(57)【要約】量子ドット含有フィルムを形成するためのインク組成物が、提供される。また、提供されるされるものは、インクジェット印刷を介して量子ドット含有フィルムを形成するための方法および発光層として量子ドット含有フィルムを組み込む光子デバイスである。インク組成物は、量子ドットと、ジ（メタ）アクリレートモノマーまたはジ（メタ）アクリレートおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせと、１つまたはそれを上回る多官能性架橋剤とを含む。
2019532473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光子デバイス内に発光層を形成する方法であって、
前記光子デバイスのデバイス基板上にインク組成物の層をインクジェット印刷するステップであって、硬化性の前記インク組成物は、
７０重量％〜９６重量％のジ（メタ）アクリレートモノマーまたはジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせと、
４重量％〜１０重量％の多官能性（メタ）アクリレート架橋剤と、
０．１重量％〜５重量％の量子ドットであって、前記インク組成物は、２ｃｐｓ〜３０ｃｐｓの範囲内の粘度および２２℃〜４０℃の範囲内の温度で２５ダイン／ｃｍ〜４５ダイン／ｃｍの範囲内の２２℃における表面張力を有する、の量子ドットと、
を含む、ステップと、
前記インク組成物を硬化させるステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記インク組成物は、液晶ディスプレイデバイスの色フィルタのサブピクセルセルの中にインクジェット印刷される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記デバイス基板は、導光板であり、前記光子デバイスは、液晶ディスプレイデバイスである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記インク組成物はさらに、前記量子ドットに結合される架橋性配位子を含み、前記架橋性配位子は、前記ジ（メタ）アクリレートモノマー、前記モノ（メタ）アクリレートモノマー、またはその両方と架橋することが可能な重合性二重結合を伴う１つまたはそれを上回る官能基を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ジ（メタ）アクリレートモノマーまたは前記ジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせは、アルコキシル化脂肪族ジ（メタ）アクリレートモノマーを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記アルコキシル化脂肪族ジ（メタ）アクリレートモノマーは、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマーを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ジ（メタ）アクリレートモノマーは、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレートモノマーを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ジ（メタ）アクリレートモノマーまたは前記ジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせは、１，１２−ドデカンジオールジ（メタ）アクリレートモノマーを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ジ（メタ）アクリレートモノマーまたは前記ジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせは、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートモノマーを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記多官能性架橋剤は、トリ（メタ）アクリレート架橋剤、テトラ（メタ）アクリレート架橋剤、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
光子デバイスであって、
光子デバイス基板と、
前記光子デバイス基板上の架橋ポリマーフィルムであって、前記架橋ポリマーフィルムは、
重合ジ（メタ）アクリレートモノマーまたは重合ジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせを含む、７０重量％〜９６重量％のポリマー鎖と、
前記ポリマー鎖を架橋する４重量％〜１０重量％の重合多官能性（メタ）アクリレートモノマーと、
０．１重量％〜５重量％の量子ドットと、
を含む、架橋ポリマーフィルムと、
を備える、光子デバイス。
【請求項１２】
前記デバイス基板は、導光板であり、前記光子デバイスは、液晶ディスプレイデバイスである、請求項１１に記載の光子デバイス。
【請求項１３】
前記架橋ポリマーフィルムは、色フィルタのサブピクセルセル内にあり、前記光子デバイスは、液晶ディスプレイデバイスである、請求項１１に記載の光子デバイス。
【請求項１４】
前記色フィルタは、
ピクセルバンク内に画定される複数のサブピクセルセルと、
複数の赤色発光サブピクセルと、複数の緑色発光サブピクセルと、複数の青色発光サブピクセルとを含み、各発光サブピクセルは、前記サブピクセルセルのうちの１つの中に配置される、複数の発光サブピクセルと、
を備え、
前記赤色発光サブピクセルはそれぞれ、赤色発光層と、前記赤色発光層の発光面上に配置される光吸収体を備える局所光フィルタ層とを備え、
前記緑色発光サブピクセルはそれぞれ、緑色発光層と、前記緑色発光層の発光面上に配置される光吸収体を備える局所光フィルタ層とを備える、
請求項１３に記載の光子デバイス。
【請求項１５】
前記架橋ポリマーフィルムはさらに、前記量子ドットに結合される配位子を備え、前記配位子は、前記ポリマー鎖に架橋される、請求項１１に記載の光子デバイス。
【請求項１６】
前記重合ジ（メタ）アクリレートモノマーまたは前記重合ジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせは、重合１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレートモノマーを含む、請求項１１に記載の光子デバイス。
【請求項１７】
前記重合ジ（メタ）アクリレートモノマーまたは前記重合ジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせは、重合プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートモノマーを含む、請求項１１に記載の光子デバイス。
【請求項１８】
前記重合ジ（メタ）アクリレートモノマーまたは前記重合ジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせは、重合１，１２−ドデカンジオールジ（メタ）アクリレートモノマーを含む、請求項１１に記載の光子デバイス。
【請求項１９】
前記重合ジ（メタ）アクリレートモノマーまたは前記重合ジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせは、重合ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートモノマーを含む、請求項１１に記載の光子デバイス。
【請求項２０】
前記重合多官能性（メタ）アクリレートモノマーは、重合トリ（メタ）アクリレートモノマー、重合テトラ（メタ）アクリレートモノマー、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１１に記載の光子デバイス。
【請求項２１】
光子デバイス内に発光層を形成する方法であって、
前記光子デバイスのデバイス基板上にインク組成物の層をインクジェット印刷するステップであって、硬化性の前記インク組成物は、
７０重量％〜９６重量％のジ（メタ）アクリレートモノマーまたはジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせと、
４重量％〜１０重量％の多官能性（メタ）アクリレート架橋剤と、
０．０１重量％〜５重量％のプラズモニック散乱粒子であって、前記インク組成物は、２ｃｐｓ〜３０ｃｐｓの範囲内の粘度および２２℃〜４０℃の範囲内の温度で２５ダイン／ｃｍ〜４５ダイン／ｃｍの範囲内の２２℃における表面張力を有する、プラズモニック散乱粒子とを、
含む、ステップと、
前記インク組成物を硬化させるステップと、
を含む、方法。
【請求項２２】
前記硬化性のインク組成物は、０．０１重量％〜１重量％のプラズモニック散乱粒子を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記プラズモニック散乱粒子は、銀ナノ粒子を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
光子デバイスであって、
光子デバイス基板と、
前記光子デバイス基板上の架橋ポリマーフィルムであって、前記架橋ポリマーフィルムは、
重合ジ（メタ）アクリレートモノマーまたは重合ジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせから成る、７０重量％〜９６重量％のポリマー鎖と、
前記ポリマー鎖を架橋する４重量％〜１０重量％の重合多官能性（メタ）アクリレートモノマーと、
０．０１重量％〜５重量％のプラズモニック散乱粒子と、
を含む、架橋ポリマーフィルムと、
を備える、光子デバイス。
【請求項２５】
前記硬化性のインク組成物は、０．０１重量％〜１重量％のプラズモニック散乱粒子を含む、請求項２４に記載の光子デバイス。
【請求項２６】
前記プラズモニック散乱粒子は、銀ナノ粒子を含む、請求項２４に記載の光子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２０１６年１０月１２日に出願された米国仮特許出願番号第６２／４０７，４４９号、２０１６年１０月２７日に出願された米国仮特許出願番号第６２／４１３，９１０号、および２０１６年１２月２９日に出願された米国仮特許出願番号第６２／４４０，２１６号に基づく優先権を主張しており、これら仮特許出願の全体の内容は、参考として本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００２】
概説
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）デバイス技術は、エンドユーザ体験を改良することに関して絶えず進化している。エンドユーザ体験を改良する一側面は、ＬＣＤデバイスの色域を拡大することを標的とすることである。
【０００３】
故に、量子ドット（ＱＤ）技術が、ＬＣＤデバイスの色域を拡大することに関して探求されている。概して、本明細書で続いてより詳細に議論されるように、種々の技術的解決策は、ＱＤが埋設されるポリマーシートまたはロッドを含むＬＣＤデバイスアセンブリの修正に基づく。
【０００４】
本発明者らは、インクジェット印刷技法が、革新的なＱＤ色増進デバイス（ＣＥＤ）を提供するために使用され、かつＱＤのＬＣＤデバイスのサブアセンブリの中への組み込み、ならびにＬＣＤデバイスのＬＣＤパネルサブアセンブリ内への組み込みを提供するために使用され得ることを認識している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
要旨
量子ドット含有フィルムを形成するためのインク組成物が、提供される。また、提供されるされるものは、インクジェット印刷を介してフィルムを形成するための方法およびフィルムを組み込む発光デバイスである。
【０００６】
光子デバイス内に発光層を形成する方法の一実施形態は、光子デバイスのデバイス基板上にインク組成物の層をインクジェット印刷するステップと、インク組成物を硬化させるステップとを含む。インク組成物の一実施形態は、７０重量％〜９６重量％のジ（メタ）アクリレートモノマーまたはジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせと、４重量％〜１０重量％の多官能性（メタ）アクリレート架橋剤と、０．１重量％〜５重量％の量子ドットとを含み、インク組成物は、２ｃｐｓ〜３０ｃｐｓの範囲内の粘度および２２℃〜４０℃の範囲内の温度で２５ダイン／ｃｍ〜４５ダイン／ｃｍの範囲内の２２℃における表面張力を有する。
【０００７】
光子デバイスの一実施形態は、光子デバイス基板と、光子デバイス基板上の架橋ポリマーフィルムであって、架橋ポリマーフィルムは、重合ジ（メタ）アクリレートモノマーまたは重合ジ（メタ）アクリレートモノマーおよびモノ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせを含む、７０重量％〜９６重量％のポリマー鎖と、ポリマー鎖を架橋する４重量％〜１０重量％の重合多官能性（メタ）アクリレートモノマーと、０．１重量％〜５重量％の量子ドットとを含む、架橋ポリマーフィルムとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の特徴および利点のより深い理解が、本教示を限定するのではなく、図示するように意図される付随の図面を参照することによって得られる。必ずしも、縮尺通りに描かれない図面では、同様の番号は、異なる図における類似する構成要素を説明し得る。異なる添字を有する同様の番号は、類似する構成要素の異なる事例を表し得る。
【０００９】
【図１】図１Ａは、ＬＣＤディスプレイデバイスの実施形態に含まれ得る種々の層を表す、概略図である。図１Ｂは、ＬＣＤディスプレイデバイスの別の実施形態に含まれ得る種々の層を表す、概略図である。
【図２−１】図２Ａは、ＱＤ色フィルタを含む、ＬＣＤデバイスの上側層の概略図である。図２Ｂは、ＱＤ色フィルタの構成を示す、図２ＡのＬＣＤデバイスの上側層の断面図である。
【図２−２】図２Ｃは、その緑色サブピクセル、赤色サブピクセル、および青色サブピクセル内に散乱ナノ粒子（白丸によって表される）を含む、ＱＤ色フィルタの印刷を図示する。
【図２−３】図２Ｄは、図２ＣのＱＤ色フィルタの実施形態にわたる、障壁または平坦化層の印刷を図示する。
【図２−４】図２Ｅは、図２ＤのＱＤ色フィルタを利用する、ＬＣＤデバイスを図示する。
【図３−１】図３Ａは、層スタックがサブピクセルセル内に局所カットオンフィルタを含まない、ＬＣＤデバイスの上側層の概略図である。図３Ｂは、ＱＤ色フィルタ内に青色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、赤色サブピクセルとを含む、図３Ａによる、ＬＣＤデバイスの上側層の断面側面図である。
【図３−２】図３Ｃは、本デバイスの青色放出波長よりも短い波長を有する放射を吸収する、包括（ｇｌｏｂａｌ）カットオンフィルタの吸光度スペクトルを示す。
【図３−３】図３Ｄは、サブピクセル内のＱＤ含有層に隣接する局所（ｌｏｃａｌ）光フィルタ層を含む、ＱＤ色フィルタの実施形態の断面側面図を示す。図３Ｅは、赤色サブピクセル特有カットオンフィルタ層の吸光度スペクトル、発光層内の赤色放出ＱＤの吸光度スペクトル、および赤色サブピクセルのための発光層内の赤色放出ＱＤの放出スペクトルを示す。
【図３−４】図３Ｆは、層スタックがさらに包括カットオンフィルタ層を含むことを除いて、図２Ａのものに類似するＬＣＤデバイスの上側層の概略図である。図３Ｇは、ＱＤ色フィルタ内に青色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、赤色サブピクセルとを含む、図３Ｆによる、ＬＣＤデバイスの上側層の断面側面図である。
【図３−５】図３Ｈは、包括カットオンフィルタ層の吸光度スペクトル、赤色サブピクセル特有局所カットオンフィルタ層の吸光度スペクトル、発光層内の赤色放出ＱＤの吸光度スペクトル、赤色サブピクセルのための発光層内の赤色放出ＱＤの放出スペクトル、および青色発光層内の青色放出ＱＤの放出スペクトル（または代替として、青色サブピクセルを通して透過される青色ＢＬＵに関する青色発光スペクトル）を示す。
【図４Ａ】図４Ａは、ＱＤ色フィルタのサブピクセルセル内に局所光フィルタ層をインクジェット印刷する、プロセスを示す。図４Ｂは、ＱＤ色フィルタのサブピクセルセル内にＱＤ含有発光層をインクジェット印刷する、プロセスを示す。
【図４Ｂ】図４Ａは、ＱＤ色フィルタのサブピクセルセル内に局所光フィルタ層をインクジェット印刷する、プロセスを示す。図４Ｂは、ＱＤ色フィルタのサブピクセルセル内にＱＤ含有発光層をインクジェット印刷する、プロセスを示す。
【図５】図５は、色増進デバイスのための２つの保護層の間に配置される、量子ドット含有層の断面側面図を示す。
【図６】図６は、概して、ＬＣＤデバイスの構成要素の概略分解斜視図を図示する。
【図７】図７Ａは、複数のデバイス基板をインクジェット印刷するための基板トレイの断面側面図を示す。図７Ｂは、図７Ａの基板トレイの上面図を示す。
【図８】図８は、不連続量子ドット含有層を有する、エッジリットＣＥＤの一実施形態の上面図を示す。
【図９】図９は、図８のＣＥＤの断面側面図を示す。
【図１０】図１０は、不連続量子ドット含有層を有する、エッジリットＣＥＤの別の実施形態の断面側面を示す。
【図１１】図１１は、不連続散乱ナノ粒子含有層と、別個の量子ドット含有層とを有する、エッジリットＣＥＤの実施形態の断面側面図を示す。
【図１２】図１２は、量子ドット含有層内にプラズモニック散乱ナノ粒子を有する、図１１のＣＥＤを示す。
【図１３】図１３は、その長さに沿って可変厚さを伴う連続散乱ナノ粒子含有層と、別個の量子ドット含有層とを有する、エッジリットＣＥＤの実施形態の断面側面図を示す。
【図１４】図１４は、量子ドットおよび散乱ナノ粒子を両方とも含有し、その長さに沿って可変厚さを有する連続層を有する、エッジリットＣＥＤの実施形態の断面側面図を示す。
【図１５】図１５は、その長さに沿って均一な厚さを伴う連続散乱ナノ粒子含有層と、別個の量子ドット含有層とを有する、エッジリットＣＥＤの実施形態の断面側面図を示す。
【図１６】図１６は、量子ドットおよび散乱ナノ粒子を両方とも含有し、その長さに沿って均一な厚さを有する連続層を有する、エッジリットＣＥＤの実施形態の断面側面図を示す。
【図１７】図１７は、不連続量子ドット含有層を有する、バックリットＣＥＤの実施形態の断面側面図を示す。
【図１８】図１８は、不連続散乱ナノ粒子含有層と、別個の量子ドット含有層とを有する、バックリットＣＥＤの実施形態の断面側面図を示す。
【図１９】図１９は、その長さに沿って均一な厚さを伴う連続散乱ナノ粒子含有層と、別個の量子ドット含有層とを有する、バックリットＣＥＤの実施形態の断面側面図を示す。
【図２０】図２０は、量子ドットおよび散乱ナノ粒子を両方とも含有し、その長さに沿って均一な厚さを有する連続層を有する、バックリットＣＥＤの実施形態の断面側面図を示す。
【図２１】図２１は、その長さに沿って厚さ変調を伴う連続散乱ナノ粒子含有層と、その長さに沿って随意の厚さ変調を伴う別個の量子ドット含有層とを有する、バックリットＣＥＤの実施形態の断面側面図を示す。
【図２２】図２２は、デバイス基板上に量子ドットおよび散乱ナノ粒子を含有する層をインクジェット印刷するための方法の概略図である。
【図２３】図２３は、基板上にシール層を形成し、随意に、障壁層もまた形成するための方法の概略図である。
【図２４】図２４は、シール層のシールバンク間にＣＥＤの１つまたはそれを上回る層を印刷し、次いで、ＣＥＤ層をシールする方法の概略図である。
【図２５】図２５は、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、アルコキシル化テトラヒドロフルフリルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、および２（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレートの構造、室温粘度、ならびに室温表面張力の表である。
【図２６】図２６は、ＱＤ含有インク組成物を調合する方法に関するフローチャートを示す。
【図２７】図２７は、実施例１に説明されるような、２つのベースインク組成物に関する調合の表である。
【図２８】図２８は、実施例１に説明されるような、それらの室温表面張力および粘度とともに、２つのＱＤ含有インク組成物に関する調合の表である。
【図２９Ａ】図２９Ａは、緑色放出ＱＤと組み合わせて銀ナノ粒子プラズモニック散乱体を含有する層に関し、かついずれの銀ナノ粒子プラズモニック散乱体も伴わずに緑色放出ＱＤのみを含有する層に関する放出スペクトルを示す。
【図２９Ｂ】図２９Ｂは、赤色放出ＱＤと組み合わせて銀ナノ粒子プラズモニック散乱体を含有する層に関し、かついずれの銀ナノ粒子プラズモニック散乱体も伴わずに緑色放出ＱＤのみを含有する層に関する放出スペクトルを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明
ＱＤ含有フィルムを形成するためのインク組成物が、提供される。また、提供されるものは、インクジェット印刷を介してＱＤ含有フィルムを形成するための方法およびＱＤ含有フィルムを組み込む光子デバイスである。ＱＤ含有フィルムは、種々の光電子デバイス内の発光層として組み込まれることができる。続く説明は、ＬＣＤまたは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）等のデバイス内の色フィルタ層および色増進層としてのＱＤ含有フィルムの使用を例証するが、ＱＤ含有フィルムは、ＱＤ含有発光層を含む他のデバイスの中に組み込まれることができる。
