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无镉量子点以及包括其的复合物和显示装置的制作方法

2021-02-02 16:02:58|326|起点商标网
无镉量子点以及包括其的复合物和显示装置的制作方法

本申请要求于2019年6月28日在韩国知识产权局提交的第10-2019-0078386号韩国专利申请的优先权和权益,该韩国专利申请的内容通过引用全部包含于此。

公开了无镉量子点、包括该无镉量子点的组合物或复合物以及包括该无镉量子点的电子装置(例如,显示装置)。



背景技术:

不同于体(bulk)材料,量子点(例如,纳米尺寸的半导体纳米晶体)可以通过控制量子点的尺寸和组成而具有不同的带隙能量。量子点可以表现出电致发光性质和光致发光性质。在胶体合成中,诸如分散剂的有机材料可以在半导体纳米晶体的晶体生长期间与半导体纳米晶体的表面配位(例如,结合),并且可以提供具有受控尺寸且具有发光性质的量子点。量子点的发光性质可以用于许多领域。从环境观点来看,期望开发一种具有改善的发光性质的无镉量子点。



技术实现要素:

实施例提供了一种可以表现出改善的光致发光性质和/或增强的稳定性的量子点(或多个量子点)。

实施例提供了一种包括前述量子点的组合物。

实施例提供了一种包括前述量子点的量子点-聚合物复合物。

实施例提供了一种包括前述量子点-聚合物复合物的层状结构和电子装置(例如,显示装置)。

在实施例中,量子点包括:半导体纳米晶体核,包括铟(in)、镓(ga)和磷(p);第一半导体纳米晶体壳,设置在半导体纳米晶体核上,第一半导体纳米晶体壳包括锌和硒;以及第二半导体纳米晶体壳,设置在第一半导体纳米晶体壳上,第二半导体纳米晶体壳包括锌和硫,

其中,量子点不包括镉,

其中,量子点发射绿光,并且

其中,在量子点中,镓相对于铟和镓的总和的摩尔比小于或等于大约0.5:1,并且

硫相对于硒的摩尔比(s/se)小于或等于大约2.5:1。

半导体纳米晶体核可以包括磷化铟镓(ingap)合金。

量子点的最大光致发光峰可以存在于大约500纳米(nm)至大约550nm的范围内。最大光致发光峰的波长可以大于或等于大约525nm且小于或等于大约540nm。

在量子点的紫外-可见(uv-vis)吸收光谱中,450nm处的吸收强度与350nm处的吸收强度的比率可以大于或等于大约0.08:1。

在量子点的紫外-可见(uv-vis)吸收光谱中,450nm处的吸收强度与350nm处的吸收强度的比率可以大于或等于大约0.09:1。

在量子点中,锌相对于铟和镓的总和的摩尔比可以小于或等于大约45:1或者小于或等于大约30:1。

在量子点中,锌相对于铟和镓的总和的摩尔比可以大于或等于大约10:1。

在量子点中,硫相对于硒的摩尔比可以小于或等于大约2:1、小于或等于大约1.4:1、小于或等于大约1:1、小于或等于大约0.9:1、小于或等于大约0.8:1、小于或等于大约0.7:1或者小于或等于大约0.5:1。

在量子点中,硫相对于硒的摩尔比可以大于或等于大约0.1:1、大于或等于大约0.3:1、大于或等于大约0.5:1、大于或等于大约0.7:1、大于或等于大约0.9:1或者大于或等于大约1:1。

在量子点中,铟和镓的总和相对于硒和硫的总和的摩尔比可以大于或等于大约0.03:1、大于或等于大约0.04:1、大于或等于大约0.05:1、大于或等于大约0.07:1、大于或等于大约0.09:1或者大于或等于大约0.1:1。

在量子点中,铟和镓的总和相对于硒和硫的总和的摩尔比可以小于或等于大约0.2:1、小于或等于大约0.15:1或者小于或等于大约0.1:1。

第一半导体纳米晶体壳的厚度可以大于或等于大约3个单分子层。

第二半导体纳米晶体壳的厚度可以小于大约0.7nm。

第一半导体纳米晶体壳的厚度可以大于或等于大约0.9nm、大于或等于大约1nm、大于或等于大约1.1nm、大于或等于大约1.2nm、大于或等于大约1.3nm或者大于或等于大约1.4nm。

第一半导体纳米晶体壳的厚度可以小于或等于大约1.4nm。

第二半导体纳米晶体壳的厚度可以小于或等于大约0.6nm。

量子点的量子效率(或量子产率)可以大于或等于大约65%或者大于或等于大约70%。

第一半导体纳米晶体壳可以不包括硫。第一半导体纳米晶体壳可以直接设置在半导体纳米晶体核的表面上。第二半导体纳米晶体壳可以是量子点的最外层。第二半导体纳米晶体壳可以直接设置在第一半导体纳米晶体壳的表面上。

半导体纳米晶体核的尺寸(或平均尺寸)可以大于或等于大约2nm、大于或等于大约2.2nm、大于或等于大约2.3nm、大于或等于大约2.4nm、大于或等于大约2.5nm或者大于或等于大约2.6nm。

半导体纳米晶体核的尺寸(或平均尺寸)可以小于或等于大约4nm、小于或等于大约3.9nm、小于或等于大约3.8nm、小于或等于大约3.7nm、小于或等于大约3.6nm、小于或等于大约3.5nm、小于或等于大约3.4nm、小于或等于大约3.3nm或者小于或等于大约3.2nm。

量子点的尺寸(或平均尺寸)可以大于或等于大约5nm、大于或等于大约5.5nm、大于或等于大约6nm或者大于或等于大约6.5nm。

量子点的尺寸(或平均尺寸)可以小于或等于大约10nm、小于或等于大约9nm、小于或等于大约8nm或者小于或等于大约7nm。

在实施例中,组合物包括(例如,多个)前述量子点、分散剂和(有机)溶剂。分散剂可以包括含羧酸基的粘合剂聚合物。组合物还可以包括包含碳-碳双键的可(光)聚合单体和可选的(热或光)引发剂。

在实施例中,量子点-聚合物复合物包括聚合物基质和分散在聚合物基质中的(例如,多个)前述量子点。

聚合物基质可以包括线性聚合物、交联聚合物或它们的组合。

聚合物基质可以包括含羧酸基的粘合剂聚合物。

含羧酸基的粘合剂聚合物可以包括:单体混合物的共聚物,单体混合物包括第一单体、第二单体和可选的第三单体,第一单体包括羧酸基和碳-碳双键,第二单体包括碳-碳双键和疏水部分且不包括羧酸基,第三单体包括碳-碳双键和亲水部分且不包括羧酸基;含多个芳环的聚合物,包括骨架结构,其中在骨架结构的主链中两个芳香环与作为另一环部分的组成原子的季碳原子结合,含多个芳香环的聚合物包括羧酸基(-cooh);或者它们的组合。

聚合物基质还可以包括单体组合的聚合产物、金属氧化物细颗粒或它们的组合,单体组合包括包含碳-碳双键的烯属化合物和(例如,在其末端处)包含例如至少一个(或至少两个)硫醇基的单或多硫醇化合物。

量子点-聚合物复合物可以呈图案化膜的形式。

当量子点-聚合物复合物呈具有大约6微米(μm)的厚度的膜的形式并且其中包括的量子点的量基于量子点-聚合物复合物的总重量小于或等于大约45wt%时,量子点-聚合物复合物可以表现出(例如,对波长为大约450纳米的蓝光)大于或等于大约87%或者大于或等于大约89%的吸收率。

在实施例中,显示装置包括光源和发光元件,其中,发光元件包括前述量子点-聚合物复合物,光源被构造为向发光元件提供入射光。

入射光可以具有大约440纳米至大约460纳米的发光峰值波长。

在实施例中,发光元件可以包括片,所述片包括量子点-聚合物复合物。

在实施例中,发光元件可以包括堆叠结构,该堆叠结构包括基底和设置在基底上的发光层,其中,发光层包括量子点-聚合物复合物或包括量子点-聚合物复合物的图案。

该图案可以包括被构造为发射具有预定波长的光的至少一个重复部分。

该图案可以包括被构造为发射第一光的第一部分。

该图案还可以包括被构造为发射第二光的第二部分,第二光具有与第一光的中心波长不同的中心波长。

在实施例中,提供了一种制造量子点的方法,其中,所述方法包括:

将半导体纳米晶体核和含硒前驱物添加到第一混合物中以获得第二混合物,半导体纳米晶体核包括铟、镓和磷,第一混合物包括含锌的第一壳前驱物、有机配体和有机溶剂;

将第二混合物加热至第一反应温度以获得第三混合物,第三混合物包括颗粒,所述颗粒包括位于半导体纳米晶体核上的第一半导体纳米晶体壳,第一半导体纳米晶体壳包括锌和硒;以及

在第一反应温度下将含硫前驱物添加到第三混合物中,以在第一半导体纳米晶体壳上形成第二半导体纳米晶体壳,

其中,在第二混合物中,对于每1摩尔铟,硒的量大于或等于大约3摩尔且小于或等于大约20摩尔,并且

其中,在第三混合物中,对于每1摩尔铟和镓的总和,硫的量大于或等于大约2摩尔且小于或等于大约45摩尔。

实施例的量子点可以表现出改善的发光性质以及/或者增强的(工艺)稳定性。量子点可以用于各种领域,诸如显示装置、生物标记(例如,生物传感器、生物成像等)、光检测器、太阳能电池、杂化复合物(hybridcomposite)等中。

实施例的量子点可以表现出增强的激发光(例如,蓝光)吸收,并且可以用于基于量子点的光致发光滤色器中。光致发光滤色器可以用于包括各种光源(例如,发射蓝光的光源,诸如蓝光发射有机发光二极管(oled)、发射蓝光的微发光二极管(led)或蓝色led)的显示装置(或液晶显示(lcd)装置)中。光致发光滤色器可以用于电视机(tv)、监视器、移动设备、虚拟现实/增强现实(vr/ar)设备、汽车应用组件的显示器等中。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的描述,这些和/或其它方面将变得明显且更容易理解,在附图中:

图1是in1-xgaxp化合物中体带隙(电子伏特(ev))相对于镓摩尔分数(x_ga)的曲线图。

图2a是三种in1-xgaxp(其中,x大于或等于0)体材料中态密度(densityofstate,dos(任意单位(a.u.)))相对于带隙能量(e-e_v(ev))的曲线图。曲线带隙能量(eg)=1.42ev针对的是ga摩尔分数为零(0)的体材料,曲线eg=1.82ev针对的是ga摩尔分数为0.43的体材料,曲线eg=2.22ev针对的是ga摩尔分数为0.87的体材料。

图2b是对于图2a中示出的每种材料的吸收系数(abs.coeff.(厘米的倒数(cm-1)))相对于光子能量(e_photon(ev))的曲线图。

图2c是in1-xgaxp(其中,x大于或等于0)体材料中在450nm波长处的吸收系数(cm-1)相对于镓摩尔分数(x_ga)的曲线图。

图3a是实施例的量子点的示意性剖视图。

图3b是对于具有图3a中示出的剖面、在ingap核中具有预定镓摩尔分数(x)且发射波长为540nm的光的单个量子点,消光系数(extinc.coeff.(厘米的倒数与摩尔的倒数(cm-1m-1)))相对于吸收光的波长(nm)的曲线图。

图3c是当量子点复合物包括具有图3a中示出的剖面且发射波长为大约540nm的光的多个量子点时,在给定重量的量子点复合物中包括的量子点的数量的相对密度(ρ#_qd_ingap/ρ#_qd_inp)相对于in1-xgaxp核(其中,x大于或等于0)的镓摩尔分数(x_ga)的曲线图。

图3d是吸收系数(abs.coeff.(a.u.))相对于波长(nm)的曲线图,其示出了包括给定数量的量子点的量子点-聚合物复合物的uv-vis吸收光谱。该曲线图通过模拟获得,模拟过程考虑了对于具有预定镓摩尔分数的单个量子点、相对于激发光的波长的消光系数(如图3b中示出)以及相对于镓摩尔分数的包括在复合物中的量子点的数量密度两者。

图4a是根据实施例的显示装置的剖视图;

图4b是根据实施例的显示装置的剖视图;

图5是根据实施例的显示装置的剖视图;以及

图6示出了使用根据实施例的组合物制造量子点-聚合物复合物图案的工艺。

具体实施方式

参照下面的示例实施例以及所附附图,本公开的优点和特性及其实现方法将变得明显。然而,实施例不应被解释为局限于在此阐述的实施例。如果不另外定义,则说明书中的所有术语(包括技术术语和科学术语)可以被定义为本领域技术人员通常所理解的。除非清楚定义,否则不会理想化地或夸大地解释通用字典中定义的术语。此外,除非明确地描述为相反,否则词语“包括”和诸如“包含”或“含有”的变型将被理解为意指包括所陈述的元件(要素),但不排除任何其它元件(要素)。

此外,除非另外提及,否则单数包括复数。

在附图中,为了清楚,夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。在整个说明书中,同样的附图标记表示同样的元件。

将理解的是,当诸如层、膜、区域或基底的元件被称作“在”另一元件“上”时,该元件可以直接在所述另一元件上,或者也可以存在中间元件。相反地,当元件被称作“直接在”另一元件“上”时,不存在中间元件。

考虑到所讨论的测量和与特定量的测量有关的误差(即,测量系统的局限性),如在此使用的“大约(约)”包括所述的值,并表示在如由本领域普通技术人员所确定的特定值的可接受偏差范围内。例如,“大约(约)”可以表示在一个或更多个标准偏差内,或者在所陈述的值的±10%或±5%内。

