TW201707783A - 用於改進發光二極體之效率的程序 - Google Patents

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Abstract

提供一種用於改進發光二極體(LED)之外部量子效率的程序，其係藉由將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露於一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內一段暴露時間。進一步提供用於製造一具改進之外部量子效率之發光二極體的套件與程序，其包括將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露於一數量之氫或氫氣，或暴露於一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內一段暴露時間。

Description

用於改進發光二極體之效率的程序 【相關申請之交叉引用】
本專利申請要求申請於2015年五月20日美國臨時專利申請案編號62/164,104的優先權，該申請之內容在此經由引用的方式併入。
【政府資助】
本發明係由政府資助，受國家科學基金會獎助之小型企業創新研發計畫(SBIR)第二期(Phase II)補助編號1353411。因此政府對本發明持有特定的權利。
本發明一般而言與用於製造發光二極體(light emitting diode，LED)之程序相關，與特別是用以改進LED效率之製造程序。
發光二極體(LED)為技術與經濟有利的固態光源。LED能可靠地提供具高亮度的光，因此在過去幾十年來他們在許多應用中發揮關鍵作用，包括平面顯示器(flat-panel displays)、交通信號燈以及光通訊(optical communications)。當電子與電洞被電流驅動而注入接面區域，他們在此復合(recombine)並藉由放射光子釋放他們的能量。LED的效率對這些應用有重要的影響。具高內部效率的傳統表面發光二極體 (surface-emitting LED)苦於相對低的外部量子效率。例如，量子點LED顯示約2-5%之外部量子效率。這些低外部量子效率係與LED之型態(configuration)無關，其可為下發光、上發光且/或倒置式型態。
外部量子效率係為從一LED發出之光子的數目與注入至LED之電子的數目的比率。外部量子效率係定量一LED裝置將電子轉換成光子並讓他們以可見光或某些例子以紅外線形式離開的效率。其中改進外部量子效率的一種方法可經由藉正向老化效應增加光學輸出而觀測得。
外部量子效率為注入效率、內部量子效率與提取效率(extraction efficiency)的函數。內部量子效率為作用區內所有電子電洞復合產生光子的比率，而提取效率為在該作用區產生之光子離開該裝置的比率。已有某些方法企圖增加外部量子效率，例如使一LED表面粗糙並施用一後鏡(back mirror)。這使得通常在LED內部反射的光反射離開LED而增加光強度，因此改進該提取效率以及該外部量子效率。
最大化內部量子效率和注入效率以及外部量子效率的方法在本領域中相對較為眾所周知。在製造一裝置時能藉由材料選擇而最大化內部量子效率和注入效率，為適當的能隙、有機層之最高佔用分子軌域(highest occupied molecular orbital，HOMO)與最低未佔用分子軌域(lowest unoccupied molecular orbital，LUMO)能階、電子親和力、游離電位以及無機層之功函數選擇材料。已有一些方法用來增加外部量子效率，例如在一LED中使用後鏡、蝕刻波導、反射基板或反射中間層，但成果有限。儘管如此，迄今為止無人研究製造程序對LED之外部量子效率的影響。
應注意到一LED之外部量子效率的某些改進已通過量子 點發光二極體之使用而達成。量子點發光二極體(Quantum dot LED，QD-LED)已被開發用於顯示器與發光源。無機量子點光發射器較有機發光二極體(organic LED，OLED)和其他發光二極體有一些優勢，其中更重要的是優良的色純度。量子點(QD)為半導體奈米微晶，其半徑小於塊狀激子波耳半徑(bulk exciton Bohr radius)。電子與電洞在所有三維空間之量子侷限導致隨著微晶尺寸縮小該QD之有效能隙增大，其中當量子點尺寸縮小，量子點之該光吸收與發光移往較高能量(藍移)。例如，一硒化鎘(CdSe)QD能只根據該QD的大小發射任何單色可見光，且能用來產生發射白光的QD-LED陣列。量子點之發光顏色也能經由其成份組成而調整。例如，ZnxCd1-xS發射藍光、ZnxCd1-xSySe1-y發射綠光而ZnxCd1-xSe發射紅光。適當的量子點已在美國專利US 2012/0138894 A1解說，此將其整體併入本文。可以理解，使用量子點改進了裝置之外部量子效率。奈米粒子也已知用來改進裝置之特性。尤其是將氧化鋅奈米粒子結合至LED裝置進一步改進LED裝置的效率與壽命。