（ＱＤ含有層を組み込む色フィルタを有するディスプレイデバイス）
【００１１】
図１Ａは、ＬＣＤディスプレイデバイス内に含まれ得る種々の層を表す、概略図である。種々のディスプレイデバイスに関して、例えば、種々のＬＣＤデバイスに関して、かついくつかのタイプの有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）デバイスに関して、光が、色フィルタアレイの個々のサブピクセルの後部に位置する白色光の源から指向される。サブピクセルは、限定ではないが、赤色（Ｒ）サブピクセル、緑色（Ｇ）サブピクセル、および／または青色（Ｂ）サブピクセルであり得る。ＬＣＤデバイスに関して、光源は、表示されるべき画像に基づいて調節され得る共通の輝度において、色フィルタアレイ内の多くのサブピクセルを一度に照射するバックライト源であり得る。色フィルタアレイのサブピクセルのそれぞれを通して透過される光はさらに、色フィルタアレイの各サブピクセルと関連付けられる対応する液晶フィルタによって変調されることができる。液晶フィルタは、例えば、トランジスタ回路によって制御されることができる。ＯＬＥＤデバイスの場合では、色フィルタアレイのサブピクセルのそれぞれに供給される光が、典型的には、白色ＯＬＥＤデバイスから発し、各サブピクセルの輝度が、トランジスタ回路によって変調される。ＬＣＤデバイスまたはＯＬＥＤデバイスのいずれかの種々の実施形態に関して、色フィルタアレイの各サブピクセルは、サブピクセル色と関連付けられる規定された電磁波長帯域幅内の光のみを透過する光濾過媒体を含有する。従来の色フィルタアレイの製造は、例えば、サブピクセルの間に遮光性「ブラックマトリクス」材料を加工するためのブランケットコーティング、露光、および現像の多くの別個のシーケンス、ならびに個々の色フィルタ材料堆積シーケンス（例えば、Ｒ、Ｇ、およびＢ毎に１回）の両方を要求する複雑なプロセスである、例えば、フォトリソグラフィ技法を使用して行われることができる。図１Ａは、種々の実施形態では、液晶に向かって位置付けられる偏光子面上にコーティングされ得る、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層を示すが、ＬＣＤディスプレイデバイスの種々の実施形態は、偏光子上にＩＴＯコーティングを含んでいない。本デバイスは、周囲光によって引き起こされるグレアを低減させるために、防眩層を有し得る。
【００１２】
図１Ｂは、本教示による、ＬＣＤディスプレイデバイス内に含まれ得る種々の層を表す、概略図である。図１Ｂのデバイスでは、図１Ａに示される色フィルタは、ＱＤを使用して加工された色フィルタ層によって置換されている。ＱＤは、第１の波長または第１の範囲の波長を有する入射放射を吸収し、放射のエネルギーを、光学スペクトルの非常に狭い部分内でＱＤから放出される異なる波長または異なる範囲の波長を有する光に変換する、小型結晶粒子である。したがって、適切な濃度および比率における適切なサイズならびに材料のＱＤを発光デバイス層の中に組み込むことによって、その層は、層を組み込む光子デバイスの吸収および／または放出スペクトルを改変するように設計されることができる。したがって、ＱＤ含有色フィルタ層は、それらが紫外線または青色光等の第１の波長もしくは波長範囲を有する入射光を、その少なくとも一部を赤色および／または緑色光等の異なる波長もしくは波長範囲を有する光に変換することによって「濾過」するため、そのように呼ばれる。図１Ｂに描写されるように、ＱＤ含有色フィルタの第１の側上には、偏光子層が、存在し得る。
【００１３】
ＬＣＤデバイスはまた、ＱＤ含有色フィルタ（本明細書ではＱＤ色フィルタと称される）と併せてフォトルミネセンス防止層を利用してもよい。ＱＤを利用する色フィルタサブピクセルは、ディスプレイの前部にあるため、周囲光を色フィルタ層内のＱＤのための励起源として作用させることを回避することが、望ましい。故に、ＬＣＤデバイスの種々の実施形態は、フォトルミネセンス防止層として作用する種々の局所および包括フィルタ層を利用する。同様に、フィルタの本層はまた、（ＱＤ層によって吸収および変換されていない）過剰な青色光が透過されず、したがって、ディスプレイの色域を減少させないように防止するために利用されることができる。さらに、本明細書により詳細に説明されるように、インクジェット印刷が、ＱＤ色フィルタの種々の実施形態のＱＤ含有層ならびにそのようなデバイスのための種々のフォトルミネセンス防止層を加工するために使用されることができる。
【００１４】
図２Ａは、図１Ｂに示されるタイプのＬＣＤデバイスの上側層の概略図である。図２Ｂは、ＬＣＤデバイスの上側層の断面図である。図１Ｂに関して留意されるように、ＱＤ色フィルタのＱＤ含有層の第１の側上には、偏光子層が、存在し得る。図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｅ、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｆ、および３Ｇに関して、概して、本明細書に図示されるようなＱＤ含有色フィルタの種々の実施形態では、ＩＴＯフィルム等の伝導性フィルムが、偏光子層上にコーティングされることができる一方、他の実施形態では、本デバイスは、ＩＴＯコーティングを要求しない場合がある。伝導性コーティングが利用されるＬＣＤデバイスの種々の実施形態では、他の伝導性透明材料もまた、使用されることができ、例えば、限定ではないが、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、ドープ酸化亜鉛、およびグラフェン、ならびにそのような材料の組み合わせが、使用されることができる。図２Ｂに示されるように、ＱＤ色フィルタは、サブピクセルバンク（厚い黒色区分として描写される）によって画定される複数のサブピクセルセルを含む。サブピクセルセル内に形成されるサブピクセルは、赤色サブピクセル（図２Ｂでは「Ｒ」を用いて指定される）と、緑色サブピクセル（図２Ｂでは「Ｇ」を用いて指定される）と、青色サブピクセル（図２Ｂでは「Ｂ」を用いて指定される）とを含む。各赤色サブピクセルは、ポリマーマトリクス中に分散された赤色放出ＱＤを含有する赤色発光層を含む。同様に、各緑色サブピクセルは、ポリマーマトリクス中に分散された緑色放出ＱＤを含有する緑色発光層を含む。ＢＬＵが紫外線であるＬＣＤデバイスのいくつかの実施形態では、各青色サブピクセルは、ポリマーマトリクス中に青色放出ＱＤを含有する青色発光層を含む。ＢＬＵが青色光であるＬＣＤデバイスの他の実施形態では、ＱＤ色フィルタ内の青色サブピクセルは、ＱＤを含む必要はないが、随意に、少なくとも部分的にＢＬＵから青色光を透過するポリマーマトリクスを含むことができる。サブピクセル内のポリマーマトリクスは、可視スペクトルの少なくともある部分を横断して光を透過することが可能である。例証として、ＢＬＵは、１つまたはそれを上回る青色ＬＥＤから構成されてもよい。
【００１５】
図２ＢのＬＣＤデバイスでは、フォトルミネセンス防止層が、包括カットオンフィルタ層および局所カットオンフィルタ層の形態において提供される。包括および局所カットオンフィルタ層（包括光フィルタ層および局所光フィルタ層とも称される）の構造についてのより多くの情報が、図３Ａ、３Ｂ、３Ｆ、および３Ｇ、ならびに下記のそれらの付随の説明に提供される。
【００１６】
ＱＤに加えて、サブピクセルの発光層は、幾何学散乱ナノ粒子（ＧＳＮＰ）、プラズモニック散乱ナノ粒子（ＰＳＮＰ）、またはそれらの組み合わせであり得る、散乱ナノ粒子（ＳＮＰ）を含有することができる。ＰＳＮＰおよびＧＳＮＰは、概して、少なくとも１つのナノスケール寸法、すなわち、約１，０００ｎｍを上回らない少なくとも１つの寸法を有するであろうが、ナノ粒子は、丸形粒子である必要はないことに留意されたい。例えば、ナノ粒子は、ナノワイヤ等の伸長粒子または不規則な形状の粒子であり得る。そのような散乱ナノ粒子はまた、いずれのＱＤも含有していない青色サブピクセルのマトリクス材料中に含まれることができる。ＧＳＮＰによる散乱は、粒子の表面における屈折によって遂行される。ＧＳＮＰの実施例は、酸化ジルコニウム（すなわち、ジルコニア）、酸化チタン（すなわち、チタニア）、および酸化アルミニウム（すなわち、アルミナ）等の金属酸化物ナノ粒子を含む。ＰＳＮＰは、入射光が、ナノ粒子の表面から外に延在する局所発振電場を生成する、電子密度波をナノ粒子において励起する点において特徴付けられる。粒子の散乱効果に加えて、ＰＳＮＰが１つまたはそれを上回るＱＤに近接近している場合、本電場は、ＱＤに結合し、それによって、ＱＤ層の吸収を増進することができる。ＰＳＮＰの実施例は、銀のナノ粒子等の金属ナノ粒子を含む。
【００１７】
図２Ｃは、基板１１０内に形成される複数のサブピクセル１１５の中にインクジェット印刷を使用して形成され得るＧＳＮＰを含む、ＱＤ色フィルタ１６０の実施例を示す。図２Ｃに描写されるように、緑色ＱＤを含有するインク組成物（ＣＦＩＧ）、青色ＱＤを含有するインク組成物（ＣＦＩＢ）、および赤色ＱＤを含有するインク組成物（ＣＦＩＲ）が、それぞれ、ＱＤ色フィルタ１６０の緑色、青色、および赤色発光層を形成するために印刷されることができる。概して、図２Ｃに図示されるように、種々のＱＤインクは、緑色サブピクセル、赤色サブピクセル、および青色サブピクセル内に組み込まれ得る、ＳＮＰ（白丸によって表される）を含むことができる。（図２Ｃに描写されるように、緑色ＱＤは、より小さい黒丸によって表され、赤色ＱＤは、より大きい黒丸によって表される。）ＳＮＰは、ポリマーマトリクス中の光散乱中心として作用することによって、増進された光吸収および抽出を提供する。ＱＤと組み合わせてＳＮＰを含むことは、光子とＱＤとの間により多くの相互作用、したがって、ＱＤによるより多くの光吸収が存在するように、発光層の内部の光子散乱を増加させることによって、ＱＤ含有サブピクセルの色変換効率を増加させることができる。
【００１８】
青色サブピクセル内に青色放出ＱＤを含むＱＤ色フィルタの実施形態では、ＳＮＰ（例えば、ＧＳＮＰ）もまた、それらのサブピクセル内に含まれ得る。しかしながら、ＱＤが欠如する青色サブピクセルであっても、ポリマーマトリクス中に分散されたＳＮＰを含み、放出される青色光の光学的外観（例えば、ヘイズおよび鏡面放出）が放出される赤色ならびに緑色光のものと類似するように、赤色および緑色サブピクセルによって提供される等方性の赤色および緑色発光と同等またはほぼ同等である青色サブピクセルからの等方性の青色発光を提供することができる。しかしながら、サブピクセル内の周囲光の不要な散乱を回避するために、発光層のいくつかの実施形態は、ＳＮＰがない。
【００１９】
ＱＤおよび、存在する場合、ＧＳＮＰならびに／もしくはＰＳＮＰは、それらをインク組成物中に含み、インク組成物をサブピクセルセル内の層としてインクジェット印刷することによってそれらを堆積させ、印刷されたインク組成物を乾燥および／または硬化させることによって、サブピクセルの発光層の中に組み込まれることができる。例証として、散乱のタイプに応じて、約４０ｎｍ〜約１μｍの範囲内の効果的な散乱ナノ粒子サイズが、噴射可能インクにおける使用のために選択されることができる。ＧＳＮＰは、典型的には、ＰＳＮＰよりも大きく、両方のタイプの粒子は、概して、ＱＤよりも大きいであろう。例証にすぎないが、インク組成物およびそれから形成される層の種々の実施形態では、ＧＳＮＰは、約１００ｎｍ〜約１μｍの範囲内の効果的なサイズを有し、ＰＳＮＰは、約１０ｎｍ〜約２００ｎｍの範囲内の効果的なサイズを有する。
【００２０】
図２Ｄは、概して、ＱＤ色フィルタ１６０の種々の実施形態上にポリマー層を印刷するためのプロセスを図示する。本教示によると、ポリマー層１７０は、ＱＤ色フィルタのＱＤ含有発光層の形成後に印刷されることができる。本教示によると、ポリマー層１７０は、平坦化層であり得る。種々の実施形態では、ポリマー層１７０は、加えて、保護層として作用し得る平坦化層であり得る。ＱＤ色フィルタの種々の実施形態に関して、図２Ｅに関してより詳細に説明されるであろうように、ポリマー層１７０は、無機障壁層にわたって印刷されることができる。本明細書により詳細に説明されるであろうように、ポリマー層１７０は、続いて硬化または乾燥されると、ポリマー層１７０を形成し得るポリマーベースのインク組成物から形成されることができる。ポリマー層１７０は、例えば、厚さが約１μｍ（ミクロン）〜約５μｍ（ミクロン）であり得る。概して、図２Ｄに図示されるように、例えば、サブピクセルセル内に起こるメニスカスの形成と併せて、サブピクセルセル構造の結果として起こる表面トポロジが、存在し得る。したがって、インクジェット印刷は、例えば、凹部が存在する面積にわたってポリマーベースのインク組成物のより多くのものを印刷し、凹部の面積に対して隆起される面積にわたってポリマーベースのインク組成物のより少ないものを印刷することによって、表面トポロジにおける変動を補償するように行われることができる。
【００２１】
図２Ｄのポリマー層１７０を形成するために使用され得る本教示のポリマーベースのインク組成物の種々の実施形態では、種々の形状および材料の粒子が、ＱＤ含有サブピクセルにわたって形成されるポリマー層の屈折率調節を提供する目的のために、インク組成物に添加されることができる。インク組成物を形成するそのようなポリマーフィルムの種々の実施形態では、例えば、約５ｎｍ〜約５０ｎｍのサイズの酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、および酸化ハフニウム等の金属酸化物ナノ粒子が、インクに添加されることができる。インク組成物を形成するそのようなポリマーフィルムの種々の実施形態に関して、グラフェンナノリボンおよびグラフェンプレートレット等のグラフェンナノ構造が、ポリマー層を通した水蒸気透過を実質的に低減させるために、インク組成物に添加されることができる。本教示によると、グラフェンプレートレットは、例えば、厚さが約０．１ｎｍ〜約２ｎｍおよび直径が約１００ｎｍ〜約１μｍ（ミクロン）の寸法を有することができる一方、グラフェンナノリボンは、例えば、厚さが約０．１ｎｍ〜１０ｎｍおよび約１ｎｍ〜約２０ｎｍの長さの寸法を有することができる。本教示のインク組成物中の種々のグラフェンナノ粒子の装填量は、約０．１％〜１．０％であり得る。
【００２２】
図２Ｅは、概して、本明細書に前述で議論されたようなＩＴＯ層が随意であり得る、偏光子に向かって配向されるＱＤ色フィルタ１６０の平坦化層１７０を描写する、例えば、図１Ｂに描写されるようなＬＣＤデバイスの一部を図示する。ＱＤ色フィルタ１６０の種々の実施形態では、平坦化層は、例えば、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルム、アクリレート系ポリマーフィルム、または同等物であり得る。ＱＤ色フィルタ１６０のＱＤ含有サブピクセル内に埋設されたＱＤは、水蒸気、酸素、およびオゾン等の大気ガスに暴露されると劣化することが公知である。したがって、ＱＤ色フィルタの種々の実施形態では、ポリマー層１７０は、水蒸気、酸素、および／またはオゾンの進入からＱＤ含有層を保護する無機障壁層に結合されることができる。ポリマー層１７０の上方または下方に配置され得る無機障壁層は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸窒化物、金属オキシホウ化物、およびそれらの組み合わせ等の無機材料から成ることができる。例えば、無機障壁層は、窒化シリコン材料（ＳｉＮｘ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、または酸窒化シリコン材料（ＳｉＯｘＮｙ）、もしくはそれらの組み合わせ等の材料から成ることができる。本教示によると、層１７０は、第２のポリマー層が後に続く、本明細書に説明されるような少なくとも１つの無機障壁材料を含む第１の障壁層の組み合わせであり得る。存在する場合、ポリマー平坦化層および障壁層は、電磁スペクトルの可視領域内の光を透過することが可能であるべきである。ポリマー保護層は、米国特許公開第２０１６／００２４３２２号によって例示されるように、インクジェット印刷を使用して堆積されることができる。
【００２３】
周囲光による量子ドットの励起を防止するために、ＣＥＤの３つの実施形態、すなわち、（１）包括カットオンフィルタのみを含有するＣＥＤ、（２）局所カットオンフィルタのみを含有するデバイス、および（３）包括ならびに局所カットオンフィルタを両方とも含有するデバイスが、提案される。
【００２４】
ＬＣＤデバイスのいくつかの実施形態は、いずれの局所カットオンフィルタも伴わずに、包括カットオンフィルタ層を含むであろう。１つのそのようなデバイスが、図３Ａおよび３Ｂに図式的に示される。図３Ａは、ＬＣＤデバイスの上側層の概略図である。図３Ｂは、ＱＤ色フィルタ層内に青色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、赤色サブピクセルとを含む、上側層の断面側面図である。包括カットオンフィルタは、ガラス基板の両側上に堆積されることができる。青色放出よりも短い波長を伴う周囲光は、ＱＤ層に入射しないように遮断され、したがって、赤色および緑色ＱＤを励起しないであろう。本包括カットオンフィルタ層は、連続的であり、パターン化されていなくてもよく、ＱＤ色フィルタの基板の両側上に配置されてもよい。包括カットオンフィルタ層は、望ましくは、急激なカットオンフィルタ特性を伴う高い光学性能がある。
【００２５】
図３Ｄは、各サブピクセルセル内に基板とＱＤ含有層の発光面との間に配置される局所光フィルタ層を含む、ＱＤ色フィルタの実施形態の断面側面図を示す。これらの局所光フィルタ層は、そうでなければＱＤ含有層に入射し、ＱＤによって吸収され、不要なフォトルミネセンスを生成し、ＬＣＤの光学品質を劣化させるであろう、本デバイスに入射する周囲光を濾過して取り除く役割を果たす。同一の機構によって、これらの局所光フィルタはまた、ＱＤ層によって吸収されておらず、そうでなければディスプレイの減少された彩度および減少された色域を引き起こすであろう、ＢＬＵからのいずれの過剰な青色光も濾過して取り除くことができる。図３Ｅに図示されるように、局所光フィルタ層（ＬＦ）は、サブピクセル特有カットオンフィルタとして作用し、ＱＤ含有発光層内のＱＤの放出波長を下回る波長における放射を吸収し、ＱＤ含有発光層の放出波長およびそれを上回る波長における放射を透過する。図３Ｅでは、局所光フィルタ層は、赤色サブピクセルに関して図示される。局所光フィルタ層は、適切な光吸収性質を伴う光吸収体を含む。したがって、赤色サブピクセルのための局所光フィルタ層（ＬＦＲ）は、赤色放出サブピクセル内の赤色放出ＱＤの赤色発光波長を下回る波長における放射を吸収し、赤色放出サブピクセル内の赤色放出ＱＤの赤色発光波長およびそれを上回る波長における放射を透過する、光吸収体を含むであろう。同様に、緑色サブピクセルのための局所光フィルタ層（ＬＦＧ）は、緑色放出サブピクセルの緑色発光波長を下回る波長における放射を吸収し、緑色放出サブピクセルの緑色発光波長およびそれを上回る波長における放射を透過する、光吸収体を含むであろう。また、青色ＱＤが使用されている場合、青色サブピクセルのための局所光フィルタ層（ＬＦＢ）は、青色放出サブピクセルの青色発光波長を下回る波長における放射を吸収し、青色放出サブピクセルの青色発光波長およびそれを上回る波長における放射を透過する、光吸収体を含むであろう。局所光フィルタ層は、青色サブピクセルにＱＤがない場合に省略され得、その場合では、青色サブピクセルに対応するサブピクセルセルは、青色光に対して光学的に透明であるマトリクス材料を用いて完全に充填され得る。局所フィルタは、例えば、インクジェット印刷を使用して堆積されることができ、光吸収材料は、ＱＤ色フィルタのＱＤ含有発光層がサブピクセルセル内に堆積される前に、サブピクセルセルの中に堆積され、乾燥／硬化されるであろう。このように、２つの離散層が、サブピクセルセル内に形成され得、局所カットオンフィルタ層は、組立後に本デバイスの外側に面し、したがって、不要な励起からＱＤ色フィルタ層を保護する。
【００２６】
図２Ｂに示されるＬＣＤの変形例では、局所光フィルタ層は、それらのサブピクセルセル内ではなく、それらの個別のサブピクセルセルの真下に形成されることができる。本変形例では、局所光フィルタ層は、例えば、フォトリソグラフィを使用して、サブピクセルセルにわたってあるパターンで形成され得る。
【００２７】
ＬＣＤデバイスのいくつかの実施形態では、包括カットオンフィルタ層が、局所カットオンフィルタ層と組み合わせられる。そのようなデバイスでは、ディスプレイデバイスの青色放出波長よりも短い波長を有する周囲光は、包括カットオンフィルタ層によって遮断されるであろう。しかしながら、青色放出波長よりも長いが、個別のサブピクセル場所におけるＱＤの放出波長よりも短い波長を有する光は、依然として、ＱＤの励起を引き起こし得る。光学スペクトルの本特定の部分のみを遮断する局所カットオンフィルタが、包括カットオンフィルタと併せて、周囲光によるＱＤの励起を排除する（または有意に低減させる）ことができる。同時に、該性質を伴う局所カットオンフィルタは、ＱＤ色フィルタによって吸収されなかったＢＬＵからの過剰な青色光を遮断するであろう。本プロセスによって、ディスプレイの彩度および色域は、増進されることができる。局所カットオンフィルタ層および包括カットオンフィルタ層を組み込むディスプレイデバイスの実施形態が、図３Ｆならびに３Ｇに図示され、本システムのスペクトル関数が、図３Ｈに示される。
