包含各向异性平胶体半导体纳米晶体的发光设备及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种响应于电激励或光激励而发光的设备，例如，LED、显示器、电子阅读器等。在如显示器、电视机、移动电话、平板电脑或计算机中可发现这种设备。本发明专利技术实现的发光设备表现出较高的光谱发射精度，同时很好地控制发射光的波长、方向和/或偏振，从而提高了由这种设备组成的显示器的亮度和色域。更具体的，本发明专利技术涉及一种响应于激励元件的激发而发射光的设备，所述设备包括支撑体和至少一个各向异性平胶体半导体纳米晶体，所述各向异性平胶体半导体纳米晶体的最小尺寸，即厚度，小至其他两个尺寸的至少1.5分之一；所述发射出的光具有根据光发射方向形成的角度和所述平纳米晶体的较大表面的法线而变化的强度和偏振。还提出了这些设备的各种实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含各向异性平胶体半导体纳米晶体的发光设备及其制造方法
本专利技术涉及响应于电激励或光激励而发光的设备，例如，发光二极管、显示器、电子阅读器等。在如显示器、电视机、移动电话、平板电脑或计算机中可发现这种设备。尽管该类型的设备有了稳定的发展，但是其仍然具有以下问题：在显色性、对比度、亮度、能量效率和取决于观察角度的视觉效果(impression)这些方面受到一定的限制。
技术介绍
为了完整地还原颜色，一般通过添加合成至少三种互补色，特别是红、绿和蓝来实现。在色度图中，通过与红、绿、蓝这三种颜色相关的三个坐标形成的三角关系来形成通过混合不同比例的这三种颜色获得的可用颜色的子集。该子集构成所谓的色域。大多数彩色显示设备基于该三色原理工作：每个像素包括三个子像素：一个红色、一个绿色和一个蓝色，不同强度的三个子像素形成的混合色可以再现彩色效果。诸如计算机LCD屏的荧光屏或背光显示器已经为精确的色彩再现提供了尽可能宽的色域。基于这个原因，为了描述尽可能宽的色域，构成的子像素必须是尽可能饱和的颜色。如果光源接近单色，其就具有饱和色。从光谱的角度来看，这意味着光源发出的光由单个窄波段的波长组成。前面已描述过，高度饱和的阴影具有鲜艳、强烈的颜色，而较少饱和的阴影则表现地更柔和且为灰色。因此，具有发射光谱窄且从而为饱和色的光源是重要的。例如，在彩色显示的情况下，组成彩色的红、绿和蓝子像素必须具有使显示系统的色域最大的光谱，其相当于显示来自视角的光谱点的尽可能窄的发射。可以区别两种类型的多色发光显示器：●背光显示器，其中，通过滤色器对来自背光源的白色光进行过滤，并且通过液晶系统(这些是液晶显示器(LCD))控制白色光的强度，●直接发光显示器，其中，每个像素由对应于三基色的至少三个子像素组成。每个子像素是独立寻址的光发射器，其通常贯穿矩阵或复用系统，于是直接设置发射的光强。这是等离子显示屏和诸如OLED(即，“有机发光二极管”)显示屏的发光二极管显示屏的情况。这些设备使用响应于激励的发光材料。在LCD显示屏中，通过由红、绿和蓝滤色器对白色初始光源的过滤来确定像素的颜色。三个子像素的光谱从而对应于初始光源的发射光谱和使用的滤色器的透射光谱的乘积，所述初始光源通常是白色LED阵列或冷阴极荧光管。优化初始光源或彩色滤色器的光谱的事实从而允许改进色域。然而，白色初始光源发射的大多数光被组成显示屏的偏振片和滤色器重吸收，或者不同层中的扩散和波导效应使所述大多数光偏转。因此，所述大多数光不会到达观察者，这严重限制了液晶显示器的能量效率。因此，需要限制功耗以寻求色域-亮度的折衷方案。为了在不显著地改变滤色器和初始光源的情况下增加显示屏的色域和亮度，最近已经提出了在光源和像素之间增加包含胶体量子点的荧光膜，以修正来自光源的光通过讨论的膜后的光谱并从而增加三个子像素的饱和度4,5。然而，该方案即使改进了色域，但是降低了显示屏的亮度。还提出了由绿色、红色和蓝色波长转换器来替代滤色器，所述转换器吸收例如初始光、蓝色或紫外光，并重新发送每个转换器的特定颜色。基于此，使用了包含荧光团的材料，所述荧光团吸收来自初始激励光源的光并以较高的波长重新发射它。然而，该方案在所述波长转换器使用的荧光团的稳定性、荧光效率和光谱精度方面存在问题。直接发射显示器(例如，由发光二极管组成的显示器)的能量消耗可能较低；滤色造成的损耗很少或者没有。然而，当使用半导体层(例如，OLED实例中的无机二极管或聚合物层)时，所述层中的全部内反射造成的光损失减少了到达观察者的全部光。在直接发射显示器中，激励的性质可以是以下各种：●电激励，如在有机或无机发光二极管的实例中，通过电荷注入进行激励。●光激励，如在波长转换器或等离子屏的实例中，通过吸收波长短于发射波长的光子进行激励。已经提出了很多发射材料以试图覆盖整个可见光谱。因此，例如存在于OLED中的有机荧光团在可见光中具有很高的光量子产率，通常高于90％。它们一般稳定性差，例如由于氧化或辐射会下降，这降低了含有有机荧光团的设备的寿命。另外，荧光光谱的宽度可以相当宽，这不允许获得大色域。最后，每个荧光团的最佳激励波长可以不同，这使得将它们集成到系统中时会遇到常见的激励源困难。氧化物或稀土配合物是常用的发射材料，例如，用在等离子显示屏和OLED中。在这种情况下，由于发射材料对氧化不太敏感，所以其稳定地多。发射峰的宽度可以非常小，为10纳米的量级，但是这些材料的吸收截面低，这可能要求使用大量的材料。另外，它们的发射波长是不可调的，这是因为材料(例如，使用的稀土配合物)限定了所述发射波长。这是重要的限制，其不允许该类型的发射器覆盖整个可见光谱。等离子显示屏或OLED的发射材料有时包括过渡金属氧化物。例如对于稀土氧化物来说，由于荧光材料对氧化不太敏感，因此其非常稳定。然而，荧光光谱宽度非常高，通常从50到几百纳米，这不允许产生饱和色并从而呈现高色域。通常被称为“量子点”的半导体纳米粒子是另一种发射材料。所述对象具有窄的荧光光谱，半极大处的劝宽度大约为30nm，并且提供了在整个可见光谱中发射以及利用紫外线中的单个激励源在红外线中发射的可能8,9。然而，它们不允许优化观察者接收到的光，并且从而不允许优化设备的能量效率。在这种情况下，对多色显示器的色域的改进对不可能达到量子点的发射光谱的精度有要求。因此，本专利技术的目的是提供一种具有高的光谱发射精度、很好地控制发射光的发射波长、方向和/或偏振的新的发光设备。因此，本专利技术显著地提高了组成所述设备的显示器的亮度和色域。
技术实现思路
本专利技术涉及一种响应于激励元件的激发而发射光的器件，所述器件包括支撑体和至少一个各向异性平胶体半导体纳米晶体，所述各向异性平胶体半导体纳米晶体的最小尺寸，即厚度，小至其他两个尺寸的至少1.5分之一，所述至少一个各向异性平胶体半导体纳米晶体的较大表面的法线基本上平行于或者基本上垂直于所述支撑体；所述发射出的光具有根据光发射方向形成的角度和所述平纳米晶体的较大表面的法线而变化的强度和偏振。在一个实施例中，所述至少一个各向异性平胶体半导体纳米晶体是胶体半导体纳米薄片。在一个实施例中，所述至少一个各向异性平胶体半导体纳米晶体包括下述化合物中的至少一种：IV族、III-V族、II-VI族、III-VI族、I-III-VI族、II-V族或IV-VI族化合物。在一个实施例中，所述至少一个各向异性平胶体半导体纳米晶体包括下述化合物中的至少一种：Si、Ge、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe、CuInS2、CuInSe2、AgInS2、AgInSe2、CuS、Cu2S、Ag2S、Ag2Se、Ag2Te、InN、InP、InAs、InSb、In2S3、Cd3P2、Zn3P2、Cd3As2、Zn3As2、ZnO、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、FeS2、TiO2、Bi2S3、Bi2Se3、Bi2Te3。在一个实施例中，所述至少一个各向异性平胶体半导体纳米晶体是包括各向异性平胶体半导体纳米晶体的异质结构。在一个实施例中，所述至少一个各向异性平胶体半导体纳米晶体完全被不同化学成份的半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种响应于激励元件的激发而发射光的器件，其包括支撑体和至少一个各向异性平胶体半导体纳米晶体，所述各向异性平胶体半导体纳米晶体的最小尺寸，即厚度，小至其他两个尺寸的至少1.5分之一，所述至少一个各向异性平胶体半导体纳米晶体的较大表面的法线基本上平行于或者基本上垂直于所述支撑体；所述发射的光具有根据光发射方向形成的角度和所述平纳米晶体的较大表面的法线而变化的强度和偏振。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.19 FR 12/00815;2012.10.19 FR 12599901.一种响应于激励元件的激发而发射光的器件，其包括支撑体和各向异性平胶体半导体纳米晶体，所述各向异性平胶体半导体纳米晶体的最小尺寸，即厚度，小至其他两个尺寸的至少1.5分之一，所述器件的基本上所有的平纳米晶体的较大表面的法线基本上平行于给定方向；所述发射的光具有根据光发射方向形成的角度和所述平纳米晶体的较大表面的法线而变化的强度和偏振。2.根据权利要求1所述的器件，其中，所述各向异性平胶体半导体纳米晶体的较大表面的法线基本上平行于或基本上垂直于所述支撑体。3.根据权利要求1或2所述的器件，其中，所述各向异性平胶体半导体纳米晶体是胶体半导体纳米薄片。4.根据权利要求1或2所述的器件，其中，所述各向异性平胶体半导体纳米晶体包括下述化合物中的至少一种：IV族、III-V族、II-VI族、III-VI族、I-III-VI族、II-V族或IV-VI族化合物。5.根据权利要求1或2所述的器件，其中，所述各向异性平胶体半导体纳米晶体包括下述化合物中的至少一种：Si、Ge、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、PbS、PbSe、PbTe、CuInS2、CuInSe2、AgInS2、AgInSe2、CuS、Cu2S、Ag2S、Ag2Se、Ag2Te、InN、InP、InAs、InSb、In2S3、Cd3P2、Zn3P2、Cd3As2、Zn3As2、ZnO、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSbFeS2、TiO2、Bi2S3、Bi2Se...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝努瓦·马勒，托马斯·庞斯，埃尔莎·卡塞特，
申请(专利权)人：奈科斯多特股份公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR