CN101652870A - 具有间隔器元件的电致发光器件 - Google Patents

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Abstract

一种电致发光器件，包括：基材(10)；在基材上形成的一个或多个发光元件，该一个或多个发光元件包括第一(14)和第二(18)间隔电极和在第一和第二电极之间形成的包括量子点的发光层(16)，其中第一和第二电极的至少一个是透明的；位于一个或多个发光元件之上并与一个或多个发光元件存在间隔的面层(12)，在面层和一个或多个发光元件之间形成间隙；和位于面层和一个或多个发光元件之间的间隙中的独立形成的间隔器元件(22)，其中该间隔器元件与一个或多个发光元件、面层物理接触或与一个或多个发光元件和面层两者物理接触。

Description

具有间隔器元件的电致发光器件
技术领域
本发明涉及含有发射量子点的电致发光器件；和更具体地涉及用于提高光输出、耐用性和降低制造成本的电致发光器件结构。
背景技术
自从二十世纪六十年代早期已制备半导体发光二极管(LED)器件，其主要是无机的并且目前被制造用于宽范围的消费者和工业应用。包括LED的各层基于晶体半导体材料。这些晶体基无机LED具有亮度高、寿命长和环境稳定性优异的优点。提供这些优点的晶体半导体层也具有许多缺点。主要缺点为制造成本高；难以由相同芯片组合多色输出；光输出效率低；和需要高成本的刚性基材。
在二十世纪八十年代中期，发明了基于使用小分子量分子的有机发光二极管(OLED)(Tang等人，Applied Physics Letter 51，913(1987))。二十世纪九十年代早期，发明了聚合物型LED(Burroughs等人，Nature347，539(1990))。随后的15年间，有机基LED显示器已经进入市场，对器件寿命、效率和亮度方面一直有重大改进。例如，包含磷光发射体的器件具有高达19％的外部量子效率；而器件寿命通常报告以数万小时计。但是，与晶体基无机LED相比，OLED亮度低、使用寿命短并且需要昂贵的封装用于器件工作。
为提高OLED的性能，二十世纪九十年代后期提出了包含有机物和量子点的混合发射体的OLED器件(Mattoussi等人，Journal of AppliedPhysics 83，7965(1998))。量子点为发光的纳米尺度半导体晶体。向发射体层添加量子点可以提高器件的色域；通过简单地改变量子点粒度可以得到红色、绿色和蓝色发光；并且制造成本可以降低。因为例如量子点在发射体层中聚集的问题，这些器件的效率比通常的OLED器件低得多。当纯的量子点薄膜用作发射体层时，效率甚至更低(Hikmet等人，Journal of Applied Physics 93，3509(2003))。效率低是由于量子点层的绝缘性质。后来，当在有机空穴和电子传输层之间沉积单层量子点薄膜时，效率得到提高(至～1.5cd/A)(Coe等人，Nature 420，800(2002))。据说由量子点发光主要是由于无机分子上的激发子的Forster能量转换(在有机分子上发生电子-空穴复合)。不管将来在效率方面有任何改进，这些混合器件仍然具有与纯OLED器件有关的所有缺点。
最近，通过在真空沉积的无机n-和p-GaN层之间插入单层厚核/壳CdSe/ZnS量子点层构成了主要全无机LED(Mueller等人，Nano Letters5，1039(2005))。所得器件具有0.001至0.01％的低外部量子效率。该问题部分可能与据报告存在后增长的三辛基氧膦(TOPO)和三辛基膦(TOP)的有机配体有关。这些有机配体是绝缘体并会导致量子点上的电子和空穴注入差。此外，由于使用高真空技术产生的电子和空穴半导体层和使用蓝宝石基材，该结构的余部制造昂贵。
如Kahen的共有未决的一般转让USSN 11/226,622中所述，可以向层中的量子点提供额外的半导体纳米颗粒以提高发光层的导电率，在此将其全部引入作为参考。
量子点发光二极管结构可以用于形成平板显示器和区域照明灯。彩色光或白色光照明应用同样有价值。不同的材料可以用于发射不同的颜色，该材料可以在表面上形成图案以形成全彩色像素。在各实施方案中，量子点LED可以被电子或光子激发，并且可以与杂化无机-有机LED的发光有机主晶材料混合或共混。
无机和杂化无机-有机发光二极管(LED)是依赖涂布在基材上的材料薄膜层的电致发光技术。这些技术通常使用固定到LED器件外围的基材的面层，来保护器件免受物理伤害。材料的薄膜层可以包括如LED技术中已知和教导的例如有机材料、量子点、熔凝的无机纳米颗粒、电极、导体和硅电子元件。面层可以包括空隙，当将面层固定到基材时避免面层与材料的薄膜层接触。另外，已知的是在材料的薄膜层和面层之间提供一个聚合物层。
虽然量子点可以是有用和稳定的光发射体，但是在现有技术设计中，发射光可能被拦截在用来为量子点提供电流或光激励的发光结构内。由于所用材料的高光学指数，由复合过程产生的许多光子由于全内反射而实际上被拦截在器件中。这些拦截的光子并不离开器件，对这些器件的光输出没有贡献。因为光由发光层沿各个方向发射，一些光由器件直接发射，一些光发射进器件中并被反射出来或被吸收，一些光横向发射并被构成器件的各个层拦截和吸收。通常，这种方式中可能损失高达80％的光。
在图2的现有技术实例中，典型的LED 11结构显示第一电极14和第二电极18之间包含电致发光(EL)元件16。如说明的，EL元件16包含第一电极14和第二电极18之间但非电极本身的所有层。发光层33包含半导体基质31中的发光量子点39。半导体基质31可以为在杂化器件情况下的有机主晶材料，或在无机量子点LED情况下的多晶无机半导体基质。EL元件16可以分别任选包含p-型或n-型电荷传输层35和37，以便提高电荷注入。EL元件16可以具有额外的电荷传输层或接触层(未示出)。一种典型的LED器件使用玻璃基材、例如氧化铟锡(ITO)的透明导电阳极、包含叠层的EL元件16和反射阴极层。EL元件中的各层可以是有机的、无机的或其组合。由器件产生的光发射经过玻璃基材。其通常称为底部发射器件。另外，器件可以包括基材、反射阳极、有机层叠层和顶部透明阴极层。由器件产生的光发射经过顶部透明电极。其通常称为顶部发射器件。在典型的杂化LED器件中，ITO层、有机半导体层和玻璃的折射率分别为约2.0、1.7和1.5。已经估计几乎60％产生的光由于内部反射而被拦截在ITO/有机EL元件中，20％被拦截在玻璃基材中，以及仅约20％产生的光实际从器件发射并执行有效功能。对于所有无机器件，情况更糟，原因是EL元件的折射率较高，通常大于或等于2.0。