儘管如此，在LED之元件的製造程序中改進LED之該外部量子效率仍有未竟之需求，僅舉數例如陽極、陰極或量子點。更進一步，在提供協助改善一老化之LED之外部量子效率的方法上仍有未竟之需求。
本發明提供一種用於改進發光二極體(LED)之外部量子效率的程序，其係藉由將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露於一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內一段暴露時間。本發明進一步提供用於製造一具改進之外部量子效率之發光二極體的套件與程序，其包括將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED 或一組裝完全之LED暴露於一數量之氫或氫氣，或暴露於一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內一段暴露時間。
已經顯示將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露於一數量之氫或氫氣，或暴露於一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內一段暴露時間，改進一典型的LED或QD-LED的外部量子效率至將近10倍的改善，顯示外部量子效率向上18%至20%。
本發明進一步詳細參照以下附圖。這些圖並非用以限制本發明之範圍，而是用以說明本發明之特定方面。
圖1所示為根據本發明之一實施例之具一奈米微粒電子注入層之一量子點(QD)LED的結構簡圖。
圖2所示為當氧化鋅膜暴露至氫氣後效率滾降的減少，此為電荷平衡被改進的指標。好的電荷平衡(電子與電洞之間)對LED更高的效率與更長的壽命而言為必要的。
圖3描述一完整的裝置暴露過氫氣與水後達到最佳效率。
圖4繪示一使用退化的量子點的完整LED暴露後，在發光上除了微乎其微的不均勻性之外還有正向老化效應。
圖5繪示暴露至氫氣後以非酸性紫外光硬化型樹脂封裝之一裝置的外部量子效率的數據。
圖6繪示暴露至氫氣後以非酸性紫外光硬化型樹脂封裝後再燒固(baked)一段時間之一裝置的外部量子效率的數據
圖7A與7B繪示裝置性能的散佈。圖7A描述具典型封裝之裝置性能的典型散佈。圖7B描述以氫處理(封裝後燒固)之裝置性能的散佈。
本發明具有實用性於提供具有相對於傳統LED優良之外部量子效率的一LED。本發明藉由在製造過程中暴露該LED之元件或藉由暴露部分組裝或組裝完全之一LED達到優良的性能。儘管如此，在LED之元件的製造程序中改進LED之該外部量子效率仍有未竟之需求，僅舉數例如陽極、陰極或量子點。更進一步，在提供協助改善一老化之LED之外部量子效率的方法上仍有未竟之需求。不受特定理論的約束，據信藉由在製造一或多個元件之過程中或在製造一LED中暴露一LED的元件或藉由暴露部分組裝或組裝完全之一LED，氫藉由鍵結過程與界面、表面和/或塊狀缺陷態(defect state)交互作用隨後減緩這些缺陷態之負面效應。
以下詳述於本質上僅為示例性，不以任何方式試圖限制本發明之範圍、其應用或使用，其可變化。本發明係以相關於本文所包含之非限制性定義和術語予以說明。這些定義和術語並非旨在作為對本發明之範圍或實踐的限制，而僅是用於說明與描述之目的。
本文所用之〝一LED之一或多個元件〞係指至少一玻璃蓋、至少一量子點、至少一奈米粒子、至少一量子點層、至少一奈米粒子層、至少一陰極、至少一電子傳輸層、至少一發光層、至少一電洞傳輸層、至少一電洞注入層、至少一陽極、至少一基板、至少一中間層以及至少一金屬層。
本文所用之〝正向老化效應〞係指電流效率、功率效率和/或外部量子效率隨著時間不斷改進之現象。
本文所用之〝包含較高含量之氫的大氣〞係指一定義之空間內包含較通常空氣所含更高濃度的氫。在至少一實施例中一包含較高 含量之氫的大氣包括含有一定量氫之手套箱或聚碳酸酯室，不論該氫為雙原子或單原子氫氣，以及不論該氫同位素為氘、氚、氕或他們的組合。在一些實施例中，該包含較高含量之氫的大氣包括一N2H2氣體混合物並有H2濃度為20%或更高的。在一些實施例中，該氫或氫氣係為一活性氫或氫氣。可以理解，該大氣可在真空中、常壓或加壓下。
