TW201703308A - 電子元件中之半導體性粒子 - Google Patents

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班哈德 里格
艾戈 鮑恩
維克 希拉雷斯
克里斯多夫 普夫路姆
烏里 巴寧
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Abstract

本發明特別關於包含奈米粒子之彩色顯示器以及濾色器。

Description

電子元件中之半導體性粒子
本發明特別關於包含奈米粒子之彩色顯示器作為光致發光組件。
基本上，有兩種實現包含有機電致發光裝置作為光源之全彩色顯示器的圖案化途徑。
第一途徑包含紅色、綠色及藍色(RGB發射)各者獨立沉積的有機電致發光層，但此等顯示器的製造相當複雜。
第二途徑係其中紅色、綠色及藍色像素係橫向排列在基板上的紅/綠/藍(RGB)圖案，且使用包含產生白光之有機電致發光裝置的垂直堆疊，該垂直堆疊係與濾色器結合以產生RGB色彩。用於全彩色顯示器之有機電致發光裝置的最傑出實例為有機發光二極體(OLED)，但原則上亦可使用其他有機電致發光裝置，諸如有機發光電化學電池(OLEC)。發出白光之OLED亦稱為WOLED，且該第二途徑稱為WOLED途徑。使用具有濾色器之WOLED 特別有利於大型基板加工處理，且因無圖案OLED沉積而提供較優良之生產力。
常用之WOLED結構使用串接設計，其中多個發光單元係垂直堆疊，此因額外程序步驟的要求而提高複雜度。再者，色彩性能通常遜於RGB發射法。使用具有窄頻寬之濾色器得以改善色彩性能，然而也造成光效率降低。
因此，本發明目的係去除先前技術的缺點。需要適於大型基板及大量製造且展現經改良之色彩性能及高效率的彩色顯示器。在改善上述特性的同時，必須使有機電致發光裝置之結構儘可能保持簡單。
令人意外的，已發現藉由在彩色顯示器中使用奈米粒子及濾色器二者可解決此課題。
如此，本發明係關於一種包含下列之電子元件：a)像素化有機電致發光裝置100，其包含相同但獨立電子控制之第一發光像素101、第二發光像素102、第三發光像素103；b)第一色彩轉換體層201，其配置在該第一像素101之光輸出路徑151中，其中該色彩轉換體層201包含至少一種發光半導體性奈米粒子作為第一色彩轉換體；c)第一濾色器層301，其係配置在包含第一濾色器之該第一色彩轉換體層201的光輸出路徑251中。
圖1a)描繪包含一種濾色器及一種色彩轉換體層之 電子元件。
在本發明一實施態樣中，較佳係該第一色彩轉換體層201只位在該第一像素101之光輸出路徑151中的情況，即，該第一色彩轉換體層201不在其他像素之光輸出路徑中。
發光的強度可藉由被動矩陣或主動矩陣技術電子式控制，較佳的是藉由主動矩陣技術進行。
根據本發明之電子元件亦可包含散射粒子。較佳的是，該電子元件不包含任何散射粒子。
該電子元件中所使用之光源為有機電致發光裝置。任何已知之有機電致發光裝置可用於本發明目的。較佳有機電致發光裝置係選自由下列所組成之群組：有機發光電晶體(OLET)、有機場效淬熄裝置(OFQD)、有機發光電化學電池(OLEC、LEC、LEEC)、有機雷射二極體(O-雷射)及有機發光二極體(OLED)，非常佳的是OLEC及OLED，特佳的是OLED。
較佳係如本文所揭示之電子元件，其中該有機電致發光裝置為主動矩陣裝置。
用語「OLED」包括聚合物發光二極體(PLED)及包含非聚合型小分子之OLED二者。根據本發明之OLED亦可包含非聚合型小分子及聚合物二者。
基於本發明目的，用語「藍色」意指具有CIE(CIE 1931 RGB色空間)色座標中CIE x在0.0至0.25之範圍且CIE y在0.0至0.22之範圍，或CIE x在0.0至0.2之 範圍且CIE y在0.22至0.35之範圍的光。
基於本發明目的，用語「綠色」意指具有CIE(CIE 1931 RGB色空間)色座標中CIE x在0.1至0.45之範圍且CIE y在0.65至0.8之範圍，或CIE x在0.24至0.45之範圍且CIE y在0.45至0.65之範圍的光。
基於本發明目的，用語「紅色」意指具有CIE(CIE 1931 RGB色空間)色座標中CIE x在0.55至0.75且CIE y在0.27至0.37之範圍的光。