参见图3a，如现有技术教导的，LED器件包括基材10，其上形成的薄膜电子元件20，例如有源矩阵器件中的导体、薄膜晶体管、电容或无源矩阵器件中的导体。薄膜电子元件20可以覆盖一部分基材10或整个基材10，取决于器件设计。基材10之上形成一个或多个第一电极14。包含一层或多层半导体材料的EL元件16在一个或多个第一电极14之上形成，其至少一个层是发光的。一个或多个第二电极18在EL元件16之上形成。面层12固定到基材10，该面层具有空隙形成间隙32以避免接触薄膜层14、16和18。在一些设计中，建议用可固化聚合物或树脂材料填充间隙32以提供额外的刚性。一个或多个电极18可以是在电致发光器件表面上连续的。当在由薄膜电子元件20分别提供的第一和第二电极14和18间施加电压时，电流可以流过EL元件16中的半导体材料层，引起半导体层之一发射光50a经过面层12(如果面层12和间隙32中的任何材料以及第二电极18是透明的)，或发射光50b经过基材10(如果基材10和第一电极14是透明的)。发光半导体层包含发光量子点。如果光发射经过基材10，其为底部发射体OLED；薄膜电子元件20可以截留一些发射的光50b或者可以将发射区域限制到薄膜电子元件20之间的区域26，由此降低LED器件的口径比。如果光发射经过面层12，LED器件为顶部发射体；薄膜电子元件20不一定截留发射的光。图2中使用的方案通常为底部发射体构造，其具有厚的高导电反射电极18并且口径比降低。参见图3b，顶部发射体构造可以部分在薄膜电子元件20上设置第一电极14，由此增加发光区域26的量。因此，在这种顶部发射体的情况下，第一电极14不发射光，其可以是厚的、不透明的并且高度导电的。但是，第二电极因此必须是透明的。
例如在类似的OLED器件的商业实践中，基材和面层已经包括0.7mm厚的玻璃，例如Eastman Kodak Company LS633数字照相机中使用的。对于较小器件，例如对角线小于五英寸的器件，在面层12中使用空隙是为材料16的薄膜层提供相对刚性保护的有效方式。但是，对于较大器件，即使当由类似玻璃的刚性材料组成和在间隙32中使用材料，基材10或面层12也可能略微弯曲并引起面层12内部或间隙材料接触或挤压在材料16的薄膜层上，可能使其损害和降低LED器件的应用性。
已知的是使用间隔器元件来分隔材料的薄片。例如，2001年7月10日授权的Ebisawa等人的US 6,259,204描述使用间隔器来控制基材之上密封片材的高度。但是这种应用并不向薄膜LED器件中的材料的薄膜层提供保护。2004年2月12日公开的名为“用于光电显示的器件和方法”的US 2004/0027327描述在底板和面板层压材料之间引入间隔器珠粒，防止在将底板层压到柔性显示器的面板时挤压密封材料。但是，在该设计中，当挤压面层时，材料的任何薄膜层得不到保护。此外，密封材料将降低器件的透明性并需要额外的制造步骤。
2004年11月23日授权的Ichijo等人的US 6,821,828描述一种形成图案的有机树脂薄膜，例如丙烯酸树脂薄膜，在所需位置形成圆柱形间隔器，以便保持两个基材分离。基材之间的间隙充填有液晶材料。在整个基材表面上喷涂的球形间隔器可以替代圆柱形间隔器。类似地，2003年5月6日授权的Fukunaga等人的US 6,559,594描述使用在EL设备的面层内侧上形成的树脂间隔器。但是，这种树脂间隔器可能脱气并需要昂贵的光刻工艺，以及可能干扰滤色片的应用。此外，圆柱形间隔器以平版印刷方式形成并且需要复杂的工艺步骤和昂贵的材料。此外，这种设计适用于液晶器件，对基材上沉积的薄膜结构不提供保护。另外，刚性不可压缩的间隔器将外加压力直接转移到底涂层，可能使其损害。
2003年4月22日授权的名为“制造彩色电致发光显示装置的方法和粘合透光基材的方法”的US 6,551,440。该发明中，预定粒径的间隔器被插入到基材之间，以保持基材之间的预定距离。当基材之间沉积的密封树脂扩散时，表面张力同时拉基材。由于在基材之间插入间隔器，基材避免绝对接触，使得树脂可以在基材之间顺利地扩散。这种设计不对基材上沉积的薄膜结构提供保护。
对于顶部发射LED器件，使用固化树脂也有光学问题。众所周知，大部分由LED发射的光可能被LED层、基材或面层拦截。用树脂或聚合物材料填充间隙可能使这一问题加剧。参见图6，现有技术底部发射LED具有透明基材10、透明第一电极14、EL元件16、反射第二电极18、间隙32和包封面层12。包封面层12可以是不透明的并且可以直接覆盖在第二电极18上，使得不存在间隙32。当存在间隙32时，其可以充填有聚合物或干燥剂，以增加刚性和减少器件中的水蒸汽渗透。由EL元件16发射光可以经过基材10直接射出器件，如以光线1说明的。光也可以在基质10和EL元件16内发射和内部引导，如以光线2说明的。另外，光可以在EL元件16中发射和内部引导，如以光线3说明的。朝向反射第二电极18发射的光线4由反射第二电极18朝向基材10反射，然后遵循光线路径1、2或3之一。
已经提出各种技术来提高来自薄膜发光器件的光的外偶联。例如，已经提出衍射光栅，通过引起经过发射层横向引导的光的布拉格散射，控制来自聚合物薄膜的发光的特征；参见Safonov等人的“借助侧面微结构改进聚合物的发光”，Synthetic Metals 116，2001，145-148页，和Lupton等人的“周期显微结构发光二极管的布拉格散射”，Applied PhysicsLetters，77卷，21期，2000年11月20日，3340-3342页。2002年5月10日公开的Chou等人的名为“直视发射显示器的亮度和对比度的提高”的WO/0237568中描述了具有衍射性能和表面和体积扩散的亮度增强薄膜。使用微空隙技术也是已知的；例如参见Tsutsui等人的“具有光学-微空隙结构的有机电致发光二极管的高度定向发光”，Applied PhysicsLetters 65，15期，1994年10月10日，1868-1870页。但是，这些方法都没有引起产生的所有或几乎所有光从器件发射。此外，此类衍射技术产生对发射角的显著频率依赖性，使得由器件发射的光的颜色随观察者视角而变化。
包围发光区域或像素的反射结构参见Bulovic等人的1998年11月10日公开的US 5,834,893，其描述在各个像素的边缘使用成角度的或倾斜的反射壁。类似地，Forrest等人在2000年7月18日公开的US6,091,195中描述具有倾斜壁的像素。这些方法使用位于发光区域边缘的反射镜。但是，随着光横向传播经过平行于单个像素或发光区域内的基材的各层，大量的光仍然由于光的吸收而损失。
散射技术也是已知的。Chou(WO 02/37580)和Liu等人(US2001/0026124A1)教导使用体积或表面散射层来提高光提取。散射层紧挨着有机层施加，或者施加到玻璃基材外表面上，具有与这些层匹配的光学指数。由LED器件以高于临界角发射的光可以透入散射层并散射出器件，否则所述光将被拦截。LED器件的效率由此得到提高，但是仍然具有以下解释的不足。
Do等人2002年9月7日公开的名为“有机电致发光显示装置及其制造方法”的US 6,787,796描述一种有机电致发光(EL)显示器件及其制造方法。该有机EL器件包括基材层、在基材层上形成的第一电极层、在第一电极层上形成的有机层和在有机层上形成的第二电极层，其中具有不同折射率区域的光损失防止层在其中各层的折射率差异较大的有机EL器件的各层之间形成。Garner等人的名为“有机发光二极管的光提取设计”的US 2004/0217702类似地公开微结构的用途，用来提供用作扰乱OLED内的内部波导方式传播的内部折射率变化或内部或表面物理变化。当用于顶部发射体实施方案时，靠近包封面层使用指数匹配的聚合物已被公开。
但是，散射技术单独导致光多次穿过吸光材料层，在其中它们被吸收并转变成热量。此外，在散射出器件之前，被拦截的光可以经过面层、基材或有机层水平传播很远的距离，由此降低了像素化应用，例如显示器中的器件的清晰度。例如，如图7中说明的，现有技术像素化底部发射LED器件可以包括多个独立控制的像素60、62、64、66和68，和设置在透明第一电极14和基材10之间的通常以层状形成的散射元件21。由发光层发射的光线5可以由光散射元件21散射多次，同时在由器件发射之前穿过基材10、EL元件16和透明第一电极14。当光线5最后由器件发射时，光线5已经经过各个器件层传播相当远的距离；从其产生的初始像素60位置到其被发射的遥远的像素68，由此使清晰度降低。大多数横向传播发生在基质10内，因为其目前在包装中是最厚的层。发射光的量也由于各层中的光的吸收而减少。
在OLED器件外部使用的光散射层记载在Shiang的名为“具有改进的光提取性能的有机电致发光装置”的US 2005/0018431，和Horikx等人的名为“用于平板显示装置的具有光散射性质介质活性层的系统”的US5,955,837中。这些公开内容详细地描述和定义位于基材上的散射层的性能。同样，Duggal等人的名为“具有提高的光提取性能的有机电致发光装置”的US 6,777,871描述使用包括具有特殊折射率和散射性能的复合材料层状的输出耦合器。虽然可用于提出光，但是该方法将仅提出在基质内传播的光(以光线2说明)，不能提出经过有机层和电极传播的光(以光线3说明)。此外，如果应用于显示器件，该结构将降低显示器的感知清晰度。具有光散射层的器件比没有光散射层的器件更不清晰，但是更多的光从具有光散射层的LED器件中被提出。
Tyan等人的名为“具有提高的光提取效率的有机发光装置”的US2004/0061136描述包括光散射层的增强的光提出OLED器件。在某些实施方案中，靠近反射层与光散射层一起使用低指数隔离层(光学指数显著低于有机电致发光元件)，防止低角度光照射反射层，并由此减少由于从反射层多次反射而造成的吸收损失。但是该特殊方案可能仍然导致器件清晰度降低。
因此对提高器件耐用性和降低制造成本的改进的LED器件结构存在需求；这一方案优选同时提高器件性能。
发明内容
根据本发明的一种实施方式，目的在于一种电致发光器件，包括：基材；在基材上形成的一个或多个发光元件，该一个或多个发光元件包括第一和第二间隔电极和在第一和第二电极之间形成的包括量子点的发光层，其中第一和第二电极的至少一个是透明的；设置在一个或多个发光元件上并与一个或多个发光元件间隔的面层，在面层和一个或多个发光元件之间形成间隙；和位于面层和一个或多个发光元件之间的间隙中的独立形成的间隔器元件，其中该间隔器元件与一个或多个发光元件、面层，或一个或多个发光元件和面层两者物理接触。
优点
本发明具有下列优点：提高了量子点电致发光器件的耐用性和性能并且降低了制造成本。
附图说明
图1为根据本发明的一个具体实施方式，具有间隔器元件的顶部发射体电致发光器件的剖面图；
图2为现有技术器件的剖面图；
图3a为使用面层的现有技术器件的剖面图；
图3b为使用面层的另一个现有技术器件的剖面图；
图4为根据本发明的另一个具体实施方式，具有间隔器元件的顶部发射体LED器件的剖面图；
图5为根据本发明的另一个具体实施方式，具有间隔器元件的顶部发射体LED器件的剖面图；
图6为说明发光的现有技术底部发射LED器件的剖面图；
图7为说明发光的现有技术所述的具有散射层的底部发射LED器件的剖面图；
图8为说明发光的现有技术建议的具有散射层的顶部发射LED器件的剖面图；
图9为根据本发明的另一个具体实施方式，具有间隔器元件的顶部发射体LED器件的剖面图；
图10为根据本发明的另一个具体实施方式，具有间隔器元件和端盖的顶部发射体LED器件的剖面图；
图11为根据本发明的另一个具体实施方式，具有配置在发光区域之间的间隔器元件的LED器件的俯视图；
图12a和12b为根据本发明的具体实施方式，具有压缩或未压缩的间隔器元件的LED器件的局部剖面图；
图13a、13b和13c为根据本发明的不同具体实施方式，具有位于不同位置的间隔器元件的LED器件的局部剖面图；和
图14显示发光核/壳量子点的示意图；和
图15显示本发明的多晶无机发光层的截面的示意图。
应理解附图不是按比例的，因为单个层过薄以及各层的厚度差别过大，以至不能按比例描绘。
发明详述
参见图1，根据本发明，一种电致发光(EL)器件包括基材10；在基材10上形成的LED 11，其包括在基材上形成的第一电极14，在第一电极14上形成的EL元件16，和在EL元件16上形成的第二电极18；在一个或多个LED 11上提供并与一个或多个LED 11间隔形成间隙32的面层12；和位于面层12和一个或多个LED 11之间的间隙中的独立预形成的间隔器元件22。根据本发明，间隔器元件22与面层12或基材10非整体，是在设置在间隙32中在面层12或LED 11上之前独立预形成的：也即间隔器元件22不由例如在现有技术的有源矩阵显示器件中使用的，用于使EL元件16、电极14和18或薄膜硅材料形成图案的平版印刷材料方法形成。特别地，间隔器元件22不由用于构成或加工基材10上的各层的材料平版印刷地形成，所述材料例如是薄膜电子元件、钝化层、由各种形式的硅(LTPS，无定形)、二氧化硅或氮化硅、金属或金属氧化物或金属合金制成的电极。如在本发明中使用的，间隔器元件22独立于基材10上形成的面层12和LED 11独立地预形成。间隔器元件22是用于吸收施加于面层12和基材10之间的机械应力，或者将施加应力转移到不敏感或不容易损坏的LED器件区域的材料颗粒、不是连续薄膜。间隔器元件22不是连续薄膜，但是可以以单层的形式沉积。在本发明的一个实施方案中，间隔器元件22是弹性可压缩的间隔器元件。
本发明可以与设置在面层12和基材10之间的散射层21一起，结合折射率低于LED和面层12的透明低指数元件，用来散射否则将在电致发光器件中被拦截的光。图4说明根据本发明间隔器元件和光散射元件的组合。图5说明由图4中所示器件发射的光的路径。在没有间隙32的情况下，作为选择，光散射层靠近如图8说明的顶部发射器件的透明包封面层设置。如所示，光可以在被发射之前类似地在包封面层12中传播很远的距离。本发明的电致发光器件包括基材10；在基材10上形成的LED 11，其包括如上所述的在基材上形成的第一电极14，EL元件16，和第二电极18。EL元件16可以含有多层，其中至少一个包含量子点并且是发光的。在该具体实施方式中，第一电极14是反射性的，第二电极18是透明的。透明面层12在LED 11上形成，经过该面层发射来自LED的光。透明第二电极18和EL元件16具有第一折射率范围；和透明面层12具有第二折射率。独立形成的间隔器元件22具有第一平均尺寸并且分布在透明第二电极18上，在透明第二电极18和面层12之间提供空间，由此在透明第二电极和面层之间形成透明间隙32。透明间隙32具有低于第一折射率范围和第二折射率的第三折射率。独立形成的光散射元件颗粒24在间隔器元件颗粒之间分布在第二电极18上。这些光散射元件具有小于间隔器元件的第一平均尺寸的第二平均尺寸，并在电致发光器件运转期间散射由EL元件16发射的光。
如在此使用的，光散射颗粒24是倾向于无规改变由任何方向照射这种颗粒层的任何光的方向的光学颗粒。如在此使用的，透明电极是透过一些光的电极并且包括半透明、部分反射性或部分吸收性的电极。
在优选实施方案中，面层12和基材10可以包括具有1.4-1.6的典型折射率的玻璃或塑料。透明间隙32可以包括光学透明材料的固体层、空隙或间隙。空隙或间隙可以是真空的或充填有光学透明的气体或液体材料。例如，空气、氮气、氦气或氩气都具有1.0-1.1的折射率，都可以使用。可以使用较低指数固体，包括碳氟化合物或MgF，每种具有低于1.4的指数。使用的任何气体优选是惰性的。第一电极14优选由金属(例如铝、银或镁)或金属合金制成。透明第二电极18优选由透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)或其它金属氧化物制成。EL元件16可以完全由具有发光量子点的熔凝无机纳米颗粒构成，或另外可以使用在有机基质中具有含量子点的杂化发光层的本领域中已知的有机材料，例如空穴注入、空穴传输、电子注入和/或电子传输层。无机半导体的折射率变化很大，但是通常具有大于2.0的折射率。在杂化器件的情况下，有机材料层通常具有1.6-1.9的折射率。氧化铟锡，一种典型的透明导体，具有大约1.8-2.1的折射率。因此，电致发光器件中的各层18和16具有大于1.6的折射率。当然，各材料的折射率可以取决于经过它们的光的波长，因此在此引用的这些材料的折射率值仅是近似的。在任何情况下，在对于LED发射体的所需波长下，透明的低指数间隙32优选具有比面层(或基材)、透明电极和EL元件低至少0.1的折射率。
根据本发明，第一和第二尺寸表示间隔器元件22和光散射元件颗粒24的平均尺寸。在优选的实施方案中，第二尺寸平均值优选低于2微米，更优选为100纳米-2微米，和最优选为300纳米-1微米。第一尺寸优选为1-100微米，更优选为2-10微米。通常，进一步优选的是第一尺寸比第二尺寸大至少一微米。此外，根据本发明，光散射元件颗粒24具有为散射由发光层发射的可见光而优化的尺寸，间隔器22具有当例如由于弯曲，基材10或面层12被挤压时，为防止面层12接触LED 11或光散射元件颗粒24而优化的尺寸。并非必要的是所有间隔器元件颗粒具有相同的形状或尺寸。
光散射元件颗粒24可以用于体积散射层或表面散射层。在某些具体实施方式中，例如散射元件颗粒24可以用于具有至少两个不同折射率的层中。这种层可以包括例如较低折射率的基质和具有较高折射率的散射元件颗粒。另外，基质可以具有较高折射率，散射元件颗粒可以具有较低折射率。例如，基质可以包括具有大约1.5的指数的二氧化硅或交联树脂，或具有高的多的折射指数的氮化硅。
根据本发明，光散射元件颗粒24是与面层12或基材10非整体的，并且在面层12和LED 11之间施加于间隙32中之前独立形成。如以上讨论的，间隔器元件22与面层12或基材10同样是非整体的。类似地，光散射元件颗粒24不由例如在有源矩阵显示器件中使用的，用来制造OLED材料11、电极14和18或薄膜硅部件的平版印刷或蒸发材料工艺形成。如本发明中使用的，在形成面层12和在基材10上形成LED 11之后，间隔器元件22和光散射元件颗粒24独立形成，并且位于间隙32中。同样，光散射元件颗粒24可以是分散颗粒而不是连续薄膜，但是可以以层状形成。间隔器元件22和光散射元件颗粒24可以沉积在基质材料，例如聚合物中。
间隔器元件22可以是刚性的或柔性的，并且可以例如由各种聚合物形成，可以采取各种形状，例如球形、圆柱形或具有随机形状，但是应理解形状不限于此。球形在沉积方面可以具有优点，但是圆柱形可以具有光学优点，随机形状可以提供有用的光学扩散。为了有效地将LED11与面层12分隔，间隔器22优选具有至少一微米的半径或形成至少一微米的层厚。为了有效散射可见光，任选的光散射颗粒24优选具有大于0.1微米的半径或形成大于0.1微米的层厚。间隔器元件22可以包括金属、金属合金、金属氧化物，例如包括钛，例如二氧化钛、氧化铟锡或氧化铟锌，或由各种聚合物形成，包括导电性聚合物。为了能够吸收或转移施加于基材10和/或面层12的任何应力，间隔器元件22可以是有弹性的和可压缩的，并且优选比基材和面层更加可压缩。
在一个实施方案中，构成间隔器元件22的颗粒可以围绕任何发光区域26的外围设置，同时光散射粒子24设置在发光区域26上。在这些位置，由面层12或基材10变形施加的任何压力由间隔器元件22向发光区域26之间的区域传递，并且可以不冲击发光结构。间隔器元件22可以另外包括颜料或染料，包括碳、炭黑、着色油墨或染料。间隔器元件22可以是黑色的或形成黑色基质。间隙32可以充填有折射率低于OLED和包封面层的低折射率材料，包括例如惰性气体、空气、氮气或氩气。
间隔器元件22可以在基材10上形成LED 11之后和在LED 11上设置面层之前施加于面层12或LED 11。一旦形成面层12，并且包括其所有层的LED 11，连同任何其它部件20，被沉积在基材10上，间隔器元件22可以沉积在LED 11上，并且可以使面层12对准LED 11。另外，间隔器元件22可以配置在面层12内侧上；然后间隔器元件22和面层12对准LED 11和基材10。保护层(未示出)可以在电极18之上引入到LED 11中，保护LED 11的任何环境敏感层。
间隔器22可以以各种方式设置在LED 11或面层12上。间隔器元件22本身可以具有粘合层，并且它们可以喷涂在LED 11或面层12的表面上。同样，任选的光散射颗粒24可以以各种方式设置在LED 11上。光散射颗粒24本身可以具有粘合层，并且它们可以喷涂在LED 11的表面上。另外，粘合剂可以涂布在LED 11或面层12上，并且光散射颗粒24或间隔器元件22喷涂或沉积在粘合层上。在这种工艺中，颗粒22和/或24通常以规则图案或者无规地沉积在涂布的表面上，但是间隔器元件的大尺度均匀分布是优选的，而光散射颗粒24的小尺度均匀分布是优选的。当在OLED器件的发光区域26上配置时，间隔器元件22优选尽可能透明以避免吸收任何发射光。
在包含任选的光散射颗粒24的实施方案中，间隔器元件22和光散射颗粒24可以由相同或不同的材料形成。它们可以以共同的沉积步骤沉积在LED 11上，或者间隔器元件22可以沉积在面层12内侧。例如，间隔器元件22可以在将面层12设置在LED 11上之前和在基材10上形成LED 11之后，施加于面层12或LED 11。一旦形成面层12，并且包括其所有层的LED 11，连同任何电子元件，被沉积在基材10上，间隔器元件22和光散射颗粒24可以沉积在LED 11上，并且可以使面层12近轴对准LED并用密封件连接。另外，光散射颗粒24可以沉积在LED11上，间隔器元件22可以配置在面层12内侧，然后间隔器元件22和面层12近轴对准LED 11和基材10并用密封件连接。其中间隔器元件22和光散射颗粒24由共同分散体以共同沉积步骤沉积在LED 11上的具体实施方式可以用来有利地降低制造成本。
在本发明的一个实施方案中，间隔器元件22是当挤压时可以改变形状的弹性可压缩的间隔器点，由此增加与挤压表面的接触面积。当去除应力时，间隔器元件22恢复其之前形状。根据本发明，间隔器元件22可以不完全恢复其之前形状，而是基本恢复，使得重复挤压可以产生压缩，直到弹性可压缩的间隔器元件22失效。参见图12a，处于未挤压状态的弹性可压缩的间隔器元件颗粒22与面层12和LED 11具有接触面积W1。如图12b所示，处于挤压状态的弹性可压缩的间隔器元件颗粒22b具有与面层12和LED 11的接触面积W2。因为挤压状态接触面积W2比未挤压状态接触面积W1大，所以LED 11和面层12上的压强较小，对LED 11的潜在损害降低。如果间隔器元件22不是弹性可压缩的，间隔器元件22将不能由于应力而改变形状，施加于LED 11的压强将较大并且更可能造成损害。
参见图9，在本发明的另一个具体实施方式中，粘合剂可以在OLED器件的发光区域26之间，在LED 11或面层12的表面上形成图案。在该具体实施方式中，随后粘合的间隔器元件22也将位于LED器件的发光区域26之间，使得由LED 11发射的任何光不能遇到弹性可压缩的间隔器元件和由此经受任何不希望有的光学影响。在这种情况下，说明的间隔器元件22可以是黑色并吸光的，因为其中沉积间隔器元件22所存在的区域不发光，并且黑色间隔器元件22于是可以吸收离散或环境光，由此增加OLED器件的清晰度和环境对比度。在另一个实施方案中，间隔器元件22可以在每个发光区域周围或一些发光区域之间的区域中，例如在如图11所示的像素组之间以行42或列40的形式设置。
在优选的实施方案中，间隔器元件围绕任何发光区域的外围设置。在图11中说明的一个实施方案中，间隔器元件22在发光区域之间的列40中和发光区域之间的行42中设置。在这些位置中，由面层12或基材10变形施加的任何压力向发光区域外围处的弹性可压缩的间隔器元件22传递，由此降低对发光材料的压力。虽然发光材料可以涂布在整个LED器件上，但是在发光区域之间挤压或损害它们(不产生电气短路)对LED器件可能不具有有害影响。如果例如顶部电极18被损坏，那么对器件或者对来自发光区域的发光的任何变化都可能没有任何显著损害。此外，在顶部发射体构造中，LED发光区域26的外围可以由更耐挤压的薄膜硅材料占据。
在本发明的一个实施方案中，弹性可压缩的间隔器元件22可以是半球体。半球体提供精确间隙和高透光性。半球体还提供优异的挤压和疲劳性能。在本发明的另一个实施方案中，弹性可压缩的间隔器元件22可以是可以具有矩形或圆形截面的圆柱体。矩形弹性可压缩的间隔器元件22(例如立方体)提供抗冲击性和精确光学间隙。在另一个实施方案中，弹性可压缩的间隔器元件22可以是具有平顶的锥体。锥体提供精确光学间隙和一些光引导。空气中的45度锥体倾向于将透射光聚焦进入垂直于锥体基座的光线，同时提供光学间隙和光引导。此外，锥体和半球体形状提供随形状压缩而更快变化的压缩梯度。
弹性可压缩的间隔器元件22的材料可以包括有机材料(例如聚合物或导电性聚合物)或无机材料。弹性可压缩的间隔器元件22优选由聚合物构成。透明的聚合物材料可以提供高透光性，廉价并且可以容易地形成弹性可压缩的间隔器元件22。合适的聚合物材料包括聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、纤维素酯、聚苯乙烯、聚乙烯基树脂、聚磺酰胺、聚醚、聚酰亚胺、聚偏二氟乙烯、聚氨酯、聚苯硫、聚四氟乙烯、聚缩醛、聚磺酸盐、聚酯离聚物和聚烯烃离聚物。聚碳酸酯聚合物具有高透光性和强度。可以使用这些聚合物的共聚物和/或混合物。聚烯烃，特别是聚丙烯、聚乙烯、聚甲基戊烯及其混合物是合适的。也可以使用聚烯烃共聚物，包括丙烯和乙烯，例如己烯、丁烯和辛烯的共聚物。聚烯烃聚合物是合适的，因为它们成本低，具有优良的强度和表面性能，并且已经被证明是柔软的和耐刻划的。
当设置在发光区域26时，用于制造本发明的弹性可压缩的间隔器元件22的聚合物材料优选具有大于92％的透光性。弹性模量大于500MPa的聚合物材料是合适的。弹性模量大于500MPa使得弹性可压缩的间隔器元件22可以承受显示屏可能受到的压力。此外，弹性模量大于500MPa允许有效组装显示器，因为弹性可压缩的间隔器元件22是韧性的并且耐刻划的。
如果沉积在发光区域上，那么弹性可压缩的间隔器元件22也可以用作光散射元件和用来增强光。如果EL元件16和电极18和14是半透明的，通过降低在EL元件16和电极18和14中波导的光量，这种光散射在从OLED提出光方面可以具有优点。为增强散射和光提出效果，弹性可压缩的间隔器元件22的折射率可以大于LED的任何部件的折射率，和/或间隙32中的任何材料的折射率可以低于LED的任何部件的折射率。间隔器元件可以使用喷墨技术喷涂或沉积。也可以使用各种涂布技术，例如旋涂或幕涂。
面层12可以有或没有空隙。如果面层12有空隙，该空隙可以足够的深以容纳间隔器元件22，使得面层12的外围可以固定到基材10上，如图1所示。间隔器元件22可以仅与面层12(如果施加于面层)内侧接触，如图13a所示，或仅与LED 11(如果施加于LED 11)接触，如图13b所示，或同时与LED 11和面层12内侧接触，如图13c所示。如果间隔器元件22同时与LED 11和面层12内侧接触，并且面层12固定到基材10，面层12中的空隙应具有与间隔器元件22的厚度近似相等的深度。另外，参见图10，面层可以没有空隙。在这种情况下，可以任选使用密封剂30来阻止水汽进入LED器件。提供适当的密封件对具有与OLED器件相同的许多环境敏感性的无机-有机杂化器件来说是特别重要的。如图10所示，附加的端盖28可以固定到面层12和基材10的边缘，以进一步阻止水汽或其它环境污染物进入LED器件。
光散射颗粒24和间隔器元件22的材料可以包括有机材料(例如聚合物或导电性聚合物)或无机材料。有机材料可以包括例如聚噻吩、PEDOT、PET或PEN的一种或多种。无机材料可以包括例如SiOx (x＞1)、SiNx(x＞1)、Si3N4、TiO2、MgO、ZnO、Al2O3、SnO2、In2O3、MgF2、Al2O3和CaF2的一种或多种。
间隔器元件22和光散射元件颗粒24可以由液态分散体，例如具有二氧化钛分散体的聚合物涂布。间隔器元件22和光散射颗粒24可以使用各种已知技术沉积，例如它们可以使用喷墨技术或旋涂或幕涂来喷涂、沉积。间隔器元件22和光散射颗粒24可以直接沉积在LED叠片上，例如电极上，或可以沉积在LED上形成的保护层上，例如LED电极上形成的聚对苯二甲撑或氧化铝涂层上。
根据本发明的一个实施方案，使用弹性可压缩的间隔器元件22的电致发光器件8在面层12和基材10之间存在压力下更加耐用，所述间隔器元件22位于面层12和LED 11之间的间隙32中。在一种典型情况中，通过弯曲整个EL器件8，或通过例如用手指或手按压面层12或基材10或用例如球的工具击打面层12或基材10，使面层12或基材10分别变形而使面层12变形。当这一点发生时，基材10或面层12将略微变形，对弹性可压缩的间隔器元件22施加压力。因为弹性可压缩的间隔器元件22比基材10和面层12可压缩更多，比间隙32内的其它材料可压缩较少，弹性可压缩的间隔器元件22将优选吸收压力，防止面层12或间隙内的其它材料挤压在LED 11上。
在使用任选的光散射颗粒24的一个实施方案中，具有发光区域26上的光散射颗粒24和在间隙中位于面层12和LED 11之间的间隔器元件22的LED器件发射更多光，并且在面层12和基材10之间存在压力的情况下更加耐用。在一种典型情况下，如上所述通过弯曲整个EL器件8或通过分别使面层12或基材10变形而使面层12变形。当这一点发生时，基材12或面层10将略微变形，对弹性可压缩的间隔器元件22施加压力。因为间隔器元件22比光散射颗粒24厚，所以间隔器元件22将优选吸收压力，防止面层12或间隙32内的材料挤压在LED 11或光散射颗粒24上和破坏LED 11或光散射颗粒24的功能。在这种情况下使用可压缩的间隔器元件22也是有利的，因为在压缩条件下，间隔器元件22可以增加与LED 11接触的表面积，并由此降低施加于各层的压力。
一个或多个附加的保护层可以施加于顶部电极18，提供环境和机械保护。例如，一个ITO、聚对苯二甲撑层，或多个Al2O3层可以涂布在电极18上，为电极18提供气密密封，也可以提供有用的光学性能。
弹性可压缩的间隔器元件22可以具有10纳米-100微米，更优选100纳米-10微米的厚度。并非必要的是所有间隔器元件22具有相同的形状或尺寸。
大多数杂化无机-有机器件对湿气或氧气或两者敏感，因此它们通常与吸水干燥剂，例如氧化铝、铝矾土、硫酸钙、粘土、硅胶、沸石、氧化钡、碱金属氧化物、碱土金属氧化物、硫酸盐或金属卤化物和高氯酸盐一起，密封在例如氮气或氩气的惰性气氛中。间隔器元件可以具有脱水性能并且可以包括一种或多种干燥剂材料。包封和干燥的方法包括但不限于Boroson等人的2001年5月8日公开的US 6,226,890中所述那些。此外，阻隔层，例如SiOx(x＞1)、Teflon，以及交替的无机/聚合物层是包封领域中已知的。
为了保持基材10和面层12外围的耐用和密封，以及避免面层12相对于基材10的可能运动，以及可能损害电极和LED的有机材料，可以在压力低于一个大气压的环境中将面层12粘合到基材10上。如果间隙32充填有较低压气体(例如空气、氮气或氩气)，这样将在面层12和基材10之间提供压力，帮助防止面层12和基材10之间的运动，由此生产更加耐用的部件。
本发明的电致发光器件可以使用各种公知的光学效应，以便根据需要增强性能。这包括优化层厚产生最大光输出，提供介电镜结构，用吸光性电极替代反射性电极，在显示器上提供防眩或抗反射涂层，在显示器上提供偏振介质，或在显示器上提供彩色、中性密度或彩色校正滤光片。滤光片、偏振片和防眩或抗反射涂层可以具体地在面层12上提供，或作为面层12的一部分。
本发明也可以用有源或无源矩阵电致发光器件实践。也可以用于显示器件或区域照明器件。在一个实施方案中，本发明用于例如但不限于Kahen的US2007/0057263和US 11/683,479中公开的由熔凝无机纳米颗粒组成的平板电致发光器件。核/壳量子点发光显示器的许多组合和变化可用于制造这种器件，包括具有顶部或底部发射体构造的有源和无源矩阵显示器。
参见图14和15，对于本发明的一个实施方案，光发射颗粒39为量子点120。在发光二极管中使用量子点120作为发射体带来可以简单地通过改变量子点颗粒尺寸来调节发射波长的优点。就这点而论，可以发生窄光谱(导致较大的色域)多色发射。如果由胶态方法[不由高真空沉积技术(S.Nakamura等人，Electronics Letter 34，2435(1998))]制备量子点120，那么基材不再昂贵或不再需要匹配LED半导体体系的晶格。例如，基材可以为玻璃、塑料、金属箔或Si。使用这些的技术形成量子点LED是高度理想的，特别是如果低成本沉积技术用来沉积LED层。
图14中示出核/壳量子点120发射体的示意图。颗粒含有发光核100，半导体壳110和有机配体115。因为典型的量子点120的尺寸约为几纳米，与其固有激发子的尺寸相当，所以颗粒的吸收和发射峰相对于本体值发生蓝移(R.Rossetti等人，Journal of Chemical Physics 79，1086(1983))。作为量子点的小尺寸的结果，点的表面电子态对点的荧光量子产量具有较大影响。发光核100的电子表面态可以通过使合适的(例如伯胺)有机配体115连接至表面或通过围绕发光核100外延生长另一半导体(半导体壳110)来钝化。生长半导体壳110的优点(相对于有机钝化核)是空穴和电子核颗粒表面态可以同时钝化，所得量子产量通常较高，量子点更加光稳定和化学耐用。因为半导体壳110厚度的限制(通常1-2个单层)，所以其电子表面态也需要钝化。此外，有机配体115是常用的选择。采用CdSe/ZnS核/壳量子点120的实例，核/壳接触面处的化合价和导带补偿使得所得电势起将空穴和电子限制在核区域的作用。因为电子通常比重空穴更轻，所以空穴基本上被限制在核中，而电子渗入壳中，并采样(sample)其与金属原子相关的电子表面态(R.Xie等人，Journal ofthe American Chemical Society，127，7480(2005))。因此，对于CdSe/ZnS核/壳量子点120的情况，仅壳的电子表面态需要钝化；合适的有机配位体115的实例为一种与表面Zn原子形成给体/受体键的伯胺(X.Peng等人，Journal of the American Chemical Society，119，7019(1997))。总之，典型的高度发光量子点具有核/壳结构(较高带隙包围较低带隙)并具有附着于壳表面的非导电有机配体115。
在过去的十年中，高度发光核/壳量子点的胶态分散体已经由许多工作者制造(O.Masala和R.Seshadri，Annual Review of Materials Research34，41(2004))。发光核100由IV型(Si)、III-V(InAs)，或II-VI(CdTe)半导电材料组成。对于光谱可见部分的发射，CdSe优选为核材料，因为通过改变CdSe核的直径(1.9至6.7nm)，发射波长可以从465至640nm调节。如本领域中公知的，可见发射的量子点可以由其它材料体系，例如掺杂ZnS制造(A.A.Bol等人，Phys.Stat.Sol.B224，291(2001))。发光核100由本领域中公知的化学方法制造。典型的合成路线为在配位溶剂中在高温下分解分子前体，溶剂热(solvothermal)法(由O.Masala和R.Seshadri公开，Annual Review of Materials Research，34，41(2004))，和静置沉淀(arrested precipitation)(由R.Rossetti等人公开，Journal ofChemical Physics，80，4464(1984))。半导体壳110通常由II-VI型半导电材料，例如CdS或ZnSe组成。通常选择壳半导体与核材料密切晶格匹配，且化合价和导带水平使得核空穴和电子基本上被限制在量子点的核区域中。CdSe核的优选壳材料为ZnSexS1-x，x由0.0至-0.5变化。半导体壳110包裹光发射核100的形成通常经由在配位溶剂中在高温下分解分子前体(M.A.Hines等人，Journal of Physical Chemistry，100，468(1996))或反向胶束技术(A.R.Kortan等人，Journal of the AmericanChemical Society，112，1327(1990))实现。
如在本领域中公知的，形成量子点薄膜的低成本方法可以包括通过滴落浇铸(drop casting)和离心浇铸(spin casting)沉积核/壳量子点120的胶态分散体；另外可以使用喷涂沉积。滴落浇铸量子点的常用溶剂为己烷∶辛烷的9∶1混合物(C.B.Murray等人，Annual Review of MaterialsScience，30，545(2000))。需要选择有机配体115，使得量子点颗粒可溶于己烷。就这点而论，具有烃基链端的有机配体115是良好选择，例如烷基胺。使用本领域中公知的步骤，由生长步骤形成的配体(例如TOPO)可以与选择的有机配体115交换(C.B.Murray等人，AnnualReview of Materials Science，30，545(2000))。当沉积量子点120的胶态分散体时，溶剂的要求是其在沉积表面容易扩散以及沉积工艺过程中溶剂蒸发处于中等速率。人们发现醇基溶剂是良好选择；例如将低沸点醇，例如乙醇，与高沸点醇混合，例如丁醇-己醇混合物，产生良好的薄膜形成性能。相应地，配体交换可用于连接链端可溶于极性溶剂的有机配体115(至量子点)；吡啶是合适的配体的一个实例。由这两种沉积工艺产生的量子点薄膜是发光但不导电的。该薄膜是电阻性的，因为不导电有机配体分隔核/壳量子点120颗粒。该薄膜也是电阻性的，因为随着可移动电荷沿着量子点传播，由于半导体壳110的限制势垒，该可移动电荷被拦截在核区域中。
无机LED的正常运行通常需要包围导电(标称掺杂的)和发光发射体层的低电阻率n型和p型传输层。如以上讨论的，典型的量子点薄膜是发光但绝缘的。图15示意性地说明提供同时发光和导电的无机发光层33的方法。该构思基于使小的(＜2nm)导电无机纳米颗粒140与核/壳量子点120一起共沉积形成无机发光层33。随后的惰性气体(Ar或N2)退火步骤用来使较小的无机纳米颗粒140在自身中烧结和在较大的核/壳量子点120表面上烧结。烧结无机纳米颗粒140导致半导体纳米颗粒熔凝成可在层33中用作半导体基质31的多晶基质130。通过该烧结法，多晶基质130也连接到核/壳量子点120。就这点而论，导电通路由无机发光层33的边缘形成，经过半导体基质130达到每个核/壳量子点120，在那里电子和空穴在发光100中复合。也应注意将核/壳量子点120包在导电多晶半导体基质130中具有额外的好处，其保护量子点120避免环境中氧气和水汽两者的影响。
无机纳米颗粒140可以由导电半导体材料，例如IV型(Si)、III-V型(GaP)，或II-VI型(ZnS或ZnSe)半导体组成。为了容易地将电荷注入进核/壳量子点120中，优选的是无机纳米颗粒140由带隙可与半导体壳110材料的带隙相比，更具体为带隙在壳材料带隙的0.2eV内的半导体材料组成。对于ZnS为核/壳量子点120的外壳的情况，则无机纳米颗粒140由ZnS或具有低Se含量的ZnSSe组成。无机纳米颗粒140由本领域中公知的化学方法制造。典型的合成路线为在配位溶剂中在高温下分解分子前体，溶剂热法(O.Masala和R.Seshadri，Annual Review ofMaterials Research，34，41(2004))，和静置沉淀(R.Rossetti等人，Journalof Chemical Physics，80，4464(1984))。如本领域中公知的，相对于其大体积对应物，纳米尺度纳米颗粒在低的多的温度下熔融(A.N.Go1dstein等人，Science 256，1425(1992))。相应地，最好是无机纳米颗粒140具有低于2nm，优选1-1.5nm的直径，以便增强烧结工艺。关于具有ZnS壳的较大核/壳量子点120，已经报告2.8nm的ZnS颗粒对于高达350℃的退火温度来说是相对稳定的(S.B.Qadri等人，Physical Review B60，9191(1999))。组合这两种结果，退火工艺具有250-300℃的优选温度和最多60分钟的持续时间，使较小的无机纳米颗粒140自身烧结和在较大的核/壳量子点120表面上烧结，而较大的核/壳量子点120的形状和尺寸保持相对稳定。
为形成无机多晶发光层33，可以形成无机纳米颗粒140和核/壳量子点120的共分散体。因为最好是核/壳量子点120由无机多晶发光层33中的无机纳米颗粒140包裹，所以选择无机纳米颗粒140对核/壳量子点120的比率大于1∶1。优选的比率为2∶1或3∶1。根据沉积工艺，例如离心浇铸或滴落浇铸，对有机配体115进行适当选择。通常，相同的有机配体115用于两种颗粒。为了增强无机发光层33的导电率(和电子-空穴注入过程)，优选的是附着于核/壳量子点120和无机纳米颗粒140的有机配体115因在惰性气氛中使无机发光层33退火而蒸发。通过选择具有低沸点的有机配体115，它们可以在退火工艺期间从薄膜蒸发(C.B.Murray等人，Annual Review of Material Science 30，545(2000))。因此，对于由滴落浇铸形成的薄膜，短链伯胺，例如己胺是优选的；对于由离心浇铸形成的薄膜，吡啶是优选的配体。薄膜在高温下退火可导致薄膜由于薄膜和基材之间的热膨胀不匹配而开裂。为避免这一问题，优选的是退火温度由25℃渐升至退火温度，和由退火温度降回室温。优选的渐升时间约为30分钟。所得无机发光层33的厚度应为10nm-100nm。
退火步骤之后，核/壳量子点120将不含有机配体115。对于CdSe/ZnS量子点的情况，没有外部配体壳将由于壳的未钝化表面态的拦截，导致自由电子损失(R.Xie，Journal of American Chemical Society 127，7480(2005))。因此，与未退火的点相比，退火的核/壳量子点120将显示量子产量降低。为避免这一情况，需要增加ZnS壳厚度，其程度使得核/壳量子点电子波函数不再采样壳的表面态。使用本领域中公知的计算技术(S.A.Ivanov等人，Journal of Physical Chemistry 108，10625(2004))，为了消除电子表面态的影响，ZnS壳的厚度需要至少为5个单层(ML)。但是，2ML厚的ZnS壳可以直接在CdSe上产生，而不会由于两个半导体晶格之间晶格失配产生缺陷(D.V.Talapin等人，Journal of PhysicalChemistry 108，18826(2004))。为避免晶格缺陷，ZnSe的中间壳可以在CdSe核和ZnS外壳之间生长。这一方法由Talapin等人采用(D.V.Talapin等人，Journal of Physical Chemistry，B 108，18826(2004))，其中能够在CdSe核上生长直至8ML厚的ZnS壳，最佳的ZnSe壳厚度为1.5ML。也可以采用更复杂的方法来使晶格失配差异减到最小，例如经多个单层的距离，将中间壳的半导体含量从CdSe平稳变化至ZnS(R.Xie等人，Journal of the American Chemical Society，127，7480(2005))。总之，使外壳厚度足够厚，以便没有游离的载流子采样电子表面态。另外，必要时，将适当半导体含量的中间壳加入到量子点，以免产生与厚半导体壳110有关的缺陷。
作为表面等离子体振子效应的结果(K.B.Kahen，Applied PhysicsLetter 78，1649(2001))，靠近发射体层具有金属层导致发射体效率损失。因此，有利的是由足够厚的(至少150nm)电荷传输层(例如35、37)或导电层将发射体层与任何金属接触点隔开。最后，不仅传输层将电子和空穴注入发射体层，而且通过适当选择材料，它们可以防止载流子泄漏出发射体层。例如，如果无机纳米颗粒140由ZnS0.5Se0.5组成，传输层由ZnS组成，则电子和空穴将由于ZnS势垒而被限制在发射体层中。p型传输层的合适材料包括II-VI和III-V半导体。典型的II-VI半导体为ZnSe、ZnS或ZnTe。仅ZnTe是天然p型，而ZnSe和ZnS被n型。为获得充分高的p型导电率，应向所有三种材料中添加额外的p型掺杂剂。对于II-VI p型传输层的情况，可能的候选掺杂剂为锂和氮。例如，在文献中已经说明Li3N可以在～350℃下扩散进入ZnSe中，产生p型ZnSe，电阻率低至0.4Ω-cm(S.W.Lim，Applied Physics Letters 65，2437(1994))。
n型传输层的合适材料包括II-VI和III-V半导体。典型的II-VI半导体为ZnSe或ZnS。如对于p型传输层，为获得充分高的n型导电率，应向半导体添加额外的n型掺杂剂。对于II-VIn型传输层的情况，可能的候选掺杂剂为Al、In或Ga的III型掺杂剂。如本领域中公知的，这些掺杂剂可以由离子注入(随后退火)或扩散法加入到层中(P.J.George等人，Applied Physics Letter 66，3624[1995])。更优选的途径是在化学合成纳米颗粒期间原位添加掺杂剂。采用在十六烷基胺(HDA)/TOPO配位溶剂中形成的ZnSe颗粒为例(M.A.Hines等人，Journal of PhysicalChemistry B 102，3655[1998])，Zn源为己烷中的二乙基锌，Se源为溶于TOP的Se粉末(形成TOPSe)。如果ZnSe用Al掺杂，则应向含有TOP、TOPSe和二乙基锌的注射器中添加相应百分比的己烷中的三甲基铝(相对于二乙基锌浓度为百分之几)。当由化学浴沉积工艺生长薄膜时，已经成功示范这样的原位掺杂工艺(J.Lee等人，Thin Solid Films 431-432，344[2003])。
本发明已经特别参考其某些优选实施方案加以详细描述，但是应理解在本发明精神和范围内可以实现各种变化和改进。
部件列表
1，2，3，4，5，6光线
8电致发光器件
10基材
11LED
12面层
14电极
16EL单元
18电极
20薄膜电子元件
21光散射层
22间隔器元件
24光散射颗粒
26发光区域
28端盖
30密封剂
31半导体基质
32间隙
33发光层
35，37电荷传输层
39发光量子点
40发光区域之间的列
42发光区域之间的行
50a，50b光
60，62，64，66，68像素
100发光核
110壳
115有机配体
120量子点
140无机导电纳米颗粒
W1宽度
W2宽度

Claims (20)

1.一种电致发光器件，包括：基材；在基材上形成的一个或多个发光元件，该一个或多个发光元件包括第一和第二间隔电极和在第一和第二电极之间形成的包括量子点的发光层，其中第一和第二电极的至少一个是透明的；设置在一个或多个发光元件上并与一个或多个发光元件间隔的面层，在面层和一个或多个发光元件之间形成间隙；和位于面层和一个或多个发光元件之间的间隙中的独立形成的间隔器元件，其中该间隔器元件与一个或多个发光元件、面层，或一个或多个发光元件和面层两者物理接触。
2.权利要求1的电致发光器件，其中发光层为包括无机半导体基质内的核/壳量子点的多晶无机发光层。
3.权利要求1的电致发光器件，其中发光层为包括有机半导体基质内的核/壳量子点的杂化发光层。
4.权利要求1的电致发光器件，其中独立形成的间隔器元件是弹性可压缩的间隔器元件。
5.权利要求1的电致发光器件，其中独立形成的间隔器元件具有第一平均尺寸，其中该器件进一步包括独立形成的光散射颗粒，其中该光散射颗粒具有小于第一平均尺寸的第二平均尺寸，并且位于间隙中，与一个或多个发光元件接触和位于间隔器元件之间。
6.权利要求5的电致发光器件，其中光散射颗粒和间隔器元件由共同的分散体沉积。
7.权利要求1的电致发光器件，其中第一电极设置在基材上，发光层设置在第一电极上与基材相反的一侧，第二电极为透明电极并设置在发光层上与第一电极相反的一侧。
8.权利要求1的电致发光器件，其中进一步包括位于透明电极上与发光层相反的一侧上的光散射颗粒。
9.权利要求1的电致发光器件，其中至少一个电极为划定独立控制的、空间分开的发光区域的形成图案的电极。
10.权利要求9的电致发光器件，其中间隔器元件位于发光区域中。
11.权利要求9的电致发光器件，其中间隔器元件位于发光区域之间。
12.权利要求1的电致发光器件，其中间隙保持在低于一个大气压的压力下。
13.权利要求1的电致发光器件，其中间隙的光学指数低于一个或多个发光元件的任何部件的光学指数。
14.权利要求1的电致发光器件，其中间隔器元件选自二氧化钛、聚合物、氧化钡、钙和氧化钙。
15.权利要求1的电致发光器件，其中间隔器元件是透明的。
16.权利要求1的电致发光器件，其中间隔器元件利用粘合剂固定到面层或一个或多个发光元件上。
17.权利要求17的电致发光器件，其中粘合剂是形成图案的。
18.权利要求1的电致发光器件，其中间隔器元件为球形、圆柱形或任意形状的颗粒。
19.权利要求1的电致发光器件，其中间隔器元件具有大于1微米的截面。
20.权利要求1的电致发光器件，其中间隔器元件的折射率大于发光元件的任何部件的折射率。
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