将理解的是,虽然在此可以使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分,但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组件、区域、层或部分与另一元件、组件、区域、层或部分区分开。因此,在不脱离这里的教导的情况下,下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可以被命名为第二元件、组件、区域、层或部分。

在此参照作为理想化实施例的示意图的剖视图来描述示例性实施例。如此,将预期出现例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此,在此描述的实施例不应被解释为局限于如在此示出的区域的特定形状,而是将包括例如由制造导致的形状的偏差。例如,示出或描述为平坦的区域通常可以具有粗糙和/或非线性的特征。此外,示出的锐角可以是倒圆的。因此,附图中示出的区域在本质上是示意性的,并且它们的形状不意图示出区域的精确形状且不意图限制本权利要求书的范围。

在此使用的术语仅是出于描述具体实施例的目的,而不意图进行限制。如在此使用的,除非上下文另外清楚地指出,否则“一”、“一个(种/者)”、“所述(该)”和“至少一个(种/者)”不表示数量限制,而是意图包括单数和复数两者。例如,除非上下文另外清楚地指出,否则“元件”与“至少一个元件”具有相同的含义。“至少一个(种/者)”不被解释为限定“一”或“一个(种/者)”。“或”表示“和/或”。如在此使用的,术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任何组合和全部组合。

此外,在此可以使用诸如“下”或“底部”和“上”或“顶部”的相对术语来描述如附图中示出的一个元件与另一元件的关系。将理解的是,相对术语意图涵盖装置除了附图中描绘的方位之外的不同方位。例如,如果一幅图中的装置被翻转,则被描述为在其它元件的“下”侧上的元件随后将被定位为在所述其它元件的“上”侧上。因此,根据附图的具体方位,示例性术语“下”可以包括“下”和“上”两种方位。类似地,如果一幅图中的装置被翻转,则被描述为“在”其它元件“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”所述其它元件“上方”。因此,示例性术语“在……下方”或“在……之下”可以包括上方和下方两种方位。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则术语“取代的”指其中其至少一个氢原子被取代基取代的化合物或基团或部分。取代基可以包括c1至c30烷基、c2至c30烯基、c2至c30炔基、c6至c30芳基、c7至c30烷基芳基、c1至c30烷氧基、c1至c30杂烷基、c3至c40杂芳基、c3至c30杂烷基芳基、c3至c30环烷基、c3至c15环烯基、c6至c30环炔基、c2至c30杂环烷基、卤素(-f、-cl、-br或-i)、羟基(-oh)、硝基(-no2)、氰基(-cn)、氨基或胺基(-nrr',其中,r和r'相同或不同,且独立地为氢或c1至c6烷基)、叠氮基(-n3)、脒基(-c(=nh)nh2)、肼基(-nhnh2)、腙基(=n(nh2))、醛基(-c(=o)h)、氨甲酰基(-c(o)nh2)、硫醇基(-sh)、酯基(-c(=o)or,其中,r为c1至c6烷基或c6至c12芳基)、羧酸基(-cooh)或其盐(-c(=o)om,其中,m为有机阳离子或无机阳离子)、磺酸基(-so3h)或其盐(-so3m,其中,m为有机阳离子或无机阳离子)、磷酸基(-po3h2)或其盐(-po3mh或-po3m2,其中,m为有机阳离子或无机阳离子)或者它们的组合。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则术语“杂”指包括至少一个(种)(例如,一个(种)至三个(种))杂原子的化合物或基团,其中,杂原子均独立地为n、o、s、si、p或它们的组合。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则术语“亚烷基”指化合价至少为二的直链或支链的饱和脂肪族烃基。亚烷基可以可选地(任选地,optionally)取代有一个或更多个取代基。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则术语“亚芳基”指化合价至少为二并且通过从芳香族烃的一个或更多个环去除至少两个氢原子而形成的官能团,其中,可以从同一环或不同的环(优选不同的环)去除氢原子,每个环可以是芳香的或非芳香的。亚芳基可以可选地取代有一个或更多个取代基。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则术语“(甲基)丙烯酸酯”指丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或它们的组合。(甲基)丙烯酸酯可以包括丙烯酸(c1至c10烷基)酯、甲基丙烯酸(c1至c10烷基)酯或它们的组合。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“脂肪族”指饱和或不饱和的直链或支链烃。脂肪族基团可以为例如烷基、烯基或炔基。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“烷烃”指直链或支链饱和烃。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“烯烃”指具有至少一个碳-碳双键的直链或支链烃。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“炔烃”指具有至少一个碳-碳三键的直链或支链烃。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“烯基”指具有一个或更多个碳-碳双键的直链或支链单价烃。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“烷氧基”指经由氧连接的烷基(即,烷基-o-),例如甲氧基、乙氧基和仲丁氧基。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“烷基”指直链或支链饱和单价烃(例如甲基或己基)。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“炔基”指具有一个或更多个碳-碳三键的直链或支链单价烃。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“氨基(或胺基)”指通式-n(r)2的基团,其中,每个r独立地为氢、c1至c6烷基或c6至c12芳基。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“芳香(族)烃”指具有芳香环的烃,并且包括单环烃和多环烃,其中,多环烃的附加环可以是芳香的或非芳香的。具体的芳香烃包括苯、萘、甲苯和二甲苯。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“芳香族”指包括具有离域π电子的至少一个不饱和环状基团的有机化合物或基团。该术语包括烃芳香族化合物(hydrocarbonaromaticcompounds)和杂芳香族化合物(heteroaromaticcompounds)二者。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“芳基”指通过从芳香烃中去除至少一个氢而形成的基团(例如苯基或萘基)。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“碳环”指具有至少一个环且环中仅具有碳原子的环状基团。可以存在一个或更多个环,并且每个环可以是饱和的、不饱和的或芳香族的。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“环烯基”指具有一个或更多个环且环中具有一个或更多个碳-碳双键的单价烃,其中,所有环成员是碳(例如,环戊烯基和环己烯基)。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“环烷基”指具有一个或更多个饱和环的单价烃,其中,所有环成员是碳(例如,环戊基和环己基)。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“环炔基”指具有至少一个碳-碳三键的稳定的脂肪族单环或多环基团,其中,所有环成员是碳(例如,环己炔基)。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则前缀“卤代(卤)”指包括氟、氯、溴、碘和砹取代基中的一个或更多个的基团或化合物。可以存在不同卤代(例如,溴代和氟代)基团的组合。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“杂芳基”指包括一个或更多个芳香环的单价碳环基,其中,至少一个环成员(例如,一个、两个或三个环成员)是杂原子。在c3至c30杂芳基中,环碳原子总数的范围为3至30,其余的环原子为杂原子。如果存在多个环,则多个环可以是侧接的(pendent)、螺合的或稠合的。杂原子通常独立地为氮(n)、氧(o)、磷(p)、硫(s)或硅(si)。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“烃”指具有至少一个碳原子和至少一个氢原子的有机化合物,其中,一个或更多个氢原子可以可选地被取代,并且/或者亚甲基中的至少一个可以可选地被磺酰基部分、羰基部分、醚部分、硫醚部分、亚砜部分、酯部分、包括氢或c1至c10烷基的酰胺部分或者它们的组合取代。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则“(甲基)丙烯酰”基包括丙烯酰基(h2c=ch-c(=o)-)或甲基丙烯酰基(h2c=c(ch3)-c(=o)-)。

如在此使用的,光吸收率指由量子点-聚合物复合物吸收的光的量相对于入射光(例如,蓝光)的量的百分比。通过对入射光的发光光谱进行积分获得激发光的总量(b),获得入射光穿过量子点-聚合物复合膜的量(b'),并且通过下面的等式获得光吸收率:

(b-b')/b×100%=光吸收率(%)。

在说明书中,iii族、ii族等中的术语“族”指元素周期表的族。

如在此使用的,“i族”指ia族和ib族,并且可以包括li、na、k、rb和cs,但不限于此。

如在此使用的,“ii族”指iia族和iib族,ii族金属的示例可以包括cd、zn、hg和mg,但不限于此。

如在此使用的,“iii族”指iiia族和iiib族,iii族金属的示例可以包括al、in、ga和tl,但不限于此。

如在此使用的,“iv族”指iva族和ivb族,iv族金属的示例可以包括si、ge和sn,但不限于此。如在此使用的,术语“金属”可以包括诸如si的半金属。

如在此使用的,“v族”指va族,并且可以包括氮、磷、砷、锑和铋,但不限于此。

如在此使用的,“vi族”指via族,并且可以包括硫、硒和碲,但不限于此。

如在此使用的,术语“第一吸收峰值波长”指量子点的uv-vis吸收光谱的最长波长区域中首先出现(即,出现在uv-vis吸收光谱中的最低能量区域中)的主激子峰的波长。

如在此使用的,除非另外提供定义,否则短语“镓摩尔分数”指in1-xgaxp中x的值,其中,x大于或等于0。因此,当x为零时,不存在镓。

量子点是纳米尺寸的结晶性半导体(纳米颗粒)材料。量子点可以具有大的每单位体积的表面积,表现出量子限制效应,并且表现出与具有相同组成的体材料的特性不同的特性。量子点可以吸收来自激发源的光而被激发,并且可以发射与量子点的带隙能量对应的能量。由于量子点的独特光致发光特性,量子点在各种装置(例如,电子装置)中具有潜在的适用性。

具有适用于实际电子装置的性质的量子点可能是镉基量子点。然而,镉会引起严重的环境/健康问题,因此是一种受限制的元素。作为一种无镉量子点,存在基于iii-v族的纳米晶体。然而,无镉量子点的稳定性(例如,化学稳定性或热稳定性)可能劣于镉基量子点的稳定性。当为了将无镉量子点应用于电子装置而使其经历各种工艺时,无镉量子点可能表现出急剧降低的发光性质。

此外,对于在显示装置中的应用,量子点可以使用(例如,具有大约450nm的波长的)蓝光作为激发能量源。虽然镉基量子点可以具有高水平的蓝光吸收,但是无镉量子点(例如,发射绿光的无镉量子点)对(例如,具有大约450nm的波长的)蓝光可能不具有如此高的吸收强度,因而可能降低显示装置的亮度。

在无镉量子点中,引入核-壳结构可以有助于确保(例如提供)发光性质和稳定性。例如,基于inp的核可以用增加厚度的znse/zns壳来钝化,从而应用于量子点-聚合物复合物图案制造中。然而,本发明人已经发现,为了实现适当水平的稳定性和发光性质可能期望增大壳的厚度,然而壳厚度的增大也会引起每个量子点的重量的急剧增加,这可能导致每给定重量的量子点的数量减少,并且可能引起量子点-聚合物复合物的激发光吸收的降低。

量子点可以分散在主体基质(例如,包括聚合物、无机材料或它们的组合)中以形成复合物,从而可以应用于显示装置。量子点-聚合物复合物或包括量子点-聚合物复合物的图案化膜(或形式)在包括在显示装置中时可以表现出改善的亮度、宽视角和改善的颜色再现性。然而,在给定复合物中可以包括的量子点的重量可能由于与其制造工艺有关的各种原因而受到限制。因此,例如考虑到激发光的吸收率,给定重量的量子点的数量密度(例如,数量)的减小会是不期望的。

当量子点用于诸如彩色滤光器等的图案化膜中时,量子点的激发光吸收率的降低可能是显示装置中蓝光泄漏的直接原因,这可能对显示装置的色域(例如,数字影院倡导组织(digitalcinemainitiative,dci)规范下的覆盖率)产生不利的影响,并且还可能导致发光效率的降低。

作为解决激发光吸收率降低的措施,可以在量子点滤色器与基底之间设置基于染料(例如,黄色染料)的蓝光吸收层。然而,蓝光吸收层的插入可能导致蓝光利用率的降低。另外,尽管插入了蓝光吸收层,但是具有小于500nm的波长的光有可能从绿光像素中泄漏,进而可能对显示装置的色纯度具有不利影响。因此,期望开发对激发光具有增强的吸收率并具有期望水平的发光效率的量子点。

本发明人已经发现,在具有inp核和znse壳的绿光发射量子点的情况下,大约450nm波长处的蓝光的吸收在空间上不仅可能受核影响,而且还可能受壳影响。本发明人已经发现,大约450nm处的蓝光的吸收程度可能受核体积和具有预定厚度的壳的厚度影响。然而,由于核尺寸可能对量子点的发光波长具有直接影响,因此inp核的尺寸可能必须限于特定值。本发明人已经发现,虽然包括znse的壳可以有助于对大约450nm波长处的光的吸收,但是基于znse的壳的吸收会随着厚度的增大而指数地降低。因此,当壳的厚度达到预定厚度(例如,大于大约3个单分子层的预定厚度)时,壳对蓝光吸收的贡献量可能最小,反而会导致吸收率的降低。然而,当znse壳的厚度薄时,基于inp的量子点会表现出降低的发光效率,因此尽管吸收率增加,量子点-聚合物复合物的最终光转换率可能降低。

因此,具有基于inp的核和包括znse的壳的量子点难以实现期望水平的发光效率以及期望水平的吸收率。此外,在基于磷化铟的量子点的情况下,与包括镉化合物或铅化合物的其它量子点相比,对大约450nm波长处的光的吸收率降低,因此期望一种解决这种缺点的措施。

实施例的量子点可以具有下面将描述的结构和组成,并且当其不包括有害重金属(诸如,镉、铅或它们的组合)时,可以表现出增强的光学性质(例如,增大的发光效率、450nm处的吸收强度与350nm处的吸收强度的比率或它们的组合)。此外,包括实施例的量子点的量子点-聚合物复合物可以提供相对高的蓝光吸收,同时它发射期望波长的光(例如,绿光)。如在此使用的,术语“量子点”可以指单个颗粒或多个颗粒。