本文所用之〝成形氣體〞(forming gas)係指氫(莫耳分率變化)與氮氣之混合物。
本文所用之〝活性氫〞係指一氫分子(H2)其中個別氫原子鍵結之電子對的至少其中一個被激發，產生一對能量上不穩定因此相當具反應性的自由氫原子。不受特定理論的約束，當一氫分子的鍵被具必要能量(H2之鍵解離能為4.52eV，其需要波長為274nm之一光子)之一光子切斷時，氫活化能發生。在一些實施例中，產生波長274nm之光子的一水銀放電燈被用來產生一數量之活性氫。
本文所用之〝聚碳酸酯室〞係指一密封外殼，其可進一步包括用於維護濕敏性項目的乾燥劑，如用於其他用途之氯化鈷紙。一聚碳酸酯室之常見使用係用於保護吸濕性或與濕氣中水分反應之化學藥品。
本文所用之〝組裝完全之LED〞係指一LED其包含至少一陽極、至少一陰極、至少一p型材料以及至少一n型材料。在至少一實施例中，一組裝完全之LED包括至少一陽極、至少一陰極、至少一電子傳輸層、至少一電洞傳輸層以及至少一發光層。在另一實施例中，一組裝完全之之LED包括至少一基板、至少一陽極、至少一電洞注入層、至少一電洞傳輸層、至少一量子點發光層、至少一電子傳輸層、至少一陰極以及至少一玻璃蓋。可以理解，該玻璃蓋根據封裝方式可為一平板玻璃 或中空玻璃。
本文所用之〝部分組裝之LED〞係指一LED之至少二個或更多元件連結或鍵結一起。在至少一實施例中，部分組裝之一LED包括至少一基板、至少一陽極、至少一電洞注入層、至少一電洞傳輸層、至少一量子點發光層、至少一電子傳輸層以及至少一陰極，而不包括至少一玻璃蓋。
本文所用之〝退化的LED〞或〝退化的元件〞係包括一LED、部分組裝之LED或組裝完全之LED的任何元件而其性能特性係低於正常元件、部分組裝之裝置或組裝完全之裝置的性能特性。在一些實施例中，一LED或元件因長期使用或暴露至高電流或高室溫而成為退化的。
可以理解，在實例中當提供一範圍之數值時該範圍係旨在不只包含該範圍之端點值亦包含該範圍之中間值並明確地被包含在範圍內並隨著該範圍之最後有效數變化。舉例而言，從1至4之一列舉的範圍係旨在包括1-2、1-3、2-4、3-4以及1-4。
本發明提供一種用於改進一發光二極體(LED)之效率的方法，其包括將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露於一數量之氫或氫氣。本發明之替代實施例包括將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露於一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內。在至少一實施例中，將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露於一段暴露時間。不受特定理論的約束，據信藉由將LED元件或部分組裝或組裝完全之LED暴露至氫，造成氫鍵結至缺陷態並減緩這些缺陷態的負面效應。LED之效率(電子-光子轉換)因為表面缺陷態而減低是相對的眾所皆知。因此藉由將該材料、元件、部分組裝或組裝完全之LED暴露至氫，減緩 這些缺陷態之負面效應改進一LED的效率。LED元件包括至少一玻璃蓋、至少一量子點、至少一奈米粒子、至少一量子點層、至少一奈米粒子層、至少一陰極、至少一電子傳輸層、至少一發光層、至少一電洞傳輸層、至少一電洞注入層、至少一陽極、至少一基板、至少一中間層以及至少一金屬層。在一些實施例中，一發光層包括至少一量子點。
在本領域中已知有許多合適的氫源。氫源包括氣體罐或槽、氣體燭以及成形氣體。額外的氫源包括溶劑、黏著劑、有機酸、化石燃料以及燃料電池(例如金屬氫化物)。一些氫源可直接施用，而其他氫源係置於製造或封裝方法之鄰近處且從溶劑或其他氫源而來之氫。應可理解，氫濃度應受限於氫之可燃性的結果。為減少爆炸之風險，建議氫濃度低於18%。儘管如此，在至少一實施例中，該材料、元件、部分組裝或組裝完全之LED被暴露至氫濃度20%或更低。氫通常與其他氣體混合以維持濃度低於爆炸的程度。在至少一實施中，該氫大氣係為氫氣與至少依其他氣體的混合、氫氣與氮氣的一混合、氫氣與一惰性氣體的混合或其組合。該材料、元件、部分組裝之LED或組裝完全之LED的暴露時間可根據其偏好而變化，但已知越長的氫暴露時間在改進裝置之效率上有更大的效果。在至少一實施例中，該段暴露時間係至少為30分鐘、至少為12小時或至少為24小時。可以理解，暴露時間可為任何持續時間增加而某些材料或元件因這些暴露受益，因此進一步改進效率並無形中增加一特定裝置的壽命。氫暴露可進行於存在一氬氣或成形氣體之環境下。