基於本發明目的，用語「藍綠色」意指具有CIE(CIE 1931 RGB色空間)色座標中CIE x在0.00至0.25且CIE y在0.36至0.55之範圍的光。
基於本發明目的，用語「白色」意指具有以下CIE(CIE 1931 RGB色空間)色座標的光：CIE x在0.21至0.45之範圍，且CIE y在0.23至0.44之範圍，較佳的是CIE x在0.25至0.4之範圍，且CIE y在0.25至0.44之範圍，非常佳的是CIE x在0.3至0.4之範圍，且CIE y在0.3至0.44之範圍，特別佳的是CIE x在0.3至0.35之範圍，且CIE y在0.3至0.35之範圍， 又特別佳的是CIE x在0.31至0.34之範圍，且CIE y在0.31至0.34之範圍，及又更佳的是CIE x在0.32至0.34之範圍，且CIE y在0.32至0.34之範圍。
根據本發明，用語「層」包括「片」狀結構。
根據本發明，用語「濾色器」意指吸收光或輻射的材料，較佳的是該濾色器吸收可見光。熟習本領域之人士非常暸解濾色器，且可從大量為人熟知的濾色器輕易地選擇出最適用者。較佳地，該濾色器為染料、顏料或其組合。
基本上，用於LCD濾色器的任何類型之眾所周知的染料及顏料可以此方式使用。濾色器之較佳實例為在「Technologies on LCD Color Filter and Chemicals」(CMC Publishing P.53(1998))中所揭示者、偶氮螯合物顏料、稠合之偶氮顏料、喹吖酮顏料、異吲哚啉酮顏料、苝顏料、芘酮(perinone)顏料、不可溶偶氮顏料、酞青顏料、二顏料、蒽醌顏料、thioin顏料或此等任何者之組合。
根據本發明，對該濾色器的主要要求之一係吸收由光源或色彩轉換體(若存在)所發出的光，以改善由該電子元件最終發出之光的色彩品質。
較佳的是，濾色器層之厚度係在500nm至5μm之範圍，非常的是800nm至3μm，及特別佳的是1至2μm。
亦較佳的是若濾色器層之厚度在500nm至10μm之範圍，非常佳的是750nm至7μm，及特別佳的是1至3μm。
根據本發明，用語「色彩轉換體」意指將有機電致發光裝置100所發出的光或輻射轉化成具有較長波長之光或輻射的材料。
根據本發明，用語「發光半導體性奈米粒子」意指無機量子尺寸材料。較佳的是，該量子尺寸材料為量子點或量子棒或其組合。然而，奈米粒子亦可具有無特別限制的形狀，且可為菱形、圓碟形、稜柱形、球形、棒類型、方錐形或多臂形、或亦可為奈米板類型。
根據本發明，用語「量子尺寸」係關於該材料本身的尺寸，其可顯示量子尺寸效應，但無配位基或其他表面改質。
通常，量子尺寸材料諸如量子點及/或量子棒可發出清晰鮮艷的有色光。
該等奈米粒子可為核/殼型或核/多重殼型之經摻雜或漸變奈米粒子。
量子點及量子棒二者可容易地製造且相對於有機螢光或磷光化合物具有窄發射光譜(即，窄光譜線寬)。彼等之尺寸可訂製，該尺寸決定該等量子點或量子棒的發射最大值。以量子點及量子棒亦可獲得高光致發光效率。再者，其發射強度亦可由其所使用濃度訂製。此外，量子點及量子棒可溶於許多溶劑中或可輕易地製成可溶於常用有 機溶劑中，使得能進行多樣化加工處理方法，特別是印刷法，諸如網版印刷、套版印刷、及噴墨印刷。
較佳的是，該量子點係選自II-VI族、III-V族、IV-VI族及IV族半導體，特別佳的是選自ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、MgS、MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、及其組合。
較佳的是，該量子點為以鉛鈣鈦礦為主之量子點，非常佳的是選自如L.Protesecu等人(Nano Lett.,2015,15,3692-3696)中所揭示的量子點。特佳的以鉛為主之量子點係選自CsPbl3、CsPbBr3、CsPbCl3、CsPb(I/Br)3及CsPb(Br/Cl)3。
作為量子點，視需要，較佳可使用從例如Sigma-Aldrich可公開取得之量子點(下文稱為「q-點」)。
較佳的是，該量子點之直徑係在1至20nm之範圍，非常佳的是在介於1與10nm之範圍，及特別佳的是在介於2與7nm之範圍。
在本發明較佳實施態樣中，該量子棒材料可選自由下列所組成之群組：II-VI、III-V、或IV-VI半導體及此等任何者之組合。
更佳的是，該量子棒材料可選自由下列所組成之群組：Cds、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、 GaAs、GaP、GaAs、GaSb、HgS、HgSe、HgSe、HgTe、InAs、InP、InSb、AlAs、AlP、AlSb、Cu2S、Cu2Se、CuInS2、CuInSe2、Cu2(ZnSn)S4、Cu2(InGa)S4、TiO2合金及此等任何者之組合。
例如，就發射紅光用途而言，CdSe棒、在CdS棒中之CdSe點、在CdS棒中之ZnSe點、CdSe/ZnS棒、InP棒、CdSe/CdS棒、ZnSe/CdS棒或此等任何者之組合。就發射綠光用途而言，諸如CdSe棒、CdSe/ZnS棒、或此等任何者之組合，及就發射藍光用途而言，諸如ZnSe、ZnS、ZnSe/ZnS核殼型棒、或此等任何者之組合。
量子棒材料之實例已描述於例如國際專利申請案公開第WO2010/095140A號。
在本發明的較佳實施態樣中，該量子棒材料之整體結構長度為8nm至500nm。更佳的是，為10nm至160nm。該量子棒材料之整體直徑係在1nm至20nm之範圍。更特別的是，其為1nm至10nm。
較佳的是，該量子尺寸無機半導體材料(諸如量子棒及/或量子點)包含表面配位基。該量子棒及/或量子點的表面可經一或多種表面配位基塗覆。
不希望受到理論限制，一般認為此種表面配位基會導致量子尺寸無機半導體材料更容易分散在溶劑中。
常用之表面配位基包括膦類及膦氧化物，諸如氧化三辛基膦(TOPO)、三辛基膦(TOP)、及三丁基膦(TBP)；膦酸類，諸如十二烷基膦酸(DDPA)、十三 烷基膦酸(TDPA)、十八烷基膦酸(ODPA)、及己基膦酸(HPA)；胺類，諸如十二胺(DDA)、十四胺(TDA)、十六胺(HDA)、及十八胺(ODA)、硫醇類，諸如十六烷硫醇及己硫醇；巰基羧酸類，諸如巰基丙酸及巰基十一烷酸；及此等任何者之組合。
亦可使用基於特定目的慣常製造之其他配位基。
表面配位基之實例已描述於例如國際專利申請案公開第WO 2012/059931A號。
較佳的是，所轉化之色彩係埋在該色彩轉換體層中之基質材料中。作為該基質材料，視需要，可使用任何類型之用於光學膜為較佳的眾所周知之透明基質材料，但該基質材料應具有在色彩轉換體層製造中之良好加工性及長期耐用性。
在本發明較佳實施態樣中，可使用聚合物，特別是光可固化聚合物，及/或光敏性聚合物。例如，用於LCD濾色器中之丙烯酸酯樹脂、任何光可固化聚矽氧烷、廣泛用作光可固化之聚合物的聚乙烯基桂皮酸酯或此等任何者之組合。
基於本發明目的，用語「散射粒子」意指一種材料，該材料具有的折射率不同於包括該光散射粒子之層的基質材料且可產生米氏(Mie)散射效應，該散射粒子較佳地視需要使用。
根據本發明，作為光散射粒子，可使用任何類型之眾所周知的光散射粒子。
例如，較佳可使用以下之小型粒子：無機氧化物，諸如SiO2、SnO2、CuO、CoO、Al2O3、TiO2、Fe2O3、Y2O3、ZnO、MgO；有機粒子，諸如聚合之聚苯乙烯、聚合之PMMA；無機中空氧化物，諸如中空氧化矽；硫酸鹽，諸如BaSO4；或此等任何者之組合。
較佳的是，該光散射粒子之平均粒徑可在350nm至5μm之範圍。
不希望受到理論限制，一般認為，即使介於該光散射粒子與該層基質之間的折射率差異小至0.1時，大於350nm之平均粒徑可能會導致由稍後米式散射造成的強前向散射。
另一方面，為了藉由使用該光散射粒子獲得較佳層形成性質，最大平均粒徑較佳為5μm或更小。更佳的是，為500nm至2μm。
在一較佳實施態樣中，該第一濾色器層301包含紅光濾色器作為第一濾色器，且該第一色彩轉換體層201包含發紅光之半導體性奈米粒子作為第一色彩轉換體。
該電子元件亦可包含含有第二濾色器的第二濾色器層302，其中該第二濾色器層係配置在該第二像素102之光輸出路徑中，較佳的是該第二濾色器為綠光濾色器(圖1b))。
該電子元件亦可另外包含含有第三濾色器的第三濾色器層303，其中該第三濾色器層係配置在該第三像素103之光輸出路徑中，較佳的是該第三濾色器為藍光濾色器 (圖1b))。
每一像素之濾色器及色彩轉換體可在兩個獨立層或在單一層中。較佳情況係用於色彩轉換體及彩色層為兩個不同層。另外較佳的是包含該色彩轉換體及該濾色器二者之單一層。
