具有改良的发光颜色的无镉量子点发光器件制造技术

一种发光器件，被配置为根据Rec.2020规范改良地发光。该发光器件包括基板；第一电极，设置在基板上方，且设置在所述发光器件的外表面和所述基板之间；第二电极，设置在第一电极和外表面之间；第一发光层，与第一电极和第二电极电接触，其中第一发光层包括当电激发时发光的量子点，并且其中第一发光层与第一峰值波长λ

【技术实现步骤摘要】
具有改良的发光颜色的无镉量子点发光器件
本专利技术涉及一种量子点发光器件(QuantumDotLightEmittingDevice,简称QD-LED),更具体地，涉及一种QD-LED的结构，其不包含有毒材料，并且对于显示器中的蓝色子像素表现出改良的色坐标。
技术介绍
量子点发光二极管(称为QD-LED、QLED或ELQLED)是一种发光器件，其中由于量子点上的电子和空穴的复合而发光。量子点由无机材料组成，因此与使用有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiodes，简称OLED)的现有技术相比，有望带来更多好处。除了更长寿命的预期好处外，QD-LED可以在更高的电流密度下工作(从而实现更高的亮度值)，并且更易于溶液处理，量子点发出的光覆盖更窄的波长范围，产生更饱和的颜色。显示设备通常在每个像素内包括三种颜色的子像素：一种发射红光，一种发射绿光，另一种发射蓝光。构成每个子像素发射光谱的光的波长可以使用一对坐标来描述，例如CIE1931XYZ色彩空间中的x和y坐标，或者CIE1976LUV色彩空间中的u’和v’坐标。一起绘制的三个子像素的色坐标定义了显示设备的色域。为了确保在一个显示设备上显示的图像看起来与在另一显示设备上显示的图像相同，随着时间的流逝，已经开发并使用了各种行业标准和公认的惯例，例如NTSC，Rec.709(也用于sRGB)和DCI-P3。这些标准定义了从显示设备发出的红色、绿色和蓝色光的色坐标，称为“原色”。为了实现良好的色彩再现，无论是通过单个子像素的发射还是两个或三个子像素的发射的组合，从显示设备的像素发出的光谱必须能够达到标准原色的色坐标。国际电信联盟已经提出了有关未来显示标准的建议，公知的为Rec.2020和Rec.2100。这两个推荐标准对原色的色坐标使用相同的定义，其中红原色对应于630nm单色光，绿原色对应于532nm单色光，而蓝原色对应于467nm单色光。为此，常规上可以从激光源获得接近单色的光。然而，使用激光光源的显示设备由于其复杂性而效率低下且昂贵。例如，必须使用附加的光学组件来减轻或消除由激光的相干性引起的激光斑点。因此，需要一种能够在不使用激光的情况下再现接近Rec.2020原色的颜色的改良的量子点显示装置的系统和方法。来自量子点的窄发射光谱使QD-LED成为此类显示技术的潜在候选者。QD-LED中常用的发出蓝光的常规材料是：1.CdxZn1-xSeyS1-y,其中0<x≤1，0≤y≤1。此材料是不合需要的，因为其含有高毒性的金属镉。2.ZnSe/ZnS.此材料不含高毒性元素且发射波长极窄，但发射波长最大限制在440nm附近，这明显短于Rec.2020的蓝原色波长467nm。3.钙钛矿型CsPbX3,其中X为卤素离子。此材料发射波长极窄，但含有高毒性的金属铅。通电操作时，无铅钙钛矿的效率和使用寿命非常低，使其不适合在显示器中使用。已经使用了各种常规方法来将感知到的蓝光的颜色操纵为更良好的色坐标。例如，US2017/0236866(Lee等人，2017年8月17日公开)描述了在LCD背光单元之上使用可以包括发出蓝光的量子点的磷光体。Lee描述了可包含量子点的磷光体。磷光体将少量的蓝光(波长在400nm和500nm之间)转换为绿光(波长在500nm和600nm之间)，同时留下其余的蓝光通过磷光体而不改变其颜色。WO2017/201982(Xiao等人，于2017年11月30日公开)描述了使用向下转换颗粒放置在透明基质中的方法，该颗粒能够将380nm–430nm波长范围内的光转换为波长范围为430nm–470nm内的光。透明基质可以另外包括光散射粒子，以改变由发光器件发射的光的角度分布。EP3144972(Hack等人，于2017年3月22日公开)描述了一种利用四个子像素而不是三个子像素的显示设备。每个像素使用一个红色，一个绿色和两个蓝色子像素，其中两个蓝色子像素发出具有不同光谱的光。两个蓝色光谱的组合产生了具有良好的色坐标的光。
技术实现思路
一方面，涉及一种蓝色量子点LED(QD-LED)，该蓝色量子点LED使用电激发的量子点层和光激发的量子点层发射具有改良颜色的光，尤其是大体上符合Rec.2020规范，并且不含高毒性金属材料，例如镉或铅。无需使用外部滤色器即可获得改进的色彩，从而使显示器的色域与Rec.2020规范的色域更加匹配。在示例性实施例中，从第一发光层发射的蓝光被第二发光层部分地转换成第二蓝光光谱，该第二发光层可以是光致发光(PL)量子点(QD)层。使用第二发光层将来自第一发光层的一部分蓝光转换为第二蓝光光谱有利地产生了从QD-LED发射的总蓝光的更良好的光谱，其与第一发光层的未转换发射光谱相比，具有关于467nm单色光的较小的Δu’v’值。通过将第二QD材料添加到QD-LED层结构中来实现部分转换，该第二QD材料通过来自第一发光层的QD的发射而被光泵浦。优选地，Δu’v’≤0.04，并且更优选地Δu’v’≤0.02并且低至Δu’v’≤0.01。因此，一方面提供一种增强的发光器件，其被构造为根据Rec.2020规范发射光，尤其是蓝光。在示例性实施例中，发光器件包括基板；第一电极，设置在基板上方，且设置在所述发光器件的外表面和所述基板之间；第二电极，设置在第一电极和外表面之间；第一发光层，与第一电极和第二电极电接触，其中第一发光层包括当电激发时发光的量子点，并且其中第一发光层与第一峰值波长λ1相匹配；第二发光层，设置在第一发光层和发光器件的观察侧之间，其中第二发光层是包括被光激发时发射光的量子点的光致发光层，并且第二发光层与不同于第一峰值波长的的第二峰值波长λ2相匹配。第二发光层用于将由第一发光层发射的光的一部分从第一峰值波长转换为第二峰值波长，使得所得的总发射光符合Rec.2020规范。为了实现上述和相关目的，本专利技术包括在下文中充分描述并且在权利要求中特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了本专利技术的某些描述性实施例。然而，这些实施例仅指示可以采用本专利技术的原理的各种方式中的几种。当结合附图考虑时，根据本专利技术的以下详细描述，本专利技术的其他目的、优点和新颖特征将变得显而易见。附图说明图1是示出常规QD-LED结构的示意图。图2是示出根据本专利技术的实施例的具有用于改良的色坐标的QD层的QD-LED结构的示意图。图3是描绘与图2的QD-LED的操作相关联的发射光谱的图。图4是描绘与图1和图2的QD-LED的操作相关联的色域的色度图。图5是示出根据本专利技术实施例的具有用于改良的色坐标的QD层的QD-LED结构的示意图。图6是示出根据本专利技术实施例的具有用于改良的色坐标的QD层的QD-LED结构的示意图。图7是示出根据本专利技术的实施例的具有用于改良的色坐标的混合QD层的QD-LED结构的示意图。图8是示出根据本专利技术的实施例的具有用于改良的色坐标的混合QD层的QD-LED结构的示意图。图9是示出根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光器件，其特征在于，所述发光器件包括：/n基板；/n设置在所述基板上方的第一电极，所述第一电极设置在所述发光器件的外表面和所述基板之间；/n第二电极，设置在所述第一电极和所述外表面之间；/n第一发光层，与所述第一电极和所述第二电极电接触，其中所述第一发光层包括被电激发时发射光的量子点，并且其中所述第一发光层与一第一峰值波长λ