【００２８】
図３Ｆは、ＬＣＤデバイスの上側層の概略図である。図３Ｇは、ＱＤ色フィルタ内に青色サブピクセルと、緑色サブピクセルと、赤色サブピクセルとを含む、上側層の断面側面図である。ＬＣＤデバイスの本実施形態では、ＱＤ色フィルタは、図３Ｄに示されるものと同一の構造を有し、包括カットオンフィルタ層は、サブピクセルセルの全てを覆う。上記に議論されるように、包括カットオンフィルタ層は、周囲入射光のための付加的層として作用し、本デバイスの最も短い放出波長を下回る、例えば、本デバイスの青色放出波長を下回る波長における放射を吸収する。図３Ｆ、３Ｇ、および３Ｈに示されるＬＣＤの実施形態では、赤色サブピクセルは、周囲入射光のためのバンドパスフィルタとして作用する局所カットオンフィルタ層を含む。類似局所光フィルタ層が、緑色および／または赤色サブピクセル内に含まれることができる。
【００２９】
ＱＤ色フィルタ内のＱＤ含有層とは別個の層として局所フィルタを提供することに加えて、またはその代替として、光吸収材料は、それらをＱＤ含有インク組成物中に含み、サブピクセルセル内のＱＤ含有層としてインク組成物をインクジェット印刷し、印刷されたインク組成物を硬化させることによって、ＱＤ色フィルタ層の中に組み込まれることができる。ここでは描写されないが、光吸収材料、ＱＤ、および随意に、任意のＧＳＮＰならびに／もしくはＰＳＮＰは、単一のインク組成物中に含まれ、光吸収体およびＱＤが均一に分配されるサブピクセルセル内の単一の層として印刷され得ることを理解されたい。しかしながら、そのような実施形態では、それらが青色光の透過を完全には防止しないように光吸収材料およびポリマーマトリクス材料を選択することが、望ましくあり得る。局所光フィルタ層内への包含に関して好適な光吸収体は、アゾ染料、無機顔料、およびそれらの組み合わせ等の有機染料分子を含む。
【００３０】
複数の緑色サブピクセルと、赤色サブピクセルと、青色サブピクセルとを含む、ＱＤ色フィルタをインクジェット印刷するプロセスが、図２Ｃに図式的に示され、それによって、緑色フィルタインク組成物ＣＦＩＧが、第１のインクジェット印刷ノズルを使用して、緑色サブピクセルのためのサブピクセルセルの中に直接印刷され、青色フィルタインク組成物ＣＦＩＢが、第２のインクジェット印刷ノズルを使用して、青色サブピクセルのためのサブピクセルセルの中に直接印刷され、赤色フィルタインク組成物ＣＦＩＲが、第３のインクジェット印刷ノズルを使用して、赤色サブピクセルのためのサブピクセルセルの中に直接印刷される。代替として、異なる色サブピクセルが、同一のインクジェット印刷ノズルを使用して、連続的に印刷されることができる。色フィルタインク組成物はそれぞれ、有機ポリマーバインダ材料、有機溶媒、またはそれらの混合物中にその個別の色放出ＱＤを含有する。硬化性有機ポリマーバインダ材料は、ポリマーマトリクス材料を形成するように硬化し、下記により詳細に議論されるように、種々の有機モノマー、オリゴマー、および／またはポリマーを含むことができる。加えて、色フィルタインク組成物は、架橋剤、光開始剤、またはその両方を含むことができる。
【００３１】
局所光フィルタ層を有するＱＤ色フィルタをインクジェット印刷するプロセスが、図４Ａおよび４Ｂに図式的に示され、それによって、局所光フィルタ層は、ＱＤ含有発光層を印刷することに先立って、サブピクセルセル内に印刷される。図４Ａに示されるように、緑色局所光フィルタインク組成物ＬＦＩＧが、第１のインクジェット印刷ノズル（またはノズルの第１のセット）を使用して、緑色サブピクセルのためのサブピクセルセルの中に直接印刷され、青色局所光フィルタインク組成物ＬＦＩＢが、第２のインクジェット印刷ノズル（またはノズルの第２のセット）を使用して、青色サブピクセルのためのサブピクセルセルの中に直接印刷され、赤色局所光フィルタインク組成物ＬＦＩＲが、第３のインクジェット印刷ノズル（またはノズルの第３のセット）を使用して、赤色サブピクセルのためのサブピクセルセルの中に直接印刷される。代替として、異なる色サブピクセルが、同一のインクジェット印刷ノズル（ノズルのセット）を使用して、連続的に印刷されることができる。局所光フィルタインク組成物はそれぞれ、バインダ材料、溶媒、またはそれらの混合物中にその個別の光吸収材料を含有する。硬化性バインダ材料は、マトリクス材料を形成するように硬化し、下記により詳細に議論されるように、種々の有機モノマー、オリゴマー、および／またはポリマーを含むことができる。加えて、局所光フィルタインク組成物は、架橋剤、光開始剤、またはその両方を含むことができる。いったんサブピクセル特有局所光フィルタ層がそれらの個別のサブピクセルセルの底部に形成されると、ＱＤ含有発光層は、図４Ｂに図示されるように、硬化または乾燥された局所光フィルタ層にわたって印刷されることができる。ディスプレイの最終組立後、色フィルタ基板は、外側に面し、ＱＤ含有層は、ディスプレイの内部に面する。
【００３２】
ＱＤ含有層および光吸収材料を含有する層を印刷するための種々の代替プロセスでは、ＱＤおよび光吸収材料の混合物を含有する単一のインク組成物が、最初に単一の層として適用（例えば、インクジェット印刷）され、光吸収材料を含有する層がＱＤを含有する層から分離するような様式で乾燥され、２層構造をもたらす。例えば、ＱＤが長い炭水化物配位子を用いてキャッピングされる場合、インク組成物の残りの光吸収体含有部分が乾燥する前に、それらを好適な溶媒を用いて相分離して除去することが、可能である。代替として、光吸収材料の可溶性は、本材料（またはこれが溶解されるマトリクス）が、材料の可溶性限界に起因して、最初に固体化するように選択され得る。
（ＱＤ含有色増進層）
【００３３】
本発明者らは、インクジェット印刷技法が革新的なＱＤ含有ＣＥＤを提供するために使用され得ることを認識している。本教示の種々のＣＥＤは、マトリクス中に分散された量子ドットを含む。ＣＥＤは、ＱＤ含有インクジェット印刷可能インク組成物を使用して、連続または不連続インクジェット印刷層として形成されることができる。その結果、ＣＥＤの組成、幾何学形状、および場所は、種々のデバイス用途のために精密に調整されることができる。適切な濃度および比率における適切なサイズならびに材料のＱＤをＣＥＤの中に組み込むことによって、ＣＥＤは、ＣＥＤを組み込む光子デバイスの吸収および／または放出スペクトルを改変するように設計されることができる。
【００３４】
ＣＥＤの基本的実施形態の断面図が、図５に図式的に描写される。本ＣＥＤは、ポリマーマトリクス等のマトリクス５８５中に複数のＱＤ５８０、５９０を含有するＱＤ含有層５７２を含む。ＱＤ含有層５７２は、随意に、それぞれ、第１および第２の保護層５７４Ａと５７４Ｂとの間に位置付けられることができる。ＱＤ含有層５７２は、描写されるように、より小さい球体として示される複数の緑色放出ＱＤ５８０ならびにより大きい球体として示される複数の赤色放出ＱＤ５９０を有する。図５に示されるように、緑色放出ＱＤ５８０および赤色放出ＱＤ５９０は、例えば、可視スペクトル内の光を透過することが可能なポリマーマトリクスであり得る、マトリクス５８５を通して分散される。さらに、第１および第２の保護層５７４Ａおよび５７４Ｂは、水蒸気、酸素、ならびにオゾン等の大気ガスに対するＱＤの感受性を考慮して、ＱＤ含有層５７２内に埋設されたＱＤのための保護を提供する。ＣＥＤの種々の実施形態では、第１および第２の保護層５７４Ａおよび５７４Ｂは、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、アクリレート系ポリマーフィルム、または同等物等のポリマーフィルム、もしくは無機障壁層、またはその２つの組み合わせであり得る。ＱＤマトリクス５８５のように、保護フィルムは、可視スペクトル内の光を透過することが可能である必要がある。
【００３５】
それらが組み込まれるデバイスに応じて、本教示のＣＥＤは、本デバイスによって出力される光の色域を増進することによって、エンドユーザの視覚体験を増進する、および／または改良された光学的明瞭さならびに輝度をエンドユーザに提供するために本デバイスの効率を増進することができる。同様に、層もまた、本デバイスに入射する放射の吸収効率を改良することができる。例えば、ＱＤ含有層が、セルに入射する放射の一部がセルの光活性材料によってより効率的に吸収される波長に変換されるように、光電池セルの表面上にインクジェット印刷されることができる。例証として、シリコンソーラーセル内のＱＤ含有層に入射する青色および／または紫外（ＵＶ）光は、ＱＤによって吸収され、シリコンによってより効率的に吸収される赤色光として放出されることができる。光電池セルでは、ＱＤ含有層は、光活性材料上に、または反射防止コーティングもしくは電極等の別の構成要素の表面上に直接印刷されることができる。
【００３６】
ＬＣＤデバイスでは、ＱＤ含有層は、導光面上に、またはリフレクタ、拡散体、もしくは偏光子等の別の構成要素の表面上に直接印刷されることができる。図６は、概して、ＣＥＤが組み込まれ得るＬＣＤデバイス６５０の一実施形態の分解斜視図を図示する。ＬＣＤデバイス６５０は、ＬＣＤパネル６５２を有することができる。ＬＣＤパネル６５２自体は、例えば、限定ではないが、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）層、液晶層、色フィルタアレイ（ＣＦＡ）層、および直線偏光子を含み得る、多くの構成要素層から成ることができる。付加的構成要素層は、別の偏光子６５４、それぞれ、第１および第２の輝度増進フィルム６５６Ａおよび６５６Ｂ、ならびにリフレクタフィルム６５８を含むことができる。ＬＣＤデバイス６５０は、導光板６６０を含み、これは、導光板６６０を通して伝搬され得る光の源として導光板６６０の端部の近位に位置付けられる複数のＬＥＤデバイス６６２を含むことができる。種々のＬＣＤデバイスに関して、導光板と関連付けられるＬＥＤデバイスは、白色または青色ＬＥＤ源のいずれかであり得るが、続いて本明細書に議論されるであろうように、ＬＣＤデバイス６５０に関して、複数のＬＥＤデバイス６６２は、例えば、限定ではないが、４４５ｎｍにおける輝線を伴う青色放出ＬＥＤであり得る。
【００３７】