如此，本發明亦關於本文所揭示之電子元件，其中該第一濾色器及該第一色彩轉換體係位於相同層中而為第一混合層501(圖2)。
非常佳的是，包含該第一色彩轉換體及該第一濾色器之該第一混合層在該色彩轉換體之濃度方面展現與光輸出路徑平行的濃度梯度。
較佳的是，在該包含色彩轉換體與濾色器二者之層中的該色彩轉換體之濃度為相對於於該層整體質量在介於10mg/m2與1g/m2之範圍，較佳的是介於20mg/m2與500mg/m2之範圍，非常佳的是介於50mg/m2與300mg/m2之範圍，及特別佳的是介於100mg/m2與200mg/m2。
在本發明另一較佳實施態樣中，該電子元件包含第四像素104(圖1、2及6)。
在本發明非常佳之實施態樣中，該有機電致發光裝置100發出白光。此可以不同方式達成，且熟習本領域之人士將毫無問題地建造適當發白光的有機電致發光裝置(例如S.Reineke等人，Reviews of Modern Physics,85，No.3(2013年7月)，1245-1293)。
另外較佳的是位在介於該第二像素102與該第二濾色器層302之間的該第二像素102之光輸出路徑152中的第二色彩轉換體層202(圖3)。非常佳的是第二色彩轉換體為發光半導體性奈米粒子，特別佳的是該第二色彩轉換體發出綠光。
該第一色彩轉換體層201及該第二色彩轉換體層202亦可以配置在該第一像素101與該第二像素102之光輸出路徑中的單一色彩轉換體層212表示，其中該共用色彩轉換體層212包含該第一色彩轉換體及該第二色彩轉換體之組成物(圖4)。
在另一較佳實施態樣中，該電子元件之有機電致發光裝置發出藍光。
再者，該第二及第三濾色器可位在位於該第二像素152及第三像素153之光輸出路徑中的組合濾色器層523中，其中該共用濾色器層523包含該第二濾色器及該第三濾色器之組成物。
在又一較佳實施態樣中，該電子元件之有機電致發光裝置發出藍綠光。
較佳的是，該第一色彩轉換體層、第二色彩轉換體層或第三色彩轉換體層中之發光半導體性奈米粒子的濃度係在10mg/m2與1g/m2之間，非常佳的是在20mg/m2與500mg/m2之間，特佳係在50mg/m2與300mg/m2之間，及最佳的是在100mg/m2與200mg/m2之間。
較佳的是，在該像素化有機電致發光裝置100與該色 彩轉換體層之間，或當該像素化有機電致發光裝置100與該濾色器層之間不存在色彩轉換體層時，該電子元件另外包含平坦化層150。平坦化層為熟習本領域之人士熟知。因平坦化層常用於顯示器技術，熟習本領域之人士可輕易地選擇最適當的平坦化層。
圖6之該電子元件表示本發明之特佳實施態樣。該元件包含4個像素、第一色彩轉換體層、第一、第二及第三濾色器層。較佳的是，該有機電致發光裝置100發出白光。
該電元件可用於例如行動裝置(mobiles)、筆記型電腦、電視的螢幕中之彩色顯示器。如此，本發明亦關於包含根據本發明之電子元件中的至少一者之彩色顯示器。
較佳的是，該彩色顯示器亦包含TFT背板600。
使用本文所揭示之發紅光的色彩轉換體具有數個有益效果。發紅光之半導體性奈米粒子與彩色顯示器中的紅光濾色器結合使用造成意外經改善之紅光，具有有利的色域及高功率效率。
本發明亦關於包含至少一種發紅光之半導體性奈米粒子及至少一種紅光濾色器的組成物。該組成物可另外包含至少一種散射粒子。
本發明亦關於包含至少一種發光半導體性奈米粒子，較佳的是至少一種發紅光之半導體性奈米粒子，及至少一種紅光濾色器之層。
性能資料可藉由特別製備包含量子棒或核殼型量子棒 作為色彩轉換體可獲得進一步改善。因此，本發明亦關於一種製備根據本發明之包含量子棒或核殼型量子棒或其組合的電子元件之方法，其特徵在於包含該量子棒或核殼型量子棒之色彩轉換體層係至少部分定向，而該定向較佳係藉由定向沉積或藉由在其沉積至該像素化有機電致發光裝置之前拉伸而進行。可使用任何方法以定向該色彩轉換體層。熟習本領域之人士可毫無困難地選擇最適當方法。色彩轉換體層之定向特別有利於光之極化、光之外耦合(outcoupling)、及光之亮度。
該定向可例如經由拉伸(例如WO 2012/059931)或使用藉由預結構化成具有凹口的基板而發生。
可使用本技術中為人熟知的其他技術以極化該發出之光或改善光耦合。達成此之較佳方法為WO 2015/151092 A1及WO 2015/198327 A1中所揭示者。
