TW202230848A - 具有有機傳輸層的電致發光裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明描述電致發光裝置之實施例。該電致發光裝置包含：基板；第一電極，其安置於該基板上；第一傳輸層，其安置於該第一電極上；發射層，其具有發光奈米結構、安置於該第一傳輸層上；第二傳輸層，其具有有機層；及第二電極，其安置於該第二傳輸層上。該有機層之第一部分安置於該發射層上且該有機層之第二部分安置於該第一傳輸層上。

Description

具有有機傳輸層的電致發光裝置
本發明係關於具有基於發光奈米結構(基於NS)之發射層之電致發光裝置(例如發光二極體(LED))。
電致發光裝置用作顯示器(例如電話、平板電腦、監視器、電視或數位廣告牌)及醫學應用(例如光醫學)中之光源。電致發光裝置可具有一對傳輸層及插入於傳輸層之間的發射層。當在操作期間跨傳輸層及發射層之堆疊施加電壓時，光可透過傳輸層之一者發射。光可在施加電壓時產生，因為電子及電洞在發射層中重組以釋放光子。電子及電洞可自安置於傳輸層上之電極注入至發射層中。發射層可包含發光有機膜或發光NS (例如發光量子點(QD))。具有基於發光有機膜之發射層之電致發光裝置可指稱OLED且具有基於發光NS之發射層之電致發光裝置可指稱QDLED。
QDLED之一個挑戰係(例如)生產具有低接通電壓(例如小於約1伏特(V)之接通電壓)之QDLED，其可提高裝置效率。另一挑戰係用便於大規模生產之簡單處理技術低成本地製造具有高外部量子效率(EQE)(例如大於約16%之EQE)之QDLED。
本發明提供具有低接通電壓(例如小於約1 V之接通電壓)及高EQE (例如大於約16%之EQE)之實例性廉價QDLED。本發明亦提供用於製造QDLED之實例性廉價方法。
根據一些實施例，一種電致發光裝置包含：像素陣列；第一傳輸層，其安置於第一電極上；發射層，其具有發光奈米結構、安置於該第一傳輸層上；第二傳輸層，其具有有機層；及第二電極，其安置於該第二傳輸層上。該有機層之第一部分安置於該發射層上且該有機層之第二部分安置於該第一傳輸層上。
根據一些實施例，該有機層之該第二部分安置於該第一傳輸層與該等發光奈米結構之間的間隙內。
根據一些實施例，該有機層之有機材料可溶於極性有機溶劑中。
根據一些實施例，該有機層之有機材料可溶於乙醇、丙酮或乙腈中。
根據一些實施例，該有機層包含具有兩個或更多個氧化膦官能基(P=O)之有機材料。
根據一些實施例，該有機層包含(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(苯-3,1-二基)三(二苯基膦氧)或2,4,6-三[3-(二苯基氧膦基)苯基]-1,3,5-三嗪。
根據一些實施例，該電致發光裝置之接通電壓在約0.7 V至約1 V之間的範圍內。
根據一些實施例，該等發光奈米結構包含磷化銦(InP)。
根據一些實施例，該等發光奈米結構包含經組態以發射可見光譜中之光之量子點。
根據一些實施例，該等發光奈米結構包含經組態以發射紅光之第一量子點群體及經組態以發射綠光之第二量子點群體。
根據一些實施例，該第一傳輸層係電洞傳輸層且該第二傳輸層係電子傳輸層。
根據一些實施例，一種顯示裝置包含像素陣列及安置於該像素陣列上之顯示螢幕。該像素陣列之各像素包含第一電致發光裝置及第二電致發光裝置。該第一電致發光裝置及該第二電致發光裝置之各者包含電洞傳輸層、具有發光奈米結構、安置於該電洞傳輸層上之發射層及具有有機層之電子傳輸層。該第一電致發光裝置之該發射層經組態以發射具有第一峰值波長之第一光。該第二電致發光裝置之該發射層經組態以發射具有不同於該第一峰值波長之第二峰值波長之第二光。
根據一些實施例，該有機層之第二部分安置於相鄰發光奈米結構之間的間隙內。
根據一些實施例，該有機層不包含無機材料。
根據一些實施例，該有機層包含具有兩個或更多個氧化膦官能基(P=O)之有機材料。
根據一些實施例，該有機層包含(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(苯-3,1-二基)三(二苯基膦氧)或2,4,6-三[3-(二苯基氧膦基)苯基]-1,3,5-三嗪。
根據一些實施例，一種製造電致發光裝置之方法包含：提供具有陽極材料層之基板；在該陽極材料層上形成電洞傳輸層；在該電洞傳輸層上形成量子點層；使用溶液程序在該量子點層上形成具有有機層之電子傳輸層；及在該電子傳輸層上形成陰極。
根據一些實施例，形成該電子傳輸層包含在極性有機溶劑中用該有機層之有機材料製備溶液。
根據一些實施例，形成該電子傳輸層包含用具有兩個或更多個氧化膦官能基(P=O)之有機材料製備溶液。
根據一些實施例，形成該電子傳輸層包含用具有三個氧化膦官能基(P=O)之(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(苯-3,1-二基)三(二苯基膦氧)、2,4,6-三[3-(二苯基氧膦基)苯基]-1,3,5-三嗪製備溶液。
下文將參考附圖詳細描述本發明之進一步特徵及優點以及本發明之各種實施例之結構及操作。應注意，本發明不受限於本文中所描述之特定實施例。此等實施例在本文中僅供繪示呈現。相關領域之熟習技術者將基於本文中所含之教示明白額外實施例。
儘管可討論特定組態及配置，但應瞭解，此僅為了繪示。相關技術之熟習技術者將認識到，可在不背離本發明之精神及範疇之情況下使用其他組態及配置。相關領域之熟習技術者將明白，本發明亦可用於除本文中所明確提及之應用之外的各種其他應用中。應瞭解，本文中所展示及描述之特定實施方案係實例且絕不意欲另外限制申請案之範疇。
應注意，在說明書中對「一個實施例」、「實施例」、「實例性實施例」等等之參考指示所描述實施例可包含特定特徵、結構或特性，但每一實施例可未必包含特定特徵、結構或特性。再者，此等片語未必係指相同實施例。此外，當結合實施例描述特定特徵、結構或特性時，可在熟習技術者之知識範圍內結合其他實施例(無論是否明確描述)實現此特徵、結構或特性。
[實施方式]中指示數量、材料比率、材料之物理性質及/或用量之所有數字將被理解為由用語「約」修飾，除非另有明確指示。
在實施例中，術語「顯示裝置」係指允許在顯示螢幕上可見表示資料之元件配置。適合顯示螢幕可包含用於將資訊視覺顯示給使用者之各種平坦、彎曲或其他形狀螢幕、膜、薄板或其他結構。本文中所描述之顯示裝置可包含於(例如)涵蓋以上各者之顯示系統中：液晶顯示器(LCD)、電視、電腦、監視器、行動電話、智慧型電話、個人數位助理(PDA)、遊戲裝置、電子閱讀裝置、數位攝影機、平板電腦、可穿戴裝置、汽車導航系統、數位標牌、擴增實境、虛擬實境及其類似者。
如本文中所使用，術語「約」指示給定數量之值變動值之±10%。例如，「約100 nm」涵蓋自90 nm至110 nm之大小範圍，包含90 nm及110 nm。
如本文中所使用，術語「實質上」指示給定數量之值變動值之±1%至±5%。
在實施例中，術語「光學耦合」意謂組件經定位使得光能夠無實質干涉地自一個組件傳遞至另一組件。
如本文中所使用，術語「奈米結構」係指包含具有小於約500 nm之尺寸之至少一個區域或特性尺寸之結構。在一些實施例中，奈米結構具有小於約200 nm、小於約100 nm、小於約50 nm、小於約20 nm或小於約10 nm之尺寸。通常，區域或特性尺寸將沿結構之最小軸。此等結構之實例包含奈米線、奈米棒、奈米管、分支奈米結構、奈米四腳錐體、三腳架、二腳架、奈米晶體、奈米點、QD、奈米粒子及其類似者。奈米結構可為(例如)實質上結晶、實質上單晶、多晶、非晶或其等之組合。在一些實施例中，奈米結構之三個尺寸之各者具有小於約500 nm、小於約200 nm、小於約100 nm、小於約50 nm、小於約20 nm或小於約10 nm之尺寸。
如本文中所使用，術語「QD」或「奈米晶體」係指實質上單晶之奈米結構。奈米晶體包含具有小於約500 nm且低至小於約1 nm級之尺寸之至少一個區域或特性尺寸。一般技術者易於瞭解，術語「奈米晶體」、「QD」及「奈米點」及「點」表示類似結構且在本文中可互換使用。本發明亦涵蓋多晶或非晶奈米晶體之使用。
術語「異質結構」在參考奈米結構使用時係指以至少兩個不同及/或可區別材料類型為特徵之奈米結構。通常，奈米結構之一個區域包括第一材料類型，而奈米結構之第二區域包括第二材料類型。在一些實施例中，奈米結構包括第一材料之核及第二(或第三等等)材料之至少一個殼，其中不同材料類型圍繞(例如)奈米線之長軸、分支奈米線之臂之長軸或奈米晶體之中心徑向分佈。殼可(但未必)完全覆蓋相鄰材料以被視為殼或針對奈米結構被視為異質結構；例如，以覆蓋有第二材料之小島之一個材料之核為特徵之奈米晶體係異質結構。在其他實施例中，不同材料類型分佈於奈米結構之不同位置處，例如沿奈米線之主(長)軸或沿分支奈米線之臂之長軸。異質結構內之不同區域可包括完全不同材料，或不同區域可包括具有不同摻雜劑或不同濃度之相同摻雜劑之基材(例如矽)。
如本文中所使用，奈米結構之術語「直徑」係指法向於奈米結構之第一軸之橫截面之直徑，其中第一軸具有相對於第二軸及第三軸之最大長度差(第二軸及第三軸係其長度彼此最接近相等之兩個軸)。第一軸未必為奈米結構之最長軸；例如，針對圓盤形奈米結構，橫截面將為法向於圓盤之短縱軸之實質上圓形橫截面。當橫截面不是圓形時，直徑係橫截面之長軸及短軸之平均值。針對細長或高縱橫比奈米結構(諸如奈米線)，直徑跨垂直於奈米線之最長軸之橫截面量測。針對球形奈米結構，直徑自一側穿過球心量測至另一側。
術語「結晶」或「實質上結晶」在相對於奈米結構使用時係指奈米結構通常跨結構之一或多個尺寸展現長程序化之事實。熟習技術者應瞭解，術語「長程序化」將取決於特定奈米結構之絕對大小，因為單晶之序化無法延伸超出晶體之邊界。在此情況中，「長程序化」將意謂跨奈米結構之至少大部分尺寸實質上有序。在一些例項中，奈米結構可帶有氧化物或其他塗層，或可由核及至少一個殼構成。在此等例項中，應瞭解，氧化物、(若干)殼或其他塗層可(但未必)展現此序化(例如，其可為非晶、多晶或其他)。在此等例項中，片語「結晶」、「實質上結晶」、「實質上單晶」或「單晶」係指奈米結構之中心核(排除塗層或殼)。如本文中所使用，術語「結晶」或「實質上結晶」意欲亦涵蓋包括各種缺陷、疊差、原子取代及其類似者之結構，只要結構展現實質上長程序化(例如，在奈米結構或其核之至少一個軸之長度之至少約80%上有序)。另外，應瞭解，核與奈米結構之外部之間或核與相鄰殼之間或殼與第二相鄰殼之間的界面可含有非結晶區域且可甚至為非晶。此不防止奈米結構為結晶或實質上結晶，如本文中所界定。
術語「單晶」在相對於奈米結構使用時指示奈米結構實質上結晶且包括實質上單晶體。當相對於包括核及一或多個殼之奈米結構異質結構使用時，「單晶」指示核實質上結晶且包括實質上單晶體。
如本文中所使用，術語「配位體」係指能夠(例如)透過共價、離子、凡德瓦力(van der Waals)或與奈米結構之表面之其他分子相互作用來與奈米結構之一或多個面相互作用(無論弱或強)之分子。
如本文中所使用，術語「量子產率(QY)」係指發射光子與吸收光子之比率，例如藉由奈米結構或奈米結構群體。如本技術中已知，量子產率通常藉由比較方法使用具有已知量子產率值之熟知標準樣本來判定。
如本文中所使用，術語「一次發射峰值波長」係指其中發射光譜展現最高強度之波長。
如本文中所使用，術語「半峰全幅值(FWHM)」係指光譜寬度之量測。就發射光譜而言，FWHM可係指峰值強度值之一半處發射光譜之寬度。
本文中所使用之術語「弗斯特(Forster)半徑」在本技術中亦指稱弗斯特距離。
術語「奈米結構(NS)膜」在本文中用於係指具有發光奈米結構之膜。
根據一些實施例，術語「紅色波長區域」在本文中用於係指可包含自約620 nm至約750 nm之範圍內之波長之可見光譜之波長區域。
根據一些實施例，術語「綠色波長區域」在本文中用於係指可包含自約495 nm至約570 nm之範圍內之波長之可見光譜之波長區域。
根據一些實施例，術語「藍色波長區域」在本文中用於係指可包含自約435 nm至約495 nm之範圍內之波長之可見光譜之波長區域。
本文中所引用之公開專利、專利申請案、網站、公司名稱及科學文獻之全部內容在宛如各者被明確且個別指示以引用方式併入之程度上以引用方式併入本文中。本文中所引用之任何參考文獻與本說明書之明確教示之間的任何衝突應支持後者解決。同樣地，用語或片語之技術理解界定與本說明書中所明確教示之用語或片語之界定之間的任何衝突應以支持後者解決。
本文中所使用之技術及科學術語具有本申請案所屬技術領域之熟習者通常所理解之含義，除非另有界定。本文中參考熟習技術者已知之各種方法及材料。 電致發光裝置之實例性實施例
圖1繪示根據一些實施例之底部發射電致發光裝置100之橫截面圖之示意圖。在一些實施例中，電致發光裝置100可用作顯示裝置中之光源以在顯示裝置上產生影像。在一些實施例中，電致發光裝置100可經組態以用低接通電壓(例如小於約1 V之電壓)且在可見光譜中之一或多個一次發射峰值波長(例如約435 nm至約750 nm之範圍內之一次發射峰值波長)處發射光。
在一些實施例中，電致發光裝置100可包含基板102及安置於基板102上之裝置堆疊103。基板102可經組態以支撐裝置堆疊103且視情況支撐用於控制裝置堆疊103之操作之控制電路系統(圖中未展示)。在一些實施例中，基板102可視情況透光以允許由裝置堆疊103產生之光101透過基板102發射且實質上不吸收光101。自裝置堆疊103發射之光101在圖1中由指向-Z方向之黑色箭頭表示。
在一些實施例中，基板102可包含導電材料且可具有自約10 µm至約150 µm之範圍內之沿Z軸之垂直尺寸(例如厚度)(例如約10 μm、約12 μm、約25 μm、約75 μm、約100 μm、約125 μm或約150 μm)。在一些實施例中，基板102之表面102s可充當螢幕以顯示使用光101產生之影像。在一些實施例中，基板102可充當囊封層以向電致發光裝置100提供環境保護。
根據一些實施例，裝置堆疊103可包含安置於基板102上之陽極104、安置於陽極104上之電洞注入層(HIL) 108、安置於HIL 108上之電洞傳輸層(HTL) 110、安置於HTL 110上之發射層(EML) 114、安置於EML 114及HTL 110上之有機電子傳輸層(OETL) 118、安置於OETL 118上之電子注入層(EIL) 120及安置於EIL 120上之陰極122。在一些實施例中，裝置堆疊103可包含安置於陽極104上之HTL 110及安置於OETL 118上之陰極122，無HIL 108及EIL 120。
