具有量子點和熱活化延遲熒光分子的頂發射型印刷顯示器制造技術

頂發射(TE)型印刷顯示器的發射層包含被夾入到介于反射性底電極和透明或半透明的頂電極之間的微腔中的可溶液加工納米晶體量子點、熱活化延遲熒光分子與合適的主體材料以及電子和空穴電荷傳輸材料二者的組合。電極可以是反射性金屬，并且發射層和電荷傳輸層的厚度可以根據所需共振波長以及頂半透明電極的厚度進行調節以優化共振條件并且使光輸出最大化。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】具有量子點和熱活化延遲熒光分子的頂發射型印刷顯示器相關申請的交叉引用：本申請要求2018年4月11日提交的美國臨時申請號62/656,075的權益，其內容通過引用以其整體并入本文。聯邦資助研究或開發：不適用專利技術背景1.專利
.本專利技術總體上涉及發光裝置。更具體地，其涉及包含半導體納米粒子(或“量子點”)的電致發光的發光裝置。2.包括按照37CFR1.97和1.98的規定公開的信息的相關技術的描述.當分子、原子或納米結構的軌道電子通過從激發單重態發射光子而馳豫至其基態時，發生熒光。S0被稱為熒光團(熒光分子)的基態，并且S1為其第一(電子)激發單重態。S1中的分子可以通過多種競爭路徑進行馳豫。其可以經歷非輻射馳豫，其中激發能作為熱量(振動)耗散至溶劑。激發的有機分子也可以經由轉化為三重態而進行馳豫，該三重態隨后經由磷光或通過二次非輻射馳豫步驟而進行馳豫。從S1的馳豫也可以通過靠熒光猝滅與第二分子的相互作用而進行。分子氧(O2)由于其不尋常的三重基態而成為熒光的極高效的猝滅劑。在大多數情況下，與吸收輻射相比，發射光具有更長的波長，因此具有更低的能量；該現象被稱為斯托克斯位移(Stokesshift)。然而，當吸收電磁輻射強時，對于一個電子來說可能吸收兩個光子。該雙光子吸收可以導致波長比吸收輻射短的輻射發射。發射的輻射也可以具有與吸收輻射相同的波長，該現象被稱為“共振熒光”。通過光吸收或經由不同的過程(例如，作為反應產物)激發的分子可以將能量轉移至第二‘敏化’分子，其被轉化為其激發態并且然后可以發熒光。有機發光二極管(OLED)是其中將包含有機化合物的薄膜放置在兩個導體之間的發光二極管(LED)。薄膜響應于激發(比如電流)而發射光。OLED可用于顯示器，比如電視屏幕、計算機監視器、移動電話和平板。OLED顯示器的固有問題是有機化合物的有限壽命。特別地，與綠色或紅色OLED相比，發射藍光的OLED以顯著升高的速率退化。OLED材料依賴于由主體傳輸材料中的電子和空穴的復合產生的分子激發態(激子)的輻射衰變。激發的性質導致電子和空穴之間的相互作用，其將激發態分成亮單重態(總自旋為0)和暗三重態(總自旋為1)。由于電子和空穴的復合提供四種自旋態(一種單重態和三種三重態亞能級)的統計混合，常規的OLED具有25％的最大理論效率。迄今為止，OLED材料設計集中于從正常暗三重態收獲剩余能量。近期的產生高效磷光體(其由正常暗三重態發光)的工作已經得到了綠色和紅色OLED。然而，其他顏色(比如藍色)需要更高能的激發態，而更高能的激發態加速OLED退化過程。對三重態-單重態躍遷速率的基本限制因素是參數|Hfi/Δ|2的值，其中Hfi為由于超精細或自旋軌道相互作用而產生的耦合能，并且Δ為單重態和三重態之間的能量分裂。常規的磷光OLED依賴于由于自旋軌道(SO)相互作用而產生的單重態和三重態的混合，從而提高Hfi，并且提供重金屬原子和有機配體之間共享的最低發射態。這導致從所有較高的單重態和三重態收獲能量，然后發生磷光(來自激發三重態的相對短壽命的發射)。縮短的三重態壽命減少了由電荷和其他激子造成的三重態激子湮滅。近期報告表明，已經達到了磷光材料性能的極限。已經發現，熱活化延遲熒光(TADF)(其依賴于與Hfi的最大化相反的Δ的最小化)可以在相關的時間尺度(比如，例如，1-100μs)內在單重態能級和三重態亞能級之間轉移群體(population)。