所得之裝置具有取決於該色彩轉換體層之結構化程度的特殊結構。
因此，本發明亦關於藉由上述方法所獲得之電子元件。
根據本發明之彩色顯示器係藉由下列優於先前技術的優點著稱：1.根據本發明之裝置顯示比根據先前技術裝置更高之色彩純度；2.根據本發明之裝置顯示經改良之效率；3.根據本發明之裝置可以低製造成本容易地製備； 4.根據本發明之裝置特別適於大量製造；5.根據本發明之裝置具有比根據先前技術之裝置更長的使用壽命。
將理解可進行本發明前述實施態樣之變化且其仍在本發明範圍內。除非另外指定，否則本說明書中所揭示之每一特徵可由用於相同、等效或相似目的的替代性特徵替代。如此，除非另外指定，否則所揭示之每一特徵僅為等效或相似特徵之一般系列的一實例。
本說明書中所揭示之所有特徵可以任何組合方式結合，但此等特徵及/或步驟中至少部分互斥之組合除外。特別是，本發明之較佳特徵可應用於本發明所有態樣，且可以任何組合使用。同樣地，可獨立(非組合)使用非基本組合中所述之特徵。
將理解許多上述特徵，特別是該等實施態樣之特徵其自身為發明性的而不只作為本發明實施態樣的一部分。除了任何本文主張之任何發明之外或者替代本文主張之任何發明，可為該等特徵尋求獨立的保護。
可摘要此處所揭示之教示及與所揭示之其他實例結合。
本發明之其他特徵在該等圖式及下文範例實施態樣之說明過程中將變明白，該等圖式及範例實施態樣係提供以作為本發明例證且無意限制本發明。
在下文操作實例中，參考附圖將更詳細描述一些上述實施態樣。
100‧‧‧有機電致發光裝置
101、102、103、104‧‧‧像素
151、152、153、154、251、252‧‧‧光輸出路徑
201、202‧‧‧色彩轉換體層
301、302、303‧‧‧濾色器層
351、352、353、354‧‧‧光
501‧‧‧單一層
212‧‧‧共用色彩轉換體層
523‧‧‧共用濾色器層
10‧‧‧陰極層
20‧‧‧電子傳輸層
30‧‧‧紅、綠或黃光發射層
40、70‧‧‧電洞傳輸層
50‧‧‧電荷產生層
60‧‧‧藍光發射層
90‧‧‧陽極
150‧‧‧平坦化層
600‧‧‧TFT背板
700‧‧‧玻璃
圖1於a)及b)中描繪根據本發明電子裝置的不同配置。
圖2顯示根據本發明之電子裝置。
圖3顯示另一根據本發明之電子裝置。
圖4顯示根據本發明之像素化裝置。
圖5顯示根據本發明之另一電子裝置。
圖6描繪包含像素化串接OLED作為發白光有機電致發光裝置100之全彩色顯示器的實例。
圖7顯示實施例3中所使用之白光OLED的電致發光光譜。
圖8顯示實施例3中所使用之紅光濾色器的透射光譜。
圖1於a)及b)中描繪根據本發明電子裝置的不同配置。該電子裝置包含含有第一像素101、第二像素102、第二像素103及隨意的第四像素104之有機電致發光裝置100。該等像素發出相同的光，但以電子方式獨立控制。該裝置在第一像素之光輸出路徑151中包括包含第一發光半導體性奈米粒子的色彩轉換體層201。在該第一色彩轉換體層201之光輸出路徑251中，該電子裝置另外包含第一濾色器層301。該第一濾色器層301最終發出光 351。該第二像素102、第三像素103及第四像素104之光輸出路徑分別以152、153及154表示。藉由像素直接發射或藉由濾色器層發射至該電子裝置外部之光係以351、352、353及354表示。在b)中，第二濾色器層302及第三濾色器層303係分別配置在該第二像素102及該第三像素103的光輸出路徑中。
圖2顯示根據本發明之電子裝置，其中該第一色彩轉換發光半導體性奈米粒子及該第一濾色器係作為組成物用於單一層501中。
圖3顯示另一根據本發明之電子裝置，其中第二色彩轉換體層202係配置在該第二像素102之光輸出路徑152中。該第二濾色器層302係配置在該色彩轉換體層202之該光輸出路徑252中。
圖4顯示根據本發明之像素化裝置，其具有第一像素及第二像素之共用色彩轉換體層212。
圖5顯示根據本發明之另一電子裝置，其中共用濾色器層523係配置在該第二像素102及第三像素103之光輸出路徑152及153中。
