-AES分析，结果示于表1中。对于获得的半导体纳米颗粒执行光致发光光谱分析和UV-Vis吸收光谱法，结果示于表2中。
示例4
除了改变银前体和铟前体的量以获得表现出517nm的最大发射波长和50nm的半峰全宽的第一半导体纳米晶体之外，以与参考示例1的方式相似的方式制备第一半导体纳米晶体。
除了使用以上制备的第一半导体纳米晶体代替参考示例1的第一半导体纳米晶体之外，以与示例1的方式相似的方式制备半导体纳米颗粒。
对于获得的半导体纳米颗粒执行ICP-AES分析，结果示于表1中。对于获得的半导体纳米颗粒执行光致发光光谱分析和UV-Vis吸收光谱法，结果示于表2中。
对比示例2
除了使用氯化镓和乙酰丙酮镓的混合物(混合比＝1:1)作为镓前体、第二温度为200℃并且第一反应时间为80分钟之外，以与示例4的方式相似的方式制备半导体纳米颗粒。
对于获得的半导体纳米颗粒执行ICP-AES分析，结果示于表1中。对于获得的半导体纳米颗粒执行光致发光光谱分析和UV-Vis吸收光谱法，结果示于表2中。
表1
注释1：S:AIG＝硫与银、铟和镓的总和的摩尔比。
注释2：CBV＝根据等式1的电荷平衡值。
表1的结果证实，对比示例1和2的半导体纳米颗粒具有大于约1.5的电荷平衡值，示例1至4的半导体纳米颗粒具有小于约1.5的电荷平衡值。
表2
最大发射波长(nm) 量子产率(QY)
示例1 524 70.9％
示例2 523 79.0％
示例3 530 82.7％
示例4 520 57.6％
对比示例1 528 2.3％
对比示例2 524 6.1％
表2的结果证实，与对比示例1和2的半导体纳米颗粒相比，示例1至4的半导体纳米颗粒表现出改善的发光性质。
实验示例1
将示例3和参考示例2的每个中制备的半导体纳米颗粒的甲苯溶液与粘合剂(甲基丙烯酸、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸羟乙酯和苯乙烯的四元共聚物，酸值：130mg KOH/g，分子量：8000g/mol)溶液(在PGMEA中，浓度为30wt％)混合，以获得半导体纳米颗粒-粘合剂分散体。
向半导体纳米颗粒粘合剂分散体的每个中，添加作为可光聚合单体的具有以下结构的六丙烯酸酯、乙二醇双(3-巯基丙酸酯)(在下文中，2T)、作为引发剂的肟酯化合物、作为光扩散剂的TiO2和PGMEA并混合在一起以提供组合物。
基于其总固体重量，由此制备的组合物包括20wt％的半导体纳米颗粒。
将各组合物分别以每分钟150转(rpm)在玻璃基底上旋涂5秒以获得膜。将由此获得的膜在100℃下预烘烤(PRB)。在具有预定图案(例如，方点或条纹图案)的掩模下，用光(波长：365nm，强度：100mJ)照射经预烘烤的膜1秒，然后在氢氧化钾水溶液中显影，以获得纳米颗粒-聚合物复合物图案化膜(厚度：约10μm)。将图案化膜在氮气气氛下在180℃下热处理30分钟。
对于各图案化膜，测量蓝光吸收率，并且结果示于表3中。
表3
蓝光吸收率
示例3 97％
参考示例2 75％
表3的结果证实，与参考示例2的半导体纳米颗粒相比，示例3的半导体纳米颗粒表现出显著改善的蓝光吸收率。
虽然已经结合目前被认为是实际实施例的内容描述了本公开，但是将理解的是，本主题不限于所公开的示例性实施例。相反，旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (20)

1.一种半导体纳米颗粒，所述半导体纳米颗粒包括：
银、13族金属和硫属元素，
其中，半导体纳米颗粒发射第一光，
其中，13族金属包括镓，并且任选地还包括铟、铝或其组合，
其中，硫属元素包括硫，并且任选地还包括硒，
其中，第一光具有大于或等于5纳米至小于或等于70纳米的半峰全宽，
其中，第一光具有大于或等于500纳米至小于或等于600纳米的最大发射波长，
其中，半导体纳米颗粒具有大于或等于50％的量子产率，
其中，镓与硫的摩尔比大于或等于0.1:1至小于或等于1:1，并且
其中，由等式1定义的电荷平衡值大于或等于0.8至小于或等于1.5：
等式1
电荷平衡值＝{[Ag]+3×([13族金属])}/(2×[CHA])
其中，在等式1中，
[Ag]、[13族金属]和[CHA]分别是半导体纳米颗粒中的银、13族金属和硫属元素的摩尔量。
2.根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，其中，
13族金属包括铟和镓，
硫属元素包括硫，并且
电荷平衡值由等式1A定义：
等式1A
电荷平衡值＝{[Ag]+3×([In]+[Ga])}/(2×[S])
其中，在等式1A中，
[Ag]、[In]、[Ga]和[S]分别是半导体纳米颗粒中的银、铟、镓和硫的摩尔量。