包含TADF分子的OLED可以達到更高的激發態而沒有快速退化。本文中描述的裝置與先前描述的裝置相比能夠以更高的能量激發態發光。OLED一般由在兩個電極(即陽極和陰極)之間的有機材料或化合物的層組成。有機分子是導電的，這是在分子的一部分或整體上的共軛造成的π電子的離域的結果。當施加電壓時，存在于陽極的來自最高占據分子軌道(HOMO)的電子流入存在于陰極的有機分子的最低占據分子軌道(LUMO)中。從HOMO移除電子也被稱為將電子空穴插入到HOMO中。靜電力將電子和空穴帶向彼此，直到它們復合并且形成激子(其為電子和空穴的結合態)。隨著激發態衰變并且電子的能級馳豫，發射出頻率在可見光譜內的輻射。該輻射的頻率取決于材料的帶隙，所述帶隙是HOMO和LUMO之間的能量差。因為電子和空穴是具有半整數自旋的費米子，激子可以處于單重態或三重態，這取決于電子和空穴的自旋如何組合。統計學上，對于每個單重態激子來說，將會形成三個三重態激子。從三重態的衰變是自旋禁阻的，這導致躍遷的時間尺寸增加并且限制了熒光裝置的內效率。熱活化延遲熒光(TADF)尋求使單重態和三重態之間的能量分裂(Δ)最小化。從0.4-0.7eV的典型值到熱能(與kBT成比例，其中kB為玻爾茲曼常數，并且T為溫度)等級的間隙的交換分裂的降低意味著即使狀態之間的耦合小，熱騷動也可以在相關時間尺度內在單重態能級和三重態亞能級之間轉移群體。TADF分子由直接通過共價鍵或經由共軛連接基團(或“橋”)連接的供體部分和受體部分組成?！肮w”部分有可能在激發時將來自其HOMO的電子轉移至“受體”部分?！笆荏w”部分有可能將來自“供體”部分的電子接受到其LUMO中。TADF分子的供體-受體性質導致表現出非常低Δ的具有電荷轉移特性的低位激發態。由于熱分子運動可以隨機地改變供體-受體體系的光學性質，所以可以使用供體部分和受體部分的剛性三維布置來限制在激發壽命期間由內轉換造成的電荷轉移態的非輻射衰變。因此，有利的是降低單重態和三重態之間的能量分裂(Δ)，并且產生具有增加的能夠利用三重態激子的逆向系間竄越(RISC)的體系。這樣的體系可能導致發射壽命縮短。具有這樣的特征的體系可以能夠發射藍光，而不經受在現有技術的藍色OLED中普遍的快速退化。白色頂發射型有機發光二極管(OLED)引起大量關注，因為它們光學上與所使用的襯底無關。盡管單色頂發射型OLED可以容易地設計為具有高發射效率，但是白色光發射面臨著一些障礙。作為頂電極常用的薄金屬層將裝置變為具有不利的窄且角度依賴的發射特性的微共振器?！暗住被颉绊敗眳^分不是指OLED顯示器的取向，而是指發射光離開裝置的方向。如果發射的光通過透明或半透明的底電極以及在其上制造面板的襯底，則OLED裝置被歸類為底發射型裝置。頂發射型裝置基于從OLED裝置發射的光是否通過在制作裝置后添加的蓋離開來進行分類。頂發射型OLED更好地適用于有源矩陣應用，因為它們可以更容易地與不透明的晶體管背板集成。附接至其上制造有源矩陣OLED(AMOLED)的底部襯底的TFT陣列一般是不透明的，導致在裝置遵循底發射方案的情況下明顯阻擋透射光。LCD過濾從顯示器背光發射的光，僅允許一小部分光通過。因此，它們無法顯示真正的黑色。然而，不活動的OLED元件不產生光或消耗功率，實現了真正的黑色。移除背光還使OLED更輕，因為不需要一些襯底。當看向頂發射型OLED時，在談論折射率匹配層(indexmatchlayers，IML)時，厚度也起作用。當IML本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種頂發射(TE)型印刷顯示器的發射層，所述發射層包含：/n與熱活化延遲熒光(TADF)分子相關聯的納米晶體量子點(QD)；和/n電子和空穴電荷傳輸材料，/n其中，所述QD和所述TADF分子以及所述電子和空穴電荷傳輸材料被夾入到介于反射性底電極和透明或半透明的頂電極之間的微腔中。/n