圖6描繪包含像素化串接OLED作為發白光有機電致發光裝置100之全彩色顯示器的實例，其中該等編號具有下列意義：201-包含至少一種發紅光之半導體性奈米粒子的第一色彩轉換體層；301-為紅光濾色器之第一濾色器；302-為綠光濾色器之第二濾色器；303-為藍光濾色器之第三濾色器；10-第一、第二、第三及(隨意的)第 四像素之陰極層；20-第一、第二、第三及第四像素電子傳輸層(ETL)；30-第一、第二、第三及第四像素之紅/綠或黃光發射層；40-第一、第二、第三及第四像素之電洞傳輸層(HTL)；50-第一、第二、第三及第四像素之電荷產生層；60-第一、第二、第三及第四像素之藍光發射層；70-第一、第二、第三及第四像素之電洞傳輸層(HTL)；90-第一、第二、第三及第四像素之陽極(例如ITO)；150-平坦化層；600-TFT背板：氧化物、LTPS(低溫多晶矽)；700-玻璃。
圖7顯示實施例3中所使用之白光OLED的電致發光光譜。
圖8顯示實施例3中所使用之紅光濾色器的透射光譜。
實例 實施例1 製備發光半導體奈米粒子 製備發紅光之奈米棒的CdSe核：
在150℃將含有0.06g之氧化鎘、0.28g之十八基膦酸(ODPA)及3g之氧化三辛基膦(TOPO)的3頸燒瓶除氣一個半小時。在手套工作箱中藉由將58mg之元素Se溶解於20mL管瓶中的0.36g之三正辛基膦(TOP)而製備該硒前驅物。將1.5g之TOP置於第二個管瓶中。在除氣之後，該燒瓶係經氬沖洗，且加熱至約300℃，至 達到光學澄清度。此時，將1.5g之TOP緩衝注入該燒瓶。該燒瓶係進一步加熱至350℃，於此時，將該TOP：Se迅速注回該燒瓶。反應時間取決於所希望的核尺寸。該反應係藉由移除加熱源而停止。藉由1：1之甲苯：甲醇混合物將該等核溶解且沉澱。在該第一步驟中，合成直徑為3.4nm之CdSe核。
製備CdSe/CdS發紅光之奈米棒：
在150℃將含有0.12g之氧化鎘、0.16g之己基膦酸(hexaphosphonic acid，HPA)、0.56g之十八基膦酸(ODPA)及3g之氧化三辛基膦(TOPO)的3頸燒瓶除氣一個半小時。硫前驅物係藉由將0.12g之元素硫溶解於20mL管瓶中的1.5g之三正辛基膦(TOP)而製備。將1.5g之TOP置於第二個管瓶中。所希望之核的量係視所希望之奈米棒長度而定。就23nm長之棒而言，需要2.3*10-7莫耳之CdSe。在將該硫溶解之後，將該TOP：S倒至該經純化之核上並混合之，直到該等核達到完全溶解。在除氣之後，該燒瓶係經氬沖洗且加熱至約300℃，至達到光學澄清度。此時，將1.5g之TOP緩衝注入該燒瓶。該燒瓶係進一步加熱至360℃，於此時，將該TOP：S：CdSe迅速注回該燒瓶。使該反應靜置8分鐘。該反應係藉由移除加熱源而停止。使用上述直徑為3.4nm之CdSe核所合成的奈米棒在甲苯溶液中測量時具有23x7nm之尺寸，其發射最大值在628nm，且半高寬(FWHM)為24nm。
實施例2 色彩轉換膜之製備及特徵表示
未拉伸之膜係依照與WO 2011/092646(LIGHTING DEVICES WITH PRESCRIBED COLOUR EMISSION)中所揭示製程相似的製程製備。製備兩種不同膜，一種為散射膜(稱為QFilm2)及一種為非散射膜(稱為QFilm1)。用於製備該等膜之奈米棒的製備係於前文所述。
製備非散射膜(QFilm1)：
製備奈米棒溶液。為此，將特定量之奈米棒添加至4ml甲苯中。其用量的選擇是使得當該溶液稀釋50倍時，在450nm獲得10mm路徑之石英光析管的光學密度為0.27。其次，將例如可得自Sigma-Aldrich之1.1g的聚(乙烯基丁醛-共-乙烯醇-共-乙酸乙烯酯)(PVB)溶解於15ml甲苯中。在攪拌下將25%之該PVB溶液添加至該奈米棒溶液。將所得之奈米棒及PVB的溶液放於6cm×6cm玻璃板上，插置入乾燥器且抽真空15小時，之後該混合物為固態，且可從該玻璃板移除所得之膜。
製備散射膜(QFilm2)：
該散射膜(QFilm2)係以相同方式製備，但將額外的55mg之BaSO4添加至該PVB溶液。該膜之量子產率係以Hamamatsu Quantaurus QY C11347-11測量，且獲得該非 散射膜之值為63%，而散射膜之值為66%。該非散射膜之光學密度係使用Shimadzu UV-1800分光光度計測量，且獲得1.28之值。
經拉伸膜(稱為QFilm3)係依照WO 2012/059931(POLARIZING LIGHTING SYSTEMS，實施例1)中所述之製程，以拉伸比為4所製備。該等拉伸之前的膜係依照與上述非散射膜之相同製程製備。極化比係藉由將與拉伸軸平行之經極化的發光之強度除以與該拉伸軸垂直之發光而獲得。該實例之經拉伸膜展現2.7之極化比。該等膜之量子產率係以Hamamatsu Quantaurus QY C11347-11測量，且獲得64%之值。該等膜之光學密度係使用Shimadzu UV-1800分光光度計測量，且獲得0.75之值。
實施例3 裝置製造及特徵表示 性能資料之測定：
從亮度及電流強度計算電流效率(以cd/A)計。亮度係以經校準的光電二極體沿前向方向測量。記錄亮度為1000cd/m2之電致發光光譜。計算該等光譜之CIE 1931 x及y色座標。外部量子效率(EQE，以%測量)係在朗伯發射(lambertian emission)的假設下，從1000cd/m2之電流效率、電壓及電致發光光譜計算。
下列實施例係使用發白光之OLED。該電致發光光譜係示於圖7。該OLED具有之EQE為29.3%。
作為根據當前技術之對照實例，將紅光濾色器(Lee Filter 106，"Primary red")置於該OLED上。該濾色器之透射光譜係示於圖8。使用C14H12O2作為介於該OLED與該濾色器之間的浸油。所得之裝置顯示紅光，CIE 1931色座標x=0.67，y=0.32，且EQE為4.7%。
作為發明實例，將含有奈米棒之膜(QFilm)置於該濾色器與該OLED之間。應用C14H12O2作為介於該OLED與該QFilm之間以及介於該QFilm與該紅光濾色器之間的浸油。
若使用非散射QFilm1，該EQE提高至7.1%，其相當於比當前技術的改善50%。此裝置之色座標為x=0.68，y=0.32，因此與來自該對照實例之裝置的色座標實質上相同。
若使用散射QFilm2，該EQE提高至8.0%，其相當於改善70%。此裝置之色座標為x=0.68，y=0.32，因此與來自該對照實例之裝置的色座標幾乎相同。
若使用經拉伸之非散射QFilm3，該EQE提高至5.8%，其相當於改善約20%。此裝置之色座標為x=0.68，y=0.32，因此與來自該對照實例之裝置的色座標幾乎相同。
若使用兩個QFilm3代替一個QFilm3，且在該兩個膜之間應用浸油，該EQE提高至6.3%，其對應於改善35%。此裝置之色座標為x=0.68，y=0.32，因此與來自該對照實例之裝置的色座標實質上相同。
100‧‧‧有機電致發光裝置
101、102、103、104‧‧‧像素
151、152、153、154、251‧‧‧光輸出路徑
201‧‧‧色彩轉換體層
301‧‧‧濾色器層
351、352、353、354‧‧‧光

Claims (23)

  1. 一種電子元件，其包含a)像素化有機電致發光裝置(100)，其包含相同但獨立電子控制之第一發光像素(101)、第二發光像素(102)、第三發光像素(103)；b)第一色彩轉換體層(201)，其配置在該第一像素(101)之光輸出路徑(151)中，其中該色彩轉換體層(201)包含至少一種發光半導體性奈米粒子作為第一色彩轉換體；c)第一濾色器層(301)，其係配置在包含第一濾色器之該第一色彩轉換體層(201)的光輸出路徑(251)中。
  2. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中該第一濾色器層(301)包含紅光濾色器作為第一濾色器，且該第一色彩轉換體層(201)包含發紅光之半導體性奈米粒子作為第一色彩轉換體。
  3. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中包含第二濾色器的第二濾色器層(302)係配置在該第二像素(102)之光輸出路徑中，較佳的是該第二濾色器為綠光濾色器。
  4. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中包含第三濾色器的第三濾色器層(303)係配置在該第三像素(103)之光輸出路徑中，較佳的是該第三濾色器為藍光濾色器。
  5. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中該第一濾色器及該第一色彩轉換體係位於相同層中而為第一混合層(501)。
  6. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中該顯示器包含第四像素(104)。