3.根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，其中，
第一光具有大于或等于505纳米至小于或等于580纳米的最大发射波长。
4.根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，其中，所述半导体纳米颗粒具有大于或等于60％至小于或等于100％的量子产率。
5.根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，其中，所述半峰全宽大于或等于10纳米至小于或等于45纳米。
6.根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，其中，所述半导体纳米颗粒的至少97％的发射是带边发射。
7.根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，其中，在所述半导体纳米颗粒的光致发光光谱中，由等式2定义的相对带边发射强度大于20：
等式2
相对带边发射强度＝A1/A2
其中，在等式2中，
A1为最大发射波长处的强度，并且
A2是在最大发射波长+大于或等于80纳米的波长范围内的最大强度。
8.根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，
其中，在所述半导体纳米颗粒中，
硫与银、铟和镓的总和的摩尔比[S:(Ag+In+Ga)]大于或等于0.65:1至小于或等于1.35:1。
9.根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，
其中，在所述半导体纳米颗粒中，
铟和镓的总和与银的摩尔比[(In+Ga):Ag]大于或等于1.8:1至小于或等于3.5:1，或者
镓与硫的摩尔比(Ga:S)大于或等于0.3:1至小于或等于0.64:1，并且铟与硫的摩尔比小于或等于0.11:1。
10.根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，
其中，在所述半导体纳米颗粒中，
所述电荷平衡值大于或等于1.02至小于或等于1.28。
11.根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，其中，所述半导体纳米颗粒不包括锂。
12.根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，其中，所述半导体纳米颗粒还包括无机层，所述无机层包括锌硫属化物。
13.一种用于制造根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒的方法，所述方法包括：
制备包括第一前体、有机配体和有机溶剂的反应介质；
将反应介质加热至第一温度；
将第二前体和包括银、铟、镓和硫的第一半导体纳米晶体添加到加热的反应介质中，其中，第一前体和第二前体中的一个是镓前体，并且另一个是硫前体；以及
将反应介质加热至第二温度并反应第一反应时间以形成半导体纳米颗粒，
其中，第一温度大于或等于120℃至小于或等于280℃，并且
第二温度大于或等于190℃至小于或等于380℃，并且
其中，控制第一反应时间以获得所述电荷平衡值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，
镓前体包括卤化镓和任选的乙酰丙酮镓，
有机溶剂包括脂肪族胺，并且
有机配体包括硫醇化合物。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，
第二温度大于或等于290℃至小于或等于330℃，并且第一反应时间大于或等于10分钟至小于50分钟，或者
第二温度小于290℃，并且第一反应时间大于或等于30分钟。
16.一种复合物，所述复合物包括：
基质；以及
根据权利要求1所述的半导体纳米颗粒，
其中，所述半导体纳米颗粒分散在基质中。
17.根据权利要求16所述的复合物，其中，所述复合物具有78％至98％的蓝光吸收率。
18.一种装置，所述装置包括：
颜色转换层，包括颜色转换区域和任选的分隔壁，分隔壁限定颜色转换层的各颜色转换区域，
其中，颜色转换区域包括与第一像素对应的第一区域，并且
其中，第一区域包括根据权利要求16所述的复合物。
19.一种显示装置，所述显示装置包括：
光源；以及
根据权利要求16所述的复合物，
其中，光源被构造为向颜色转换面板提供入射光。
20.根据权利要求19所述的显示装置，其中，
光源包括有机发光二极管、微发光二极管、迷你发光二极管、包括纳米棒的发光二极管或其组合。
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