電致發光裝置100可經組態以基於EML 114之組合物來發射可見光譜中之光101 (例如紅色、綠色或藍色)。EML 114可包含一或多個發光NS層、一或多個發光有機層或其等之組合。在一些實施例中，一或多個發光NS層可包含一或多層發光QD 124，其等安置於HTL 110上無基質材料。發光QD 124之各者可類似於NS 1100，如下文將參考圖11描述。儘管圖1中展示一個QD 124層，但EML 114可具有任何數目個QD 124層。儘管QD 124在圖1中展示為具有類似尺寸，但QD 124可具有彼此不同尺寸。此外，儘管QD 124在圖1中展示為排成一列且與相鄰QD 124實體接觸，但EML 114可具有排列成彼此未對準之一列之QD 124及/或可具有與相鄰QD 124間隔開之一或多個QD 124。
EML 114中QD 124之大小及材料可基於透過基板102發射之光101之所要色彩(例如紅色、綠色或藍色)來選擇。在一些實施例中，EML 114中QD 124之大小及材料可經選擇以發射具有在可見光譜之紅色波長區域(例如自約620 nm至約750 nm之範圍內之波長)、綠色波長區域(例如自約495 nm至約570 nm之範圍內之波長)或藍色波長區域(例如自約435 nm至約495 nm之範圍內之波長)中之一次發射峰值波長之光101。在一些實施例中，EML 114可具有經組態以發射紅光、綠光、藍光或可見光譜中之任何光之單一群體之QD 124。在一些實施例中，EML 114可具有兩個或更多個群體之QD 124，其中各群體之QD 124經組態以發射不同於其他群體之QD 124之可見光譜中之光。在一些實施例中，EML 114可包含具有自約4 nm至約20 nm之範圍內之直徑之基於磷化銦(InP)之QD 124。
當在操作期間跨裝置堆疊103施加電壓時，具有可見光譜中之一次發射峰值波長之光101可自EML 114產生且自電致發光裝置100發射。光101可在施加電壓時產生，因為電子及電洞在EML 114中重組以釋放對應於可見波長區域中之波長之光子。當電壓經施加使得陽極104相對於陰極122為正時，電子及電洞可分別自陰極122及陽極104注入。
OETL 118在操作期間促進電子自陰極122透過EIL 120傳輸至EML 114且阻止電洞逃離EML 114。注入至EML 114中之電子數目越多，以光101之形式自EML 114釋放之光子數目越多，導致裝置效率越高，諸如更高發光度及更高EQE。為最大化電子注入至EML 114，最大化OETL 118與EML 114之間的接觸面積。為最大化OETL 118與EML 114之間的接觸面積，OETL 118可形成於EML 114上以覆蓋未由相鄰QD 124及HTL 110覆蓋之QD 124之表面。
如圖1中所展示，OETL 118可經形成以覆蓋QD 124之頂面及在EML 114之間隙125內暴露之QD 124之表面。在一些實施例中，OETL 118可包含具有(若干)有機材料之有機層且可不包含(若干)任何無機材料及/或結構。OETL 118之有機材料可藉由溶液程序沈積於EML 114上，溶液程序允許有機材料保形地沈積於QD 124上且亦允許有機材料擴散通過一或多層QD 124以填充間隙125且接觸HTL 110。在溶液程序中形成之諸如OETL 118之ETL可提供比其他ETL (諸如包括無機奈米粒子之ETL 318 (如圖3中所展示)及在高真空下藉由蒸鍍程序形成之包括有機材料之ETL 418 (如圖4中所展示))大之與QD 124之接觸面積。溶液程序可依比在高真空蒸鍍程序中形成ETL 418之沈積速率慢之速率沈積OETL 118。因此，溶液程序可比高真空蒸鍍程序更有效地用OETL 118之有機材料填充間隙125。另外，可在大氣壓中實施之溶液程序可比用於形成OETL 418之高真空蒸鍍程序更具成本效益地形成OETL 118。
用OETL 118之有機材料填充間隙125亦可增大OETL 118與HTL 110之間的接觸面積。OETL 118與HTL 110之間的增加接觸可藉由將電致發光裝置100之接通電壓降低至低於約1 V (例如約0.9 V、約0.85 V、約0.8 V、約0.75 V或約0.7 V)來提高裝置效率。接通電壓可歸因於在OETL 118與HTL 110之材料之間產生激發複合體光致發光發射而降低。
在一些實施例中，OETL 118可具有自約20 nm至約120 nm之範圍內之沿Z軸之垂直尺寸(例如厚度)(例如約20 nm、約40 nm、約50 nm、約60 nm、約80 nm、約100 nm或約120 nm)。OETL 118之有機材料經選擇使得有機材料可溶於極性有機溶劑(諸如乙醇、丙酮、乙腈或不損壞QD 124之適合極性有機溶劑)中。在一些實施例中，OETL 118之有機材料可包含兩個或更多個氧化膦官能基(P=O)。例如，有機材料可包含(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(苯-3,1-二基)三(二苯基膦氧)、2,4,6-三[3-(二苯基氧膦基)苯基]-1,3,5-三嗪(指稱POT2T)(其具有三個P=O官能基)或雙[2-((氧代)二苯基膦基)苯基]醚(指稱DPEPO)(其具有兩個P=O官能基)。在一些實施例中，在OETL 118中存在P=O官能基可誘發OETL 118與HTL 110之間產生激發複合體光致發光發射。
陽極104可經組態以在操作期間正偏壓時將電洞注入至裝置堆疊103，如上文所討論。根據一些實施例，陽極104可包含諸如(例如)氧化銦錫(ITO)之導電及透光材料。在一些實施例中，陽極104可具有自約50 nm至約150 nm之範圍內之沿Z軸之垂直尺寸(例如厚度)(例如約50 nm、約80 nm、約100 nm、約120 nm、約125 nm、約140 nm或約150 nm)。
HIL 108可形成於陽極104上。HIL 108可經組態以促進電洞自陽極104注入至HTL 110中。在一些實施例中，HIL 108可具有自約3 nm至約70 nm之範圍內之沿Z軸之垂直尺寸(例如厚度)(例如約3 nm、約10 nm、約30 nm、約40 nm、約50 nm、約60 nm或約70 nm)。在一些實施例中，HIL 108可包含p型或n型有機或無機半導體材料，諸如(例如)金屬氧化物(例如氧化鎳(NiO)、氧化鉬(MoO 3)、氧化釩(V 2O 5)、氧化鎢(WO 3))、聚苯胺、聚噻吩(例如摻雜有聚(苯乙烯磺酸酯)(PSS)之聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT))、三[苯基(間甲苯基)胺基]三苯胺(mTDATA)或六氰基-六氮雜苯並菲(HAT-CN)。
在一些實施例中，HTL 110可形成於HIL 108 (如圖1中所展示)或陽極104 (若視情況不包含HIL 108)上。HTL 110可經組態以促進電洞自HIL 108傳輸至EML 114。在一些實施例中，HTL 110可具有小於HIL 108之垂直尺寸之沿Z軸之垂直尺寸(例如厚度)且可在自約10 nm至約30 nm之範圍內(例如約10 nm、約20 nm或約30 nm)。在一些實施例中，HTL 110可包含p型、有機或無機半導體材料，諸如(例如)金屬氧化物或金屬氧化物之奈米結構(例如氧化鎳(NiO)、氧化鉬(MoO 3)、氧化釩(V 2O 5)或氧化鎢(WO 3))、或聚合物(例如聚(N-乙烯基咔唑)、聚(三芳香胺)、三苯胺衍生物或咔唑衍生物)或小有機分子(例如N,N-二(1-萘基)-N,N-二苯基-(1,1-聯苯基)-4,4-二胺(NPB))。在一些實施例中，HTL 110及HIL 108可包含彼此類似或不同材料。
EIL 120可形成於OETL 118上且可經組態以藉由與陰極122形成歐姆或近歐姆接觸來促進電子自陰極122注入至OETL 118中。在一些實施例中，EIL 120可包含n型半導體材料、鹼金屬鹽(例如氟化鋰(LiF)或碳酸銫(Cs 2CO 3))、低功函數金屬(例如鈣(Ca)、鋇(Ba)、鎂(Mg)、鐿(Yb)或銫(Cs))或有機化合物(例如聚茀、乙氧基化聚乙烯亞胺(PEIE)或8-羥基喹林鋰(Liq))。在一些實施例中，OETL 118及EIL 120可包含彼此類似或不同材料。
陰極122可直接形成於EIL 120或OETL 118 (若視情況不包含EIL 120)上。陰極122可經組態以在操作期間被負偏壓時將電子注入至裝置堆疊103，如上文所討論。在一些實施例中，陽極122可具有自約100 nm約5 µm之範圍內之沿Z軸之垂直尺寸(例如厚度)(例如約250 nm、約280 nm、約300 nm、約500 nm、約1 µm或約5 µm)。根據一些實施例，陰極122可包含導電及反光材料，諸如(例如)鋁(Al)或銀(Ag)。陰極122之反射材料可有助於使光朝向基板102反射且防止光透過陰極122發射。歸因於在EML 114中重組電子及電洞之後釋放光子(如上文所討論)而產生之光可朝向陰極122及基板102行進。陰極122之反射材料有助於使此等光子朝向基板102重定向以自電致發光裝置100發射。
在一些實施例中，可顛倒裝置103之層順序，如圖2之電致發光裝置200中所展示。電致發光裝置100之討論適用於電致發光裝置200，只是陰極122可包含透光材料且陽極104可包含反光材料。
在一些實施例中，電致發光裝置100可為頂部發射電致發光裝置且光101可透過裝置103之表面103s而非基板102之表面102s發射。電致發光裝置100之討論適用於頂部發射電致發光裝置，只是基板102可反光且陰極122及陽極104可透光。
本發明中描述為位於其他元件上或其他元件上方之元件可直接位於其他元件上或可具有介入層，除非另有提及。儘管圖1至圖2之一些元件經展示為具有相對於彼此之沿X軸、Y軸及/或Z軸之類似尺寸，但在不背離本發明之範疇或精神之情況下，此等元件之各者可在一或多個方向上具有彼此不同尺寸。 具有有機傳輸層之電致發光裝置之實例性特性
圖5繪示(i) InP QD層之PL光譜536、(ii)含具有InP QD之EML (例如圖1至圖2之EML 114)及具有在溶液程序中形成之POT2T層之有機ETL (例如OETL 118)之電致發光裝置A (例如電致發光裝置100)之PL光譜538及(iii)含具有InP QD之EML (例如圖3之EML 114)及僅具有ZnMgO NS層之ETL (例如圖3之ETL 318)之電致發光裝置B之PL光譜540。InP QD可表示圖1至圖4之QD 124。比PL光譜540之強度高之PL光譜538之強度指示POT2T層與InP QD之間的更大接觸面積使電致發光裝置之發光性質比電致發光裝置B改良。此外，比PL光譜538及540之強度高之PL光譜536之強度可指示電致發光裝置A至B兩者展現一定程度之PL淬滅。
圖6繪示(i)電致發光裝置A之電流密度對驅動電壓曲線642及發光度對驅動電壓曲線644、(ii)電致發光裝置B之電流密度對驅動電壓曲線646及發光度對驅動電壓曲線648及(iii)含具有InP QD之EML (例如圖4之EML 114)及具有在高真空蒸鍍程序中形成之POT2T層之ETL(例如圖4之ETL 418)之電致發光裝置C之電流密度對驅動電壓曲線650及發光度對驅動電壓曲線652。具有經溶液處理之有機ETL之電致發光裝置A展現比電致發光裝置B及C之接通電壓低之接通電壓。
圖7繪示(i)電致發光裝置A之EQE對發光度曲線754、(ii)電致發光裝置B之EQE對發光度曲線755及(iii)電致發光裝置C之EQE對發光度曲線756。具有經溶液處理之有機ETL之電致發光裝置A展現比電致發光裝置B及C之EQE高之EQE。因此，經溶液處理之有機ETL之使用提高電致發光裝置A之裝置效率。 用於製造具有有機傳輸層之電致發光裝置之實例性方法
圖8係根據一些實施例之用於製造電致發光裝置100之實例性方法800之流程圖。步驟可依不同順序執行或取決於特定應用而不執行。應注意，方法800可不產生完整電致發光裝置。因此，應瞭解，可在方法800之前、方法800期間及方法800之後提供額外程序且本文中可僅簡要描述一些其他程序。
在步驟805中，提供具有預沈積陽極層之基板。例如，如圖1中所展示，陽極104可安置於基板102上。在一些實施例中，基板102可透光且可包含導電材料。根據一些實施例，陽極104可包含導電及透光材料，諸如(例如)氧化銦錫(ITO)。在一些實施例中，陽極104可藉由將導電及透光材料沈積及圖案化於基板102上來形成於基板102上。沈積可藉由(例如)濺鍍、熱蒸鍍或適合於沈積導電及透光材料之方法執行。圖案化可藉由(例如)在沈積期間進行微影程序或遮罩程序來執行。
在步驟810中，在陽極上形成HIL且在HIL上形成HTL。例如，如圖1中所展示，HIL 108可安置於陽極104上且HTL 110可安置於HIL 108上。HIL 108及HTL 110可各藉由(例如)旋塗、噴墨印刷、狹縫式塗覆、噴嘴印刷、接觸印刷、適合溶液印刷技術、捲對捲處理、熱蒸鍍或適合氣相沈積技術來安置於其下伏層上。在一些實施例中，HIL 108可包含摻雜有PSS (聚(苯乙烯磺酸酯))之PEDOT (聚(3,4-乙烯二氧噻吩))且HTL 110可包含TFB (聚[(9,9-二辛基茀基-2,7-二基)-共-(4,4'(N-(4-仲丁基苯基)))二苯胺])。
在步驟815中，在HTL上形成EML。例如，如圖1中所展示，EML 114可安置於HTL 110上。在一些實施例中，EML 114可包含製備QD 124之9 mg/ml溶液及藉由(例如)旋塗、噴墨印刷、狹縫式塗覆、噴嘴印刷、接觸印刷、適合溶液印刷技術、熱蒸鍍或適合氣相沈積技術將溶液沈積於HTL 110上。在一些實施例中，QD 124可包含具有自約20 nm至約40 nm之範圍內之直徑之基於磷化銦(InP)之QD且可經組態以發射紅色或綠色波長區域中之一次發射峰值波長。
在一些實施例中，步驟810可為選用步驟且步驟805可後接步驟815，其中EML形成於陽極上。
在步驟820中，在EML上形成OETL且在OETL上形成EIL。例如，如圖1中所展示，OETL 118可安置於EML 114上且EIL 120可安置於OETL 118上。在一些實施例中，OETL 118之形成可包含在極性有機溶劑(諸如乙醇、丙酮、乙腈或不溶解及/或損壞QD 124之適合極性有機溶劑)中用OETL 118之有機材料製備溶液及藉由溶液程序將溶液沈積於EML 114上。在沈積程序期間，溶液可擴散通過一或多層QD 124以用有機材料填充間隙125且接觸HTL 110。在一些實施例中，溶液可包含甲醇中POT2T之16 mg/ml溶液。
EIL 120可藉由(例如)旋塗、噴墨印刷、狹槽式塗覆、噴嘴印刷、接觸印刷、適合溶液印刷技術、熱蒸鍍或適合氣相沈積技術來沈積於OETL 118上。
在步驟825中，在EIL上形成陰極。例如，如圖1中所展示，陰極122可安置於EIL 120上。根據一些實施例，陰極122可包含導電及反光材料，諸如(例如)鋁(Al)或銀(Ag)。在一些實施例中，陰極122可藉由透過(例如)濺射、熱蒸鍍、適合溶液印刷技術或用於沈積導電及反光材料之適合方法將陰極材料沈積於EIL 120上來形成。 LED顯示裝置之實例性實施例
圖9繪示根據一些實施例之LED顯示裝置900之分解橫截面圖之示意圖。根據一些實施例，LED顯示裝置900可包含背板958、在背板958上配置成2D陣列之複數個像素960及透射蓋板962。圖9中所展示之像素之數目具有繪示性而非限制性。在不背離本發明之精神及範疇之情況下，裝置900可具有任何數目個像素。若基於QD之電致發光裝置用作像素960中之光源，則LED顯示裝置900可指稱QD-LED顯示裝置。
蓋板962可充當用於產生影像之顯示螢幕及/或可經組態以向LED顯示裝置900之下伏結構提供環境密封。蓋板962亦可經組態為其上可安置LED顯示裝置900之其他組件(例如電極)之透光基板。在一些實施例中，像素960可為具有紅色子像素、綠色子像素及藍色子像素之三色。在一些實施例中，像素960可為具有紅色子像素、綠色子像素或藍色子像素之單色。在一些實施例中，LED顯示裝置900可具有三色及單色像素960兩者之組合。
LED顯示裝置900可進一步包含像素960之控制電路系統(圖中未展示)。像素960可由諸如(例如)薄膜電晶體(TFT)之切換裝置獨立控制。在不背離本發明之精神及範疇之情況下，根據各種實施例，LED顯示裝置900可具有諸如(但不限於)圓柱形、梯形、球形或橢圓形之幾何形狀。儘管背板958、像素960陣列及蓋板962在圖9中展示為沿X軸具有類似尺寸，但根據各種實施例，此等組件之各者在一或多個方向上可具有彼此不同尺寸。
圖10繪示根據一些實施例之LED顯示裝置900之三色像素960之分解橫截面圖。像素960可包含紅色子像素960R、綠色子像素960G及藍色子像素960B。紅色子像素960R、綠色子像素960G及藍色子像素960B之配置順序具有繪示性而非限制性。紅色子像素960R、綠色子像素960G及藍色子像素960B可依相對於彼此之任何順序配置。
紅色子像素960R、綠色子像素960G及藍色子像素960B之各者可包含經組態以提供可透射至LED顯示裝置900之顯示螢幕(例如蓋板962)且跨該顯示螢幕分佈之各自紅、綠及藍原色光之各自電致發光裝置1064R、1064G及1064B。電致發光裝置1064R、1064G及1064B可類似於參考圖1至圖2所描述之電致發光裝置100或200，只是電致發光裝置1064R、1064G及1064B之EML (例如EML 114)中之QD (例如QD 124)之材料及大小彼此不同。電致發光裝置1064R、1064G及1064B之EML之QD之大小及材料可經選擇以發射具有分別在紅色、綠色及藍色波長區域中之一次發射峰值波長之光。 經障壁層塗覆之發光奈米結構之實例性實施例
圖11繪示根據一些實施例之經障壁層塗覆之發光奈米結構(NS) 1100之橫截面結構。在一些實施例中，NS 1100之群體可表示包含於EML 114中之QD 124。經障壁層塗覆之NS 1100包含NS 1101及障壁層1106。NS 1101包含核1102及殼1104。核1102包含發射光之半導電材料。用於核1102之半導電材料之實例包含磷化銦(InP)、硒化鎘(CdSe)、硫化鋅(ZnS)、硫化鉛(PbS)、砷化銦(InAs)、磷化銦鎵(InGaP)、硒化鎘鋅(CdZnSe)、硒化鋅(ZnSe)及碲化鎘(CdTe)。亦可使用展現直接帶隙之任何其他II-VI族、III-V族、三元或四元半導體結構。在實施例中，核1102亦可包含一或多個摻雜劑，諸如(僅供例示)金屬、鹵素及合金。金屬摻雜劑之實例可包含(但不限於)鋅(Zn)、銅(Cu)、鋁(Al)、鉑(Pt)、鉻(Cr)、鎢(W)、鈀(Pd)或其等之組合。鹵素摻雜劑之實例可包含(但不限於)氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)或碘(I)。與未摻雜NS相比，核1102中存在一或多個摻雜劑可改良NS 1101之結構、電及/或光學穩定性及QY。
根據一些實施例，核1102可具有小於20 nm之直徑大小。在另一實施例中，核1102可具有約1 nm至約10 nm之間的直徑大小。在奈米範圍內調適核1102之大小且因此調適NS 1101之大小之能力實現整個光譜中之光電發射涵蓋。一般而言，較大NS使光朝向光譜之紅色端發射，而較小NS使光朝向光譜之藍色端發射。此效應出現之原因係較大NS具有比較小NS更緊密間隔之能階。此允許NS吸收含有較少能量之光子，即，更靠近光譜之紅色端之光子。
殼1104環繞核1102且安置於核1102之外表面上。殼1104可包含(但不限於)硫化鎘(CdS)、硫化鋅鎘(ZnCdS)、硫化鋅硒(ZnSeS)及硫化鋅(ZnS)。在實施例中，殼1104可具有厚度1104t，例如一或多個單層。在其他實施例中，殼1104可具有約1 nm至約10 nm之間的厚度1104t。殼1104可用於有助於減少與核1102之晶體失配且提高NS 1101之QY。殼1104亦可有助於鈍化及移除核1102上之表面陷阱狀態(諸如懸鍵)以提高NS 1101之QY。表面陷阱狀態之存在可提供非輻射復合中心且造成NS 1101之降低發射效率。
在替代實施例中，在不背離本發明之精神及範疇之情況下，NS 1101可包含安置於殼1104上之第二殼或環繞核1102之兩個以上殼。在實施例中，第二殼可為一或多個單層厚且通常(但未必)亦為半導電材料。第二殼可向核1102提供保護。在不背離本發明之範疇或精神之情況下，第二殼材料可為硫化鋅(ZnS)，但可使用其他材料，且亦可包含摻雜劑。
障壁層1106可經組態以在NS 1101上形成塗層。在實施例中，障壁層1106安置於殼1104之外表面1104a上且實質上與其接觸。在具有一或多個殼之NS 1101之實施例中，障壁層1106可安置於NS 1101之最外殼上且實質上與其接觸。在實例性實施例中，障壁層1106可經組態以充當NS 1101與(例如)具有複數個NS之溶液、組合物及/或膜中之一或多個NS之間的間隔物，其中複數個NS可類似於NS 1101及/或經障壁層塗覆之NS 1100。在此等NS溶液、NS組合物及/或NS膜中，障壁層1106可有助於防止NS 1101與相鄰NS聚結。NS 1101與相鄰NS聚結可導致NS 1101之大小增大且因此導致包含NS 1101之聚結NS (圖中未展示)之光學發射性質減弱或淬滅。在進一步實施例中，障壁層1106保護NS 1101免受(例如)會不利地影響NS 1101之結構及光學性質之濕氣、空氣及/或惡劣環境(例如在NS之微影處理期間及/或基於NS之裝置之製程期間使用之高溫及化學品)。
障壁層1106可包含非晶、透光及/或電惰性之一或多個材料。適合障壁層包含無機材料，諸如(但不限於)無機氧化物、鹵化物及/或氮化物。根據各種實施例，用於障壁層1106之材料之實例包含Al、Ba、Ca、Mg、Ni、Si、Ti或Zr之氧化物及/或氮化物。在各種實施例中，障壁層1106可具有自約0.5 nm至約15 nm之範圍內之厚度1106t。
經障壁層塗覆之NS 1100可另外或視情況包含經組態以在NS 1101上形成緩衝塗層之緩衝層1107。在實施例中，緩衝層1107安置於殼1104上且實質上與殼1104之外表面1104a及障壁層1106之內表面1106a接觸。緩衝層1107可經組態以充當NS 1101與在NS 1101上之後續處理(諸如(例如)在NS 1101上形成障壁層1106)期間使用之化學品之間的緩衝器。
緩衝層1107可有助於實質上減少及/或防止NS 1101之光學發射性質歸因於與在NS 1101上之後續處理期間使用之化學品反應而淬滅。緩衝層1107可包含非晶、透光及/或電活性之一或多個材料。緩衝層1107之一或多個材料可包含無機或有機材料。根據各種實施例，用於緩衝層1107之無機材料之實例包含金屬之氧化物及/或氮化物。金屬氧化物之實例包含ZnO、TiO 2、In 2O 3、Ga 2O 3、SnO 2、Al 2O 3或MgO。在各種實施例中，緩衝層1107可具有自約1 nm至約5 nm之範圍內之厚度1107t。
如圖11中所繪示，根據一些實施例，經障壁層塗覆之NS 1100可另外或視情況包含複數個配位體或表面活性劑1108。根據一些實施例，配位體或表面活性劑1108可吸附或結合至經障壁層塗覆之NS 1100之外表面(諸如在障壁層1106之外表面上)或殼1104或第二殼之外表面。複數個配位體或表面活性劑1108可包含親水或極性頭1108a及疏水或非極性尾1108b。親水或極性頭1108a可結合至障壁層1106。配位體或表面活性劑1108之存在可有助於將NS 1100及/或NS 1101與(例如)其形成期間之溶液、組合物及/或膜中之其他NS分離。若允許NS在其形成期間聚結，則諸如NS 1100及/或NS 1101之NS之量子效率會下降。配位體或表面活性劑1108亦可用於將諸如疏水性之某些性質賦予經障壁層塗覆之NS 1100以提供非極性溶劑之混溶性或提供用於結合其他化合物之反應部位(例如反微胞系統)。
存在可用作配位體1108之各種配位體。在一些實施例中，配位體係選自月桂酸、己酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸及油酸之脂肪酸。在一些實施例中，配位體係選自氧化三辛基膦(TOPO)、三辛基膦(TOP)、二苯基膦(DPP)、三苯基氧化膦及三丁基氧化膦之有機膦或有機氧化膦。在一些實施例中，配位體係選自十二胺、油胺、十六胺及十八胺之胺。在一些實施例中，配位體係三辛基膦(TOP)。在一些實施例中，配位體係油胺。在一些實施例中，配位體係硫醇，例如辛硫醇。在一些實施例中，配位體係二苯基膦。在一些實施方案中，配位體係此等脂肪酸之任何者之中性鹽或此等胺、膦或氧化膦之任何者之硫屬化物，例如油酸鋅、月桂酸鋅、硒化TOP或硫化TOP。
存在可用作表面活性劑1108之各種表面活性劑。在一些實施例中，非離子表面活性劑可用作表面活性劑1108。非離子表面活性劑之一些實例包含聚氧乙烯(5)壬基苯醚(商業名IGEPAL CO-520)、聚氧乙烯(9)壬基苯醚(IGEPAL CO-630)、辛苯氧基聚(乙烯氧)乙醇(IGEPAL CA-630)、聚乙二醇油醚(Brij 93)、聚乙二醇十六烷醚(Brij 52)、聚乙二醇十八烷醚(Brij S10)、聚氧乙烯(10)異辛基環己基醚(Triton X-100)及聚氧乙烯支鏈壬基環己醚(Triton N-101)。
在一些實施例中，陰離子表面活性劑可用作表面活性劑1108。陰離子表面活性劑之一些實例包含丁二酸二辛酯磺酸鈉、硬脂酸鈉、硫酸月桂酯鈉、磷酸單十二烷基鈉、十二烷基苯磺酸鈉及肉豆蔻醇硫酸鈉。
在一些實施例中，NS 1101及/或1100可經合成以發射一或多個不同色彩範圍(諸如紅色、橙色及/或黃色範圍)內之光。在一些實施例中，NS 1101及/或1100可經合成以發射綠色及/或黃色範圍內之光。在一些實施例中，NS 1101及/或1100可經合成以發射藍色、靛藍色、紫色及/或紫外範圍內之光。在一些實施例中，NS 1101及/或1100可經合成以具有約605 nm至約650 nm之間、約510 nm至約550 nm之間或約300 nm至約495 nm之間的一次發射峰值波長。
NS 1101及/或1100可經合成以顯示高QY。在一些實施例中，NS 1101及/或1100可經合成以顯示80%至100%之間或85%至90%之間的QY。
因此，根據各種實施例，NS 1100可經合成使得在NS 1101上存在障壁層1106實質上不改變或淬滅NS 1101之光學發射性質。 發光奈米結構之實例性實施例
本文中描述具有可表示EML 114之QD 124之發光奈米結構(NS)之各種組合物。發光奈米結構之各種性質(包含其吸收性質、發射性質及折射率性質)可針對各種應用訂製及調整。
NS之材料性質可實質上同質，或在一些實施例中，可異質。NS之光學性質可由其粒徑、化學或表面組合物判定。在約1 nm至約20 nm之間的範圍內訂製發光NS大小之能力可實現整個光譜中之光電發射涵蓋以提供極大顯色變通性。粒子囊封可提供抗化學及UV劣化劑之穩健性。
用於本文中所描述之實施例中之發光NS可使用熟習技術者已知之任何方法產生。適合方法及實例性奈米晶體揭示於以下中：美國專利第7,374,807號、2004年3月10日申請之美國專利申請案第10/796,832號、美國專利第6,949,206號及2004年6月8日申請之美國臨時專利申請案第60/578,236號，該等案之各者之全部揭示內容以引用方式併入本文中。
用於本文中所描述之實施例中之發光NS可由包含無機材料且更適合地包含無機導電或半導電材料之任何適合材料產生。適合半導體材料可包含美國專利申請案第10/796,832號中所揭示之半導體材料，且可包含任何類型之半導體，包含II-VI族、III-V族、IV-VI族、I III-VI族及IV族半導體。適合半導體材料可包含(但不限於) Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C (包含金剛石)、P、BN、BP、BAs、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、BeS、BeSe、BeTe、MgS、MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、Si 3N 4、Ge 3N 4、Al 2O 3、(Al, Ga, In) 2(S, Se, Te) 3、Al 2CO、CuInGaS、CuInGaSe及兩個或更多個此等半導體之適當組合。
在一些實施例中，發光NS可具有來自由p型摻雜劑或n型摻雜劑組成之群組之摻雜劑。NS亦可具有II-VI族或III-V族半導體。II-VI族或III-V族半導體NS之實例可包含周期表之來自II族之元素(諸如Zn、Cd及Hg)與來自VI族之任何元素(諸如S、Se、Te及Po)之任何組合及週期表之來自III族之元素(諸如B、Al、Ga、In及Tl)與來自V族之任何元素(例如N、P、As、Sb及Bi)之任何組合。
本文中所描述之發光NS亦可進一步包含與其表面偶聯、配合、聯合或附接之配位體。適合配位體可包含熟習技術者已知之任何基團，其包含以下中所揭示之基團：美國專利第8,283,412號、美國公開專利第2008/0237540號、美國公開專利第2010/0110728號、美國專利第8,563,133號、美國專利第7,645,397號、美國專利第7,374,807號、美國專利第6,949,206號、美國專利第7,572,393號及美國專利第7,267,875號，該等專利之各者之揭示內容以引用方式併入本文中。此等配位體之使用可增強發光NS併入至各種溶劑及基質(包含聚合物)中之能力。增加發光NS在各種溶劑及基質中之混溶性(即，混合不分離之能力)可允許其分佈於整個聚合組合物中，使得NS不聚結在一起且因此不散射光。此等配位體在本文中描述為「混溶性增強」配位體。
在一些實施例中，提供具有分佈或嵌入於基質材料中之發光NS之組合物。適合基質材料可為一般技術者已知之任何材料，其包含聚合材料、有機及無機氧化物。本文中所描述之組合物可為層、嚢封劑、塗層、薄板或膜。應瞭解，在其中參考層、聚合層、基質、薄板或膜之本文中所描述之實施例中，此等術語可互換使用，且如此描述之實施例不限於任何一種類型之組合物，而是涵蓋本文中所描述或本技術中已知之任何基質材料或層。
降頻轉換NS (例如，如美國專利第7,374,807號中所揭示)利用經調適以吸收特定波長之光且接著依第二波長發射之發光奈米結構之發射性質，藉此提供放射源(例如LED)之增強效能及效率。
儘管一般技術者已知之任何方法可用於產生發光NS，但可使用用於無機奈米材料磷光體之控制生長之溶液相膠體方法。參閱：Alivisatos, A. P.之「Semiconductor clusters, nanocrystals, and quantum dots」，Science 271:933 (1996)；X. Peng、M. Schlamp、A. Kadavanich、A. P. Alivisatos之「Epitaxial growth of highly luminescent CdSe/CdS Core/Shell nanocrystals with photostability and electronic accessibility」，J. Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997)；及C. B. Murray、D. J. Norris、M. G. Bawendi之「Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E=sulfur, selenium, tellurium) semiconductor nanocrystallites」，J Am. Chem. Soc. 115:8706 (1993)，其等之全部揭示內容以引用方式併入本文中。
根據一些實施例，CdSe可用作NS材料，在一個實例中，用於可見光降頻轉換，歸因於此材料之合成相對成熟。歸因於使用通用表面化學，亦可取代不含鎘NS。
在半導體NS中，光致發射產生於NS之帶邊緣狀態。來自發光NS之帶邊緣發射與源自表面電子狀態之輻射及非輻射衰減通道競爭。X. Peng等人，J Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997)。因此，存在諸如懸鍵之表面缺陷提供非輻射復合中心且造成降低發射效率。用於鈍化及移除表面陷阱狀態之高效且永久方法可為在NS之表面上磊晶生長無機殼材料。X. Peng等人，J Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997)。殼材料可經選擇使得電子能階相對於核材料係類型1 (例如，具有較大帶隙以提供將電子及電洞定位至核之潛在步驟)。因此，可降低非輻射復合之概率。
核殼結構可藉由將含有殼材料之有機金屬前驅體添加至含有核NS之反應混合物中來獲得。在此情況中，不是成核事件後接生長，而是核充當晶核，且殼可自其表面生長。使反應溫度保持較低以有利於將殼材料單體添加至核表面，同時防止殼材料之奈米晶體獨立成核。反應混合物中存在表面活性劑以指導殼材料之控制生長且確保溶解性。當兩個材料之間存在低晶格失配時，可獲得均勻且磊晶生長之殼。
用於製備核殼發光NS之實例性材料可包含(但不限於) Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C (包含金剛石)、P、Co、Au、BN、BP、BAs、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、InN、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、ZnO、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTc、BeS、BcSe、BcTe、MgS、MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuP、CuCl、CuBr、CuI、Si 3N 4、Ge 3N 4、Al 2O 3、(Al, Ga, In) 2(S, Se, Te) 3、AlCO，且用於本發明之實踐中之殼發光NS包含(但不限於)(表示為核/殼)、CdSe/ZnS、InP/ZnS、InP/ZnSe、PbSe/PbS、CdSe/CdS、CdTe/CdS、CdTe/ZnS以及其他。
用於本文中所描述之實施例中之發光NS可小於約100 nm大小且低至小於約1 nm大小且吸收可見光。如本文中所使用，可見光係人眼可見之具有約380奈米至約780奈米之間的波長之電磁輻射。可見光可分離成光譜之各種色彩，諸如紅、橙、黃、綠、藍、靛藍及紫。藍光可包括約435 nm至約495 nm之間的光，綠光可包括約495 nm至570 nm之間的光，且紅光可包括約620 nm至約750 nm之間波長之光。
根據各種實施例，發光NS可具有使得其吸收紫外、近紅外及/或紅外光譜內之光子之大小及組合物。紫外光譜可包括約100 nm至約400 nm之間的光，近紅外光譜可包括約750 nm至約100 μm之間波長之光，且紅外光譜可包括約750 nm至約300 μm之間波長之光。
儘管其他適合材料之發光NS可用於本文中所描述之各種實施例中，但在一些實施例中，NS可為ZnSe、ZnTe、ZnS、InAs、InP、CdSe或其等之任何組合以形成用於本文中所描述之實施例中之奈米晶體群體。如上文所討論，在進一步實施例中，發光NS可為核/殼奈米晶體，諸如CdSe/ZnS、InP/ZnSe、CdSe/CdS或InP/ZnS。
適合發光奈米結構、製備發光奈米結構之方法(包含添加各種溶解度增強配位體)可見於公開之美國公開專利第2012/0113672號中，該專利之全部揭示內容以引用方式併入本文中。
應瞭解，儘管本文中已繪示及描述一些實施例，但申請專利範圍不限於所描述及展示之部件之特定形式或配置。在說明書中，已揭示繪示性實施例，且儘管採用具體術語，但其僅在通用及描述意義上使用且不用於限制目的。可鑑於上述教示來進行實施例之修改及變動。因此，應瞭解，可依除所描述之方式之外的方式實踐實施例。
100:電致發光裝置 101:光 102:基板 102s:表面 103:裝置堆疊 103s:表面 104:陽極 108:電洞注入層(HIL) 110:電洞傳輸層(HTL) 114:發射層(EML) 118:有機電子傳輸層(OETL) 120:電子注入層(EIL) 122:陰極 124:量子點(QD) 125:間隙 200:電致發光裝置 318:ETL 418:OETL 536:PL光譜 538:PL光譜 540:PL光譜 642:電流密度對驅動電壓曲線 644:發光度對驅動電壓曲線 646:電流密度對驅動電壓曲線 648:發光度對驅動電壓曲線 650:電流密度對驅動電壓曲線 652:發光度對驅動電壓曲線 754:EQE對發光度曲線 755:EQE對發光度曲線 756:EQE對發光度曲線 800:方法 805:步驟 810:步驟 815:步驟 820:步驟 825:步驟 900:LED顯示裝置 958:背板 960:像素 960B:藍色子像素 960G:綠色子像素 960R:紅色子像素 962:蓋板 1064B:電致發光裝置 1064G:電致發光裝置 1064R:電致發光裝置 1100:經障壁層塗覆之奈米結構(NS) 1101:NS 1102:核 1104:殼 1104a:外表面 1104t:厚度 1106:障壁層 1106a:內表面 1106t:厚度 1107:緩衝層 1107t:厚度 1108:配位體/表面活性劑 1108a:親水或極性頭 1108b:疏水或非極性尾
併入本文中且構成說明書之部分之附圖繪示本文中所揭示之實施例且連同[實施方式]進一步用於解釋本發明實施例之原理且使相關領域之熟習技術者能夠製造及使用本發明實施例。
圖1至圖2係根據一些實施例之具有有機傳輸層之底部發射電致發光裝置之橫截面圖之示意圖。
圖3至圖4係根據一些實施例之電致發光裝置之發射層及傳輸層之橫截面圖之示意圖。
圖5至圖7繪示根據一些實施例之具有有機傳輸層之電致發光裝置之特性。
圖8係根據一些實施例之用於製造具有有機傳輸層之電致發光裝置之方法之流程圖。
圖9係根據一些實施例之發光二極體(LED)顯示裝置之分解橫截面圖。
圖10係根據一些實施例之LED顯示裝置之像素之橫截面圖。
圖11係根據一些實施例之奈米結構(NS)之橫截面圖之示意圖。
將自下文結合圖式闡述之[實施方式]更加明白本發明之特徵及優點，其中相同元件符號識別所有對應元件。在圖式中，相同元件符號指示相同、功能類似及/或結構類似元件，除非另有提及。其中首先出現元件之圖式由對應元件符號中之(若干)最左數字指示。除非另有指示，否則本發明中所提供之圖式不應被解譯為按比例繪製圖式。
100:電致發光裝置
101:光
102:基板
102s:表面
103:裝置堆疊
103s:表面
104:陽極
108:電洞注入層(HIL)
110:電洞傳輸層(HTL)
114:發射層(EML)
118:有機電子傳輸層(OETL)
120:電子注入層(EIL)
122:陰極
124:量子點(QD)
125:間隙

Claims (20)

  1. 一種電致發光裝置，其包括： 基板； 第一電極，其安置於該基板上； 第一傳輸層，其安置於該第一電極上； 發射層，其包括發光奈米結構、安置於該第一傳輸層上； 第二傳輸層，其包括有機層，其中該有機層之第一部分安置於該發射層上且該有機層之第二部分安置於該第一傳輸層上；及 第二電極，其安置於該第二傳輸層上。
  2. 如請求項1之電致發光裝置，其中該有機層之該第二部分安置於該第一傳輸層與該等發光奈米結構之間的間隙內。
  3. 如請求項1至2中任一項之電致發光裝置，其中該有機層之有機材料可溶於極性有機溶劑中。
  4. 如請求項1至3中任一項之電致發光裝置，其中該有機層之有機材料可溶於乙醇、丙酮或乙腈中。
  5. 如請求項1至4中任一項之電致發光裝置，其中該有機層包括具有兩個或更多個氧化膦官能基(P=O)之有機材料。
  6. 如請求項1至5中任一項之電致發光裝置，其中該有機層包括(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(苯-3,1-二基)三(二苯基膦氧)或2,4,6-三[3-(二苯基氧膦基)苯基]-1,3,5-三嗪。
  7. 如請求項1至6中任一項之電致發光裝置，其中該電致發光裝置之接通電壓在約0.7 V至約1 V之間的範圍內。
  8. 如請求項1至7中任一項之電致發光裝置，其中該等發光奈米結構包括磷化銦(InP)。
  9. 如請求項1至8中任一項之電致發光裝置，其中該等發光奈米結構包括經組態以發射可見光譜中之光之量子點。
  10. 如請求項1至9中任一項之電致發光裝置，其中該等發光奈米結構包括經組態以發射紅光之第一量子點群體及經組態以發射綠光之第二量子點群體。
  11. 如請求項1至10中任一項之電致發光裝置，其中該第一傳輸層係電洞傳輸層且該第二傳輸層係電子傳輸層。
  12. 一種顯示裝置，其包括： 像素陣列；及 顯示螢幕，其安置於該像素陣列上， 其中該像素陣列之各像素包括第一電致發光裝置及第二電致發光裝置， 其中該第一電致發光裝置及該第二電致發光裝置之各者包括： 電洞傳輸層， 發射層，其包括發光奈米結構、安置於該電洞傳輸層上，及 電子傳輸層，其包括有機層，其中該有機層之第一部分安置於該發射層上且該有機層之第二部分安置於該電洞傳輸層上， 其中該第一電致發光裝置之該發射層經組態以發射具有第一峰值波長之第一光，且 其中該第二電致發光裝置之該發射層經組態以發射具有不同於該第一峰值波長之第二峰值波長之第二光。
  13. 如請求項12之顯示裝置，其中該有機層之該第二部分安置於相鄰發光奈米結構之間的間隙內。
  14. 如請求項12至13中任一項之顯示裝置，其中該有機層不包含無機材料。
  15. 如請求項12至14中任一項之顯示裝置，其中該有機層包括具有兩個或更多個氧化膦官能基(P=O)之有機材料。
  16. 如請求項12至15中任一項之顯示裝置，其中該有機層包括(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(苯-3,1-二基)三(二苯基膦氧)或2,4,6-三[3-(二苯基氧膦基)苯基]-1,3,5-三嗪。
  17. 一種製造電致發光裝置之方法，該方法包括： 提供具有陽極材料層之基板； 在該陽極材料層上形成電洞傳輸層； 在該電洞傳輸層上形成量子點層； 使用溶液程序在該量子點層上形成包括有機層之電子傳輸層；及 在該電子傳輸層上形成陰極。
  18. 如請求項17之方法，其中形成該電子傳輸層包括在極性有機溶劑中用該有機層之有機材料製備溶液。
  19. 如請求項17至18中任一項之方法，其中形成該電子傳輸層包括用包括兩個或更多個氧化膦官能基(P=O)之有機材料製備溶液。
  20. 如請求項17至19中任一項之方法，其中形成該電子傳輸層包括用具有三個氧化膦官能基(P=O)之(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三(苯-3,1-二基)三(二苯基膦氧)、2,4,6-三[3-(二苯基氧膦基)苯基]-1,3,5-三嗪製備溶液。
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