【技术特征摘要】
20190129 US 16/2609401.一种发光器件，其特征在于，所述发光器件包括：
基板；
设置在所述基板上方的第一电极，所述第一电极设置在所述发光器件的外表面和所述基板之间；
第二电极，设置在所述第一电极和所述外表面之间；
第一发光层，与所述第一电极和所述第二电极电接触，其中所述第一发光层包括被电激发时发射光的量子点，并且其中所述第一发光层与一第一峰值波长λ1相匹配；以及
第二发光层，设置在所述第一发光层和所述发光器件的观察侧之间，其中所述第二发光层是包括被光激发时发射光的量子点的光致发光层，并且所述第二发光层与不同于所述第一峰值波长的的第二峰值波长λ2相匹配；
其中所述第二发光层将由所述第一发光层发射的光的一部分从所述第一峰值波长转换到所述第二峰值波长。


2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，
405nm≤λ1≤490nm且405nm≤λ2≤490nm。


3.根据权利要求1或2所述的发光器件，其特征在于，
当与CIE1976LUV色彩空间中波长为467nm的单色光相比时，所述发光器件的合成发射具有Δu’v’≤0.04的值。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，其特征在于，405nm≤λ1≤460nm且460nm≤λ2≤490nm。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的发光器件，其特征在于，
由所述第一发光层发射的光的半峰全宽(FWHM)小于30nm，并且由所述第二发光层发射的光的FWHM小于60nm。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的发光器件，其特征在于，所述第二电极至少是半透明的，并且所述发光器件是顶部发光器。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的发光器件，其特征在于，
还包括：与所述基板相对设置的薄膜封装层，其中所述薄膜封装层还包括：
一个或多个无机薄膜层；以及
一个或多个有机薄膜层；其中所述第二发光层的所述量子点设置在所述一个或多个有机薄膜层中的至少一个内。


8.根据权利要求1至6中任一项所述的发光器件，其特征在于，
还包括：与所述基板相对设置的薄膜封装层，其中所述薄膜封装层还包括：
一个或多个无机薄膜层；
以及一个或多个有机薄膜层；
其中所述第二发光层被设置与所述一个或多个薄膜层物理接触。


9.根据权利要求1至5中任一项所述的发光器件，其特征在于，
所述第二发光层设置在所述基板和所述第一电极之间，且所述发光器件是底部发光器。

【专利技术属性】
技术研发人员：爱德华·安德鲁·伯尔德曼，恩里科·安焦尼，蒂姆·米迦勒·斯米顿，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP