基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管和显示器件

本申请属于发光二极管，尤其涉及基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管和显示器件。

背景技术：

1、量子点材料是一种具有量子限域效应的半导体纳米晶，量子点常见的发光方式包括光致发光和电致发光，基于量子点的电致发光特性制备的高性能的红绿蓝量子点发光二极管(qled)已经得到了广泛报道和研究。

2、制备全彩色的量子点电致发光显示器，往往需要对量子点层进行图案化，从而实现红绿蓝三色的像素阵列发光；现有的图案化技术一般需要对量子点层直接进行图案化，包括转印、光刻、喷墨打印、电泳沉积等，在对量子点层图案化的过程中，很容易对量子点材料造成不可逆的伤害，从而影响最终qled器件的性能，采用光学谐振腔的方案可以从根本上避免对量子点层的损伤，其基本原理为利用谐振腔内的不同谐振模式来进行选光，从而实现红绿蓝三色的显示。然而，构建传统法布里-珀罗腔(fabry–pérot cavity,即fp腔)往往需要引入相位调节层，以器件的物理厚度差异来调节腔内的光程差从而实现选光，这使得其制备过程需要多次光刻、套刻以及膜层的沉积和剥离过程，无疑增加了工艺的困难性和成本。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管和显示器件，用于解决现有技术中光学谐振腔需引入相位调节层导致结构复杂的技术问题。

2、本申请第一方面提供了基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管，包括底电极、超表面结构层、第一电荷传输层、混合发光的量子点层、第二电荷传输层、以及顶电极；

3、所述底电极和顶电极之间设置混合发光的量子点层；

4、所述底电极与所述混合发光的量子点层之间设置第一电荷传输层；

5、所述顶电极与所述混合发光的量子点层之间设置第二电荷传输层；

6、所述底电极的上表面或顶电极上表面设置超表面结构层；

7、所述超表面结构层为亚波长的二维周期性微纳结构。

8、优选的，所述亚波长的二维周期性微纳结构包括像素化的拓扑结构。

9、优选的，所述亚波长的二维周期性微纳结构为像素化的拓扑结构，所述像素化的拓扑结构的高度为200～600nm，周期分别为200～600nm，300～700nm。

10、进一步优选，所述像素化的拓扑结构的高度为400nm，周期分别为600nm，500nm。

11、优选的，所述混合发光的量子点层选自钙钛矿量子点层。

12、优选的，所述混合发光的量子点层选自cdse、znse或inp量子点层。

13、优选的，所述底电极选自ito电极或izo电极；

14、所述顶电极选自ito电极或izo电极；

15、优选的，所述底电极和顶电极中，金属电极选自al电极、ag电极、au电极。

16、所述超表面结构层选自sinx超表面结构层、tio2超表面结构层、gan超表面结构层、si超表面结构层或金属超表面结构。

17、优选的，所述第一电荷传输层选自由zno、znmgo、tio2、tpbi、tmpypb、tfb、poly-tpd、pvk、cbp、tcta、hatcn、moo3中至少一种叠加而成；

18、所述第二电荷传输层由zno、znmgo、tio2、tpbi、tmpypb、tfb、poly-tpd、pvk、cbp、tcta、hatcn、moo3中至少一种叠加而成。

19、优选的，所述底电极的衬底为玻璃基板、硅基板或蓝宝石基板。

20、本申请第二方面提供了显示器件，所述显示器件包括超高清电视、超高清显示屏、笔记本电脑、手机、平板电脑、虚拟现实、增强现实或混合现实；

21、所述超高清电视、超高清显示屏、笔记本电脑、手机、平板电脑、虚拟现实、增强现实或混合现实的显示屏包括上述基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管。

22、综上所述，本申请提供了基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管和显示器件，基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管包括依次叠加的底电极、电荷传输层、混合发光的量子点层、电荷传输层、顶电极以及超表面结构层，位于底电极上表面或顶电极上表面的超表面结构层为亚波长的二维周期性微纳结构，可以实现对入射光的振幅、偏振以及相位等信息的全方位调控，从而本申请利用超表面结构的相位调控特性，实现反射相位和反射率的协同调控，与金属电极形成谐振腔实现对特定光波长的选择出射，从而实现全彩化的qled，采用超表面进行相位调控将竖直方向上的物理厚度差异转化为水平方向上的尺度差异，仅需一次光刻即可实现不同区域的不同反射相位，大大减少了器件制备的复杂程度，同时也保留了对量子点层无损伤的优点，从而替代了构建传统法布里-珀罗腔需要引入相位调节层，避免了以器件的物理厚度差异来调节腔内的光程差实现选光，需要多次光刻、套刻以及膜层的沉积和剥离过程导致光学谐振腔结构复杂的缺陷，从而解决现有技术中光学谐振腔需引入相位调节层导致结构复杂的技术问题。

技术特征：

1.一种基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管，其特征在于，包括底电极、第一电荷传输层、混合发光的量子点层、第二电荷传输层、顶电极以及超表面结构层；

2.根据权利要求1所述的一种基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管，其特征在于，所述亚波长的二维周期性微纳结构包括像素化的拓扑结构。

3.根据权利要求2所述的一种基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管，其特征在于，所述亚波长的二维周期性微纳结构为像素化的拓扑结构，所述像素化的拓扑结构的高度为200～600nm，周期分别为200～1000nm，300～1000nm。

4.根据权利要求3所述的一种基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管，其特征在于，所述像素化的拓扑结构的高度为400nm，周期分别为600nm，500nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管，其特征在于，所述混合发光的量子点层选自钙钛矿量子点层。

6.根据权利要求1所述的一种基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管，其特征在于，所述混合发光的量子点层选自cdse基、znse基或inp基量子点层。

7.根据权利要求1所述的一种基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管，其特征在于，所述底电极选自金属电极、ito电极或izo电极；所述顶电极选自金属电极、ito电极或izo电极。

8.根据权利要求1所述的一种基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管，其特征在于，所述超表面结构层选自sinx超表面结构层、tio2超表面结构层、gan超表面结构层或si超表面结构层。

9.根据权利要求1所述的一种基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管，其特征在于，所述第一电荷传输层由zno、znmgo、tio2、tpbi、tmpypb、tfb、poly-tpd、pvk、cbp、tcta、hatcn、moo3中至少一种叠加而成；

10.一种显示器件，其特征在于，所述显示器件包括超高清电视、超高清显示屏、笔记本电脑、手机、平板电脑、虚拟现实、增强现实或混合现实；

技术总结
本申请属于发光二极管技术领域，尤其涉及基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管和显示器件；本申请提供的基于超表面谐振腔的全彩色量子点发光二极管利用位于底电极上表面或顶电极上表面的像素化的拓扑结构等超表面结构与金属电极形成谐振腔实现对特定光波长的选择出射，从而实现全彩化的QLED，采用超表面进行相位调控将竖直方向上的物理厚度差异转化为水平方向上的尺度差异，替代了传统的法布里‑珀罗腔的引入相位调节层的复杂设置，从而解决现有技术中光学谐振腔需引入相位调节层导致结构复杂的技术问题。

技术研发人员：王恺,叶泰康,孙小卫,吴丹
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：20231013
技术公布日：2024/7/9