在增加該裝置之性能與效率的程序中，燒固該材料、元件、部分組裝之LED或組裝完全之LED已顯示出額外好處與助益。因此在本發明程序之一些實施例中，該材料、元件、部分組裝之LED或組裝 完全之LED被燒固一段燒固時間。類似於氫暴露，不同之燒固時間提供改進的結果。在至少一實施例中，該一段燒固時間係至少為30分鐘、至少為12小時或至少為24小時。此外，已在不同的溫度測試該材料、元件、部分組裝之LED或組裝完全之LED之燒固，但燒固溫度應受限制特別是因為氫的爆炸性質。在至少一實施例中，該材料、元件、部分組裝之LED或組裝完全之LED之燒固係在低於150℃之一溫度下進行。
一些實施例進一步包括將材料、元件、部分組裝之LED或組裝完全之LED暴露至一數量之水，因此進一步改進一LED之性能與效率。在至少一實施例中，當暴露至一數量之氫或氫氣或暴露至一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內時，將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露至一數量之水。可以理解，水與氫暴露亦能結合燒固，因此包括本公開說明之所有發明程序。因此在至少一實施例中，將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露至一數量之水、燒固、暴露至一數量之氫或氫氣或暴露至一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內。
可以理解，材料與元件之缺陷態係發生於若干之製造程序中。因此可以理解，在一氫大氣中製造某些元件進一步該進LED之性能與效率。在至少一實施例中，一或多個量子點在合成之後被暴露至由活性金屬與弱酸生成之活性氫中。在至少一實施例中，一或多個量子點在氫環境下純化。在一些實施例中，一LED之元件係在一氫環境下製造。在至少一實施例中，量子點係在一氫大氣下合成。在至少一實施例中，量子點合成後被暴露至由活性金屬與弱酸生成之活性氫中。在至少一實施例中，量子點合成後被暴露至藉由將該一或多個量子點放在存有一溶劑或其他氫源而生成之氫中。在至少一實施例中，氧化鋅奈米粒子係在一氫大氣下合成。 在一些實施例中，該LED係在一氫環境下組裝或部分組裝。在另一方法中，量子點之原位氫化作用可藉由在量子點合成後於反應器產生氫而完成。氫可用活性金屬與弱酸反應而產生〔註：強酸(礦酸/無機酸)與QD反應、溶解/腐蝕QD〕。任何正電性強於氫之金屬可被用作金屬源；這些金屬源包括鹼金屬、鹼土金屬、鋅、鋁等等。脂肪族或芳香族羧酸和醇可作為酸源。脂肪族單羧酸如甲酸、乙酸；二羧酸如乙二酸、丙二酸；芳族羧酸如本甲酸以及他們的衍生物可被用作酸源。當使用活性非常強的金屬如鈉或鉀時，醇能作為酸用來產生氫。
其他實施例提供用於復原退化的發光二極體(LED)的方法。可以理解，某些LED因在該LED元件之製造程序上的波動或不一致而導致有較低之性能特性。此外，進一步可理解，因長期使用的結果LED隨著時間退化。可能造成一LED退化的額外因素包括通過LED的電流數量、i2R流失或使用LED時的室溫。藉由將一退化的LED、部分組裝之一退化的LED或一組裝完全之退化的LED暴露至一數量之氫、氫氣或活性氫，或暴露至一包含較高含量之氫、氫氣或活性氫的大氣而達到復原退化，其中所述之暴露進行於一段元件暴露時間。在至少一實施例中，可同樣地進行燒固或暴露至水。
本領域之技術人員應可理解，本文所述之方法與套件可用於任何型態之LED或退化的LED。在一些實施例中，該LED或退化的LED係為一量子點LED(QD-LED)。在其他實施例中，該LED或退化的LED係為一有機LED(OLED)。而在其他實施例中，該LED或退化的LED係為一無機LED。
實例
可以理解，儘管本發明已結合其詳述描述進行說明，前述 描述旨在說明而非限制本發明之範圍，該範圍係由所附專利範圍界定。其他方面、優點和修改係在下列本申請專利範圍之內。
實例1-氫大氣中合成量子點
下列量子點合成係進行於包含18%氫氣與82%氮氣之一手套箱中。將0.2毫莫耳之氧化鎘、4毫莫耳之乙酸鋅以及5毫升之油酸(OA)置於一50毫升之燒瓶中加熱至170℃於流動之高純度的氬氣中30分鐘。然後加入15毫升之1-十八烯至該燒瓶中且溫度提高至300℃。包含0.1毫莫耳之硒與3.5毫莫耳之硫溶於2毫升之三辛基膦(TOP)之一儲液被迅速注入該燒瓶。該反應溫度保持10分鐘接著冷卻至室溫。將所生成之量子點(QD)清洗數次且最後分散在甲苯中。改變該前驅物之比率以形成具不同發光與奈米結構之QD。對Cd1-xZnxS/ZnS量子點之典型合成而言，該前驅物與上述相同，除了該儲液係被注入兩次。第一次，將該溶於ODE之硫磺粉快速注入該燒瓶並將溫度增加至310℃。反應進行八分鐘後，接著將溶於ODE之硫磺粉導入該反應器，於310℃下讓硫化鋅殼成長40分鐘，然後冷卻至室溫。