  7. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中該像素化有機電致發光裝置之像素發出白光。
  8. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中該裝置在介於該第二像素(102)與該第二濾色器層(302)之間的該第二像素(102)之光輸出路徑(152)中包括包含第二色彩轉換體之第二色彩轉換體層(202)，較佳的是該第二色彩轉換體為發光半導體性奈米粒子，最佳的是該第二色彩轉換體發出綠光。
  9. 如申請專利範圍第8項之電子元件，其中該第一色彩轉換體層(201)及該第二色彩轉換體層(202)係以配置在該第一像素(101)與該第二像素(102)之光輸出路徑中的單一共用色彩轉換體層(212)表示，其中該共用色彩轉換體層(212)包含該第一色彩轉換體及該第二色彩轉換體之組成物。
  10. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中該有機電致發光裝置發出藍光。
  11. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中該裝置包含在該第二像素(152)及第三像素(153)之光輸出路徑中的共用濾色器層(523)，其中該共用濾色器層包含 該第二濾色器及該第三濾色器之組成物。
  12. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中該有機電致發光裝置發出藍綠色光。
  13. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中該第一色彩轉換體層、第二色彩轉換體層或第三色彩轉換體層中之發光半導體性奈米粒子的濃度係在10mg/m2與1g/m2之間，較佳的是在20mg/m2與500mg/m2之間，最佳的是在50mg/m2與300mg/m2之間，特佳係在100mg/m2與200mg/m2之間的範圍。
  14. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中該發光半導體性奈米粒子係選自量子點、核殼型量子點、量子棒、核殼型量子棒及其組合。
  15. 如申請專利範圍第14項之電子元件，其中該發光半導體性奈米粒子係選自InGaP、CdSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS、ZnTe、HgSe、HgTe、CdZnSe、InP、InN、GaN、InSb、InAsP、InGaAs、GaAs、GaP、GaSb、AlP、AlN、AlAs、AlSb、CdSeTe、ZnCdSe、PbSe、PbTe、PbS、PbSnTe、及Tl2SnTe5及其組合。
  16. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中該濾色器係選自染料及顏料。
  17. 如申請專利範圍第1項之電子元件，其中在該像素化有機電致發光裝置(100)與該色彩轉換體層之間，或當該像素化有機電致發光裝置(100)與該濾色器層之間不存在色彩轉換體層時，該裝置另外包含平坦化層 (150)。
  18. 一種彩色顯示器，其包含如申請專利範圍第1至17項中任一項之電子元件中的至少一者。
  19. 如申請專利範圍第18項之彩色顯示器，其中該彩色顯示器包含TFT背板(600)。
  20. 一種發紅光之半導體性奈米粒子的用途，其係用於與彩色顯示器中的紅光濾色器結合，以產生紅光，而有利於色域及高功率效率，該彩色顯示器包含有機電致發光裝置，較佳包含有機發光二極體(OLED)。
  21. 一種層，其包含至少一種發紅光之半導體性奈米粒子及至少一種紅光濾色器。
  22. 一種製備如申請專利範圍第1至17項中任一項之電子元件的方法，其特徵在於包含量子棒、核殼型量子棒或其組合之該色彩轉換體層係至少部分定向，而該定向較佳係藉由定向沉積或藉由在其沉積至該像素化有機電致發光裝置之前拉伸而進行。
  23. 一種電子元件，其可根據如申請專利範圍第22項之方法獲得。
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