实施例的量子点不包括镉。所述量子点包括:半导体纳米晶体核,包括铟(in)、镓(ga)和磷(p);第一半导体纳米晶体壳,设置在(或直接设置在)半导体纳米晶体核上并且包括锌和硒;以及第二半导体纳米晶体壳,设置在(或直接设置在)第一半导体纳米晶体壳上并且包括锌和硫。如在此使用的,“不包括镉”的表述可以指其中镉的浓度可以小于或等于大约100ppm、小于或等于大约50ppm、小于或等于大约10ppm或者几乎为零的情况。在实施例中,基本不存在镉的量,或者如果存在的话,镉的量小于或等于检测限度或作为给定分析工具(例如,电感耦合等离子体原子发射光谱法)的杂质水平。

在实施例中,量子点可以发射绿光。量子点的最大光致发光峰值波长可以大于或等于大约500nm、大于或等于大约510nm、大于或等于大约515nm、大于或等于大约520nm、大于或等于大约525nm、大于或等于大约530nm或者大于或等于大约535nm。量子点的最大光致发光峰值波长可以小于或等于大约560nm、小于或等于大约550nm、小于或等于大约545nm或者小于或等于大约540nm。

在量子点或核中,镓相对于铟和镓总和的摩尔比(ga:(in+ga))小于或等于大约0.5:1,例如,小于或等于大约0.4:1或者小于或等于大约0.3:1。镓相对于铟和镓总和的摩尔比(ga:(in+ga))可以大于0,例如,可以大于或等于大约0.05:1、大于或等于大约0.1:1或者大于或等于大约0.15:1。

在实施例中,量子点可以包括由in1-xgaxp表示的磷化铟镓的合金核,其中,x大于0、大于或等于大约0.05、大于或等于大约0.1或者大于或等于大约0.15且小于或等于大约0.5、小于或等于大约0.4或者小于或等于大约0.35。半导体纳米晶体核的大小(尺寸)可以大于或等于大约2nm、大于或等于大约2.2nm、大于或等于大约2.3nm、大于或等于大约2.4nm、大于或等于大约2.5nm或者大于或等于大约2.6nm。半导体纳米晶体核的大小(尺寸)可以小于或等于大约4nm、小于或等于大约3.9nm、小于或等于大约3.8nm、小于或等于大约3.7nm、小于或等于大约3.6nm、小于或等于大约3.5nm、小于或等于大约3.4nm、小于或等于大约3.3nm或者小于或等于大约3.2nm。如在此使用的,术语“尺寸”可以指单个量子点的尺寸或多个量子点的平均尺寸。量子点的尺寸可以是颗粒的直径(或者在非球形颗粒的情况下,可以是通过电子显微镜分析确定的等效尺寸)。量子点的尺寸可以通过适当的分析工具(诸如,(透射)电子显微镜分析)而确定。

实施例的量子点可以表现出改善的吸收率以及最小化的重量增加,因此量子点-聚合物复合物或其图案可以表现出期望水平的蓝光吸收率。

磷化镓(gap)可以与磷化铟(inp)具有相同的晶体结构和相同的阴离子,同时磷化镓(gap)具有大于inp的带隙能量的带隙能量。磷化铟镓合金的带隙能量可以随着镓的量增加而增加(见图1)。

然而,对于体材料,随着磷化铟镓合金中镓摩尔分数的增加,态密度(densityofstate,dos)也发生移动,因此所得材料尤其相对于大约450nm波长处的蓝光表现出降低的吸收系数(见图2a、图2b和图2c)。参照图2a和图2b,eg=1.42ev的曲线针对镓摩尔分数为零(0)的体材料(即,inp),eg=1.82ev的曲线针对镓摩尔分数为0.43的体材料(即,in0.57ga0.43p),eg=2.22ev的曲线针对镓摩尔分数为0.87的体材料(即,in0.13ga0.87p)。因此,对于体材料,磷化铟镓合金可以表现出最小的蓝光(例如,对于大约450nm波长处的蓝光)吸收率增加。

然而,惊讶的是,本发明人已经发现,具有前述结构的量子点可以在滤色器的形式下(例如,在图案化的量子点-聚合物复合物的形式下)表现出改善的蓝光吸收率。

参照图1,inp和gap的合金核可以具有变宽的带隙,并且根据有效质量近似法(effectivemassapproximation,ema),实施例的量子点可以具有用于发射期望波长的光(例如,绿光)的增加的体积,并且核的增加的体积可以引起参与吸收的电子的数量增加,由此包括核的单个颗粒可以表现出增大的吸收系数。不希望受任何理论束缚,在核-壳结构的量子点中,核是激子聚集在一起的位置,并且不同于壳,核体积的轻微增加可以引起吸收率急剧增大,而核的同一轻微的体积增加对其重量增加可以具有相对有限的影响。

因此,如图3a中所示,可以在量子点的发光波长为大约540nm的假设下根据有效质量近似法(ema)对具有ingap核/znse壳(具有例如大约1.32nm的预定厚度)/zns壳(具有例如大约0.63nm的预定厚度)结构的量子点进行计算,并且如图3b中所示,可以随着镓摩尔分数(x)的变化绘制量子点uv-vis吸收光谱。关于具有图3a中示出的剖面的量子点,在将发光保持在大约540nm的波长的条件下,通过有效质量近似法计算第一吸收峰和第二吸收峰相对于镓摩尔分数(x_ga)的变化。从结果来看,相信的是,随着镓摩尔分数增加,第二吸收峰(即,对于x=0.0,在大约430nm范围的峰)朝向第一吸收峰移动,并且可以增强对波长为大约450nm的蓝光的吸收。

图3d示出了包括具有图3a中示出的结构的量子点的复合物(例如,滤色器)的,通过考虑图3b的uv-vis吸收光谱的变化和量子点的数量密度两者而获得的uv-vis吸收曲线。

如上面所解释的,本发明人已经发现,当镓摩尔分数(x)增大时,用于期望波长的光发射的核体积也可以增加,这可能导致单个量子点增大,从而给定重量的量子点的数量密度可能减小。如图3c中可以看出,本发明人还已经发现,ingap/znse/zns量子点的数量密度相对于inp/znse/zns量子点的数量密度可以随着镓摩尔分数(x)增大而减小。因此,本发明人已经发现,ingap合金核中镓摩尔分数的增大可以具有增加单个量子点的吸收的效果以及降低给定重量的复合物中可包括的量子点的数量密度的效果。

然而,本发明人已经发现,考虑到这两种效果,增加吸收系数的效果可以具有更大的效果。在实施例中,当镓取代率(x)为0.2时,in0.8ga0.2p核可以表现出单个量子点的吸收系数是x=0的核的吸收系数的1.4倍大。然而,就能够发射波长为大约540nm的光的核尺寸而言,可以将2.1nm的具有x=0的量子点增大到其尺寸为2.4nm,从而复合物中的量子点的数量密度可以表现出0.88倍的减小。因此,本发明人已经发现,包括量子点的量子点-聚合物复合物的吸收系数可以增强1.24倍,因此当包括无镓的量子点的量子点-聚合物复合物具有大约87%的光吸收时,包括实施例的量子点的量子点-聚合物复合物可以表现出增加的光吸收(例如,达约92%)。总之,与具有无镓的inp核和相同的壳组成的量子点相比,包括实施例的量子点的量子点-聚合物复合物(或量子点(qd)滤色器)可以表现出增加的吸收率。

实施例的量子点具有核-多壳结构,其中,包括锌和硒的第一半导体纳米晶体壳设置在(例如,直接设置在)前述半导体纳米晶体核上,并且包括锌和硫的第二半导体纳米晶体壳设置在(例如,直接设置在)第一半导体纳米晶体壳上。

第一半导体纳米晶体壳可以包括硒化锌(或znse)。第一半导体纳米晶体壳可以不包括硫。在实施例中,第一半导体纳米晶体壳可以不包括znses。第一半导体纳米晶体壳可以由znse组成。第一半导体纳米晶体壳可以直接设置在半导体纳米晶体核上。

在实施例中,第一半导体纳米晶体壳的厚度可以是至少3个单分子层(monolayer,ml),例如,大于或等于大约3.5ml、大于或等于大约3.6ml、大于或等于大约3.7ml、大于或等于大约3.8ml、大于或等于大约3.9ml或者大于或等于大约4ml。第一半导体纳米晶体壳的厚度可以小于或等于大约7ml,例如,小于或等于大约6ml或者小于或等于大约5ml。在实施例中,第一半导体纳米晶体壳的厚度可以大于或等于大约0.9nm、大于或等于大约1nm、大于或等于大约1.1nm、大于或等于大约1.2nm、大于或等于大约1.3nm、大于或等于大约1.4nm、大于或等于大约1.5nm、大于或等于大约1.6nm、大于或等于大约1.7nm、大于或等于大约1.8nm、大于或等于大约1.9nm或者大于或等于大约2nm。在实施例中,第一半导体纳米晶体壳的厚度可以小于或等于大约2.5nm、小于或等于大约2.4nm、小于或等于大约2.3nm、小于或等于大约2.2nm、小于或等于大约2.1nm、小于或等于大约2nm、小于或等于大约1.9nm、小于或等于大约1.8nm、小于或等于大约1.7nm、小于或等于大约1.6nm、小于或等于大约1.5nm、小于或等于大约1.4nm、小于或等于大约1.3nm或者小于或等于大约1.25nm。

在实施例中,第二半导体纳米晶体壳可以包括硫化锌(或zns)。在实施例中,第二半导体纳米晶体壳可以不包括硒。在实施例中,第二半导体纳米晶体壳可以直接设置在第一半导体纳米晶体壳上。在实施例中,第二半导体纳米晶体壳可以是量子点的最外层。在实施例中,第二半导体纳米晶体壳的厚度可以大于或等于大约0.15nm、大于或等于大约0.16nm、大于或等于大约0.17nm、大于或等于大约0.18nm、大于或等于大约0.19nm或者大于或等于大约0.2nm。在实施例中,第二半导体纳米晶体壳的厚度可以小于或等于大约0.7nm、小于或等于大约0.65nm、小于或等于大约0.5nm、小于或等于大约0.45nm或者小于或等于大约0.4nm。

在具有前述结构的实施例的量子点中,硫相对于硒的摩尔比可以小于或等于大约2.5:1,并且量子点可以表现出增加的光吸收率和改善的发光性质。在实施例的量子点中,硫相对于硒的摩尔比可以小于或等于大约2.4:1、小于或等于大约2.3:1、小于或等于大约2.2:1、小于或等于大约2.1:1、小于或等于大约2.0:1、小于或等于大约1.9:1、小于或等于大约1.8:1、小于或等于大约1.7:1、小于或等于大约1.6:1、小于或等于大约1.5:1、小于或等于大约1.4:1、小于或等于大约1.3:1、小于或等于大约1.2:1、小于或等于大约1.1:1、小于或等于大约1:1、小于或等于大约0.9:1或者小于或等于大约0.8:1、小于或等于大约0.7:1、小于或等于大约0.6:1、小于或等于大约0.5:1或者小于或等于大约0.4:1。在实施例的量子点中,硫相对于硒的摩尔比可以大于或等于大约0.05:1、大于或等于大约0.07:1、大于或等于大约0.1:1、大于或等于大约0.2:1、大于或等于大约0.3:1、大于或等于大约0.4:1或者大于或等于大约0.5:1。

在量子点中,锌相对于铟和镓的总和的摩尔比(zn:(in+ga))可以小于或等于大约45:1、小于或等于大约30:1、小于或等于大约29:1、小于或等于大约28:1、小于或等于大约27:1、小于或等于大约26:1、小于或等于大约25:1或者小于或等于大约24:1。在量子点中,锌相对于铟和镓的总和的摩尔比(zn:(in+ga))可以大于或等于大约10:1、大于或等于大约11:1、大于或等于大约12:1、大于或等于大约13:1、大于或等于大约14:1或者大于或等于大约15:1。

在量子点中,铟和镓的总和相对于硒和硫的总和的摩尔比((ga+in):(s+se))可以大于或等于大约0.03:1、大于或等于大约0.04:1、大于或等于大约0.05:1、大于或等于大约0.07:1、大于或等于大约0.09:1或者大于或等于大约0.1:1。在量子点中,铟和镓的总和相对于硒和硫的总和的摩尔比((ga+in):(s+se))可以小于或等于大约0.2:1、小于或等于大约0.15:1、小于或等于大约0.1:1、小于或等于大约0.09:1、小于或等于大约0.08:1或者小于或等于大约0.07:1。

本发明人已经发现,采用前述壳与前述核一起可以使得实施例的量子点能够提供具有增强的激发光吸收和增加的发光效率的量子点-聚合物复合物。例如,在实施例的量子点中,(例如,基于硒化锌的)第一半导体纳米晶体壳的厚度在前述范围内可以对量子点的发光效率的增加具有有利的影响。(例如,基于硫化锌的)第二半导体纳米晶体壳的厚度在前述范围内可以使得例如包括量子点的量子点-聚合物复合物膜能够将激发光(例如,蓝光)吸收保持在增强的(例如,改善的)水平,而不会对其发光效率产生不利影响。

实施例的量子点可以包括前述结构和组成的壳,并且可以表现出高水平的化学稳定性。结果,即使当实施例的量子点经历针对包括该量子点的组合物的制备工艺(可能涉及与各种化学品(诸如,有机聚合物、有机溶剂和各种添加剂)的接触)或经历针对使用该组合物的复合物(或其图案)的制造工艺时,所得组合物或所得复合物也可以表现出增加的发光性质。