實例2-氫大氣中組合量子點LED
一量子點LED(QD-LED)係在一具有升高的氫濃度之環境下組裝。該QD-LED係示意性示於圖1中，且由在一玻璃基板上之一銦錫氧化物(ITO)透明陽極、一聚3,4二氧乙基噻吩：聚苯乙烯磺酸複合物(PEDOT：TPSS)電洞注入層、一聚9,9-二辛基芴-共-N-(4-(3-甲基丙基))二苯胺(TFP)電洞傳輸層、作為發光層之電子點、一ZnO奈米粒子電子傳輸層以及一鋁(Al)陰極所組成。
實例3-氫大氣中暴露氧化鋅膜
包括氧化鋅(ZnO)膜之一電子傳輸層的一LED係在一高 純度氮氣手套箱環境下組裝，此外將ZnO膜暴露至一氫環境至少12小時。將ZnO膜暴露至氫除了典型LED組裝外包括一些額外的步驟。首先，該QD-LED係透過該氧化鋅NP層組裝。圖1所繪示該層以包括，但該鋁陰極尚未沈積。當該ZnO層沈積後，該未完成之裝置被放在一聚碳酸酯室然後密封，使得該聚碳酸酯室之大氣與該手套箱內的相同。接著，將該聚碳酸酯室從手套箱移出並抽真空五分鐘至一氣壓為~10毫巴。然後以氮氣與氫氣之一混合回填至該聚碳酸酯室一段時間。最後，將該聚碳酸酯室帶回手套箱並且沈積該鋁陰極。圖2所示為外部量子效率作為電流密度的函數，與相同裝置但未在升高之氫環境下的組裝比較。
實例4-量子點LED組裝後暴露至氫大氣中
將實例2之該QD-LED在一高純度氮氣手套箱環境下組裝。當該LED組裝完成時，將該LED暴露至包含20%氫之一成形氣體的一聚碳酸酯室中一段長於24小時的時間。觀察到增加外部量子效率、增加亮度與壽命之令人驚喜的結果，因此以氫處理顯示出正向老化效應。將部分組裝之LED暴露至類似環境中也觀察到類似的結果。
實例5-部分組裝之量子點LED暴露至氫大氣中
將實例2之該QD-LED在一高純度氮氣手套箱環境下組裝。在該LED組裝完成之前，將該LED暴露至包含20%氫之一成形氣體的一聚碳酸酯室中一段長於24小時的時間，然後將該裝置以非酸性紫外光硬化型樹脂封裝。該組裝之LED組裝之後五天期間的外部量子效率作為亮度的函數顯示於圖5。觀察到增加外部量子效率、增加亮度與壽命之令人驚喜的結果，因此以氫處理顯示出正向老化效應。在暴露期間沒有特意將水引入大氣中而且該氫係未被活化的。
實例6-部分組裝之量子點LED暴露至氫大氣中
重複實例5在以非酸性紫外光硬化型樹脂封裝後加上燒固該LED一段時間的額外步驟。該組裝之LED組裝之後五天期間的外部量子效率作為亮度的函數顯示於圖6。圖7A描述具典型封裝之裝置性能的典型散佈。圖7B描述以氫處理(封裝後燒固)之裝置性能的散佈。觀察到令人驚喜的結果，比較圖7與圖6，該額外的燒固步驟加速該正向老化效應至中等程度。
實例7-量子點LED組裝後暴露至氫大氣與水中
將實例2之該QD-LED在一高純度氮氣手套箱環境下組裝。當該LED組裝完成時，將該LED暴露至包含20%氫之一成形氣體的一聚碳酸酯室中一段長於24小時的時間。在同一時間，該聚碳酸酯室中額外存有一小瓶水。圖3所示為外部量子效率作為該組裝LED之亮度的函數，與相同裝置但未暴露至一氫與水之環境中比較。觀察到效率隨著時間改進之令人驚喜的結果，因此以氫和水處理顯示出正向老化效應。將部分組裝之LED暴露至類似環境中也觀察到類似的結果。改變所用之水的量進行其他實驗。觀察到使用較高濃度的水有不利影響。
實例8-退化的量子點LED組裝後暴露至活性氫大氣
將實例2之該QD-LED在一高純度氮氣手套箱環境下組裝並使用退化的量子點。當該LED組裝完成時，將該LED暴露至包含20%氫之一成形氣體的一聚碳酸酯室中，該室有一發出波長274nm的光之一水銀放電燈，其在該環境中產生一數量之活性氫。該燈使用4小時但該QD-LED維持在該聚碳酸酯室內12小時。圖4所示為外部量子效率作為該組裝LED之亮度的函數，與相同裝置但未暴露至活性氫之環境中比較。觀察到效率改進之令人驚喜的結果，因此以活性氫處理顯示出正向老化效應。將部分組裝之LED暴露至類似環境中也觀察到類似的結果。
實例9-量子點LED組裝後以氫大氣封裝
將實例2之該QD-LED在一高純度氮氣手套箱環境下組裝。當該LED組裝完成時，在一氫環境中以一中空玻璃封裝該LED以創造一常設氫環境。觀察到持續增加外部量子效率、增加亮度與壽命之令人驚喜的結果，因此以氫處理顯示出正向老化效應。
實例10-量子點LED組裝後以氫源封裝
將實例2之該QD-LED在一高純度氮氣手套箱環境下組裝。當該LED組裝完成時，在一氫環境中以一中空玻璃封裝該LED，該氫環境包含用於持續製造氫與暴露的一金屬氫化物燃料電池。觀察到持續增加外部量子效率、增加亮度與壽命之令人驚喜的結果，因此以氫處理顯示出正向老化效應。
其他實施例
既然至少一示例性實施例已在前文詳述說明，應可理解，存有大量的變化。亦應可理解，該示例性實例僅為實例，並非旨在任何方面限制所述之實施例的範圍、應用或配置。倒不如說，前文之詳述已提供本領域之技術人員一份用於實現該示例性實施例的方便地圖。應可理解。不脫離本申請專利之範圍與法律同等所述，元件之功能與安排可有不同之變化。
專利文件與本說明書提及之出版物對本發明所屬領域之技術人員為指示性層級。這些文件與出版物都通過引用同樣的範圍併入本文，如同每一個別文件或出版品被具體且個別地通過引用併入本文。
前文描述係說明本發明之具體實施例，但並非用以限制其實踐。下述之申請專利範圍，包括其所有同等物，係旨在解釋本發明之範圍。

Claims (35)

  1. 一種用於改進一發光二極體(LED)之效率的方法，所述方法包括：將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露於一數量之氫或氫氣，或暴露於一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內，其中所述之暴露進行於一段暴露時間內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中所述之LED之一或多個元件係選自一玻璃蓋、量子點、奈米粒子、一量子點層、一奈米粒子層、一陰極、一電子傳輸層、一發光層、一電洞傳輸層、一電洞注入層、一陽極、一基板、一或多個中間層、一或多個金屬層或其組合所組成之群組中。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中所述之發光層包括量子點。
  4. 如申請專利範圍第1至第3項任一項所述之方法，其中所述之一數量之氫係指一成形氣體、氫氣與至少一種其他氣體的一混合、氫氣與氮氣之一混合、氫氣與一惰性氣體之一混合或其組合。
  5. 如申請專利範圍第1至第4項任一項所述之方法，其中所述之氫或氫氣濃度係低於20%。
  6. 如申請專利範圍第1至第5項任一項所述之方法，其中所述之一段暴露時間係至少為30分鐘、至少為12小時或至少為24小時。
  7. 如申請專利範圍第1至第6項任一項所述之方法，進一步包括將所述之一LED的一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED燒固一段燒固時間。
  8. 如申請專利範圍第1至第7項任一項所述之方法，其中所述之一段燒固時間係至少為30分鐘、至少為12小時或至少為24小時。
  9. 如申請專利範圍第1至第8項任一項所述之方法，其中所述之燒固係在 低於150℃之一溫度下進行。
  10. 如申請專利範圍第1至第9項任一項所述之方法，當暴露至一數量之氫或氫氣或暴露至一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內時，其進一步包括將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露至一數量之水，其中所述之暴露進行於一段暴露時間內。
  11. 如申請專利範圍第1至第10項任一項所述之方法，進一步包括將所述之一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露至一數量之水、燒固、暴露至一數量之氫或氫氣或暴露至一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內，其中所述之暴露或燒固進行於至少一乾燥器內。
  12. 如申請專利範圍第1至第11項任一項所述之方法，其中所述之LED係為一量子點LED。
  13. 一種用於製造一發光二極體的方法，所述方法包括：選擇性地將一LED之一或多個元件暴露至一數量之氫或氫氣或暴露至一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內，其中所述之暴露進行於一段元件暴露時間；將所述之一或多個元件組合形成部分組裝之一LED；選擇性地將所述之部分組裝之LED或組裝完全之LED暴露至一數量之氫或氫氣或暴露至一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內，其中所述之暴露進行於一段部分組裝之裝置暴露時間；將所述之部分組裝之LED與一或更多元件組合形成一組裝完全之LED；以及將所述之組裝完全之LED暴露至一數量之氫或氫氣或暴露至一包含 較高含量之氫或氫氣的大氣內，其中所述之暴露進行於一段完全組裝之裝置暴露時間。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中所述之LED之一或多個元件係選自一玻璃蓋、量子點、奈米粒子、一量子點層、一奈米粒子層、一陰極、一電子傳輸層、一發光層、一電洞傳輸層、一電洞注入層、一陽極、一基板、一或多個中間層、一或多個金屬層或其組合所組成之群組中。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之方法，其中所述之發光層包括量子點。
  16. 如申請專利範圍第13至第15項任一項所述之方法，其中所述之一數量之氫係指一成形氣體、氫氣與至少一種其他氣體的一混合、氫氣與氮氣之一混合、氫氣與一惰性氣體之一混合或其組合。
  17. 如申請專利範圍第13至第16項任一項所述之方法，其中所述之氫或氫氣濃度係低於20%。
  18. 如申請專利範圍第13至第17項任一項所述之方法，其中所述之一段暴露時間係至少為30分鐘、至少為12小時或至少為24小時。
  19. 如申請專利範圍第13至第18項任一項所述之方法，其進一步包括將所述之一LED的一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED燒固一段燒固時間。
  20. 如申請專利範圍第13至第19項任一項所述之方法，其中所述之一段燒固時間係至少為30分鐘、至少為12小時或至少為24小時。
  21. 如申請專利範圍第13至第20項任一項所述之方法，其中所述之燒固係在低於150℃之一溫度下進行。
  22. 如申請專利範圍第13至第21項任一項所述之方法，當暴露至一數量之氫或氫氣或暴露至一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內時，其進 一步包括暴露將一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露至一數量之水，其中所述之暴露進行於一段暴露時間內。
  23. 如申請專利範圍第13至第22項任一項所述之方法，進一步包括將所述之一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED暴露至一數量之水、燒固、暴露至一數量之氫或氫氣或暴露至一包含較高含量之氫或氫氣的大氣內，其中所述之暴露或燒固進行於存有一乾燥劑時或於一乾燥器內。
  24. 如申請專利範圍第13至第23項任一項所述之方法，其中所述之LED係為一量子點LED。
  25. 一種用於製造具改進之外部量子效率之一LED的套件，所述套件包括：一LED之一或多個元件、部分組裝之一LED或一組裝完全之LED；用於練習如申請專利範圍第1至第24項任一項所述之方法的書面說明。
  26. 一種用於復原退化的LED的方法，所述方法包括：將一退化的LED之一或多個元件、部分組裝之一退化的LED或一組裝完全之退化的LED暴露至一數量之氫、氫氣或活性氫，或暴露至一包含較高含量之氫、氫氣或活性氫的大氣，其中所述之暴露進行於一段元件暴露時間。
  27. 如申請專利範圍第16項所述之方法，其中所述之退化的LED之一或多個元件係選自一玻璃蓋、量子點、奈米粒子、一量子點層、一奈米粒子層、一陰極、一電子傳輸層、一發光層、一電洞傳輸層、一電洞注入層、一陽極、一基板、一或多個中間層、一或多個金屬層或其組 合所組成之群組中。
  28. 如申請專利範圍第26至第27項任一項所述之方法，其中所述之一數量之氫係指一成形氣體、氫氣與至少一種其他氣體的一混合、氫氣與氮氣之一混合、氫氣與一惰性氣體之一混合或其組合。
  29. 如申請專利範圍第26至第28項任一項所述之方法，其中所述之氫或氫氣濃度係低於20%。
  30. 如申請專利範圍第26至第29項任一項所述之方法，其中所述之一段暴露時間係至少為30分鐘、至少為12小時或至少為24小時。
  31. 如申請專利範圍第26至第30項任一項所述之方法，其進一步包括將所述之一退化的LED的一或多個元件、部分組裝之一退化的LED或一組裝完全之退化的LED燒固一段燒固時間。
  32. 如申請專利範圍第26至第31項任一項所述之方法，其中所述之一段燒固時間係至少為30分鐘、至少為12小時或至少為24小時。
  33. 如申請專利範圍第26至第32項任一項所述之方法，其中所述之燒固係在低於150℃之一溫度下進行。
  34. 如申請專利範圍第1至第33項任一項所述之方法或套件，其中所述之LED或所述之老化的LED係為一量子點LED或一有機LED。
  35. 如申請專利範圍第1至第34項任一項所述之方法或套件，其中所述LED型態係為下發光、上發光且/或倒置式型態。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107104194B (zh) * 2017-05-26 2019-07-12 吉林大学 一种双面发光的无机钙钛矿量子点led及其制备方法
US10418578B2 (en) * 2017-09-22 2019-09-17 Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. Quantum dot light-emitting diode and display device
CN110165063A (zh) * 2019-05-27 2019-08-23 深圳市华星光电技术有限公司 量子棒发光二极管器件
KR20210133371A (ko) 2020-04-28 2021-11-08 삼성디스플레이 주식회사 디스플레이 장치

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5030536A (en) 1989-12-26 1991-07-09 Xerox Corporation Processes for restoring amorphous silicon imaging members
JP3688843B2 (ja) * 1996-09-06 2005-08-31 株式会社東芝 窒化物系半導体素子の製造方法
US5923946A (en) * 1997-04-17 1999-07-13 Cree Research, Inc. Recovery of surface-ready silicon carbide substrates
JP4046512B2 (ja) * 2002-01-25 2008-02-13 株式会社半導体エネルギー研究所 発光装置の作製方法
US6853669B2 (en) * 2002-12-10 2005-02-08 Ut-Battelle, Llc Nanocrystal waveguide (NOW) laser
WO2004055900A1 (ja) * 2002-12-16 2004-07-01 Japan Science And Technology Agency 不均一な量子ドットを有する半導体積層構造、それを用いた発光ダイオード、半導体レーザダイオード及び半導体光増幅器並びにそれらの製造方法
KR100796122B1 (ko) 2003-09-09 2008-01-21 삼성전자주식회사 화합물 반도체 나노결정의 표면 처리를 통한 양자효율 향상
JP4919228B2 (ja) * 2007-05-15 2012-04-18 独立行政法人日本原子力研究開発機構 水素ガス検知膜
KR100870837B1 (ko) * 2008-03-04 2008-11-28 한국철강 주식회사 산화아연 박막의 수분 제거 방법
KR101266226B1 (ko) 2008-07-09 2013-05-21 우시오덴키 가부시키가이샤 발광 장치 및 발광 장치의 제조 방법
US9054330B2 (en) * 2009-07-07 2015-06-09 University Of Florida Research Foundation, Inc. Stable and all solution processable quantum dot light-emitting diodes
JP2014224182A (ja) 2013-05-15 2014-12-04 株式会社東芝 蛍光体、発光装置、および蛍光体の製造方法
KR20160035581A (ko) * 2013-07-19 2016-03-31 에이제트 일렉트로닉 머티어리얼스 (룩셈부르크) 에스.에이.알.엘. 발광다이오드를 위한 봉지재

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