[发明专利]具有改善的功率分配的电致发光装置

说明书

技术领域

本发明涉及电致发光装置，并且更特别地涉及用来改善光输出、对比度和功率分配的电致发光装置结构。

背景技术

半导体发光二极管(LED)装置(其主要是无机的)自从二十世纪六十年代早期以来就已经被制造，并且现在被制造用于各种消费和商业应用。包含所述LED的层基于结晶半导体材料。这些基于晶体的无机LED具有高亮度、长寿命和优良的环境稳定性的优点。提供这些优点的所述结晶半导体层也具有许多缺点。最主要的缺点是高制造成本、难以组合来自相同芯片的多色输出、光输出的效率以及对高成本刚性衬底的需要。

在二十世纪八十年代中期，基于小分子量分子的有机发光二极管(OLED)被发明(Tang等人，Applied Physics Letter 51，913(1987))。在二十世纪九十年代早期，聚合LED被发明(Burroughs等人，Nature 347，539(1990))。在随后的15年中，基于有机的LED显示器进入了市场并且在装置寿命、效率以及亮度上有了大的改善。例如，包含磷光发射器的装置具有高达19％的外部量子效率；而装置寿命被例行报告为数万小时。然而，与基于晶体的无机LED相比，OLED遭受减小的亮度、较短的寿命，并且需要昂贵的封装以便装置操作。

为改善OLED的性能，在二十世纪九十年代后期引入了包含有机物和量子点的混合发射器的OLED装置(Mattoussi等人，Journal ofApplied Physics 83，7965(1998))。量子点是发光的纳米尺寸的半导体晶体。将量子点添加到所述发射器层可以增强所述装置的颜色范围，可以通过简单改变所述量子点颗粒尺寸获得红色、绿色和蓝色发射，并且可以降低制造成本。由于例如所述发射器层中的量子点的聚集的问题，与典型OLED装置相比这些装置的效率相当低。当干净的量子点膜被用作所述发射器层时，所述效率甚至更差(Hikmet等人，Journal of Applied Physics 93，3509(2003))。所述差的效率归因于所述量子点层的绝缘性质。稍后，一旦在有机空穴和电子传输层之间沉积量子点的单分子层(mono-layer)膜，所述效率就提高(到～1.5cd/A)(Coe等人，Nature 420，800(2002))。已经说过从量子点的发光主要是由于来自所述有机分子上的激子的Forster能量转移而出现的(电子空穴复合发生在所述有机分子上)。不考虑效率的改善，这些混合装置仍然遭受与纯OLED装置相关的所有缺点。

最近，通过在真空沉积的无机n和p型GaN层之间夹入单分子层厚的核/壳CdSe/ZnS量子点层构造了大体上为全无机的LED(Mueller等人，Nano Letters 5，1039(2005))。最后所得的装置具有0.001到0.01％的差的外部量子效率。该问题的一部分可能与三辛基氧化磷(trioctylphosphine oxide)(TOPO)和三辛基(trioctylphosphine)(TOP)的有机配位体有关，所述有机配位体被报道在生长后(post growth)出现。这些有机配位体是绝缘体并且会导致不良的电子和空穴注入所述量子点。另外，由于使用通过高真空技术生长的电子和空穴半导体层以及使用蓝宝石衬底，所述结构的其余部分制造昂贵。

正如Kahen的共同转让的共同未决的USSN 11/226,622中所述的(在此并入其全部内容作为参考)，附加的半导体纳米颗粒可以在层中被提供量子点以增强发光层的电导率。

无机和混合无机-有机发光二极管(LED)都是电致发光技术，所述电致发光技术依靠涂在衬底上的材料的薄膜层。这些技术通常采用环绕所述LED装置的周围贴到所述衬底的覆盖物来保护所述装置免于物理伤害。所述材料的薄膜层可以包括例如有机材料、量子点、熔融的无机纳米颗粒、电极、导体以及硅电子部件，它们是LED领域中已知的和教导的。所述覆盖物可以包括腔以避免当所述覆盖物贴到所述衬底时接触到所述材料的薄膜层。可替换地，已知在材料的薄膜层和所述覆盖物之间提供聚合物层。

可以采用量子点发光二极管结构来形成平板显示器和区域照明灯。同样，关心彩色光或白光照明应用。可以采用不同的材料来发射不同的颜色，并且所述材料可以在表面上被图案化以形成全色像素。在各种实施例中，量子点LED可以被电子或光子(photonically)激励并且可以与用于混合无机-有机LED的发光有机主体材料混合或混杂。