因此,实施例的量子点可以具有大于或等于大约65%,例如,大于或等于大约66%、大于或等于大约67%、大于或等于大约68%、大于或等于大约69%或者大于或等于大约70%的量子效率。在实施例中,“量子产率(或量子效率)”是发射的光子与例如被纳米结构或纳米结构群体吸收的光子的比率。在实施例中,可以通过任何方法来确定量子效率。例如,可以有两种测量荧光量子产率或效率的方法:绝对方法和相对方法。绝对方法通过使用积分球检测所有样品的荧光而直接获得量子产率。相对方法将标准样品的荧光强度与未知样品的荧光强度进行比较,以计算未知样品的量子产率。通过使用市售的设备可以容易地确定量子产率(qy)。

例如,量子点在大约350nm处的光吸收可以反映第一半导体纳米晶体壳(例如,znse)和第二半导体纳米晶体壳(例如,zns)的吸收,这可以取决于其尺寸。大约450nm处的光吸收可以表示例如来自蓝光源的蓝光的吸收,其中,针对包括基于量子点的滤色器的显示装置提供所述蓝光源。在量子点的uv-vis吸收光谱中,450nm处的光吸收与大约350nm处的光吸收的比率可以表示取决于实施例的量子点的壳体积的量子点的蓝光源吸收能力。在具有前述壳组成的量子点的情况下,随着450nm处的光吸收与大约350nm处的光吸收的比率增大,包括量子点的膜可以表现出高水平的蓝光吸收。

在uv-vis吸收光谱中,实施例的量子点在450nm处的吸收(强度)与350nm处的吸收的比率可以大于或等于大约0.08:1。在实施例中,在uv-vis吸收光谱中,450nm处的吸收(强度)与350nm处的吸收的比率可以大于或等于大约0.08:1、大于或等于大约0.09:1、大于或等于大约0.1:1或者大于或等于大约0.11:1。

在实施例中,当量子点-聚合物复合物在厚度为大约6微米(μm)且其中包括的量子点的量基于复合物的总重量小于或等于大约45wt%的膜的形式下时,量子点-聚合物复合物可以表现出大于或等于大约89%,例如,大于或等于大约90%、大于或等于大约91%、大于或等于大约92%或者大于或等于大约93%的吸收率。

在量子点的uv-vis吸收光谱中,第一吸收峰值波长可以大于或等于大约450nm且小于或等于量子点的大约最大光致发光峰值波长。在绿光发射量子点的情况下,第一吸收峰值波长可以例如大于或等于大约480nm、大于或等于大约485nm、大于或等于大约490nm或者大于或等于大约495nm且小于或等于大约520nm、小于或等于大约515nm、小于或等于大约510nm或者小于或等于大约505nm。

在实施例中,量子点的尺寸(或平均尺寸,在下文中称为“尺寸”)可以大于或等于大约5nm、大于或等于大约5.5nm、大于或等于大约6nm、大于或等于大约6.5nm或者大于或等于大约7nm。在实施例中,量子点的尺寸(或平均尺寸)可以小于或等于大约10nm、小于或等于大约9nm、小于或等于大约8nm、小于或等于大约7nm、小于或等于大约6.5nm或者小于或等于大约6nm。

在球形形状的颗粒的情况下,量子点的尺寸可以是颗粒直径,或者在非球形形状的颗粒的情况下,量子点的尺寸可以通过将颗粒的电子显微图像的(例如,二维)面积转换成圆(例如,等效圆面积)计算得到。

量子点的形状不受特别限制,而是可以为例如球形、多面体、棱锥、多脚体、立方体形状、纳米管、纳米线、纳米纤维、纳米片或它们的组合,但不限于此。

量子点可以包括位于量子点的表面上的有机配体、有机溶剂或它们的组合,这将在下面描述。有机配体、有机溶剂或它们的组合可以结合到量子点的表面。

在实施例中,制造上述量子点的方法包括以下步骤:获得包括含锌的第一壳前驱物、有机配体和有机溶剂的第一混合物;可选地加热第一混合物;将半导体纳米晶体核和含硒前驱物注入到(可选地,加热的)第一混合物中,以获得第二混合物,其中,半导体纳米晶体核包括铟、镓和磷,具有前述组成,并且可选地不被加热;

在第一反应温度下加热第二混合物并将其在第一反应温度下保持例如至少大约40分钟的时间段(或者例如至少大约50分钟的时间段),以获得第三混合物,第三混合物包括这样的颗粒:该颗粒包括形成在半导体纳米晶体核上的包括锌和硒的第一半导体纳米晶体壳;以及

在第一反应温度下将含硫前驱物(例如,包括含硫前驱物的储备溶液)注入到第三混合物中并进行反应,以在第一半导体纳米晶体壳上形成第二半导体纳米晶体壳,

其中,分别控制第二混合物中含硒前驱物相对于核的量和第三混合物中含硫前驱物相对于核的量(并且可选地控制每一步骤中的反应持续时间),以使所得量子点满足前述壳组成。

量子点的细节与上面阐述的相同。

有机配体可以包括rcooh、rnh2、r2nh、r3n、rsh、rh2po、r2hpo、r3po、rh2p、r2hp、r3p、roh、rcoor'、rpo(oh)2、rhpooh、r2pooh(其中,r和r'相同或不同,并且独立地为取代或未取代的c1至c40(或c3至c24)脂肪族烃基(例如,烷基、烯基或炔基)、取代或未取代的c6至c40芳香族烃基(诸如,c6至c20芳基))、聚合有机配体或它们的组合。

有机配体可以与所获得的纳米晶体的表面配位(例如,结合),并且可以有助于使纳米晶体很好地分散在溶液中,因而可以影响量子点的发光特性、量子点的电特性或它们的组合。

有机配体的示例可以包括:甲硫醇、乙硫醇、丙硫醇、丁硫醇、戊硫醇、己硫醇、辛硫醇、十二硫醇、十六硫醇、十八硫醇或苄硫醇;甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、戊胺、己胺、辛胺、十二胺、十六胺、十八胺、二甲胺、二乙胺、二丙胺;甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、十二酸、十六酸、十八酸、油酸或苯甲酸;膦,诸如取代或未取代的甲基膦(例如,三甲基膦、甲基二苯基膦等)、取代或未取代的乙基膦(例如,三乙基膦、乙基二苯基膦等)、取代或未取代的丙基膦、取代或未取代的丁基膦、取代或未取代的戊基膦或者取代或未取代的辛基膦(例如,三辛基膦(top));氧化膦,诸如取代或未取代的甲基氧化膦(例如,三甲基氧化膦、甲基二苯基氧化膦等)、取代或未取代的乙基氧化膦(例如,三乙基氧化膦、乙基二苯基氧化膦等)、取代或未取代的丙基氧化膦、取代或未取代的丁基氧化膦或者取代或未取代的辛基氧化膦(例如,三辛基氧化膦(topo));二苯基膦、三苯基膦、二苯基氧化膦或三苯基氧化膦;烷基次膦酸(例如,c5至c20烷基次膦酸(例如己基次膦酸、辛基次膦酸、十二烷基次膦酸、十四烷基次膦酸、十六烷基次膦酸、十八烷基次膦酸等))、烷基膦酸(诸如,c5至c20烷基膦酸);等等,但不限于此。可以使用两种或更多种不同的有机配体。

有机溶剂可以是:c6至c22伯胺,诸如十六胺;c6至c22仲胺,诸如二辛胺;c6至c40叔胺,诸如三辛胺;含氮杂环化合物,诸如吡啶;c6至c40脂肪族烃(例如,烷烃、烯烃、炔烃等),诸如十六烷、十八烷、十八烯或角鲨烷;c6至c30芳香族烃,诸如苯基十二烷、苯基十四烷或苯基十六烷;取代有c6至c22烷基的膦,诸如三辛基膦;取代有c6至c22烷基的氧化膦,诸如三辛基氧化膦;c12至c22芳香醚,诸如苯醚或苄醚;或它们的组合。

考虑到前驱物和有机配体,可以适当地选择有机溶剂的类型和量。

可以在真空、惰性气氛或其组合下将第一混合物加热至预定温度(例如,大于或等于大约100℃,例如、大于或等于大约120℃、大于或等于大约150℃、大于或等于大约200℃、大于或等于大约250℃或者大于或等于大约270℃且小于或等于大约第一反应温度)。

包括铟、镓和磷的半导体纳米晶体核的细节与上面阐述的相同。在实施例中,核可以以热注入方式合成,其中,在高温(例如,大于或等于大约200℃、大于或等于大约230℃、大于或等于大约250℃或者大于或等于大约280℃)下加热包括含金属前驱物(例如,含铟前驱物和含镓前驱物)和有机配体的溶液,然后将含磷前驱物注入加热的热溶液中。用于核合成的反应介质可以不包括含锌前驱物。

含铟前驱物的类型可以包括硝酸铟、氢氧化铟、氟化铟、氯化铟、溴化铟、碘化铟、氧化铟、硫酸铟、羧酸铟、乙酰丙酮铟或它们的组合。

含镓前驱物的类型可以包括乙酰丙酮镓、氟化镓、氯化镓、溴化镓、碘化镓、氧化镓、硝酸镓、硫酸镓、羧酸镓或它们的组合。

第一壳前驱物(例如,含锌前驱物)没有特别限制,而是可以适当地选择。在实施例中,含锌前驱物可以包括zn金属粉末、烷基化的zn化合物(例如,二甲基锌、二乙基锌或它们的组合)、醇锌、羧酸锌(例如,乙酸锌)、碳酸锌、硝酸锌、高氯酸锌、硫酸锌、乙酰丙酮锌、卤化锌(例如,氯化锌、溴化锌、碘化锌、氟化锌或它们的组合)、氰化锌、氢氧化锌、氧化锌、过氧化锌或它们的组合。第一壳前驱物的示例可以包括但不限于二甲基锌、二乙基锌、乙酸锌、乙酰丙酮锌、碘化锌、溴化锌、氯化锌、氟化锌、碳酸锌、氰化锌、硝酸锌、氧化锌、过氧化锌、高氯酸锌、硫酸锌等。可以使用两种或更多种不同的含锌前驱物。

含硒前驱物没有特别限制,而是可以期望地选择。在实施例中,含硒前驱物包括硒-三辛基膦(se-top)、硒-三丁基膦(se-tbp)、硒-三苯基膦(se-tpp)、碲-三丁基膦(te-tbp)或它们的组合,但不限于此。

含硫前驱物的类型没有特别限制,而是可以适当地选择。含硫前驱物可以包括己硫醇、辛硫醇、癸硫醇、十二硫醇、十六硫醇、巯基丙基硅烷、硫-三辛基膦(s-top)、硫-三丁基膦(s-tbp)、硫-三苯基膦(s-tpp)、硫-三辛胺(s-toa)、双(三甲基甲硅烷基甲基)硫醚、硫化铵、硫化钠或者它们的组合。可以注入含硫前驱物至少一次(例如,至少两次)。

第一反应温度可以适当地选择,例如,可以大于或等于大约280℃、大于或等于大约290℃、大于或等于大约300℃、大于或等于大约310℃或者大于或等于大约315℃且小于或等于大约390℃、小于或等于大约380℃、小于或等于大约370℃、小于或等于大约360℃、小于或等于大约350℃、小于或等于大约340℃或者小于或等于大约330℃。

在将第二混合物加热至第一反应温度之后或期间,可以注入含硒前驱物至少一次(例如,至少两次、至少三次、至少四次或至少五次)。反应时间(将第二混合物保持在第一反应温度的反应时间)可以大于或等于大约40分钟(例如,大于或等于大约50分钟、大于或等于大约60分钟、大于或等于大约70分钟、大于或等于大约80分钟、大于或等于大约90分钟)且小于或等于大约4小时(例如,小于或等于大约3小时或者小于或等于大约2小时),从而形成第三混合物,第三混合物包括这样的颗粒:该颗粒具有设置在半导体纳米晶体核上的包括锌和硒的第一半导体纳米晶体壳。

通过将第二混合物在第一反应温度下保持上述时间段,可以形成包括锌和硒并且具有大于或等于大约3ml的厚度的第一半导体纳米晶体壳以提供第三混合物。在这种情况下,在第二混合物中,可以控制含硒前驱物相对于铟的量,使得在预定反应时间期间,可以形成具有预定厚度的第一半导体纳米晶体壳。在实施例中,每1摩尔铟的硒的量可以大于或等于大约3摩尔、大于或等于大约4摩尔、大于或等于大约5摩尔、大于或等于大约6摩尔、大于或等于大约7摩尔、大于或等于大约8摩尔、大于或等于大约9摩尔或者大于或等于大约10摩尔。在实施例中,每1摩尔铟的硒的量可以小于或等于大约20摩尔、小于或等于大约18摩尔或者小于或等于大约15摩尔。

第三混合物可以不包括含硒前驱物。

在第一反应温度下,将包括含硫前驱物的储备溶液添加到第三混合物中以在第一半导体纳米晶体壳上形成第二半导体纳米晶体壳。在实施例中,该方法不包括将第三混合物的温度降低至等于或低于大约100℃,例如小于或等于大约50℃(例如30℃或更低或者室温)。

用于形成第二半导体纳米晶体壳的持续时间可以大于或等于大约5分钟、大于或等于大约10分钟、大于或等于大约15分钟、大于或等于大约20分钟或者大于或等于大约25分钟且小于或等于大约1小时、小于或等于大约50分钟、小于或等于大约45分钟或者小于或等于大约40分钟。

