DE102018125408B4 - Quantenpunkt, quantenpunkt-leuchtdiode und quantenpunktanzeigevorrichtung - Google Patents

Quantenpunkt, quantenpunkt-leuchtdiode und quantenpunktanzeigevorrichtung Download PDF

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Abstract

Quantenpunkt (100), der Folgendes umfasst:einen ersten Kern (110), der ein erstes Halbleitermaterial aufweist;eine erste Schale (130), die an einer Außenseite des ersten Kerns (110) positioniert ist und ein zweites Halbleitermaterial aufweist; undeinen zweiten Kern (120), der zwischen dem ersten Kern (110) und der ersten Schale (130) positioniert ist und eines des ersten und zweiten Halbleitermaterials und ein Dotiermetall aufweist.

Description

  • STAND DER TECHNIK
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen der Erfindung betreffen einen Quantenpunkt und insbesondere einen Quantenpunkt, der fähig ist, weißes Licht abzugeben, und eine Quantenpunkt-Leuchtdiode sowie eine Quantenpunktanzeigevorrichtung, die diese enthält.
  • BESPRECHUNG DES STANDS DER TECHNIK
  • Kürzlich, als die Gesellschaft ernsthaft in ein Informationszeitalter eintrat, hat sich ein Bereich von Anzeigevorrichtungen, die alle Arten elektrischer Signale als visuelle Bilder darstellen, rasch entwickelt. Zum Beispiel wurden eine Flachbildschirmanzeigevorrichtung, wie eine Flüssigkristall (Liquid Crystal Display - LCD)-Vorrichtung, ein Plasmaanzeigebildschirm (Plasma Display Panel - PDP)-Vorrichtung, eine Feldemissionbildschirm (Field Emission Display - FED)-Vorrichtung und eine organische Leuchtdioden (Organic Light Emitting Diode - OLED)-Vorrichtung eingeführt.
  • Andererseits wurde der Gebrauch von Quantenpunkten (Quantum Dots - QD) für Anzeigevorrichtungen erforscht oder untersucht.
  • In dem QD geht ein Elektron in einem instabilen Zustand von einem Leitungsband zu einem Valenzband derart über, dass Licht abgegeben wird. Da der QD einen hohen Extinktionskoeffizienten und hervorragende Quantenausbeute hat, wird von dem QD starkes fluoreszierendes Licht abgegeben. Da zusätzlich die Wellenlänge des Lichts von dem QD durch eine Größe des QD gesteuert wird, kann gesamtes sichtbares Licht durch Steuern der Größe des QD abgegeben werden.
  • 1 ist eine schematische Ansicht, die den QD des Stands der Technik veranschaulicht.
  • Wie in 1 gezeigt, weist der QD 1 einen Kern 10 und eine Schale 20 auf. Im Allgemeinen wird weitgehend Cadmiumselenid (CdSe) für den Kern 10 verwendet. Der QD 1, der den CdSe-Kern 10 aufweist, besitzt einen Vorteil in der Farbreinheit.
    WO 2004/066 361 A2 zeigt mehrere Zusammensetzungen, die monodisperse kolloidale Kern/Schale-Halbleiter-Nanokristalle mit hohen Photolumineszenz-Quantenausbeuten (PL QY) sowie andere komplex strukturierte Halbleiter-Nanokristalle enthalten. Ferner zeigt die Schrift synthetische Methoden zur Herstellung dieser Nanokristalle und Geräte, die diese Zusammensetzungen umfassen. Zusätzlich zu Kern/Schale-Halbleiternanokristallen stellt die Schrift auch komplexe Halbleiternanostrukturen, Quantenschalen, Quantentöpfe, dotierte Nanokristalle und andere Halbleiternanokristalle mit mehreren Schalen dar.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Ausführungsformen der Erfindung betreffen folglich einen QD, eine QD-Leuchtdiode und eine QD-Anzeigevorrichtung, die diesen enthält, die im Wesentlichen eines oder mehrere der Probleme, die auf Einschränkungen und Nachteile des Stands der Technik zurückzuführen sind, umgehen und andere Vorteile besitzen.
  • Zusätzlichen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der folgenden Beschreibung dargelegt und sind teilweise aus der Beschreibung offensichtlich oder können durch die Praxis der Erfindung erlernt werden. Die Zielsetzungen und andere Vorteile der Erfindung versteht und erreicht man durch die Struktur, die insbesondere in der schriftlichen Beschreibung und ihren Ansprüchen sowie in den anhängenden Zeichnungen dargelegt ist.
  • Ausführungsformen betreffen einen Quantenpunkt, der einen ersten Kern aufweist, der ein erstes Halbleitermaterial aufweist; eine erste Schale, die auf einer Außenseite des ersten Kerns positioniert ist und ein zweites Halbleitermaterial aufweist; und einen zweiten Kern, der zwischen dem ersten Kern und der ersten Schale positioniert ist und eines des ersten und des zweiten Halbleitermaterials und ein Dotiermetall aufweist.
  • Ausführungsformen betreffen auch einen Quantenpunkt, der einen ersten Kern aufweist, der eine erste Energiebandlücke hat; eine erste Schale, die an einer Außenseite des ersten Kerns positioniert ist und eine zweite Energiebandlücke hat, die größer ist als die erste Energiebandlücke; und einen zweiten Kern, der zwischen dem ersten Kern und der ersten Schale positioniert ist und eine dritte Energiebandlücke hat, die kleiner ist als die erste Energiebandlücke.
  • Ausführungsformen betreffen auch eine Quantenpunkt-Leuchtdiode, die eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode, die zu der ersten Elektrode gerichtet ist; und eine Emissionsschicht, die zwischen der ersten und zweiten Elektrode positioniert ist und einen Quantenpunkt aufweist, wobei der Quantenpunkt Folgendes umfasst: einen ersten Kern, der ein erstes Halbleitermaterial aufweist; eine erste Schale, die auf einer Außenseite des ersten Kerns positioniert ist und ein zweites Halbleitermaterial aufweist; und einen zweiten Kern, der zwischen dem ersten Kern und der ersten Schale positioniert ist und eines des ersten und des zweiten Halbleitermaterials und ein Dotiermetall aufweist.
  • Ausführungsformen betreffen auch eine Quantenpunkt-Leuchtdiode, die eine erste Elektrode; eine zweite Elektrode, die zu der ersten Elektrode gerichtet ist; und eine Emissionsschicht auf, die zwischen der ersten und zweiten Elektrode positioniert ist und einen Quantenpunkt aufweist, wobei der Quantenpunkt Folgendes umfasst: einen ersten Kern, der eine erste Energiebandlücke hat; eine erste Schale, die an einer Außenseite des ersten Kerns positioniert ist und eine zweite Energiebandlücke hat, die größer ist als die erste Energiebandlücke; und einen zweiten Kern, der zwischen dem ersten Kern und der ersten Schale positioniert ist und eine dritte Energiebandlücke hat, die kleiner ist als die erste Energiebandlücke.
  • Ausführungsformen betreffen auch eine Quantenpunkt-Leuchtdiode, die ein Substrat, eine Quantenpunkt-Leuchtdiode, die eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, die zu der ersten Elektrode gerichtet ist, und eine Emissionsschicht aufweist, die zwischen der ersten und zweiten Elektrode positioniert ist und einen Quantenpunkt aufweist, wobei der Quantenpunkt Folgendes umfasst: einen ersten Kern, der ein erstes Halbleitermaterial aufweist; eine erste Schale, die an einer Außenseite des ersten Kerns positioniert ist und ein zweites Halbleitermaterial aufweist; und einen zweiten Kern, der zwischen dem ersten Kern und der ersten Schale positioniert ist und eines des ersten und des zweiten Halbleitermaterials und ein Dotiermetall sowie einen Dünnfilmtransistor zwischen dem Substrat und der Quantenpunkt-Leuchtdiode aufweist und mit der ersten Elektrode verbunden ist.
  • Die Ausführungsformen betreffen auch eine Quantenpunkt-Leuchtdiode, die ein Substrat aufweist; eine Quantenpunkt-Leuchtdiode, die eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, die zu der ersten Elektrode gerichtet ist, und eine Emissionsschicht, die zwischen der ersten und zweiten Elektrode positioniert ist und einen Quantenpunkt aufweist, wobei der Quantenpunkt Folgendes umfasst: einen ersten Kern, der eine erste Energiebandlücke hat; eine erste Schale, die an einer Außenseite des ersten Kerns positioniert ist und eine zweite Energiebandlücke hat, die größer ist als die erste Energiebandlücke; und einen zweiten Kern, der zwischen dem ersten Kern und der ersten Schale positioniert ist und eine dritte Energiebandlücke hat, die kleiner ist als die erste Energiebandlücke, und einen Dünnfilmtransistor zwischen dem Substrat und der Quantenpunkt-Leuchtdiode, und der mit der ersten Elektrode verbunden ist.
  • Man muss verstehen, dass sowohl die oben stehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung Beispiele und erläuternd sind und die weitere Erläuterung der Erfindung, wie sie beansprucht ist, bereitstellen sollen.
  • Figurenliste
  • Die begleitenden Zeichnungen, die enthalten sind, um ein umfassenderes Verstehen der Erfindung bereitzustellen, und die in dieser Spezifikation aufgenommen und Teil dieser sind, veranschaulichen Ausführungsformen der Erfindung und dienen gemeinsam mit der Beschreibung zum Erklären der Grundsätze der Erfindung.
    • 1 ist eine schematische Ansicht, die den QD des Stands der Technik veranschaulicht.
    • 2 ist eine schematische Ansicht, die einen QD gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 3 ist eine Ansicht, die eine Energiebandlücke in dem QD erläutert.
    • 4 ist eine schematische Ansicht, die eine QD-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • 5 ist eine schematische Ansicht, die eine QD-Leuchtdiode gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
    • Die 6A bis 6C sind Grafiken, die eine Emissionsspitze gemäß einem Gewichtsverhältnis eines Dotiermetalls in dem QD veranschaulichen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Eine weiße organische Leuchtdiode (White Organic Light Emitting Diode - W-OLED)-Anzeigevorrichtung, die ein Farbbild bereitstellt, weist eine Leuchtdiode, die weißes Licht abgibt, und ein Farbfilter auf. Da der QD des Stands der Technik Licht mit einer einzigen Wellenlänge abgibt, sind alle eines emittierenden Stapels eines roten QD, eines emittierenden Stapels eines grünen QD und eines emittierenden Stapels eines blauen QD erforderlich, wenn QDs des Stands der Technik für eine weiße QD-Leuchtdiode (W-QLED)-Anzeigevorrichtung verwendet werden.
  • Der neue QD vom Doppelemissionstyp wird bereitgestellt.
  • Es wird nun ausführlich auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, für die Beispiele in den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht sind.
  • 2 ist eine schematische Ansicht, die einen QD gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht, und 3 ist eine Ansicht, die eine Energiebandlücke in dem QD erklärt.
  • Unter Bezugnahme auf 2, weist ein QD 100 gemäß der vorliegenden Erfindung einen ersten Kern (einen inneren Kern) 110, einen zweiten Kern (einen äußeren Kern) 120, der den ersten Kern 110 abdeckt (oder umgibt), eine erste Schale (eine innere Schale) 130, die den zweiten Kern 120 abdeckt, und eine zweite Schale (eine äußere Schale) 140, die die erste Schale 130 abdeckt, auf. Der erste Kern 110 ist nämlich in einer Mitte des QD 100 positioniert, und die erste Schale 130 ist an einer Außenseite des ersten Kerns 110 positioniert. Der zweite Kern 120 ist zwischen dem ersten Kern 110 und der ersten Schale 130 positioniert, und die zweite Schale 140 ist an einer Außenseite der ersten Schale 130 derart positioniert, dass die erste Schale 130 zwischen dem zweiten Kern 120 und der zweiten Schale 140 positioniert ist.
  • Der QD 100 kann weiter einen Liganden (nicht gezeigt) aufweisen, der an einer äußeren Oberfläche der Schale 140 kombiniert ist. Der Ligand kann jedoch weggelassen werden.
  • Der erste Kern 110 weist ein erstes Halbleitermaterial auf, und die erste Schale 130 weist ein zweites Halbleitermaterial auf. Der zweite Kern 120 weist das erste Halbleitermaterial oder das zweite Halbmaterial und ein Dotiermetall, das daran dotiert ist, auf.
  • Das Dotiermetall des zweiten Kerns 120 hat eine Energiebandlücke von etwa 1,95 bis 2,75 eV. Zum Beispiel kann mindestens eines Metalls der Gruppe VII, eines Metalls der Gruppe XI, eines Metalls der Gruppe XII und eines Metalls der Gruppe XIII in dem Periodensystem als das Dotiermetall verwendet werden. Das Dotiermetall kann mindestens eines von Al, Mn, Cu, Ga und In sein.
  • Der erste Kern 110 kann zum Beispiel ZnSe aufweisen, die erste Schale 130 kann ZnSeS aufweisen, und der zweite Kern 120 kann ZnSe mit dem Dotiermetall (M) aufweisen, das heißt M:ZnSe oder ZnSeS, dotiert mit dem Dotiermetall (M), das heißt M:ZnSeS.
  • Die zweite Schale 140 kann ein drittes Halbleitermaterial, wie ZnS, aufweisen. Eine Ausbeute (eine Quantenausbeute) des QD 100 wird durch die zweite Schale 140 erhöht. Die zweite Schale 140 kann weggelassen werden.
  • Unter Bezugnahme auf 3 hat der erste Kern 110 eine erste Energiebandlücke „BG1“, und die erste Schale 130 hat eine zweite Energiebandlücke „BG2“, die größer ist als der erste Kern 110. Die zweite Energiebandlücke „BG2“ ist nämlich größer als die erste Energiebandlücke „BG1“. Das blaue Licht wird folglich aus dem ersten Kern 110 abgegeben.
  • Der zweite Kern 120 hat eine dritte Energiebandlücke „BG3“, die kleiner ist als der erste Kern 110. Die dritte Energiebandlücke „BG3“ ist nämlich kleiner als die erste Energiebandlücke „BG1“. Eine Energie aus dem ersten Kern 110 wird folglich in den zweiten Kern 120 derart transferiert, dass das gelbe Licht aus dem zweiten Kern 120 abgegeben wird. Mit anderen Worten wird das blaue Licht aus dem ersten Kern 110 teilweise in dem zweiten Kern 120 derart absorbiert, dass der zweite Kern 120 das gelbe Licht abgibt.
  • Der erste Kern 110 kann zum Beispiel ZnSe aufweisen und hat eine Energiebandlücke von etwa 3,0 bis 3,66 eV, und der zweite Kern 120 kann Al:ZnSeS (AI-Dotierverhältnis: etwa 4 Gew.-%) aufweisen und hat eine Energiebandlücke von etwa 2,35 bis 3,0 eV.
  • In dem QD der vorliegenden Erfindung werden nämlich das blaue Licht aus dem ersten Kern 110 und das gelbe Licht aus dem zweiten Kern 120 derart gemischt, dass das weiße Licht aus dem QD 100 bereitgestellt (oder abgegeben) wird.
  • Die zweite Schale 140 hat eine vierte Energiebandlücke „BG4“, die größer ist als die zweite Energiebandlücke „BG2“ der ersten Schale 130, so dass die Quantenausbeute des QD 100 verbessert wird. Wie oben erwähnt, kann die zweite Schale 140 weggelassen werden.
  • Da bei dem QD 100 der vorliegenden Erfindung das Dotiermetall, das fähig ist, eine Energiebandlücke zu verringern, in den zweiten Kern 120 dotiert ist, gibt der QD 100 das weiße Licht ab.
  • Wenn das Dotiermetall in den ersten Kern 110 oder sowohl den ersten als auch den zweiten Kern 110 und 120 dotiert ist, gibt der QD nur das gelbe Licht ohne das blaue Licht ab. Zusätzlich gibt der QD ohne Dotiermetall nur das blaue Licht ohne das gelbe Licht ab.
  • Wie in der vorliegenden Offenbarung beschrieben, sollten nämlich zum Bereitstellen des weißen Lichts aus einem einzigen QD 100 der QD 100 den zweiten Kern 120 aufweisen, wobei das Dotiermetall dotiert werden sollte, um eine niedrigere Energiebandlücke zu haben als der erste Kern 110 und eine Außenseite des ersten Kerns 110.
  • QD-Synthese
  • Zn-Azetat (0,073 g, 0,4 mmol), Oleinsäure (0,237 g, 0,82 mmol) und Se (0,064 g, 0,8 mmol), Octadezen (26 ml) wurden in den Dreihalskolben gegeben und unter der Temperatur von 120 °C und der Vakuumbedingungen während 2 Std. erhitzt.
  • Unter N2-Bedingung, wurde das Gemisch unter der Temperatur von 300 °C während 1 Std. erhitzt und auf die Raumtemperatur abgekühlt. Anschließend wurde Al-Olat (0,034 g, 0,04 mmol) hinzugefügt, und das Gemisch wurde während 20 Minuten gerührt.
  • Zn-Olat (0,75 g, 1,2 mmol) und 1M TBP-S (1,2 ml) wurden hinzugefügt. Das Gemisch wurde bei der Temperatur von 280 °C während 1 Std. erhitzt und auf die Raumtemperatur abgekühlt. (TBP=Tributylphosphat)
  • Zn-Azetat (2,21 g, 1,2 mmol) und Dodecanethiol (0,5 ml, 2,8 mmol) wurden hinzugefügt. Unter N2-Bedingung, wurde das Gemisch bei der Temperatur von 230 °C während 2 Std. erhitzt und auf die Raumtemperatur abgekühlt.
  • Nachdem das Gemisch in Tolulol (5 ml) erzielt wurde, wurde Aceton (40 ml) hinzugefügt. Durch 4-maliges Zentrifugieren wurde ein QD aus ZnSe/Al:ZnSeS/ZnSeS/ZnS erhalten.
  • 4 ist eine schematische Ansicht, die eine QD-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht, und 5 ist eine schematische Ansicht, die eine QD-Leuchtdiode gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
  • Wie in 4 gezeigt, weist die QD-Anzeigevorrichtung 200 der vorliegenden Offenbarung ein erstes Substrat 210, ein Treiberelement Tr auf oder über dem ersten Substrat 210 sowie eine QD-Leuchtdiode D, die mit dem Treiberelement Tr verbunden ist, auf.
  • Eine Halbleiterschicht 222 wird auf dem ersten Substrat 210 gebildet. Die Halbleiterschicht 222 kann ein Oxidhalbleitermaterial oder polykristallines Silizium aufweisen.
  • Wenn die Halbleiterschicht 222 das Oxidhalbleitermaterial aufweist, kann ein Lichtabschirmungsmuster (nicht gezeigt) unter der Halbleiterschicht 222 gebildet werden. Das Licht zu der Halbleiterschicht 222 wird von dem Lichtabschirmungsmuster derart abgeschirmt oder blockiert, dass der thermische Abbau der Halbleiterschicht 222 verhindert werden kann. Wenn andererseits die Halbleiterschicht 222 polykristallines Silizium aufweist, können Verunreinigungen in beide Seiten der Halbleiterschicht 222 dotiert werden.
  • Eine Gate-Isolierschicht 224 wird auf der Halbleiterschicht 222 gebildet. Die Gate-Isolierschicht 224 kann aus einem anorganischen Isoliermaterial, wie Siliziumoxid oder Siliziumnitrid, gebildet werden.
  • Eine Gate-Elektrode 230, die aus einem leitenden Material, zum Beispiel Metall, gebildet ist, wird auf der Gate-Isolierschicht 224 gebildet, um einer Mitte der Halbleiterschicht 222 zu entsprechen.
  • Eine Zwischenschichtisolierschicht 232, die aus einem isolierenden Material gebildet ist, wird auf einer gesamten Oberfläche des ersten Substrats 210, einschließlich der Gate-Elektrode 230, gebildet. Die Zwischenschichtisolierschicht 232 kann aus einem anorganischen isolierenden Material, zum Beispiel Siliziumoxid oder Siliziumnitrid, oder aus einem organischen isolierenden Material, zum Beispiel Benzocyclobuten oder Fotoacryl, gebildet werden.
  • Die Zwischenschichtisolierschicht 232 weist ein erstes und zweites Kontaktloch 234 und 236 auf, die beide Seiten der Halbleiterschicht 222 freilegen. Das erste und das zweite Kontaktloch 234 236 sind an beiden Seiten der Gate-Elektrode 230 positioniert, um von der Gate-Elektrode 230 beabstandet zu sein.
  • Eine Source-Elektrode 240 und eine Drain-Elektrode 242, die aus einem leitenden Material, zum Beispiel Metall, gebildet sind, werden auf der Zwischenschichtisolierschicht 232 gebildet.
  • Die Source-Elektrode 240 und die Drain-Elektrode 242 sind voneinander bezüglich der Gate-Elektrode 230 beabstandet und kontaktieren jeweils beide Seiten der Halbleiterschicht 222 durch das erste und das zweite Kontaktloch 234 und 236.
  • Die Halbleiterschicht 222, die Gate-Elektrode 230, die Source-Elektrode 240 und die Drain-Elektrode 242 bilden den TFT als ein Treiberelement Tr.
  • In 4 sind die Gate-Elektrode 230, die Source-Elektrode 240 und die Drain-Elektrode 242 über der Halbleiterschicht 222 positioniert. Der TFT Tr hat nämlich eine koplanar Struktur.
  • Alternativ kann in dem TFT Tr die Gate-Elektrode unter der Halbleiterschicht positioniert werden, und die Source-und die Drain-Elektrode können über der Halbleiterschicht derart positioniert werden, dass der TFT Tr eine umgekehrt gestaffelte Struktur haben kann. In diesem Fall kann die Halbleiterschicht amorphes Silizium aufweisen.
  • Obwohl es nicht gezeigt ist, sind eine Gate-Leitung und eine Datenleitung auf oder über dem ersten Substrat 210 angeordnet und kreuzen einander, um einen Pixelbereich zu definieren. Zusätzlich kann ein Schaltelement, das elektrisch mit der Gate-Leitung und der Datenleitung verbunden ist, auf dem ersten Substrat 210 angeordnet werden. Das Schaltelement ist elektrisch mit dem TFT Tr als das Treiberelement verbunden.
  • Zusätzlich kann eine Stromleitung, die zu der Gate-Leitung oder der Datenleitung parallel und von ihr beabstandet ist, auf oder über dem ersten Substrat 210 gebildet werden. Darüber hinaus kann weiter ein Speicherkondensator zum Aufrechterhalten einer Spannung der Gate-Elektrode 230 des TFT Tr während ein Rasters auf dem ersten Substrat 210 gebildet werden.
  • Eine Passivierungsschicht 250, die ein Drain-Kontaktloch 252 aufweist, das die Drain-Elektrode 242 des TFT Tr freilegt, wird gebildet, um den TFT Tr zu bedecken.
  • Eine erste Elektrode 260, die mit der Drain-Elektrode 242 des TFT Tr durch das Drain-Kontaktloch 252 verbunden ist, wird separat in jedem Pixelbereich gebildet. Die erste Elektrode 260 kann eine Anode sein und kann aus einem leitenden Material, das eine relativ hohe Austrittsarbeit hat, gebildet werden. Die erste Elektrode 260 kann zum Beispiel aus einem durchsichtigen leitenden Material, wie Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO) gebildet werden.
  • Wenn die QD-Anzeigevorrichtung 200 in einem Top-Emission-Typ betrieben wird, kann eine Reflexionselektrode oder eine Reflexionsschicht unter der ersten Elektrode 260 gebildet werden. Die Reflexionselektrode oder die Reflexionsschicht kann zum Beispiel aus Aluminium-Palladium-Kupfer (APC)-Legierung gebildet werden.
  • Eine emittierende Schicht 262, die einen QD 100 aufweist, wird auf der ersten Elektrode 260 gebildet, und eine zweite Elektrode 264 wird über dem ersten Substrat 210, das die emittierende Schicht 262 aufweist, gebildet. Die zweite Elektrode 264 bedeckt eine gesamte Oberfläche eines Anzeigebereichs und kann aus einem leitenden Material gebildet werden, das eine relativ niedrige Austrittsarbeit hat, um als eine Kathode zu dienen. Die zweite Elektrode 264 kann zum Beispiel aus Aluminium (Al), Magnesium (Mg) oder Al-Mg-Legierung gebildet werden.
  • Die erste Elektrode 260, die emittierende Schicht 262 und die zweite Elektrode 264 bilden die QD-Leuchtdiode D.
  • Ein zweites Substrat 270 wird über der QD-Leuchtdiode D angeordnet, um dem ersten Substrat 210 gegenüberzuliegen. Zusätzlich wird ein Farbfilter 280 auf einer Innenseite des zweiten Substrats 270 gebildet. Das Farbfilter 280 wird nämlich zwischen der QD-Leuchtdiode D und dem zweiten Substrat 270 positioniert.
  • Alternativ kann das Farbfilter 280 zwischen dem ersten Substrat 210 und der QD-Leuchtdiode D positioniert werden.
  • Eine Position des Farbfilters 280 wird nämlich in Abhängigkeit davon festgelegt, ob die QD-Leuchtdiode D ein Top-Emission-Typ oder ein Bottom-Emission-Typ ist.
  • Obwohl es nicht gezeigt ist, kann zusätzlich eine Kapselungsschicht weiter zwischen der QD-Leuchtdiode D und dem Farbfilter 280 gebildet werden, um die QD-Leuchtdiode zu bedecken. Das Eindringen von Feuchtigkeit in die QD-Leuchtdiode D kann zum Beispiel durch die Kapselungsschicht blockiert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 5 weist die emittierende Schicht 262 eine emittierende Materialschicht (Emitting Material Layer - EML) 295 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 260 und 264 auf. Die EML 295 weist den QD 100 auf.
  • Zusätzlich kann die emittierende Schicht 262 weiter eine Lochtransportschicht (Hole Transporting Layer - HTL) 293 zwischen der ersten Elektrode 260 und der EML 295, eine Lochinjektionsschicht (Hole Injection Layer - HIL) 291 zwischen der ersten Elektrode 260 und der HTL, eine Elektronentransportschicht (Electron Transporting Layer- ETL) 297 zwischen der EML 295 und der zweiten Elektrode 264, und eine Elektroneninjektionsschicht (Electron Injection Layer- EIL) 299 zwischen der ETL 297 und der zweiten Elektrode 264 aufweisen.
  • Die emittierende Schicht 262 bedeckt eine gesamte Oberfläche des Anzeigebereichs.
  • Unter Bezugnahme auf 2, weist der QD 100 den ersten Kern 110, den zweiten Kern 120, der den ersten Kern 110 bedeckt, und die erste Schale 130, die den zweiten Kern 120 bedeckt, auf, und das Dotiermetall wird in den zweiten Kern 120 derart dotiert, dass der zweite Kern 120 eine Energiebandlücke hat, die kleiner ist als der erste Kern 110. Der QD 100 kann folglich das weiße Licht durch das blaue Licht aus dem ersten Kern 110 und das gelbe Licht aus dem zweiten Kern 120 bereitstellen.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird die weiße QD-Leuchtdiode (W-QLED), die eine einzige emittierende Schicht hat, durch Verwenden des QD 100 bereitgestellt, und die QD-Anzeigevorrichtung 200, die ein Farbbild bereitstellt, wird durch Verwenden des Farbfilters bereitgestellt.
  • Bei der Leuchtdiode des Stands der Technik kann die W-QLED mit mindestens zwei Emissionsstapeln aus einem blauen Emissionsstapel und einem gelben Emissionsstapel bereitgestellt werden. Die Produktionskosten und die Stärke der Anzeigevorrichtung werden folglich erhöht.
  • Da jedoch die QD-Anzeigevorrichtung 200 der vorliegenden Erfindung den QD 100 aufweist, der das weiße Licht durch Verwenden des blauen Lichts aus dem ersten Kern 110 und des gelben Licht aus dem zweiten Kern 120 bereitstellt, wird die QD-Anzeigevorrichtung 200 vom W-QLED-Typ mit einem einzigen Emissionsstapel bereitgestellt.
  • Es bestehen folglich Vorteile bei den Produktionskosten und der Stärke der QD-Leuchtdiode und der QD-Anzeigevorrichtung.
  • QD-Leuchtdiode
  • Die Anode, die HIL, die HTL, die EML, die ETL und die Kathode in Tabelle 1 werden sequenziell gebildet, um die QD-Leuchtdiode zu bilden. (PEDOT: poly(3,4-ethylendioxythiophen)-Polystyrolsulfonat, TFB: Poly[(9,9-dioctylfluorenyl-2,7-diyl)-co -(4,4'-(N -(4-sec-butylphenyl) diphenylamin)]) Tabelle 1
    Anode HIL HTL EML ETL Kathode
    Material A1 PEDOT TFB QD ZnO ITO
    Stärke [Ä] 510 280 340 250 560 490
  • Der QD, der in der QD-Leuchtdiode verwendet wird, hat eine Struktur aus ZnSe/AI:ZnSeS/ZnSeS/ZnS. Die Eigenschaften der QD-Leuchtdiode werden mit Wechseln eines Dotierverhältnisses von A1 in dem zweiten Kern gemessen und sind in Tabelle 2 aufgelistet. Die Elektrolumineszenz-Stärke (EL-Stärke) gemäß der Wellenlänge ist in den 6A bis 6C gezeigt. In Tabelle 2 ist das Gew.-% von A1 ein Zuführverhältnis von A1 bei der Synthese des QD. Tabelle 2
    QD EQE% (10J) LMax [nit] Vth Wp [nm] CIE (xr y)
    Ref Al 0% 0,23 1636 2.34 442 0.17, 0.028
    Ex1 Al 10%. 0,24 2334 2.22 452, 514 0.28, 0,29
    Ex2 Al 20% 0,15 865 3.13 451, 585 0.41, 0.39
  • Der QD ohne Al-Dotierung wird in der Referenz (Ref) verwendet, und der QD mit Al-Dotierung wird in den Beispielen 1 und 2 verwendet (Ex1 und EX2). Wenn zum Beispiel das Zuführverhältnis von A1 etwa 10 Gew.-% wie das Beispiel 1 beträgt, hat A1 in dem zweiten Kern ein Gew.-% von etwa 4.
  • Wie in Tabelle 2 und 6A gezeigt, gibt die QD-Leuchtdiode, die den QD ohne A1 verwendet, das blaue Licht ab.
  • Andererseits, wie in Tabelle 2 und in den 6B und 6C gezeigt, gibt die QD-Leuchtdiode, die den QD mit A1-dotiertem zweiten Kern verwendet, das weiße Licht ab. Wenn jedoch das Dotierverhältnis von A1 erhöht wird, wird die Emissionsausbeute des QD verringert, und das Problem der Verschiebung ins Gelbe des Lichts wird erzeugt.
  • Wenn die Farbreinheit und die Emissionsausbeute berücksichtigt werden, wird vorgezogen, dass das Gew.-% von A1 in dem zweiten Kern 120 etwa 2 bis 10 beträgt. Es ist jedoch nicht darauf beschränkt.
  • Wie in den 6B und 6C gezeigt, wird ein Licht mit einer ersten Wellenlänge (das heißt das blaue Licht) aus dem ersten Kern 110 abgegeben, und ein Licht mit einer zweiten Wellenlänge (das heißt das gelbe Licht) wird aus dem zweiten Kern 120 abgegeben. Die Stärke des Lichts mit der ersten Wellenlänge und des Lichts mit der zweiten Wellenlänge wird durch die Menge an Metall, das in den zweiten Kern 120 dotiert ist, gesteuert oder bestimmt. Mit anderen Worten hängt die Stärke jedes des Lichts mit der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge von dem Dotierverhältnis des Metalls, das in den zweiten Kern 120 dotiert ist, ab.
  • Wie in 6B gezeigt, hat nämlich das Licht mit der ersten Wellenlänge, wenn das Metall mit einem ersten Dotierverhältnis (oder Dotiermenge) dotiert ist, eine erste Stärke, und das Licht mit der zweiten Wellenlänge hat eine zweite Stärke, die kleiner ist als die erste Stärke. Andererseits, wie in 6C gezeigt, hat das Licht mit der ersten Wellenlänge, wenn das Metall mit einem zweiten Dotierverhältnis, das größer ist als das erste Dotierverhältnis, dotiert ist, eine dritte Stärke, und das Licht mit der zweiten Wellenlänge hat eine vierte Stärke, die größer ist als die dritte Stärke.
  • Mit anderen Worten wechselt die Energiebandlücke des zweiten Kerns gemäß dem Dotierverhältnis des Metalls in den zweiten Kern, und die Stärke jedes des Lichts mit der ersten Wellenlänge aus dem ersten Kern und des Lichts mit der zweiten Wellenlänge aus dem zweiten Kern wechselt gemäß dem Dotierverhältnis des Metalls in den zweiten Kern.
  • Wie oben erwähnt, weist der QD 100 den ersten Kern 110, den zweiten Kern 120, der den ersten Kern 110 bedeckt, und die erste Schale 130, die den zweiten Kern 120 bedeckt auf, und das Dotiermetall wird in den zweiten Kern 120 derart dotiert, dass der zweite Kern 120 eine Energiebandlücke hat, die kleiner ist als der erste Kern 110. Der QD 100 kann folglich das weiße Licht durch das blaue Licht aus dem ersten Kern 110 und das gelbe Licht aus dem zweiten Kern 120 bereitstellen.
  • Zusätzlich werden durch Verwenden des QD 100, die weiße QD-Leuchtdiode D und die QD-Anzeigevorrichtung 200 mit niedrigen Produktionskosten und einfache Struktur bereitgestellt.
  • Für den Fachmann ist ersichtlich, dass diverse Änderungen und Variationen an den Ausführungsformen der Erfindung vorgenommen werden können.

Claims (17)

  1. Quantenpunkt (100), der Folgendes umfasst: einen ersten Kern (110), der ein erstes Halbleitermaterial aufweist; eine erste Schale (130), die an einer Außenseite des ersten Kerns (110) positioniert ist und ein zweites Halbleitermaterial aufweist; und einen zweiten Kern (120), der zwischen dem ersten Kern (110) und der ersten Schale (130) positioniert ist und eines des ersten und zweiten Halbleitermaterials und ein Dotiermetall aufweist.
  2. Quantenpunkt (100) nach Anspruch 1, wobei das erste Halbleitermaterial ZnSe ist, und das zweite Halbmaterial ZnSeS ist.
  3. Quantenpunkt (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Dotiermetall ein Metall der Gruppe VII, ein Metall der Gruppe XI, ein Metall der Gruppe XII und ein Metall der Gruppe XIII ist.
  4. Quantenpunkt (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Dotiermetall eines von A1, Mn, Cu, Ga und In ist.
  5. Quantenpunkt (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der weiter eine zweite Schale (140) umfasst, die an einer Außenseite der ersten Schale (130) positioniert ist und ein drittes Halbleitermaterial aufweist.
  6. Quantenpunkt (100) nach Anspruch 5, wobei das dritte Halbleitermaterial ZnS ist.
  7. Quantenpunkt (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine Stärke eines Lichts aus dem ersten Kern (110) und eine Stärke eines Lichts aus dem zweiten Kern (120) von einem Dotierverhältnis des Dotiermetalls abhängt.
  8. Quantenpunkt (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Licht mit einer ersten Wellenlänge, aus dem ersten Kern (110) abgegeben wird, und ein Licht mit einer zweiten Wellenlänge, die größer ist als die erste Wellenlänge, aus dem zweiten Kern (120) abgegeben wird, wobei, wenn das Dotiermetall ein erstes Dotierverhältnis in dem zweiten Kern (120) hat, das Licht mit der ersten Wellenlänge eine erste Stärke hat, und das Licht mit der zweiten Wellenlänge eine zweite Stärke, die kleiner ist als die erste Stärke, hat, und wobei, wenn das Dotiermetall ein zweites Dotierverhältnis, das größer ist als das erste Dotierverhältnis, in dem zweiten Kern (120) hat, das Licht mit der ersten Wellenlänge eine dritte Stärke hat, und das Licht mit der zweiten Wellenlänge eine vierte Stärke, die größer ist als die erste Stärke, hat.
  9. Quantenpunkt (100), der Folgendes umfasst: einen ersten Kern (110), der eine erste Energiebandlücke hat; eine erste Schale (130), die an einer Außenseite des ersten Kerns (110) positioniert ist und eine zweite Energiebandlücke hat, die größer ist als die erste Energiebandlücke; und einen zweiten Kern (120), der zwischen dem ersten Kern (110) und der ersten Schale (130) positioniert ist und eine dritte Energiebandlücke hat, die kleiner ist als die erste Energiebandlücke.
  10. Quantenpunkt (100) nach Anspruch 9, wobei der erste Kern (110) ZnSe aufweist, und die erste Schale (130) ZnSeS aufweist, und der zweite Kern (120) Al-dotiertes ZnSeS aufweist.
  11. Quantenpunkt (100) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei ein Licht mit einer ersten Wellenlänge, das eine erste Wellenlänge hat, aus dem ersten Kern (110) abgegeben wird, und ein Licht mit einer zweiten Wellenlänge, das eine zweite Wellenlänge hat, die größer ist als die erste Wellenlänge, aus dem zweiten Kern (120) abgegeben wird.
  12. Quantenpunkt (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, der weiter eine zweite Schale (140) umfasst, die an einer Außenseite der ersten Schale (130) positioniert ist und eine vierte Energiebandlücke hat, die größer ist als die zweite Energiebandlücke.
  13. Quantenpunkt (100) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei das Gew.-% von A1 in dem zweiten Kern 2 bis 10 beträgt.
  14. Quantenpunkt-Leuchtdiode (D), die Folgendes umfasst: eine erste Elektrode (260), eine zweite Elektrode (264), die der ersten Elektrode (260) gegenüberliegt; und eine emittierende Schicht (262), die zwischen der ersten Elektrode (260) und der zweiten Elektrode (264) liegt und einen Quantenpunkt (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
  15. Quantenpunkt-Anzeigevorrichtung (200), die Folgendes umfasst: ein Substrat (210); eine Quantenpunkt-Leuchtdiode (D) nach Anspruch 14; und einen Dünnfilmtransistor (Tr) zwischen dem Substrat (210) und der Quantenpunkt-Leuchtdiode (D), und der mit der ersten Elektrode (210) verbunden ist.
  16. Quantenpunkt-Anzeigevorrichtung (200) nach Anspruch 15, die weiter ein Farbfilter (280) umfasst, das zwischen dem Substrat (210) und der Quantenpunkt-Leuchtdiode (D) oder über der Quantenpunkt-Leuchtdiode (D) positioniert ist.
  17. Quantenpunkt-Anzeigevorrichtung (200) nach Anspruch 16, die weiter eine Kapselungsschicht umfasst, die zwischen der Quantenpunkt-Leuchtdiode (D) und dem Farbfilter (280) angeordnet ist, um die Quantenpunkt-Leuchtdiode (D) zu bedecken.
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