具有量子点和热活化延迟荧光分子的顶发射型印刷显示器制造技术

顶发射(TE)型印刷显示器的发射层包含被夹入到介于反射性底电极和透明或半透明的顶电极之间的微腔中的可溶液加工纳米晶体量子点、热活化延迟荧光分子与合适的主体材料以及电子和空穴电荷传输材料二者的组合。电极可以是反射性金属，并且发射层和电荷传输层的厚度可以根据所需共振波长以及顶半透明电极的厚度进行调节以优化共振条件并且使光输出最大化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有量子点和热活化延迟荧光分子的顶发射型印刷显示器相关申请的交叉引用：本申请要求2018年4月11日提交的美国临时申请号62/656,075的权益，其内容通过引用以其整体并入本文。联邦资助研究或开发：不适用专利技术背景1.专利
.本专利技术总体上涉及发光装置。更具体地，其涉及包含半导体纳米粒子(或“量子点”)的电致发光的发光装置。2.包括按照37CFR1.97和1.98的规定公开的信息的相关技术的描述.当分子、原子或纳米结构的轨道电子通过从激发单重态发射光子而驰豫至其基态时，发生荧光。S0被称为荧光团(荧光分子)的基态，并且S1为其第一(电子)激发单重态。S1中的分子可以通过多种竞争路径进行驰豫。其可以经历非辐射驰豫，其中激发能作为热量(振动)耗散至溶剂。激发的有机分子也可以经由转化为三重态而进行驰豫，该三重态随后经由磷光或通过二次非辐射驰豫步骤而进行驰豫。从S1的驰豫也可以通过靠荧光猝灭与第二分子的相互作用而进行。分子氧(O2)由于其不寻常的三重基态而成为荧光的极高效的猝灭剂。在大多数情况下，与吸收辐射相比，发射光具有更长的波长，因此具有更低的能量；该现象被称为斯托克斯位移(Stokesshift)。然而，当吸收电磁辐射强时，对于一个电子来说可能吸收两个光子。该双光子吸收可以导致波长比吸收辐射短的辐射发射。发射的辐射也可以具有与吸收辐射相同的波长，该现象被称为“共振荧光”。通过光吸收或经由不同的过程(例如，作为反应产物)激发的分子可以将能量转移至第二‘敏化’分子，其被转化为其激发态并且然后可以发荧光。有机发光二极管(OLED)是其中将包含有机化合物的薄膜放置在两个导体之间的发光二极管(LED)。薄膜响应于激发(比如电流)而发射光。OLED可用于显示器，比如电视屏幕、计算机监视器、移动电话和平板。OLED显示器的固有问题是有机化合物的有限寿命。特别地，与绿色或红色OLED相比，发射蓝光的OLED以显著升高的速率退化。OLED材料依赖于由主体传输材料中的电子和空穴的复合产生的分子激发态(激子)的辐射衰变。激发的性质导致电子和空穴之间的相互作用，其将激发态分成亮单重态(总自旋为0)和暗三重态(总自旋为1)。由于电子和空穴的复合提供四种自旋态(一种单重态和三种三重态亚能级)的统计混合，常规的OLED具有25％的最大理论效率。迄今为止，OLED材料设计集中于从正常暗三重态收获剩余能量。近期的产生高效磷光体(其由正常暗三重态发光)的工作已经得到了绿色和红色OLED。然而，其他颜色(比如蓝色)需要更高能的激发态，而更高能的激发态加速OLED退化过程。对三重态-单重态跃迁速率的基本限制因素是参数|Hfi/Δ|2的值，其中Hfi为由于超精细或自旋轨道相互作用而产生的耦合能，并且Δ为单重态和三重态之间的能量分裂。常规的磷光OLED依赖于由于自旋轨道(SO)相互作用而产生的单重态和三重态的混合，从而提高Hfi，并且提供重金属原子和有机配体之间共享的最低发射态。这导致从所有较高的单重态和三重态收获能量，然后发生磷光(来自激发三重态的相对短寿命的发射)。缩短的三重态寿命减少了由电荷和其他激子造成的三重态激子湮灭。近期报告表明，已经达到了磷光材料性能的极限。已经发现，热活化延迟荧光(TADF)(其依赖于与Hfi的最大化相反的Δ的最小化)可以在相关的时间尺度(比如，例如，1-100μs)内在单重态能级和三重态亚能级之间转移群体(population)。包含TADF分子的OLED可以达到更高的激发态而没有快速退化。本文中描述的装置与先前描述的装置相比能够以更高的能量激发态发光。OLED一般由在两个电极(即阳极和阴极)之间的有机材料或化合物的层组成。有机分子是导电的，这是在分子的一部分或整体上的共轭造成的π电子的离域的结果。当施加电压时，存在于阳极的来自最高占据分子轨道(HOMO)的电子流入存在于阴极的有机分子的最低占据分子轨道(LUMO)中。从HOMO移除电子也被称为将电子空穴插入到HOMO中。静电力将电子和空穴带向彼此，直到它们复合并且形成激子(其为电子和空穴的结合态)。随着激发态衰变并且电子的能级驰豫，发射出频率在可见光谱内的辐射。该辐射的频率取决于材料的带隙，所述带隙是HOMO和LUMO之间的能量差。因为电子和空穴是具有半整数自旋的费米子，激子可以处于单重态或三重态，这取决于电子和空穴的自旋如何组合。统计学上，对于每个单重态激子来说，将会形成三个三重态激子。从三重态的衰变是自旋禁阻的，这导致跃迁的时间尺寸增加并且限制了荧光装置的内效率。热活化延迟荧光(TADF)寻求使单重态和三重态之间的能量分裂(Δ)最小化。从0.4-0.7eV的典型值到热能(与kBT成比例，其中kB为玻尔兹曼常数，并且T为温度)等级的间隙的交换分裂的降低意味着即使状态之间的耦合小，热骚动也可以在相关时间尺度内在单重态能级和三重态亚能级之间转移群体。TADF分子由直接通过共价键或经由共轭连接基团(或“桥”)连接的供体部分和受体部分组成。“供体”部分有可能在激发时将来自其HOMO的电子转移至“受体”部分。“受体”部分有可能将来自“供体”部分的电子接受到其LUMO中。TADF分子的供体-受体性质导致表现出非常低Δ的具有电荷转移特性的低位激发态。由于热分子运动可以随机地改变供体-受体体系的光学性质，所以可以使用供体部分和受体部分的刚性三维布置来限制在激发寿命期间由内转换造成的电荷转移态的非辐射衰变。因此，有利的是降低单重态和三重态之间的能量分裂(Δ)，并且产生具有增加的能够利用三重态激子的逆向系间窜越(RISC)的体系。这样的体系可能导致发射寿命缩短。具有这样的特征的体系可以能够发射蓝光，而不经受在现有技术的蓝色OLED中普遍的快速退化。白色顶发射型有机发光二极管(OLED)引起大量关注，因为它们光学上与所使用的衬底无关。尽管单色顶发射型OLED可以容易地设计为具有高发射效率，但是白色光发射面临着一些障碍。作为顶电极常用的薄金属层将装置变为具有不利的窄且角度依赖的发射特性的微共振器。“底”或“顶”区分不是指OLED显示器的取向，而是指发射光离开装置的方向。如果发射的光通过透明或半透明的底电极以及在其上制造面板的衬底，则OLED装置被归类为底发射型装置。顶发射型装置基于从OLED装置发射的光是否通过在制作装置后添加的盖离开来进行分类。顶发射型OLED更好地适用于有源矩阵应用，因为它们可以更容易地与不透明的晶体管背板集成。附接至其上制造有源矩阵OLED(AMOLED)的底部衬底的TFT阵列一般是不透明的，导致在装置遵循底发射方案的情况下明显阻挡透射光。LCD过滤从显示器背光发射的光，仅允许一小部分光通过。因此，它们无法显示真正的黑色。然而，不活动的OLED元件不产生光或消耗功率，实现了真正的黑色。移除背光还使OLED更轻，因为不需要一些衬底。当看向顶发射型OLED时，在谈论折射率匹配层(indexmatchlayers，IML)时，厚度也起作用。当IML本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种顶发射(TE)型印刷显示器的发射层，所述发射层包含：/n与热活化延迟荧光(TADF)分子相关联的纳米晶体量子点(QD)；和/n电子和空穴电荷传输材料，/n其中，所述QD和所述TADF分子以及所述电子和空穴电荷传输材料被夹入到介于反射性底电极和透明或半透明的顶电极之间的微腔中。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180411 US 62/656,0751.一种顶发射(TE)型印刷显示器的发射层，所述发射层包含：
与热活化延迟荧光(TADF)分子相关联的纳米晶体量子点(QD)；和
电子和空穴电荷传输材料，
其中，所述QD和所述TADF分子以及所述电子和空穴电荷传输材料被夹入到介于反射性底电极和透明或半透明的顶电极之间的微腔中。


2.权利要求1所述的发射层，其中所述发射层的厚度在约5nm至约100nm的范围内。


3.权利要求1所述的发射层，其中所述QD和TADF分子以在约10∶1至约1∶10范围内的QD∶TADF重量比存在。


4.权利要求1所述的发射层，其中所述QD为发蓝光的QD、发红光的QD、发绿光的QD或它们的任意组合。


5.权利要求1所述的发射层，其中所述QD为发紫外光的QD或发红外光的QD。


6.权利要求1所述的发射层，其中所述QD选自由核型QD、核-壳型QD、核-多壳型QD和量子点-量子阱(QD-QW)型QD组成的组。


7.权利要求1所述的发射层，其中所述QD包含In和P。


8.权利要求1所述的发射层，其中所述QD还包含封端配体。


9.权利要求1所述的发射层，其中所述TADF分子选自由以下各项组成的组：(2，3，5，6-四(9H-咔唑-9-基)异烟腈、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)邻苯二甲腈、3，4，5，6-四(9H-咔唑-9-基)邻苯二甲腈、4，4″-双(9，9-二甲基吖啶-10(9H)-基)-[1，1′：2′，1″-三联苯]-4′，5′-二甲腈、2，4，5，6-四(9H-咔唑-9-基)间苯二甲腈、2，4，5，6-四(3，6-二甲基-9H-咔唑-9-基)间苯二甲腈、，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)对苯二甲腈、2，3，5，6-四(3，6-二苯基-9H-咔唑-9-基)对苯二甲腈、12-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)-5-苯基-5，12-二氢吲哚并[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′-联咔唑、9-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-9′-苯基-9H，9′H-3，3′-联咔唑、9-(4-(4，6-二苯基-1，3，5-三嗪-2-基)苯基)-9H-3，9′-联咔唑、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-9，10-二氢吖啶、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-9，10-二氢吖啶、10，10′-((6-苯基-1，3，5...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯图尔特·斯塔布斯，克里斯·布朗，
申请(专利权)人：纳米技术有限公司，九州有机光材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB