喷墨打印高密度RGB像素矩阵-喷墨打印微制造技术

已经证实喷墨打印的潜在性允许精确沉积发光层中高密度的单色QDLED像素格式，有可能使用相同的方法以高精度来沉积RGB子像素（如前面所讨论的，使用相同的格式和密度），从而使得能够以第一直流驱动全色QVGA QDLED像素格式制造^[33]。

第一步是为优化每种颜色的器件的特性，正如上面讨论的，使用相同的像素化基板格式。使用各种QD直径，以获得R、G和B三色。所有结构具有CdSe核、ZnS钝化壳和有机单分子层。对于每种颜色，QD溶液为2.5mg/mL的浓度。所用的溶剂是1：1的甲苯：氯苯。使用除氯苯外的其他溶剂，因为对R、G和B点的有机配体有不同性质，这是不由供应商向我们透露的。RQD的大小为5.0nm，发光波长为600nm±10nm，GQD（3.4nm）的发光波长为540nm±10nm，B QD（3.2nm）的发光波长为490nm±10nm。10pL墨盒用于每一种溶液（彩色）。在印制时，只有一个喷嘴在一个时间被使用。内部每个像素，在沉积R和G QD期间类似的液滴间隔被保持。然而，小液滴间隔需要获得B QD的可接受层的质量。

通过5000r/min进行旋涂聚（3，4-乙烯二氧噻吩）掺杂聚苯乙烯磺酸钠（PEDOT：PSS）在顶部ITO电极60s来制造器件。然后将所得的层在150℃在空气中烘30min，从而产生最终30nm的膜的厚度。PEDOT：PSS充当空穴注入层。移动基板至充氮手套箱中，它们被加热到120℃进行5min以去除在运输过程中吸收的水。光交联聚-TPD的溶液[聚（N，N-双（4-丁基苯基-N，N-双（苯基）联苯胺）]旋涂在PEDOT：PSS之上。HTL溶液的浓度为6mg/mL，其中使用氯仿作为溶剂。HTL沉积过程的纺丝速度是2000r/min。HTL的聚合物通过将其暴露于具有245～254nm波长的紫外光辐射10min然后交联化，该过程导致HTL的总厚度为40nm。随后通过喷墨打印R、G和B QD溶液于空气中。图14.14描述了在这项研究中获得的QDLED结构。

图14.14 QDLED设备结构示意图[33]

对于R、G和B的单色设备，每一个方面都要进行打印，每一个像素图案化基板面积总为1in×1in的区域。序列RGBRGBRGB…被用来沉积相同的基板三种颜色的顺序，如图14.15所示。这里想指出的是，喷墨盘同时用于保存三个不同的（R，G，B）溶液这是不可能的。因此为了避免颜色污染，每个溶液通过精确控制必须被分开的步骤单独印制在指定位置。印制QD像素，通过在氮中180℃进行10min的加热能够帮助消除水和有机配位体^[8]。然后该基材放入真空室，在那里40nm层TPBi（1，3，5-三（1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基苯）接着为1.5nm的LiF和140nm的Al阴极^[9，10]沉积。

图14.16示出了各R、G和B QDLED的EL光谱。共阴极使得可以同时操作近243个像素，如前所述。所有设备相对低操作偏置电压为4～5V，指示一个非常薄的QD层（单层的量级）。在较低的电压下，没有观察到从有机层发射的指示。然而，由于施加电压增加，观察到了从有机层和它们的激基复合物的轻微发射，如图14.16所示，将其取自相对高的操作可见电压（15V用于R和G，20V用于B）。在这种情况下，对于R、G和B峰值发射和CIE分别为605nm（0.57，0.37）、550nm（0.34，0.56）和475nm（0.12，0.13）。

图14.15 RGB亚像素连同相关维度的印制顺序示意图

图14.16 QDLED发射显示EL初始主要来自QD。R和G光谱在15V和20V电压上得到[33]

在低操作电压下，可以观察到相对高的EQE（1.5%R、0.6%G和0.26%B）。然而，前向光输出非常低（仅为几cd/m²），而且对于显示应用没有用。值得注意的是，R QDLED有最佳的性能，但蓝色最差。从图14.17和图14.18可以看出，对于R、G和B QDLED，17.5V最大亮度为352cd/m²（EQE约为0.23%），18V最大亮度为270cd/m²（EQE约于0.15%），16.5V最大亮度为122cd/m²（EQE约为0.1%）。

图14.19示出了DC偏置电压下的R、G和B像素的照片。R和G QD的更强吸收重叠和有机发光材料有助于这种器件拥有更好的性能。这不是B QD的情况，B QD吸收层和p-TPD（TPBi）发射层之间显现出不牢固的交叠。在这种情况下，从有机物到QD不完全的能量转移沿着激基复合物形成，这是由于薄膜针孔效应对QDLED量子效应产生负面影响。(www.xing528.com)

图14.17 对于拥有打印QD层的R、G和B设备的亮度与偏置电压的关系图[33]

图14.18 带有R、G和B QD印制层每个设备的EQE与偏置电压的测量图。图中指明了在任何给定的电压条件下R QDLED是最有效的[33]

图14.19 用商业照相机拍摄的单色QVGA QDLED的照片，在直流电压下操作，并且QD层是喷墨打印。照相机的质量不允许生成实际的颜色（尤其是对B），如图14.16所示[33]

如图14.20所示的插图描绘了在10V下的RGB QDLED的照片。照片中颜色不平衡是由于使用公共电极和低感光度数码相机所导致的^[33]。如图所示为单色设备，一个预期的R QDLED发射将主导其他两种颜色，这是如图14.20中所示的情况。随着电压的增加，EL的整体光谱形状没有变化，工作电压为5.2V，其白色光线是可见的。如在图14.21中描述，在17.5V时测量设备的最大亮度为350cd/m²（EQE为0.14%）。在这种情况下，一个100cd/m²视频亮度所需偏置电压只有9.3V（EQE为0.24%）。

图14.20 在电压为10V下测量的RGB光谱。插图：显示了来自R像素的高强发射，并且它大于G像素和B像素。整个设备区域是0.14cm²，同时ITO和金属作为公共电极来发射所有阵列元素[33]

图14.21 RGB设备的亮度与偏置电压。峰值亮度是350cd/m²，电压为17.5V[33]