在实施例中,可以考虑到前驱物的反应性和反应温度来控制第三混合物中相对于1摩尔铟和镓的总和的硫的量以获得期望的壳组成(例如,使得其厚度小于或等于大约0.7nm)。例如,第三混合物中相对于1摩尔铟和镓的总和,硫的量可以大于或等于大约2摩尔、大于或等于大约3摩尔、大于或等于大约4摩尔、大于或等于大约5摩尔、大于或等于大约6摩尔、大于或等于大约7摩尔、大于或等于大约8摩尔、大于或等于大约9摩尔或者大于或等于大约10摩尔。第三混合物中相对于1摩尔铟和镓的总和,硫的量可以小于或等于大约45摩尔、小于或等于大约40摩尔、小于或等于大约35摩尔、小于或等于大约30摩尔、小于或等于大约25摩尔、小于或等于大约20摩尔、小于或等于大约19摩尔、小于或等于大约18摩尔、小于或等于大约17摩尔、小于或等于大约16摩尔、小于或等于大约15摩尔、小于或等于大约14摩尔、小于或等于大约13摩尔、小于或等于大约12摩尔、小于或等于大约11摩尔、小于或等于大约10摩尔、小于或等于大约9摩尔、小于或等于大约8摩尔、小于或等于大约7摩尔、小于或等于大约6摩尔或者小于或等于大约5摩尔。

在反应之后,将非溶剂加入所获得的最终反应溶液中,从而可以分离(例如,沉淀)有机配体配位的量子点。非溶剂可以是与反应中使用的有机溶剂混溶而纳米晶体不可分散在其中的极性溶剂。可以根据反应中使用的有机溶剂来选择非溶剂,非溶剂可以是例如丙酮、乙醇、丁醇、异丙醇、乙二醇、水、四氢呋喃(thf)、二甲基亚砜(dmso)、二乙醚、甲醛、乙醛、具有与前述溶剂的溶解度参数相似的溶解度参数的溶剂或者它们的组合。可以通过离心、沉淀、层析或蒸馏执行分离。如果需要,可以将分离的纳米晶体加入洗涤溶剂中并对其进行洗涤。洗涤溶剂没有特别限制,而可以包括具有与有机配体的溶解度参数相似的溶解度参数的溶剂,并且可以例如包括己烷、庚烷、辛烷、氯仿、甲苯、苯等。

可以将量子点分散在分散溶剂中。量子点可以形成有机溶剂分散体。有机溶剂分散体可以不含水,可以不含与水可混溶的有机溶剂,或者不含它们的组合。可以适当地选择分散溶剂。分散溶剂可以包括前述有机溶剂(或由前述有机溶剂组成)。分散溶剂可以包括取代或未取代的c1至c40脂肪族烃、取代或未取代的c6至c40芳香族烃或它们的组合(或由取代或未取代的c1至c40脂肪族烃、取代或未取代的c6至c40芳香族烃或它们的组合组成)。

在实施例中,组合物包括:(例如,多个)前述量子点;分散剂(可以分散量子点并且可选地可以包括含羧酸基的粘合剂聚合物);以及有机溶剂(或者,液态载体或者有机溶剂和液态载体)。组合物还可以包括:可聚合(例如,可光聚合)单体,包括碳-碳双键;以及可选的引发剂(例如,光引发剂或热引发剂)。组合物可以是光敏的。

在组合物中,量子点的细节与上面阐述的相同。在组合物中,量子点的量可以考虑到组合物中其它组分的类型和量及其最终用途(例如,滤色器)来适当地选择。在实施例中,基于组合物的总固体含量,量子点的量可以大于或等于大约1重量百分比(wt%),例如,大于或等于大约2wt%、大于或等于大约3wt%、大于或等于大约4wt%、大于或等于大约5wt%、大于或等于大约6wt%、大于或等于大约7wt%、大于或等于大约8wt%、大于或等于大约9wt%、大于或等于大约10wt%、大于或等于大约15wt%、大于或等于大约20wt%、大于或等于大约25wt%、大于或等于大约30wt%、大于或等于大约35wt%或者大于或等于大约40wt%。基于组合物的总固体含量,量子点的量可以小于或等于大约70wt%,例如,小于或等于大约65wt%、小于或等于大约60wt%、小于或等于大约55wt%或者小于或等于大约50wt%。基于组合物的总固体含量组分的重量百分比可以表示将在下面描述的复合物中的组分的量。

实施例的组合物可以用于提供包括量子点-聚合物复合物的图案。在实施例中,组合物可以是可适用于光刻工艺的光致抗蚀剂组合物。在实施例中,组合物可以是可适用于喷墨工艺(例如,诸如喷墨印刷的液滴排放法)的墨组合物。在实施例中,组合物可以不包括共轭聚合物(除了下面将描述的cardo粘合剂之外)。在实施例中,组合物可以包括共轭(或导电)聚合物。如在此使用的,共轭聚合物可以是包括共轭双键的聚合物,诸如聚苯撑乙烯撑。

在实施例的组合物中,分散剂是能够确保(例如,改善)量子点的分散性的化合物。分散剂可以是粘合剂聚合物。粘合剂聚合物可以(例如,在粘合剂聚合物的重复单元中)包括羧酸基。粘合剂聚合物可以是(电)绝缘聚合物。

在实施例中,粘合剂聚合物可以包括:

包括第一单体、第二单体和可选的第三单体的单体组合的共聚物,其中,第一单体包括羧酸基和碳-碳双键,第二单体包括碳-碳双键和疏水部分且不包括羧酸基,第三单体包括碳-碳双键和亲水部分且不包括羧酸基;

含多个芳香环的聚合物(例如,也被称为cardo粘合剂),包括羧酸基(-cooh)并且在主链中包括骨架结构(例如,包含在主链中的骨架结构),其中,骨架结构包括环状基团,所述环状基团包括季碳原子和与季碳原子结合的两个芳香环;

或者它们的组合。

共聚物可以包括衍生自第一单体的第一重复单元、衍生自第二单体的第二重复单元和可选的衍生自第三单体的第三重复单元。

第一单体的示例可以包括但不限于丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、富马酸、3-丁烯酸和其它羧酸乙烯酯化合物。第一单体可以包括一种或更多种化合物。

第二单体的示例可以包括但不限于:

烯基芳香族化合物,诸如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯或乙烯基苄基甲醚;

不饱和羧酸酯化合物,诸如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸环己酯、丙烯酸苯酯或甲基丙烯酸苯酯;

不饱和羧酸氨基烷基酯化合物,诸如丙烯酸2-氨基乙酯、甲基丙烯酸2-氨基乙酯、丙烯酸2-二甲基氨基乙酯或甲基丙烯酸2-二甲基氨基乙酯;

马来酰亚胺,诸如n-苯基马来酰亚胺、n-苄基马来酰亚胺或n-烷基马来酰亚胺;

不饱和羧酸缩水甘油酯化合物,诸如丙烯酸缩水甘油酯或甲基丙烯酸缩水甘油酯;

乙烯基氰化合物,诸如丙烯腈或甲基丙烯腈;以及

不饱和酰胺化合物,诸如丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺,

但不限于此。

作为第二单体,可以使用一种或更多种化合物。

如果存在,则第三单体的示例可以包括丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸羟基丙酯、甲基丙烯酸羟基丙酯、丙烯酸2-羟基丁酯或甲基丙烯酸2-羟基丁酯,但不限于此。第三单体可以包括一种或更多种化合物。

在实施例中,粘合剂聚合物可以包括含多个芳香环的聚合物。含多个芳香环的聚合物也被称为cardo粘合剂,其可以是市售的。

含羧酸基的粘合剂的酸值可以大于或等于大约50毫克氢氧化钾每克(mgkoh/g)。例如,含羧酸基的粘合剂的酸值可以大于或等于大约60mgkoh/g、大于或等于大约70mgkoh/g、大于或等于大约80mgkoh/g、大于或等于大约90mgkoh/g、大于或等于大约100mgkoh/g、大于或等于大约110mgkoh/g、大于或等于大约120mgkoh/g、大于或等于大约125mgkoh/g或者大于或等于大约130mgkoh/g,但不限于此。含羧酸基的粘合剂的酸值可以小于或等于大约250mgkoh/g,例如,小于或等于大约240mgkoh/g、小于或等于大约230mgkoh/g、小于或等于大约220mgkoh/g、小于或等于大约210mgkoh/g、小于或等于大约200mgkoh/g、小于或等于大约190mgkoh/g、小于或等于大约180mgkoh/g、小于或等于大约170mgkoh/g或者小于或等于大约160mgkoh/g,但不限于此。

(例如,包含羧酸基的)粘合剂聚合物(诸如,含羧酸基的粘合剂)的重均(或数均)分子量可以大于或等于大约1000克每摩尔(g/mol),例如,大于或等于大约2000g/mol、大于或等于大约3000g/mol或者大于或等于大约5000g/mol。粘合剂聚合物的重均(或数均)分子量可以小于或等于大约100000g/mol,例如,小于或等于大约50000g/mol、小于或等于大约25000g/mol或者小于或等于大约10000g/mol。

在组合物中,基于组合物的总重量(或总固体含量),分散剂(例如,粘合剂聚合物)的量可以大于或等于大约0.5wt%,例如,大于或等于大约1wt%、大于或等于大约5wt%、大于或等于大约10wt%、大于或等于大约15wt%或者大于或等于大约20wt%。在实施例中,基于组合物的总重量(或总固体含量),分散剂(或粘合剂聚合物)的量可以小于或等于大约35wt%、小于或等于大约33wt%、小于或等于大约30wt%、小于或等于大约25wt%或者小于或等于大约20wt%。

在根据实施例的组合物中,包括至少一个(例如,至少两个、至少三个或更多个)碳-碳双键的可(光)聚合单体可以包括(例如,可光聚合的)(甲基)丙烯酸酯单体。可(光)聚合单体可以是绝缘聚合物的前驱物。可(光)聚合单体的示例可以包括但不限于(甲基)丙烯酸c1至c10烷基酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇二(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、双酚a环氧(甲基)丙烯酸酯、双酚a二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙二醇单甲醚(甲基)丙烯酸酯、酚醛环氧(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三(甲基)丙烯酰氧基乙基磷酸酯或者它们的组合。

在组合物中,相对于组合物的总重量(或总固体含量),可(光)聚合单体的量可以大于或等于大约0.5wt%,例如,大于或等于大约1wt%或者大于或等于大约2wt%。相对于组合物的总重量(或总固体含量),可(光)聚合单体的量可以小于或等于大约50wt%,例如,小于或等于大约40wt%、小于或等于大约30wt%、小于或等于大约28wt%、小于或等于大约25wt%、小于或等于大约23wt%、小于或等于大约20wt%、小于或等于大约18wt%、小于或等于大约17wt%、小于或等于大约16wt%或者小于或等于大约15wt%。

包括在组合物中的(光)引发剂可以用于使可(光)聚合单体聚合。引发剂可以是能够在温和条件下(例如通过光或热)产生自由基物质以促进自由基反应(例如,单体的自由基聚合)的引发的化合物。引发剂可以是热引发剂或光引发剂。引发剂没有特别限制,而是可以适当地选择。

热引发剂的示例可以包括偶氮二异丁腈(aibn)、过氧化苯甲酰(bpo)等,但不限于此。

光引发剂可以是能够引发前述可光聚合(例如丙烯酰类)单体的自由基聚合的化合物、下面将描述的硫醇化合物或它们的组合。光引发剂的类型没有特别限制。在实施例中,光引发剂可以包括三嗪化合物、苯乙酮化合物、二苯甲酮化合物、噻吨酮化合物、安息香化合物、肟化合物、氨基酮化合物、膦或氧化膦化合物、咔唑化合物、二酮化合物、硼酸锍化合物、重氮化合物、二咪唑化合物、偶氮化合物、联咪唑化合物或它们的组合。

在实施例的组合物中,可以考虑到所使用的可(光)聚合单体的类型和量来调节引发剂的量。在实施例中,基于组合物的总重量(或总固体含量),引发剂的量可以大于或等于大约0.01wt%或者大于或等于大约1wt%且小于或等于大约10wt%、小于或等于大约9wt%、小于或等于大约8wt%、小于或等于大约7wt%、小于或等于大约6wt%或者小于或等于大约5wt%,但不限于此。

下面将对其进行详细描述的(光敏)组合物或量子点-聚合物复合物还可以包括硫醇化合物(例如,单硫醇化合物或者具有至少两个硫醇基的多硫醇化合物)或由其衍生的部分、金属氧化物细颗粒或它们的组合。

当聚合物基质中存在多个金属氧化物细颗粒时,金属氧化物细颗粒可以包括tio2、sio2、batio3、ba2tio4、zno或它们的组合。金属氧化物细颗粒的颗粒尺寸没有特别限制,而是可以适当地选择。金属氧化物细颗粒的颗粒尺寸可以大于或等于大约100nm、大于或等于大约150nm或者大于或等于大约200nm且小于或等于大约1000nm、小于或等于大约900nm或者小于或等于大约800nm。金属氧化物细颗粒可以是非发光的。

基于组合物的总重量(或总固体含量),金属氧化物细颗粒的量可以小于或等于大约50wt%、小于或等于大约40wt%、小于或等于大约30wt%、小于或等于大约25wt%、小于或等于大约20wt%、小于或等于大约15wt%、小于或等于大约10wt%或者小于或等于大约5wt%。基于组合物的总重量(或总固体含量),金属氧化物细颗粒的量可以大于或等于大约1wt%、大于或等于大约5wt%或者大于或等于大约10wt%。

多硫醇化合物可以包括由化学式1表示的化合物:

化学式1

其中,

r1为氢;取代或未取代的c1至c30直链或支链烷基;取代或未取代的c6至c30芳基;取代或未取代的c3至c30杂芳基;取代或未取代的c3至c30环烷基;取代或未取代的c3至c30杂环烷基;c1至c10烷氧基;羟基;-nh2;取代或未取代的c1至c30胺基,其中-nrr',其中,r和r'独立地为氢或c1至c30直链或支链烷基,但不同时为氢;异氰酸酯基;卤素;-ror',其中,r为取代或未取代的c1至c20亚烷基,且r'为氢或c1至c20直链或支链烷基;酰卤,其中-rc(=o)x,其中,r为取代或未取代的亚烷基,且x为卤素;-c(=o)or',其中,r'为氢或c1至c20直链或支链烷基;-cn;-c(=o)nrr',其中,r和r'独立地为氢或c1至c20直链或支链烷基;-c(=o)onrr',其中,r和r'独立地为氢或c1至c20直链或支链烷基;或者它们的组合,

l1为碳原子、未取代的c1至c30亚烷基、其中亚甲基被磺酰基部分、羰基部分、醚部分、硫醚部分、亚砜部分、酯部分、包括氢或c1至c10烷基的酰胺部分或它们的组合取代的取代的c1至c30亚烷基、取代或未取代的c3至c30亚环烷基、取代或未取代的c6至c30亚芳基、取代或未取代的c3至c30亚杂芳基或者取代或未取代的c3至c30亚杂环烷基,

y1为单键;取代或未取代的c1至c30亚烷基;取代或未取代的c2至c30亚烯基;或者其中亚甲基被磺酰基部分、羰基部分、醚部分、硫醚部分、亚砜部分、酯部分、包括氢或c1至c10直链或支链烷基的酰胺部分、包括氢或c1至c10直链或支链烷基的酰亚胺部分或者它们的组合取代的取代的c1至c30亚烷基或取代的c2至c30亚烯基或者未取代的c1至c30亚烷基或未取代的c2至c30亚烯基,

m为1或更大的整数,

k1为0或者1或更大的整数,k2为1或更大的整数,并且

m和k2之和为3或更大的整数,

前提条件是m不超过y1的化合价,并且k1和k2之和不超过l1的化合价。

多硫醇化合物可以包括二硫醇化合物、三硫醇化合物、四硫醇化合物或它们的组合。例如,多硫醇化合物可以包括二醇二-3-巯基丙酸酯(例如,乙二醇二-3-巯基丙酸酯)、二醇二巯基乙酸酯(例如,乙二醇二巯基乙酸酯)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)、季戊四醇四(2-巯基乙酸酯)、1,6-己二硫醇、1,3-丙二硫醇、1,2-乙二硫醇、包括1个至10个乙二醇重复单元的聚乙二醇二硫醇或它们的组合。

基于组合物的总重量(或总固体含量),硫醇化合物的量可以小于或等于大约50wt%、小于或等于大约40wt%、小于或等于大约30wt%、小于或等于大约20wt%、小于或等于大约15wt%或者小于或等于大约10wt%。基于组合物的总重量(或总固体含量),硫醇化合物的量可以大于或等于大约0.1wt%、大于或等于大约0.5wt%、大于或等于大约1wt%、大于或等于大约2wt%、大于或等于大约3wt%、大于或等于大约4wt%、大于或等于大约5wt%、大于或等于大约6wt%、大于或等于大约7wt%、大于或等于大约8wt%、大于或等于大约9wt%、大于或等于大约10wt%、大于或等于大约15wt%或者大于或等于大约20wt%。

组合物还可以包括有机溶剂(或液态载体)(在下文中,简称为“溶剂”)。溶剂没有特别限制。可以通过考虑前述主要组分(即,量子点、分散剂、可(光)聚合单体、(光)引发剂和如果使用的硫醇化合物)以及下面将描述的添加剂的类型和量来适当地选择溶剂的类型和量。组合物可以包含除了所需量的固体含量(非挥发性组分)之外的剩余量的溶剂。

溶剂的示例可以包括但不限于:3-乙氧基丙酸乙酯;乙二醇系列,诸如乙二醇、二乙二醇或聚乙二醇;乙二醇醚,诸如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、二乙二醇单甲醚、乙二醇二乙醚或二乙二醇二甲醚;乙二醇醚乙酸酯,诸如乙二醇单甲醚乙酸酯、乙二醇单乙醚乙酸酯、二乙二醇单乙醚乙酸酯或二乙二醇单丁醚乙酸酯;丙二醇系列,诸如丙二醇;丙二醇醚,诸如丙二醇单甲醚、丙二醇单乙醚、丙二醇单丙醚、丙二醇单丁醚、丙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、丙二醇二乙醚或二丙二醇二乙醚;丙二醇醚乙酸酯,诸如丙二醇单甲醚乙酸酯或二丙二醇单乙醚乙酸酯;酰胺,诸如n-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺;酮,诸如甲基乙基酮(mek)、甲基异丁基酮(mibk)或环己酮;石油制品,诸如甲苯、二甲苯或溶剂石脑油;酯,诸如乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸环己酯或乳酸乙酯;醚,诸如二乙醚、二丙醚或二丁醚;氯仿;c1至c40脂肪族烃(例如,烷烃、烯烃或炔烃);卤素(例如,氯)取代的c1至c40脂肪族烃(例如,二氯乙烷、三氯甲烷等);c6至c40芳香族烃(例如,甲苯、二甲苯等);卤素(例如,氯)取代的c6至c40芳香族烃;或者它们的组合。

除了前述组分之外,组合物还可以包括各种添加剂,诸如光漫射剂、流平剂或偶联剂。添加剂的量没有特别限制,而可以在适当的范围内选择,其中,添加剂不对组合物的制备、量子点-聚合物复合物的制备和可选的复合物的图案化产生不利影响。前述添加剂的类型和示例可以包括具有所需功能的任何合适的化合物,而没有特别限制。

如果存在,则基于组合物的总重量(或组合物的总固体含量),添加剂的量可以大于或等于大约0.1wt%,例如,大于或等于大约0.5wt%、大于或等于大约1wt%、大于或等于大约2wt%或者大于或等于大约5wt%,但不限于此。如果存在,则添加剂的量可以小于或等于大约20wt%,例如,小于或等于大约19wt%、小于或等于大约18wt%、小于或等于大约17wt%、小于或等于大约16wt%或者小于或等于大约15wt%,但不限于此。

根据实施例的组合物可以通过包括以下步骤的方法制备:准备包括前述量子点、分散剂和溶剂的量子点分散体;以及将量子点分散体与引发剂、可聚合单体(例如,丙烯酰类单体)、可选的硫醇化合物、可选的金属氧化物细颗粒和可选择的添加剂混合。可以顺序地或同时地混合每种组分,但混合顺序没有特别限制。

组合物可以经由聚合(例如,光聚合)来提供量子点-聚合物复合物或量子点-聚合物复合物图案。

在实施例中,量子点-聚合物复合物可以包括聚合物基质以及分散在聚合物基质中的前述量子点。

聚合物基质可以包括分散剂(例如,包括羧酸基的粘合剂聚合物)、包含(至少一个,例如,至少两个、至少三个、至少四个或至少五个)碳-碳双键的可聚合单体的聚合产物(例如,绝缘聚合物)、可选的可聚合单体与(例如,在多硫醇化合物的末端处)包括至少两个硫醇基的多硫醇化合物的聚合产物或它们的组合。量子点-聚合物复合物还可以包括金属氧化物细颗粒。可以存在两种或更多种前述组分(例如,分散剂、聚合产物、金属氧化物细颗粒)。

在实施例中,聚合物基质可以包括交联聚合物和分散剂(例如,(含羧基的)粘合剂聚合物)。聚合物基质可以不包括共轭聚合物(除了cardo粘合剂之外)。交联聚合物可以包括硫醇烯(thiolene)树脂、交联聚(甲基)丙烯酸酯或它们的组合。在实施例中,交联聚合物可以是可聚合单体与可选的多硫醇化合物的聚合产物。

量子点、分散剂(或粘合剂聚合物)、可聚合单体和多硫醇化合物的细节与上面描述的相同。

基于组合物的总固体含量,复合物中量子点的量(或金属氧化物细颗粒的量)可以对应于前述量范围。在复合物中,基于复合物的总重量,聚合物基质的量可以大于或等于大约3wt%、大于或等于大约5wt%、大于或等于大约10wt%、大于或等于大约15wt%、大于或等于大约20wt%或者它们的任何组合。在复合物中,基于复合物的总重量,聚合物基质的量可以小于或等于大约97wt%、小于或等于大约95wt%、小于或等于大约90wt%、小于或等于大约80wt%、小于或等于大约70wt%或者它们的任何组合。

量子点-聚合物复合物膜(或下面将描述的量子点-聚合物复合物图案)的厚度可以例如小于或等于大约30μm,例如,小于或等于大约25μm、小于或等于大约20μm、小于或等于大约15μm、小于或等于大约10μm、小于或等于大约8μm、小于或等于大约7μm且大于或等于大约2μm,例如,大于或等于大约3μm、大于或等于大约3.5μm、大于或等于大约4μm、大于或等于大约5μm或者大于或等于大约6μm。

在实施例中,图案化膜包括包含发射第一光的第一部分的重复部分,其中,第一部分包括量子点-聚合物复合物。

重复部分可以包括发射第二光的第二部分,第二光具有不同于第一光的最大(光致)发光峰值波长的最大(光致)发光峰值波长。第二部分可以包括量子点-聚合物复合物。第二部分的量子点-聚合物复合物可以包括被构造为发射第二光的第二量子点。第二量子点可以包括前述量子点。第一光或第二光可以是最大光致发光峰值波长存在于大约600nm与大约650nm之间(例如,大约620nm至大约650nm)的红光或者最大光致发光峰值波长存在于大约500nm与大约550nm之间(例如,大约510nm至大约540nm)的绿光。图案化膜还可以包括发射与第一光和第二光不同的第三光(例如,蓝光)或使与第一光和第二光不同的第三光(例如,蓝光)穿过的第三部分。第三光可以具有范围从380nm至480nm的最大(光致)发光峰值波长。

在实施例中,显示装置包括光源和光致发光元件(在下文中,也可以被称为发光元件),光致发光元件包括基底和设置在基底上的发射层,发射层包括量子点-聚合物复合物膜(或图案化膜)。光源被构造为向光致发光元件提供入射光。入射光的发光峰值波长可以大于或等于大约440nm,例如,大于或等于大约450nm且小于或等于大约500nm,例如,小于或等于大约480nm、小于或等于大约470nm或者小于或等于大约460nm。

在实施例中,发光元件可以包括量子点-聚合物复合物片。显示装置还可以包括液晶面板,并且量子点-聚合物复合物片可以设置在光源与液晶面板之间。

在实施例的显示装置中,发射层可以包括量子点-聚合物复合物图案。量子点-聚合物复合物图案可以包括被构造为发射预定波长的光的至少一个重复部分。量子点-聚合物复合物图案可以包括可发射第一光的第一重复部分、可发射第二光的第二重复部分或它们的组合。量子点-聚合物复合物图案的制备可以通过光刻法或喷墨法进行。

第一光和第二光在光致发光光谱中具有不同的最大光致发光峰值波长。在实施例中,第一光可以为具有大约600nm至大约650nm(例如,大约620nm至大约650nm)的最大光致发光峰值波长的红光(r),第二光可以为具有大约500nm至大约550nm(例如,大约510nm至大约550nm)的最大光致发光峰值波长的绿光(g),或反之亦然(即,第一光可以为绿光,第二光可以为红光)。

量子点-聚合物复合物图案还可以包括第三部分,所述第三部分可以发射不同于第一光和第二光的第三光(例如,蓝光),透射不同于第一光和第二光的第三光(例如,蓝光),或者发射并透射不同于第一光和第二光的第三光(例如,蓝光)。第三光的最大(例如,光致发光)峰值波长可以大于或等于大约380nm且小于或等于大约480nm。

第一部分可以是红光发射部分,第二部分可以是绿光发射部分,并且光源可以是发射蓝光(以及可选择地,绿光)的元件。绿光发射部分可以包括前述量子点。

用于阻挡(例如,反射或吸收)激发光(例如,蓝光、绿光或者蓝光和绿光)的光学元件(例如,下面将描述的激发光阻挡层或第一滤光器)可以设置在第一部分、第二部分或它们的组合的前表面(发光表面)上。

在显示装置中,光源可以包括分别与第一部分和第二部分对应的多个发光单元,并且发光单元可以包括彼此面对的第一电极和第二电极以及设置在第一电极与第二电极之间的电致发光层。电致发光层可以包括有机发光材料。例如,光源的每个发光单元可以包括被构造为发射预定波长的光(例如,蓝光、绿光或它们的组合)的电致发光器件(例如,有机发光二极管(oled))。电致发光器件(例如有机发光二极管(oled))的结构和材料可以适当地选择,而没有特别限制。光源包括发射蓝光(以及可选择地,绿光)的有机发光二极管(oled)。

图4a是根据实施例的显示装置的示意性剖视图,图4b是根据实施例的显示装置的示意性剖视图。参照图4a和图4b,光源包括发射蓝光、绿光或它们的组合的有机发光二极管oled。有机发光二极管oled的光可以基于磷光发射、荧光发射或两者的组合。有机发光二极管oled可以包括:(至少两个,例如,三个或更多个)像素电极90a、90b、90c,形成在基底100上;像素限定层150a、150b,形成在相邻的像素电极90a、90b、90c之间;有机发光层140a、140b、140c,形成在像素电极90a、90b、90c上;以及共电极130,形成在有机发光层140a、140b、140c上。

可以在有机发光二极管oled下方设置薄膜晶体管和基底。

有机发光二极管oled的像素区域可以设置为分别对应于将在下面详细描述的第一部分、第二部分和第三部分。

包括量子点-聚合物复合物图案(例如,包括红色量子点的部分r和包括绿色量子点的部分g)和基底的堆叠结构可以设置在光源上。这些部分被构造为使得从光源发射的激发光(例如,蓝光)进入其中,并且可以分别发射红光和绿光。从光源发射的激发光(例如,蓝光或绿光)可以穿过第三部分。

从光源发射的光(例如,蓝光、绿光或者蓝光和绿光)可以进入量子点-聚合物复合物图案170的第二部分21和第一部分11以分别发射(例如,转换的)红光r和绿光g。从光源发射的激发光b穿过(或透过)第三部分31。可以在发射红光的第二部分、发射绿光的第一部分或它们的组合上方设置光学元件160。光学元件可以是截止(例如,反射或吸收)蓝光(以及可选地,绿光)的激发光(蓝色)截止层或第一滤光器层310(见图5)。激发光(例如,蓝色、绿色或者蓝色和绿色)截止层160可以设置在上基底240上。激发光截止层160可以设置在上基底240与量子点-聚合物复合物图案之间并且位于第一部分11和第二部分21上方。激发光(蓝色)截止层的细节与下面针对第一滤光器层310所阐述的相同。

可以通过单独地制造堆叠结构和(例如,发射蓝光的)led或oled然后将它们进行组装来获得显示装置。可以通过直接在led或oled上形成量子点-聚合物复合物图案来获得显示装置。

基底可以是包括绝缘材料的基底。基底可以包括:玻璃;各种聚合物,诸如聚酯(例如,聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)、聚甲基丙烯酸酯或聚丙烯酸酯);聚碳酸酯;聚硅氧烷(例如,聚二甲基硅氧烷(pdms));无机材料,诸如al2o3或zno;或者它们的组合,但不限于此。考虑到基底材料,可以适当地选择基底的厚度,但基底的厚度没有特别限制。基底可以具有柔性。针对从量子点发射的光,基底的透射率可以大于或等于大约50%、大于或等于大约60%、大于或等于大约70%、大于或等于大约80%或者大于或等于大约90%。

在基底上形成包括薄膜晶体管等的布线层。布线层还可以包括栅极线、维持电压线、栅极绝缘层、数据线、源电极、漏电极、半导体、保护层等。根据实施例可以确定布线层的细节结构。栅极线和维持电压线彼此电分离,并且数据线与栅极线和维持电压线绝缘且交叉。栅电极、源电极和漏电极分别形成薄膜晶体管的控制端子、输入端子和输出端子。漏电极电连接到下面将描述的像素电极。

像素电极可以用作显示装置的阳极。像素电极可以由诸如氧化铟锡(ito)或氧化铟锌(izo)的透明导电材料形成。像素电极可以由诸如金(au)、铂(pt)、镍(ni)、钨(w)、铬(cr)、钼(mo)、铁(fe)、钴(co)、铜(cu)、钯(pd)或钛(ti)的具有阻光性质的材料形成。像素电极可以具有其中透明导电材料和具有阻光性质的材料顺序堆叠的两层结构。

在两个相邻像素电极之间,像素限定层(pdl)可以与像素电极的末端叠置,以将像素电极划分为像素单元。像素限定层是可以电阻挡至少两个像素电极的绝缘层。

像素限定层覆盖像素电极的上表面的一部分,并且像素电极的未被像素限定层覆盖的剩余区域可以提供开口。下面将描述的有机发射层可以形成在由开口限定的区域中。

有机发射层通过像素电极和像素限定层来限定每个像素区域。换言之,一个像素区域可以被限定为形成有一个有机发射单元层的区域,该有机发射单元层与被像素限定层划分的一个像素电极接触。

例如,在根据实施例的显示装置中,有机发射层可以被限定为第一像素区域、第二像素区域和第三像素区域,并且每个像素区域通过像素限定层彼此间隔开,留有预定间隔。

在实施例中,有机发射层可以发射属于可见光区域或属于uv区域的第三光。也就是说,有机发射层的第一像素区域至第三像素区域中的每个可以发射第三光。在实施例中,第三光可以是可见光区域中具有最高能量的光,例如,可以是蓝光、绿光或者蓝光和绿光。当有机发射层的所有像素区域被设计为发射同一种光时,有机发射层的每个像素区域可以全部由相同或相似的材料形成,或者由可以表现出相同或相似的性质的材料形成。可以降低形成有机发射层的工艺难度,并且显示装置可以应用于大尺寸/大面积工艺(例如,通过大尺寸/大面积工艺形成或者用于大尺寸/大面积工艺中)。然而,根据实施例的有机发射层不必局限于此,而可以将有机发射层设计成发射至少两种不同的光。

有机发射层在每个像素区域中包括有机发射单元层,并且除了有机发射单元层之外,有机发射层还可以包括辅助层(例如,空穴注入层(hil)、空穴传输层(htl)、电子传输层(etl)等)。

共电极可以用作显示装置的阴极。共电极可以由诸如氧化铟锡(ito)或氧化铟锌(izo)的透明导电材料形成。共电极可以形成在有机发射层上并且可以与有机发射层集成。

平坦化层或钝化层可以形成在共电极上。平坦化层可以包括用于确保与共电极的电绝缘的(例如,透明的)绝缘材料。

在实施例中,显示装置还可以包括下基底、设置在下基底下方的偏振器和设置在堆叠结构与下基底之间的液晶层,并且在堆叠结构中,有机发射层可以被设置为面对液晶层。显示装置还可以包括位于液晶层与有机发射层之间的偏振器。光源还可以包括led,并且如果需要,还可以包括导光面板。

参照附图示出了根据实施例的显示装置(例如,液晶显示装置)的非限制性示例。图5是示出根据实施例的液晶显示装置的示意性剖视图。实施例的显示装置包括液晶面板200、设置在液晶面板200下方的偏振器300和设置在偏振器300下方的背光单元(blu)。

液晶面板200可以包括下基底210、堆叠结构和设置在堆叠结构与下基底之间的液晶层220。堆叠结构包括透明基底(或称为上基底)240和包括图案的光致发光层230,该图案包括量子点-聚合物复合物。

下基底210(也称为阵列基底)可以是透明绝缘材料基底。该基底与上面描述的相同。布线板211设置在下基底210的上表面上。布线板211可以包括限定像素区域的多条栅极线和多条数据线、与栅极线和数据线的交叉区域相邻设置的薄膜晶体管以及针对每个像素区域的像素电极,但不限于此。这种布线板的细节是已知的而没有特别限制。

液晶层220可以设置在布线板211上。液晶面板200可以包括位于液晶层220上和下的取向层221,以使包括在其中的液晶材料初始取向。液晶层和取向层的细节(例如,液晶材料、取向层材料、形成液晶层的方法、液晶层的厚度等)是已知的并且没有特别限制。

下部偏振器300设置在下基底下方。偏振器300的材料和结构是已知的而没有特别限制。(例如,发射蓝光的)背光单元可以设置在偏振器300下方。

上部光学元件(或上部偏振器)300可以设置在液晶层220与透明基底240之间,但不限于此。例如,上部偏振器可以设置在液晶层220与光致发光层230之间。该偏振器可以是用在液晶显示装置中的任何偏振器。偏振器可以是具有小于或等于大约200μm的厚度的tac(三乙酰纤维素),但不限于此。在实施例中,上部光学元件可以是控制折射率而没有偏振功能的涂层。

背光单元包括光源110。光源可以发射蓝光或白光。光源可以包括蓝色(或绿色)led、(白色)led、(白色)oled或它们的组合,但不限于此。

背光单元还可以包括导光面板120。在实施例中,背光单元可以是边光型照明。例如,背光单元可以包括反射器、设置在反射器上并向液晶面板200提供平面光源的导光面板、位于导光面板上的至少一个光学片(例如,漫射板、棱镜片等)或它们的组合,但不限于此。背光单元可以不包括导光面板。在实施例中,背光单元可以是直下式照明。例如,背光单元可以具有反射器,并且可以具有以规则间隔设置在反射器上的多个荧光灯,或者可以具有其上可以设置有多个发光二极管的led操作基底、位于led操作基底上的漫射板和可选择的至少一个光学片。这种背光单元的细节(例如,发光二极管、荧光灯、导光面板、各种光学片和反射器中的每个组件)是已知的,并且没有特别限制。

黑色矩阵241设置在透明基底240下方且具有开口,并且隐藏位于下基底上的布线板的栅极线、数据线和薄膜晶体管。例如,黑色矩阵241可以具有栅格形状。光致发光层230设置在黑色矩阵241的开口中,并且具有量子点-聚合物复合物图案,量子点-聚合物复合物图案包括被构造为发射第一光(例如,红光)的第一部分(r)、被构造为发射第二光(例如,绿光)的第二部分(g)和被构造为发射/透射例如蓝光的第三部分(b)。如果期望,光致发光层还可以包括至少一个第四部分。第四部分可以包括发射其颜色与从第一部分至第三部分发射的光的颜色不同的光(例如,青色光、品红色光和黄色光)的量子点。

在光致发光层230中,形成图案的部分可以对应于形成在下基底上的像素区域而重复。透明的共电极231可以设置在光致发光层230(例如,光致发光滤色器层)上。

被构造为发射激发光或其一部分(例如,蓝光)、透射激发光或其一部分(例如,蓝光)或者发射激发光的一部分且透射激发光的一部分的第三部分(b)可以是不改变光源的发光光谱的透明滤色器。在这种情况下,从背光单元发射的蓝光可以以偏振状态进入,并且可以穿过偏振器和液晶层发射。如果期望,第三部分可以包括发射蓝光的量子点。

如果需要,显示装置还可以包括激发光(蓝色、绿色或它们的组合)阻挡层(截止滤光器)或第一滤光器层。激发光阻挡层可以设置在第一部分(r)、第二部分(g)和可选的第三部分(b)的底表面与上基底240之间或者设置在上基底240的顶表面上。激发(蓝)光阻挡层可以包括片,所述片具有与显示蓝色的像素区域(例如,第三部分)对应的开口。在实施例中,激发光还可包括与蓝光一起的绿光,第三部分(例如,蓝色像素)还可包括绿光截止滤光器。激发光阻挡层可以形成在与第一部分和第二部分以及可选的第三部分对应的部分上。第一滤光器层可以在除了与第三部分叠置的部分之外的部分处一体地形成为一体结构,但不限于此。至少两个(例如,三个)第一滤光器层可以间隔开并设置在与第一部分和第二部分及可选的第三部分叠置的每个位置上。

在实施例中,第一滤光器层可以阻挡具有可见光区域中的一部分波长区域的光。第一滤光器层可以透射具有其它(可见光)波长区域的光。例如,第一滤光器层可以阻挡蓝光(或绿光)并且透射除蓝光(或绿光)之外的光。例如,第一滤光器层可以透射绿光、红光或作为绿光和红光的混合光的黄光。第一滤光器层可以透射蓝光并且阻挡绿光,并可设置在发射蓝光的像素上。

在实施例中,第一滤光器层可以基本阻挡具有小于或等于大约500nm的波长的蓝光。第一滤光器层可以透射大于或等于大约500nm且小于或等于大约700nm的另一可见光波长区域的光。

在实施例中,相对于期望波长范围(例如,可以在大约500nm至大约700nm范围内)的可见光,第一滤光器层可以具有大于或等于大约70%、大于或等于大约80%、大于或等于大约90%或者大约100%的透光率。

第一滤光器层可以包括聚合物薄膜,该聚合物薄膜包括吸收具有要被阻挡的波长的光的染料、颜料或它们的组合。第一滤光器层可以阻挡至少80%、至少90%或者至少95%的(例如,具有小于或等于大约480nm的波长的)激发光,并且第一滤光器层相对于期望波长范围(例如,在大于或等于大约500nm且小于或等于大约700nm范围内)的可见光可以具有大于或等于大约70%、大于或等于大约80%、大于或等于大约90%或者为大约100%的透光率。

第一滤光器层可以阻挡(例如,吸收)并且基本阻挡激发光或激发光的一部分(例如,绿光或波长小于或等于大约500nm的蓝光或者它们的组合),例如可以选择性地透射期望波长的光(例如,绿光或红光或可选的蓝光)。在这种情况下,至少两个第一滤光器层可以间隔开并且分别设置在与第一部分和第二部分叠置的每个部分上。例如,各自地,选择性地透射红光的第一滤光器层可以设置在与发射红光的部分叠置的部分上,并且选择性地透射绿光的第一滤光器层可以设置在与发射绿光的部分叠置的部分上。选择性地透射蓝光的第一滤光器层可以设置在与发射蓝光的部分叠置的部分上。

在实施例中,第一滤光器层可以包括第一区域、第二区域或它们的组合,其中,第一区域阻挡(例如,吸收)蓝光和红光并且透射具有预定范围的波长(例如,大于或等于大约500nm、大于或等于大约510nm或者大于或等于大约515nm且小于或等于大约550nm、小于或等于大约545nm、小于或等于大约540nm、小于或等于大约535nm、小于或等于大约530nm、小于或等于大约525nm或者小于或等于大约520nm)的光,第二区域阻挡(例如,吸收)蓝光和绿光并且透射具有预定范围的波长(例如,大于或等于大约600nm、大于或等于大约610nm或者大于或等于大约615nm且小于或等于大约650nm、小于或等于大约645nm、小于或等于大约640nm、小于或等于大约635nm、小于或等于大约630nm、小于或等于大约625nm或者小于或等于大约620nm)的光。第一区域可以设置在与发射绿光的部分叠置的位置处,第二区域可以设置在与发射红光的部分叠置的位置处。当激发光包括绿光时,阻挡(或吸收)绿光的第一滤光器层可以设置在蓝光发射部分上。

第一区域和第二区域可以是光学隔离的。第一滤光器层可以有助于改善显示装置的色纯度。

第一滤光器层可以是包括具有不同折射率的多个层(例如,无机材料层)的反射滤光器。例如,具有不同折射率的两个层可以彼此交替地堆叠,或者例如具有高折射率的层和具有低折射率的层可以彼此交替地堆叠。

当具有高折射率的层与具有低折射率的层之间的折射率差越大时,可以提供具有越高波长选择性的第一滤光器层。具有高折射率的层和具有低折射率的层的厚度和堆叠数量可以根据每层的折射率和反射波长来确定,例如,具有高折射率的每层可以具有大约3nm至大约300nm的厚度,并且具有低折射率的每层可以具有大约3nm至大约300nm的厚度。

第一滤光器层的总厚度可以为例如大约3nm至大约10000nm、大约300nm至大约10000nm或大约1000nm至大约10000nm。高折射率层可以具有彼此相同的厚度、相同的材料或它们的组合,或者可以具有彼此不同的厚度、不同的材料或它们的组合。低折射率层可以具有彼此相同的厚度、相同的材料或它们的组合,或者可以具有彼此不同的厚度、不同的材料或它们的组合。

显示装置还可以包括第二滤光器层311(例如,红光/绿光(或黄光)再循环层),第二滤光器层311设置在光致发光层与液晶层之间(例如,在光致发光层与上部偏振器之间)并且透射第三光的至少一部分并反射第一光和第二光的至少一部分。第二滤光器层可以反射大于大约500nm的波长区域中的光。第一光可以是红光,第二光可以是绿光,第三光可以是蓝光。

在根据实施例的显示装置中,第二滤光器层可以形成为具有大致平坦的表面的一体化的单一层。

在实施例中,第二滤光器层可以包括具有低折射率的单层,例如,第二滤光器层可以是具有小于或等于大约1.4、小于或等于大约1.3或者小于或等于大约1.2的折射率的透明薄膜。

具有低折射率的第二滤光器层可以是例如多孔氧化硅、多孔有机材料、多孔有机/无机复合物或它们的组合。

在实施例中,第二滤光器层可以包括具有不同折射率的多个层,例如,第二滤光器层可以通过交替地堆叠具有不同折射率的两个层来形成,或者例如,第二滤光器层可以通过交替地堆叠具有高折射率的材料和具有低折射率的材料来形成。

第二滤光器层中的具有高折射率的层可以包括例如氧化铪、氧化钽、氧化钛、氧化锆、氧化镁、氧化铯、氧化镧、氧化铟、氧化铌、氧化铝、氮化硅或它们的组合,但是根据实施例,第二滤光器层中的具有高折射率的层可以包括具有比具有低折射率的层的折射率高的折射率的各种材料。

第二滤光器层中的具有低折射率的层可以包括例如氧化硅,但是根据实施例,第二滤光器层中的具有低折射率的层可以包括具有比具有高折射率的层的折射率低的折射率的各种材料。

当具有高折射率的层与具有低折射率的层之间的折射率差越大时,第二滤光器层可以具有越高的波长选择性。

在第二滤光器层中,具有高折射率的层和具有低折射率的层的厚度及其堆叠数量可以根据各层的折射率和反射波长来确定,例如,第二滤光器层中具有高折射率的每层可以具有大约3nm至大约300nm的厚度,第二滤光器层中具有低折射率的每层可以具有大约3nm至大约300nm的厚度。第二滤光器层的总厚度可以为例如大约3nm至大约10000nm、大约300nm至大约10000nm或大约1000nm至大约10000nm。第二滤光器层中的具有高折射率的层和具有低折射率的层中的每者可以具有彼此相同的厚度和材料或者彼此不同的厚度和材料。

第二滤光器层可以反射第一光(r)和第二光(g)的至少一部分,并且透射第三光(b)的至少一部分(例如,全部)。例如,第二滤光器层可以仅透射小于或等于大约500nm的蓝光波长区域中的第三光(b),而大于大约500nm的波长区域中的光(即,绿光(g)、黄光、红光(r)等)可以不穿过第二滤光器层并被反射。因此,反射的绿光和红光可以穿过第一部分和第二部分以发射到显示装置的外部。

第二滤光器层可以反射大于大约500nm的波长区域中的光的大于或等于大约70%、大于或等于大约80%或者大于或等于大约90%,或者为大约100%。

同时,第二滤光器层对小于或等于大约500nm的波长区域中的光的透射率可以例如大于或等于大约90%、大于或等于大约92%、大于或等于大约94%、大于或等于大约96%、大于或等于大约98%、大于或等于大约99%或者为大约100%。

在实施例中,可以通过使用光致抗蚀剂组合物的方法制造堆叠结构。该方法可以包括以下步骤:在基底上形成组合物的膜;将膜的选定区域暴露于(例如,小于或等于大约400nm的波长的)光;以及采用碱显影液对曝光后的膜进行显影,从而获得包括量子点-聚合物复合物的图案。

基底和组合物具有与上面描述的规格的相同的规格。参照图6示出了形成图案的非限制性方法。

以旋涂、狭缝涂覆等适当的方法将组合物涂覆在基底上以具有预定厚度(s1)。可以可选地对所形成的膜进行预烘焙(prb)(s2)。可以通过从温度、时间、气氛等的已知条件中选择适当的条件来执行预烘焙。

在具有预定图案的掩模下,将形成的(或可选地被预烘焙的)膜暴露于具有预定波长的光(exp)(s3)。可以考虑到(光)引发剂的类型和量、量子点的类型和量等来选择光的波长和强度。

使用碱显影液处理(例如,浸渍或喷涂)曝光后的膜,以溶解未曝光的区域并获得所需图案(dev)(s4)。可以可选地将所获得的图案例如在大约150℃至大约230℃下后烘焙(pob)预定时间(例如,大于或等于大约10分钟或者大于或等于大约20分钟),以改善图案的抗裂性和耐溶剂性(s5)。包括实施例的量子点的量子点-聚合物复合物可以表现出大于大约29%(例如大于或等于大约30%或者大于或等于大约31%)的激发光转换率。

在量子点-聚合物复合物图案具有多个重复部分的实施例中,可以通过如下方式获得具有所需图案的量子点-聚合物复合物:制备包括具有所需光致发光性质(光致发光峰值波长等)的量子点的多个组合物,以形成每个重复部分(例如,发射红光的量子点、发射绿光的量子点或可选的发射蓝光的量子点);以及针对每个组合物重复适当次数(例如,两次或更多次或者三次或更多次)的上述图案的形成(s6)。例如,量子点-聚合物复合物可以具有(例如,设置为)包括至少两个重复颜色部分(例如,rgb部分)的图案。量子点-聚合物复合物图案可以在显示装置中用作光致发光型滤色器。

在实施例中,可以使用墨组合物制造堆叠结构。该方法可以包括使用适当的系统(例如,诸如喷墨或喷嘴印刷装置的滴排放装置)在期望的基底上沉积该墨组合物(例如,以提供期望的图案)并对其进行加热以去除溶剂并执行聚合。该方法可以以简单且快速的方式提供高度精确的量子点-聚合物复合物膜或图案。

实施例提供了一种包括所述量子点的电子装置。该装置可以包括发光二极管(led)、有机发光二极管(oled)、传感器、太阳能电池、成像传感器或液晶显示器(lcd),但不限于此。

在下文中,参照示例更详细地说明实施例。然而,它们是本发明的示例性实施例,并且本发明不限于此。

示例

分析方法

1、紫外(uv)-可见(vis)吸收分析

使用agilentcary5000光谱仪来执行uv-vis光谱分析,并获得uv-vis吸收光谱。

2、光致发光分析

使用hitachif-7000光谱仪进行光致发光分析,并获得光致发光光谱。

3、icp分析

使用shimadzuicps-8100执行电感耦合等离子体-原子发射光谱(icp-aes)分析。

4、量子点-聚合物复合物的亮度和发光效率

通过使用积分球测量蓝色激发光的量(b)。然后,将qd-聚合物复合物置于积分球中并用蓝色激发光进行照射,以测量从复合物发射的绿光(或红光)的量(a)和穿过(例如通过)复合物的蓝光的量(b')。

根据以下等式获得蓝光吸收率和量子效率:

蓝光吸收率=(b-b')/b×100%

b:蓝色激发光的量

b':从复合物发射的蓝色激发光的量。

参考示例1:以下列方式制备inp核。

在200毫升(ml)反应烧瓶中将乙酸铟和棕榈酸溶解在1-十八烯中,在120℃下使其处于真空状态1小时。铟与棕榈酸的摩尔比为1:3。在1小时内,用n2置换反应烧瓶中的气氛。将反应烧瓶加热至280℃之后,快速注入三(三甲基甲硅烷基)膦(tms3p)和三辛基膦(top)的混合溶液,并且使反应进行预定时间(例如,大约20分钟)。然后将反应混合物快速冷却至室温并向其中加入丙酮以制备纳米晶体,然后通过离心分离纳米晶体并将其分散在甲苯中以获得inp半导体纳米晶体核的甲苯分散体。tms3p的量为每1摩尔铟大约0.5摩尔。由此获得的inp核的尺寸为大约2.2纳米(nm)。

参考示例2:

[1]量子点的合成及其表征

(1)将硒和硫分散于三辛基膦(top)中,以分别获得se/top储备溶液和s/top储备溶液。

在200ml反应烧瓶中,将乙酸锌和油酸溶解在三辛胺中,并使溶液在120℃下真空处理10分钟。用n2置换反应烧瓶中的气氛。在将所得溶液加热至大约320℃的同时,向其中注入参考示例1中制备的inp半导体纳米晶体核的甲苯分散体,并将预定量的se/top储备溶液注入反应烧瓶中数次。进行反应以获得包括颗粒的反应溶液,所述颗粒具有设置在inp半导体纳米晶体核上的znse壳。总反应时间为100分钟,每1摩尔铟使用的se的总量为大约8摩尔。

然后,在上述反应温度下,在反应时间内将2ms/top储备溶液缓慢注入反应混合物中。进行反应以获得包括颗粒的所得溶液,所述颗粒具有设置在znse壳上的zns壳。总反应时间为40分钟,每1摩尔铟使用的s的总量为大约18摩尔。

将过量的乙醇加入包括所得inp/znse/zns半导体纳米晶体的最终反应混合物中,然后对其进行离心。离心后,弃去上清液,将沉淀物进行干燥并将其分散于氯仿或甲苯中,以获得量子点溶液(在下文中,称为qd溶液)。

(2)对于获得的qd溶液,进行icp-aes分析,并将结果示于表1中。对qd溶液进行uv-vis吸收光谱分析和光致发光光谱分析,并将结果示于表1中。

[2]量子点-聚合物复合物及其图案的制造

(1)量子点-粘合剂分散体的制备

将上面制得的量子点的氯仿溶液与粘合剂聚合物的溶液混合以形成量子点-粘合剂分散体,粘合剂聚合物是甲基丙烯酸、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸羟基乙酯和苯乙烯的四元共聚物(酸值:130毫克(mg)koh每克(mgkoh/g),分子量:8000g/mol,甲基丙烯酸:甲基丙烯酸苄酯:甲基丙烯酸羟基乙酯:苯乙烯(摩尔比)=61.5:12:16.3:10.2)(溶剂:丙二醇单甲醚乙酸酯(pgmea),浓度:30重量百分比(wt%))。

(2)光敏组合物的制备

向上面制得的量子点-粘合剂分散体中加入具有以下结构的六丙烯酸酯(作为可光聚合单体)、乙二醇二-3-巯基丙酸酯(在下文中,称为2t,作为多硫醇化合物)、肟酯化合物(作为光引发剂)、tio2(作为金属氧化物细颗粒)和pgmea(作为溶剂),以获得组合物。

(乙二醇二-3-巯基丙酸酯)

(六丙烯酸酯)

其中,

基于总固体含量,制得的组合物包括40wt%的量子点、12.5wt%的粘合剂聚合物、25wt%的2t、12wt%的可光聚合单体、0.5wt%的光引发剂和10wt%的金属氧化物细颗粒。总固体含量为大约25wt%。

(3)量子点-聚合物复合物图案的形成及其热处理

将上面获得的组合物以150转每分钟(rpm)在玻璃基底上旋涂5秒(s),以提供膜。将获得的膜在100℃下预烘焙(prb)。将预烘焙的膜在具有预定图案(例如,方点或条纹图案)的掩模下暴露于光(波长:365纳米(nm),强度:100毫焦耳(mj))1秒(s)(exp),并且使用氢氧化钾水溶液(浓度:0.043重量%)显影50秒,以获得量子点-聚合物复合物的图案(厚度:6微米(μm))。

将获得的图案在氮气氛下在180℃的温度下热处理30分钟(pob)。

对于所获得的膜图案,测量光致发光峰值波长、蓝光吸收率等,并将结果示于表1中。

对比示例1

除了每1摩尔铟,使用的se的总量和s的总量分别为6.4摩尔和26.3摩尔之外,以与参考示例2中阐述的方式相同的方式制备inp/znse/zns量子点。

对于获得的qd溶液,进行icp-aes分析、uv-vis吸收光谱分析和光致发光光谱分析,并将结果示于表1中。

除了使用本对比示例中获得的量子点之外,以与参考示例2中阐述的方式相同的方式制备量子点-聚合物复合物。对于获得的膜图案,测量蓝光吸收率等,并将结果示于表1中。

表1

示例1至示例5

基于参考示例2的结果并利用有效质量分析方法,对于具有in1-xgaxp的核和其组成与参考示例2的组成相同的壳的量子点,计算量子点-聚合物复合物的核尺寸、zn:(in+ga)、s:se、(in+ga):(se+s)和450nm/350nm的吸收比和吸收率,并将结果汇总在表2中。

表2

表2的结果证实,与参考示例2和对比示例1相比,包括示例1至示例5的量子点的量子点-聚合物复合物可以表现出显著改善的吸收率。

虽然已经结合目前被认为是实际的示例性实施例的内容描述了本公开,但是将理解的是,发明不局限于所公开的实施例,而是相反地,意图涵盖包括在权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

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