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】20180411 US 62/656,0751.一種頂發射(TE)型印刷顯示器的發射層，所述發射層包含：
與熱活化延遲熒光(TADF)分子相關聯的納米晶體量子點(QD)；和
電子和空穴電荷傳輸材料，
其中，所述QD和所述TADF分子以及所述電子和空穴電荷傳輸材料被夾入到介于反射性底電極和透明或半透明的頂電極之間的微腔中。


2.權利要求1所述的發射層，其中所述發射層的厚度在約5nm至約100nm的范圍內。


3.權利要求1所述的發射層，其中所述QD和TADF分子以在約10∶1至約1∶10范圍內的QD∶TADF重量比存在。


4.權利要求1所述的發射層，其中所述QD為發藍光的QD、發紅光的QD、發綠光的QD或它們的任意組合。


5.權利要求1所述的發射層，其中所述QD為發紫外光的QD或發紅外光的QD。


6.權利要求1所述的發射層，其中所述QD選自由核型QD、核-殼型QD、核-多殼型QD和量子點-量子阱(QD-QW)型QD組成的組。


7.權利要求1所述的發射層，其中所述QD包含In和P。


8.權利要求1所述的發射層，其中所述QD還包含封端配體。


9.權利要求1所述的發射層，其中所述TADF分子選自由以下各項組成的組：(2，3，5，6-四(9H-咔唑-9-基)異煙腈、2，3，5，6-四(9H-咔唑-9-基)苯甲腈、2，3，4，5，6-五(9H-咔唑-9-基)苯甲腈、2，3，5，6-四(3，6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)苯甲腈、2，3，4，5，6-五(3，6-二叔丁基-9H-咔唑-9-基)苯甲腈、4，5-二(9H-咔唑-9-基)鄰苯二甲腈、3，4，5，6-四(9H-咔唑-9-基)鄰苯二甲腈、4，4″-雙(9，9-二甲基吖啶-10(9H)-基)-[1，1′：2′，1″-三聯苯]-4′，5′-二甲腈、2，4，5，6-四(9H-咔唑-9-基)間苯二甲腈、2，4，5，6-四(3，6-二甲基-9H-咔唑-9-基)間苯二甲腈、，6-二(9H-咔唑-9-基)-4-苯基吡啶-3，5-二甲腈、2，3，5，6-四(9H-咔唑-9-基)對苯二甲腈、2，3，5，6-四(3，6-二苯基-9H-咔唑-9-基)對苯二甲腈、12-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)-5-苯基-5，12-二氫吲哚并[3，2-a]咔唑、9-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)-9′-苯基-9H，9′H-3，3′-聯咔唑、9-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-9′-苯基-9H，9′H-3，3′-聯咔唑、9-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-9H-3，9′-聯咔唑、9′-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-9′H-9，3′：6′，9″-三咔唑、9′-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-3，3″，6，6″-四苯基-9′H-9，3′：6′，9″-三咔唑、10-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-10H-吩嗪、10-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-10H-吩噻嗪、9-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-1，3，6，8-四甲基-9H-咔唑、9-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)-2，6-二甲基苯基)-3，6-二甲基-9H-咔唑、10-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-9，9-二甲基-9，10-二氫吖啶、10-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-10H-螺[吖啶-9，9′-芴]、9-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-N3，N3，N6，N6-四苯基-9H-咔唑-3，6-二胺、10-(4-(2-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-1，1，1，3，3，3-六氟丙烷-2-基)苯基)-9，9-二甲基-9，10-二氫吖啶、10，10′-((6-苯基-1，3，5...

【專利技術屬性】
技術研發人員：斯圖爾特·斯塔布斯，克里斯·布朗，
申請(專利權)人：納米技術有限公司，九州有機光材股份有限公司，
類型：發明
國別省市：英國;GB