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量子点发光二极管组件在显示器之应用

作者:不详来源:网络浏览:2007-08-22 14:29:23

一项结合量子点(quantum dots;QD)无机发光核心与熟知小分子有机LED架构的新技术正热烈开发中。QD-LEDs同时兼具高分子可溶特性、制程简易以及磷光材料的高发光效率潜力。

量子点(QUANTUM DOTS,QDs),乃是应用在有机发光二极管组件(OLED)内的发光材料,系将小分子和高分子材料所具有的性能与制程的优势,整合成单一材料组合(material set)。小分子(SM-OLED)与高分子(PLED)等两种OLED技术,由于性能的限制与制程的瓶颈,导致其市 场渗透率有所减缓。虽然消费者受到自发光显示器技术本身的视觉优势所吸引,以及制造商不断地看到液态制程的优势,然而性能及液态制程等优点却一直无法通过单一复合性OLED材料达成,所以彼此间的竞争技术不断地推陈出新。在本文中,我们在一个标准的OLED结构内,借助量子点的导入,可以达到具有高性能且又可套用在液态制程的单一平台。

组件性能

过去数十年,在改善基础OLED材料整合方面,人们不断地投入了许多的努力。虽然理论上,可运用的小分子和高分子材料种类相当繁多,然而,有机材料的寿命、效率、色彩及目前最佳化制程条件仍受到多重参数的牵制,使得原本领先的OLEDs红、蓝、绿发光材质的开发受到阻碍。

小分子与高分子OLED材料。早期的发展技术无法通过单一化的封装方式来展现SM-OLED与PLED发光材料所具有的独特优点。不过,在今天市场上相关商品种类中可以看出荧光性(Fluorescent)小分子产品已能呈现出高寿命及最佳化制程组合,而荧光SM-OLEDs也已应用在MP3播放器、手机、数码相机及苹果牌iPod的微显示器周边等处。而磷旋光性(Phosphorescent)小分子材料在效率方面,则是具有显著而领先的趋势,且具有近乎完美的内部量子效率。但是,在制程选择上,仅有高分子材料具有液态制程的关键优势,该制程使用的基板尺寸甚至超越第四代产品线(Gen 4)的要求。此外,QD则是通过改变发光层材料成份,将所有的关键性材料全部掺混在一起,藉以提升材料在OLED发展上的优势及组件的组织架构。

量子点(quantum dots)。以无机QDs作为发光层的复合性材料,不但同时具有小分子和高分子材料所具有的诱人特性外,同时还可降低OLED在严格封装上的要求。读者若想要了解QDs(图一),也就是众所皆知的纳米晶体(nanocrystals),只需具备量子力学原理及固态半导体物理的相关背景知识即可。

在大多数传统半导体组件中,电子和空穴可通过固定大小(一般来说约在10纳米等级)的粒子波函数来描述。在局限的QD系统内,这些波函数无法充分地延伸,与绝大部分的半导体相比,QD具有较高的能态。借助量子力学,我们可以计算出粒子在这样一个局限系统中的相对能量【若读者想要进一步了解,请参考Efros and Rosen, Ann. Rev. Mater. Sci. 30, 475 (2000)】;但藉由直觉判定,我们就足以了解此能量会随着系统局限程度的升高而增加。对于QDs而言,系统的局限程度取决于粒子的大小,因此,当QD的直径缩小,则对应的电子及空穴波函数的能量就会增加。所以,当QD的直径缩小的同时,再结合而形成的发光性电子─空穴对就会释放出更多的能量(更蓝的光)。

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