複数のデバイス層は、インクジェット印刷プロセスの間に基板を定位置に保持し、インクジェットプリントヘッドに対して移動する基板トレイを使用して、同時に、または連続的印刷ステップの間の制御された遅延の有無を問わず、急速に連続して、複数の基板上にインクジェット印刷されることができる。これは、図７Ａおよび図７Ｂに図式的に図示され、これらは、それぞれ、アレイにおいて配置される複数のデバイス基板７０４を保持する基板トレイ７０２の断面側面図および上面図を示す。デバイス基板７０２は、例えば、導光体、リフレクタ、拡散体、偏光子、反射防止材料の層、または電極であり得る。基板の形状は、長方形形状に限定されない。例えば、半導体産業において使用されるようなウエハもまた、処理されることができる。基板トレイ７０４は、トレイが運動するとき、デバイス基板７０４が基板トレイの表面上の周囲で摺動しないように防止する、複数の固着特徴を含む。固着特徴は、種々の形態をとることができる。図７Ａおよび７Ｂに示される実施形態では、固着特徴は、基板トレイ７０４の上面７０８内に画定される複数の陥凹面積７０６である。デバイス基板は、基板をトレイに固定するための付加的機構の必要性なく、各陥凹面積内に設置されることができる。代替として、固着特徴は、基板をトレイに固定する、および／またはトレイ上の選択される場所における基板の精密な位置付けならびに整合を提供する、係止機構を含むことができる。例えば、ばね荷重されたピンが、基板が陥凹面積内で動き回らないように防止するために、デバイス基板７０４とその陥凹面積７０６の壁との間に設置されることができる。
【００３８】
トレイ上のデバイス基板の整合が重要であり、固着特徴の公差が十分に高くない場合、デバイス基板は、感覚フィードバックを伴う整合センサを使用して基板トレイ上に精密に整合して設置され、次いで、係止機構によってトレイ上に定位置に係止されることができる。本センサ支援整合は、基板トレイがインクジェットプリンタに移送された後であるが、ＱＤ含有層をインクジェット印刷することに先立って、または基板トレイがインクジェットプリンタに移送される前に実行されることができる。
【００３９】
ＱＤに加えて、ＱＤ含有層は、ＧＳＮＰ、ＰＳＮＰ、またはそれらの組み合わせを含有することができる。代替として、ＧＳＮＰおよび／またはＰＳＮＰは、ＣＥＤ内の１つまたはそれを上回る別個の層内に含有されることができる。ＧＳＮＰおよび／またはＰＳＮＰがＱＤ含有層内に組み込まれると、それらは、その層の変換性能を改良することができる。加えて、ＧＳＮＰおよびＰＳＮＰは、ＱＤ含有層のマトリクス中および／またはＣＥＤ内の別個の層内の光散乱中心として作用することによって、増進された光抽出を提供する。ＱＤと組み合わせてＧＳＮＰおよび／またはＰＳＮＰを含むことは、光子と散乱粒子との間により多くの相互作用、したがって、ＱＤによるより多くの光吸収が存在するように、量子ドット層の内部の光散乱を増加させることによって、ＣＥＤの色変換効率を増加させることができる。ＱＤのように、ＧＳＮＰおよびＰＳＮＰは、ＱＤ色フィルタに関して上記に説明されるように、それらをインク組成物中に含み、インク組成物を層としてインクジェット印刷することによってそれらを堆積させることによって、ＣＥＤの中に組み込まれることができる。
【００４０】
ＣＥＤ内のＱＤ含有層および／または散乱ナノ粒子含有層は、連続または不連続であり得、それらの長さに沿って、ならびに／もしくはそれらの厚さを通して、ＱＤおよび／または散乱粒子の均一な分布もしくは不均一な分布を有することができる。同様に、ＣＥＤ内のＱＤ含有層および／または散乱粒子含有層は、それらの長さに沿って均一もしくは不均一な厚さを有することができる。不均一なＱＤまたは散乱ナノ粒子分布もしくは不均一な層厚の使用は、例えば、層内のＱＤ励起光の不均一な強度分布をオフセットするために使用されることができる。例えば、所与の層内のＱＤおよび／または散乱ナノ粒子の勾配濃度の使用は、ＱＤ含有層に入射する光の強度におけるいずれの不均一性も補償することによって、ＣＥＤの長さに沿ってより均一な発光および／または色スペクトルを提供することができる。これは、続く実施形態におけるＬＣＤパネルアセンブリにおけるＣＥＤの種々の実施形態に関して例証される。
【００４１】
簡易化するために、図１２を除いて、下記に説明される図では、散乱ナノ粒子は、白丸を用いて表され、量子ドットは、黒（塗りつぶされた）丸によって表される。白丸によって表される散乱ナノ粒子は、ＧＳＮＰのみ、ＰＳＮＰのみ、またはＧＳＮＰおよびＰＳＮＰの混合物であり得、概して、ＳＮＰと称される。加えて、図に図示される実施形態のうちのいくつかは、いずれのＳＮＰも含んでいないＱＤ含有層を含む。図の全てに描写されないが、任意のＱＤ含有層もまた、任意の別個のＳＮＰ含有層の代替として、またはそれに加えて、ＳＮＰ（ＧＳＮＰ、ＰＳＮＰ、もしくはその両方）を含むことができる。
【００４２】
図８は、インクジェット印刷を使用して、ＱＤ材料をＬＣＤデバイスのサブアセンブリの中に組み込む、ＣＥＤ８００の上部平面図である。図６の導光板６６０およびＱＤ含有層６７０の組み合わせと同様に、ＣＥＤ８００は、同一の改良を達成するためのサブアセンブリとして使用されることができる。本実施形態では、ＣＥＤ８００は、導光板８１０上の閉じ込め領域内に堆積されたＱＤ含有構造８２２のパターン化されたアレイから成る、不均一なＱＤ含有層を有する。インクジェット印刷は、ＱＤ含有構造８２２を第１の表面８１１上に局所的に堆積させるために使用される。これらの構造の局所密度は、インクジェット印刷パターンによって制御される。ＱＤ含有構造あたりのＱＤの数は、インク組成物中のＱＤ濃度によって、インクジェット液滴体積によって、および／またはＱＤ含有構造あたりのインクジェット液滴の数によって制御されることができる。印刷プロセス前の第１の表面８１１の表面処理は、表面上の局所湿潤性質を調整するために使用されることができ、その結果、印刷されるＱＤ含有構造のサイズおよび形状を制御することができる。表面処理は、印刷分解能および構造プロファイルを増加させるためのパターン化された方式で実施されることができる。導光板８１０は、近端縁８１５に位置付けられるＬＥＤ８１２によって照射される。本エッジリット構成では、導光板８１０内の光の強度は、その長さに沿って減少する。その結果、導光板８１０から外部結合された光は、不均一な光強度分布でＱＤ含有構造８２２に入射し、近端縁８１５により近接するＱＤ含有構造の中に外部結合された光の強度は、遠端縁８１６に近接するものの中に外部結合された光の強度を上回る。この理由から、ＱＤ含有構造８２２の局所密度は、導光板８１０の長さに沿って勾配を有し、近端縁８１５においてより低い密度のＱＤ含有構造８２２を伴い、導光板８１０の対向する縁においてより高い密度のＱＤ含有構造８２２を伴う。ＱＤ含有構造の本配列は、導光板８１０の長さに沿った光強度の減少を補償し、それによって、ＣＥＤの長さに沿ってより均一な放出を生成することができる。図８は、密度勾配分布を有するＱＤ含有構造８２２の順序付けられたアレイを描写するが、ＱＤ含有構造を利用する本教示のＣＥＤの種々の実施形態に関して、種々の形状および縦横比のうちのいずれかを有する閉じ込め領域の任意のパターンが、導光板８１０の第１の表面８１１上に形成されることができる。さらに、ＱＤ含有構造のサイズおよび充塞密度は、インク閉じ込め領域の画定されたパターンが加工される様式によって判定されることができる。ＱＤ含有構造のアレイの種々の実施形態では、アレイは、マイクロレンズアレイを提供するように加工される。
【００４３】
図９は、ＣＥＤ８００の概略断面図である。図８および図９のデバイスでは、ＬＥＤ８１２は、例えば、限定ではないが、４４５ｎｍにおける輝線を伴う青色放出ＬＥＤであり得る。ＣＥＤの本実施形態におけるＱＤ含有構造８２２は、ドーム形であるが、それらは、任意の恣意的な形状を有することができる。各構造は、複数のＱＤを含有し、ＱＤ８３０と指定されるより小さいＱＤは、緑色放出ＱＤであり、ＱＤ８４０と指定されるより大きいＱＤは、赤色放出ＱＤである。ＣＥＤは、随意に、導光板８１０の第２の表面８１３に隣接するリフレクタ８８０を含む。リフレクタ８８０は、光学的にクリアな接着剤（ＯＣＡ）、望ましくは、導光板のものと同一またはほぼ同一である屈折率を有するものを使用して、導光板８１０に取り付けられてもよい。
【００４４】
図９に描写されるように、ＣＥＤ８００は、ＱＤ含有構造８２２のアレイにわたって堆積される保護層８２６を含むことができる。保護層８２６は、ＱＤ含有層をカプセル化する厚い層であり得る。例えば、保護層８２６は、厚さが約１μｍ〜約１００μｍであり得る。保護層８２６は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）またはアクリレート系ポリマーフィルム等の厚いポリマー層であり得る。保護層がポリマーであるとき、これは、米国特許公開第２０１６／００２４３２２号によって例示されるように、インクジェット印刷を使用して堆積され得ることに留意されたい。
【００４５】
その近端縁８１５を照射するＬＥＤ８１２を有するＣＥＤの代替実施形態が、図１０に示される。同様の番号の使用によって示されるように、本ＣＥＤの構成要素は、図９に示されるものと同一であり得るが、本実施形態では、ＱＤ含有構造８２２および保護層８２６から成る不連続ＱＤ含有層が、第２の表面８１３を通して放出される光が、ＱＤ含有構造８２２および保護層８２６を通過し、リフレクタ８８０から反射され、第１の表面８１１を通してＣＥＤから出射する前に、ＱＤ含有構造８２２、保護層８２６、ならびに導光板８１０を戻るように通過するように、導光板８１０の第２の表面８１３上に印刷されている。類似する幾何学形状が、導光板８１０の第２の表面８１３上にではなく、導光板８１０に面するリフレクタ８８０の表面上にＱＤ含有構造８２２および保護層８２６Ｂを直接印刷することによって達成されることができる。保護層がリフレクタ上に印刷された後、リフレクタは、導光板の第２の表面上に積層されることができる。
【００４６】
図８、９、および１０に示されるＣＥＤの変形例では、ＱＤ含有構造は、導光板の長さに沿って均一に離間されることができるが、ＱＤ含有構造内のＱＤの濃度は、ＱＤ含有構造内のＱＤの濃度が導光板の近端縁からの距離の関数として増加するように調整されることができる。
【００４７】
図１１は、外部結合機能性および色変換機能性が隣接する層の中に分離され得るＣＥＤを図示する。本実施形態では、ＳＮＰ８７０は、複数のＳＮＰ含有構造８２３から成る不連続層内に分散される。これらの構造は、本デバイスの外部結合機能性を提供する。図９のＱＤ含有構造８２２のように、ＳＮＰ含有構造８２３は、ドーム形であるが、それらは、任意の恣意的な形状を有することができ、導光板８１０の長さに沿って密度勾配とともに分配される。本実施形態では、ＱＤ８３０／８４０は、本デバイスの色変換機能性を提供する連続ＱＤ含有層８３６のマトリクス中に分散される。ＣＥＤの本実施形態における、かつ他の実施形態におけるＳＮＰ濃度勾配の効果は、導光板８１０からＱＤ含有層８３６の中に外部結合された光強度の均一性を改良し、最終的に、ＣＥＤから出射する光の強度の均一性もまた改良することである。
【００４８】
図１１に示されるＣＥＤの変形例では、ＳＮＰ含有構造は、導光板の長さに沿って均一に離間されることができるが、ＳＮＰ含有構造内のＳＮＰの濃度は、ＳＮＰ含有構造内のＳＮＰの濃度が導光板の近端縁からの距離の関数として増加するように調整されることができる。
【００４９】
簡易化するために、連続ＱＤ含有層８３６が、同一のサイズを有するＱＤを含有するものとして本および他の実施形態に描写される。しかしながら、ＣＥＤ内のＱＤ含有層は、緑色放出ＱＤ、赤色放出ＱＤ、青色放出ＱＤ、およびそれらの２つまたはそれを上回るものの組み合わせを含む、異なるタイプのＱＤを含むであろうことを理解されたい。
【００５０】
図１２は、ＧＳＮＰおよびＰＳＮＰを両方とも含むＣＥＤの一実施例を明示的に描写するために提供される。したがって、本明細書に議論される他の図とは異なり、ＧＳＮＰおよびＰＳＮＰは、異なるサイズの白丸によって表される。特に、図１２のより大きい白丸は、ＧＳＮＰを表すために使用される一方、より小さい白丸は、ＰＳＮＰを表すために使用される。図１２に描写される実施形態では、ＱＤ含有層８３６は、そのマトリクス中に分散されるＰＳＮＰ８７５を含み、ＧＳＮＰ８２３は、別個の不連続層内に含まれる。
【００５１】
図１３は、ＳＮＰ８７０が連続ＳＮＰ含有層８２４内に分散され、ＱＤがＳＮＰ含有層８２４を覆う別個の連続ＱＤ含有層８３７内に分散される、ＣＥＤの実施形態を示す。散乱ナノ粒子および量子ドットが別個の層内に位置するＣＥＤの実施形態では、ＳＮＰを含有する層から外部結合された光の強度は、その端縁における光源によって照射される導光板の場合のように、導光板から外部結合された光が均一な強度分布を有していないときであっても、均一な強度分布を有する。ＳＮＰを含有する層から外部結合された光は、その長さに沿って均一な強度を有するため、ＱＤ含有層は、ＱＤ濃度勾配を有する必要がない。
【００５２】
図１３に示される実施形態では、連続ＳＮＰ含有層８２４は、導光板８１０の第１の表面８１１上に直接印刷されており、連続ＱＤ含有層８３７は、連続ＳＮＰ含有層８２４上に直接印刷されている。本構成では、第１の表面８１１を通して放出される光は、ＳＮＰ含有層８２４を通過し、ＳＮＰ８７０から散乱し、ＱＤ含有層８３７への光の外部結合を引き起こす。光ガイド８１０の近端縁８１５からのより高い光強度を補償するために、ＳＮＰ含有層８２４の長さに沿ってＳＮＰ８７０の密度における勾配が、存在し、それによって、ＳＮＰの密度は、近端縁８１５からの距離の関数として増加する。導光板８１０から放出される不均一な光強度をさらに補償するために、ＳＮＰ含有層８２４はまた、その長さに沿って可変厚さを有し、それによって、ＳＮＰ含有層の厚さは、近端縁８１５からの距離の関数として増加する。代替幾何学形状が、ＳＮＰ含有層８２４を導光板８１０の第２の表面８１３上に直接印刷し、ＱＤ含有層８３７を導光板８１０の第１の表面８１１上に印刷することによって、またはＳＮＰ含有層８２４を導光板８１０に面するリフレクタ８８０の表面上に直接印刷し、ＱＤ含有層８３７を導光板８１０の第１の表面８１１上に印刷することによって達成されることができる。
【００５３】
図１４は、ＱＤ８３０／８４０およびＳＮＰ８７０が、本明細書ではＱＤ／ＳＮＰ含有層８２５と称される単一の層内に組み合わせられる、図１３のＣＥＤの変形例を示す。図１３のＣＥＤ内のＳＮＰ含有層８２４のように、ＱＤ／ＳＮＰ含有層８２５は、その長さに沿って、ＳＮＰ８７０の密度における勾配ならびに可変厚さを有する。また、図１３のＣＥＤ内のＱＤ含有層８３７のように、ＱＤ／ＳＮＰ含有層８２５は、その長さに沿って均一なＱＤ濃度を有する。しかしながら、ＱＤ／ＳＮＰ含有層８２５の楔形プロファイルに起因して、ＱＤ８３０／８４０の表面密度（すなわち、層の上面を通して視認されるように、１ｍｍ２あたりのＱＤの密度）は、近端縁８１７から遠端縁８１８まで増加する。代替幾何学形状が、ＱＤ／ＳＮＰ含有層８２５を導光板８１０の第２の表面８１３上に直接印刷することによって、またはＱＤ／ＳＮＰ含有層８２５を導光板８１０に面するリフレクタ８８０の表面上に直接印刷することによって達成されることができる。本構造は、例えば、２つの異なるインク（ＱＤを含有する第１のインクおよびＳＮＰを含有する第２のインク）を用いて同時に印刷することによって達成されることができる。代替として、層が、第１のインクを使用して印刷され、第２のインクを使用する層が、後に続き、これらの印刷された層の相互拡散が、後に続き、層８２５をもたらし得る。
【００５４】
図１５および１６は、それぞれ、ＳＮＰ含有層８２４（図１５の場合）およびＱＤ／ＳＮＰ含有層８２５（図１６の場合）がそれらの長さに沿って均一な厚さを有する、図１３および１４のＣＥＤの変形例を示す。
【００５５】
図９−１６のＣＥＤ内のＱＤおよび／またはＳＮＰに関する濃度勾配は、近端縁から遠端縁まで線形に、もしくは略線形に増加する粒子濃度を示すが、他の粒子濃度パターンも、印刷された層の全てまたは一部を通して不均一な粒子濃度を提供するために使用されることができる。例えば、粒子濃度は、層を横断して指数関数的に増加することができる、または層を横断して規則的もしくは不規則な周期的変動を有し得る。さらなる例証として、ＱＤおよび／または散乱ナノ粒子の濃度は、層の遠端縁から層の近端縁まで、層の上部から層の底部まで、層の底部から層の上部まで、または層の周辺部分から層の中心部分まで増加することができる。
【００５６】
図１７、１８、１９、および２０は、導光板８１０がエッジリットではなく、バックリットである、それぞれ、図９、１１、１５、および１６のＣＥＤの変形例を示す。（再び、デバイス基板は、これらの実施形態では、導光板とともに図示されるが、拡散体または偏光子を含む、他のデバイス基板も、使用され得ることに留意されたい。）これらのＣＥＤのそれぞれでは、ＬＥＤ８１２は、近端縁８１５ではなく、第２の表面８１３を通して導光板８１０を照射する。バックリットデバイスでは、導光板８１０から放出される光の強度においていかなる縁間勾配も、存在しない。したがって、ＱＤ含有構造８２２およびＳＮＰ含有構造８２３は、図１７および１８のＣＥＤ内の導光板８１０の第１の表面８１１に沿って均一に離間され、ＳＮＰ含有層８２４およびＱＤ／ＳＮＰ含有層８２５は、図１９および２０においてそれらの長さに沿って均一な密度のＳＮＰ８７０を有する。ここで示されないが、図９、１２、１３、および１４に描写される実施形態、ならびにそれらの代替幾何学形状を含む、エッジリットＣＥＤの他の実施形態もまた、バックリットＣＥＤとして再構成され得る。
【００５７】
図１７−２０のバックリットＣＥＤ内の導光板８１０の表面８１１から放出される光の強度におけるいかなる縁間勾配も存在しないが、導光板８１０から放出される光の強度は、ＬＥＤ８１２の設置に起因して不均一であり得、より高い強度の光が、ＬＥＤの直上に配置される導光板の部分に入射し、より低い強度の光が、ＬＥＤの間に配置される導光板の部分に入射する。図２１は、本強度不均一性を補償するＣＥＤの実施形態を示す。本図に図示されるように、ＳＮＰ含有層８２４ＢおよびＱＤ含有層８３７Ｃの厚さは、それらの長さに沿って変調されることができる。
【００５８】
ＣＥＤ内の粒子含有層が、３つまたはそれを上回る異なるインク組成物の連続的もしくは同時インクジェット印刷を介して、ＱＤ濃度勾配、ＧＳＮＰ濃度勾配、ＰＳＮＰ濃度勾配、またはそれらの組み合わせを有する連続層として印刷されることができる。層がそれらの長さに沿って線形または略線形ＱＤならびに／もしくはＳＮＰ濃度勾配を有するものとして図８−１６に描写されるが、層は、上記に議論されるように、指数関数的勾配を含む他の勾配パターンで印刷されることができる。
【００５９】
ＱＤ濃度勾配および／またはＳＮＰ濃度勾配を有する連続層をインクジェット印刷するための方法の一実施形態が、３つのインクを利用する。これらの多インク印刷方法のいくつかの実施形態では、第１のインク組成物は、ＱＤおよびバインダを含有し、第２のインク組成物は、ＳＮＰおよびバインダを含有し、第３のインク組成物は、ＱＤまたはＳＮＰを伴わず、バインダを含有する。本方法を使用して、所与の表面積上に印刷される粒子（ＱＤまたはＳＮＰ）の濃度は、それらの個別のインク組成物中のＱＤおよびＳＮＰの濃度によって、かつその表面積にわたって印刷される３つのインク組成物の体積比によって判定されるであろう。インク組成物の体積は、面積あたりの印刷されるインク組成物の液滴（「ＤＰＡ」）を制御することによって制御されることができる。例証として、関係（ＤＰＡ）ｂｉｎｄｅｒ＞（ＤＰＡ）ＳＮＰ＞（ＤＰＡ）ＱＤを満たす体積における３つのインク組成物を印刷することによって形成される層の第１の部分は、面積あたりの液滴の合計数（ＤＰＡ）ｂｉｎｄｅｒ＋（ＤＰＡ）ＳＮＰ＋（ＤＰＡ）ＱＤが一定のままである限り、関係（ＤＰＡ）ＱＤ＞（ＤＰＡ）ＳＮＰ＞（ＤＰＡ）ｂｉｎｄｅｒを満たす体積比における３つのインク組成物を印刷することによって形成されるフィルム層の別の部分よりも低い濃度のＳＮＰおよびＱＤを有するであろう。
【００６０】
３つのインク組成物は、同時に、連続的に、またはそれらの組み合わせにおいて、導光板、透明基板、拡散体、もしくはリフレクタ等の基板の表面にわたって印刷されることができる。例えば、インク組成物のうちの２つは、同時に印刷されることができ、第３のものは、続けて印刷されることができる。異なるインク組成物が、印刷されたフィルム内に別個かつ明確に異なる層を形成するように意図される場合、インク組成物は、連続的に印刷され、後続層の印刷に先立って乾燥または硬化することを可能にされることができる。代替として、異なるインク組成物が、インク組成物中のバインダおよび粒子が混合される単一の配合層を形成するように意図される場合、インク組成物は、同時または連続的に、印刷されることができる。異なるインク組成物が連続的に印刷され、配合層が所望されるとき、印刷は、インク組成物がフィルムの中に乾燥または硬化される前に、インク組成物が単一の層の中に混合することを可能にする時間スケールで起こるべきである。
【００６１】
基板表面上にＱＤ含有層をインクジェット印刷するための方法が、図２２に図式的に図示される。本方法は、ＱＤおよびＳＮＰを両方とも含有する層を基板表面上にインクジェット印刷するための方法として続く説明において例証され、層は、一方の縁から層に、かつ他方の縁まで、ＱＤおよびＳＮＰにおいて濃度勾配を有する。しかしながら、同一の機器および一般的手順はまた、使用されるインク組成物ならびにインク組成物が堆積される順序を変動することによって、ＱＤのみまたはＳＮＰのみを含有する層を印刷するために使用され得る。加えて、種々の層をインクジェット印刷するために使用されるインク組成物は、概して、図２２を参照して説明される。ＣＥＤ内に１つまたはそれを上回る層を形成するために使用され得るインク組成物のより詳細な説明が、下記に提供される。
【００６２】
図２２のパネル（ａ）に示されるように、インクジェット印刷プロセスは、材料の層２２０１を基板２２０３の表面２２０２上に印刷することによって開始されることができる。前述で議論されたように、基板は、光ガイド、リフレクタ、または偏光子等の種々のデバイス基板の形態をとることができる。ここで描写される実施形態では、そのそれぞれが異なるインク組成物の液滴２２０５Ａ、２２０５Ｂ、および２２０５Ｃを印刷する３つのインクジェットノズル２２０４Ａ、２２０４Ｂ、および２２０４Ｃが、使用される。例証として、インク組成物２２０５Ａは、いずれのＱＤまたはＳＮＰも伴わず、硬化性ポリマーバインダを含有することができる。本インク組成物は、層２２０１の印刷の間に他のインク組成物のための希釈剤として作用する。インク組成物２２０５Ｂは、硬化性バインダおよびＱＤを含有することができ、インク組成物２２０５Ｃは、硬化性バインダおよびＳＮＰを含有することができる。印刷された層２２０１を形成するために、インク組成物の液滴２２０５Ａ、２２０５Ｂ、および２２０５Ｃは、同時にまたは連続的にのいずれかで、それぞれ、ノズル２２０４Ａ、２２０４Ｂ、および２２０４Ｃから表面２２０２上に噴射される。印刷が印刷された層２２０１の第１の縁２２０６から第２の縁２２０７まで進行する際、３つのインク組成物の相対的体積比は、ＱＤおよびＳＮＰの所望の体積密度が達成されるように調節される。例えば、ＳＮＰの密度は、第１の縁に２２０６において最も低く、第２の縁２２０６においてより高い一方、ＱＤの体積密度は、縁間で一定のままである。硬化された層のマトリクスを形成するポリマーバインダは、インク組成物毎に同一である、または異なり得る。インク組成物が連続的に印刷され、次いで、単一の層を形成するように混合することを可能にされるべきである場合、ポリマーバインダは、混和性であるべきである。いったん印刷されると、層は、例えば、ＵＶ硬化、熱硬化、またはそれらの組み合わせによって硬化されることができる。ここで示されないが、ＱＤおよびＳＮＰが別個の層としてインクジェット印刷される場合、ポリマーバインダは、同一であり得る。これは、層が、望ましくは、同一の屈折率を有するデバイスに関して有利であり得る。
【００６３】
随意に、図２２のパネル（ｂ）に示されるように、第２の層２２１０が、インクジェットノズル２２０４Ａ、２２０４Ｂ、および／または２２０４Ｃのうちの１つもしくはそれを上回るものを使用して、第１の印刷された層２２０１にわたって印刷されることができ、本層はまた、堆積後硬化を受けることができる。次に、ＱＤおよびＳＮＰがないポリマー保護層２２１１が、保護硬化性ポリマーを含むインク組成物２２０５Ｄ（パネル（Ｃ））を使用して、第２の層２２１０にわたってインクジェット印刷されることができる。いったん硬化されると、ポリマー保護層２２１１は、水、酸素、および／またはオゾン等の大気の損傷効果への暴露から第１の層２２０１ならびに第２の層２２１０を保護することに役立ち、ＣＥＤがより大きいデバイス構造の中への組み込みに先立って取り扱われることを可能にする。加えて、印刷されたポリマー保護層２２１１は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）等の後続デバイス処理ステップの損傷効果から層２２０１および２２１０を保護することができる。例えば、パネル（ｄ）に示されるように、ＰＥＣＶＤは、ポリマー保護層２２１１にわたって無機障壁層２２１２を堆積させるために使用されてもよい。無機障壁層は、大気からの増進された保護度を提供する。種々の実施形態では、障壁層２２１２は、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属酸窒化物、金属オキシホウ化物、およびそれらの組み合わせを含む、無機材料のクラスから選択されるもの等の無機材料の堆積緻密層であり得る。例えば、限定ではないが、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、ＳｉＯｘＮｙ、またはそれらの組み合わせが、無機障壁層２２１２のために使用されることができる。代替として、パネル（ｅ）に示されるように、ポリマーフィルム２２１３が、ポリマー保護層２２１１上に直接積層されることができる。（ポリマーフィルム２２１３はまた、パネル（ｄ）における無機障壁層２２１２上に直接積層され得る。）積層されたポリマーフィルム２２１３は、付加的保護度を提供することができ、これが最終デバイス構造の中に最終的に組み込まれるように、構造に恒久的に積層される、またはこれが最終デバイス組立に先立って除去されるように、一時的に取り付けられることができる。図２２のパネル（ｆ）は、下層構造への積層されたポリマーフィルム２２１３の一時的取付を図示し、光学的にクリアな接着剤２２１４のコーティングが、印刷されたポリマー保護層２２１１と積層されたポリマーフィルム２２１３との間に配置される。
【００６４】
本明細書に説明され、図２２に図示される粒子濃度勾配を有するフィルム層を印刷するための方法は、少なくとも３つのインク組成物を使用するが、３つを上回るインク組成物またはより少ないインク組成物が、使用されることができる。例えば、印刷方法は、異なる濃度またはタイプの量子ドットを有する２つもしくはそれを上回る異なるＱＤ含有インク組成物または異なる濃度もしくはタイプの散乱ナノ粒子を有する２つまたはそれを上回る異なる散乱ナノ粒子含有インク組成物を使用することができる。例えば、印刷方法のいくつかの実施形態では、ＰＳＮＰおよびバインダを含有するインク組成物が、ＧＳＮＰおよびバインダを含有する別個のインク組成物とともに使用されることができる。代替として、２つのインク組成物のみが、使用されることができる。例えば、１つのタイプの粒子のみ（例えば、ＱＤのみ、ＧＳＮＰのみ、またはＰＳＮＰのみ）を含有する層が印刷されている場合、第１のインク組成物は、粒子およびバインダを含有することができ、第２のインク組成物は、粒子を伴わず、バインダを含有することができる。３インク組成物プロトコルに関して上記に議論されるように、印刷プロセスの間に２つのインク組成物を、同時または連続的に、印刷し、２つのインク組成物の面積あたりの液滴を変動することによって、その長さに沿って粒子勾配を有する層が、達成されることができる。代替として、本概念はまた、３つを上回るインクを提供する。例えば、バインダを伴うＳＮＰに関するいくつかのインクが、ＳＮＰが異なる粒子サイズのＰＳＮＰである場合、使用されることができる。
【００６５】
いくつかの用途に関して、ＣＥＤの外周の周囲に、または少なくともＣＥＤの１つもしくはそれを上回る層の周囲にシール層を提供することが、有利であり得る。これらのシール層は、防水および／または耐酸素縁シールを提供するために、別のデバイス層に対してシールされることができる。シール層とともに加工されたＣＥＤは、水および／または酸素の側方進入ならびにＣＥＤに対する後続損傷のリスクを伴わず、定サイズに切断され、デバイスの中にシールされることができる。図２３および２４は、シール層を有するＣＥＤを形成するための方法の概略図を示す。本実施形態では、シール層は、硬化性モノマー、オリゴマー、ポリマー、またはそれらの混合物等の硬化性シール材料、および随意に、ＳＮＰを含むインク組成物２３０６を使用して、基板２３０４上にインクジェット印刷される複数のシールバンク２３０２を含む（図２３、左パネル）。シール層のいくつかの実施形態では、シールバンク２３０２は、その中に分散されるＳＮＰを有する。これらの実施形態では、ＳＮＰは、（下記に説明されるように）バックリットユニット等の光源からシールバンクの間に印刷されるＱＤ含有層の中に光を再指向することに役立つ役割を果たすことができる。上記に説明されるＣＥＤのＱＤおよびＳＮＰ含有層のように、シールバンク内または異なるシールバンク内のＳＮＰは、ＣＥＤにより均一な発光を提供するために、シール層を横断して不均一な（例えば、勾配）密度分布を有することができる。図２３のシールバンク２３０２は、インクジェット印刷されるものとして描写されるが、ナノインプリント等の他の加工方法も、これらのバンクを形成するために使用されることができる。
【００６６】
随意に、障壁層２３０８が、シール障壁２３０２および基板２３０４の暴露された部分にわたって形成される（図２３、右パネル）。例えば、ＳｉＮｘ、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＨｆＯ２、ＳｉＯｘＮｙ、またはそれらの組み合わせ等による無機材料であり得る本障壁層は、水ならびに／もしくは酸素からの付加的保護を提供する。
【００６７】
いったん障壁層が形成されると、ＱＤ含有層および／またはＳＮＰ含有層を含む、ＣＥＤ２３１０の１つもしくはそれを上回る層は、図２４（左パネル）に示されるように、シールバンク２３０２の間に画定される陥凹２３１２の中にインクジェット印刷されることができる。一時的または恒久的フィルム２３１４が、次いで、ＣＥＤ層１９１０を被覆および保護するために、シールバンク２３０２にシールされることができる（図２４、右パネル）。
【００６８】
種々のデバイス層の形成が、硬化ステップを含むものとして本明細書に説明されるが、非硬化性組成物から形成されるデバイス層が、単純に、乾燥によって形成され得ることに留意されたい。
（インク組成物）
【００６９】
以下の教示は、いったん印刷および乾燥ならびに／もしくは硬化されると、限定ではないが、本明細書に説明される局所光フィルタ層、包括光フィルタ層、発光層、光散乱層、および／または色増進層を含む、薄いポリマー層を形成する、インク組成物の種々の実施形態に関する。インク組成物の種々の実施形態は、例えば、ガス封入体内に格納され得る産業用インクジェット印刷システムを使用して印刷されることができ、そのガス封入体は、不活性かつ実質的に低粒子プロセス環境として維持される制御された環境を有する内部を画定する。ＱＤ含有発光層は、本明細書に開示されるタイプの偏光子または局所光フィルタ層等の種々の先に形成されたデバイス基板にわたってインクジェット印刷され、次いで、例えば、熱または紫外線（ＵＶ）硬化を使用して硬化されることができる。
【００７０】
多種多様なインク組成物が、ガス封入体システムの種々の実施形態の不活性で実質的に低粒子環境内に印刷され得ることが考慮される。例証として、ＬＣＤデバイスの製造の間、ＬＣＤサブピクセルが、本明細書に説明される種々のデバイス層を含むように形成されることができる。サブピクセルのための種々のインク組成物が、吸収性染料含有層、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、もしくは青色サブピクセルのためのＱＤ含有層、散乱ナノ粒子含有層、または青色サブピクセルのためのＱＤなしポリマーマトリクス層、ならびにポリマー平坦化層の形成のために調整されたインク組成物を使用して、インクジェット印刷されることができる。
【００７１】
インク組成物のいくつかの実施形態は、ポリマー成分、例えば、限定ではないが、単座または多座配位性アクリレート等の種々のアクリレートモノマー、単座または多座配位性メタクリレート等の種々のメタクリレートモノマー、およびそれらのコポリマーならびに混合物を含む。ポリマー成分は、熱処理（例えば、焼成）、ＵＶ暴露、およびそれらの組み合わせを使用して硬化されることができる。本明細書で使用されるように、ポリマーおよびコポリマーは、インクに調合され、基板上に硬化され、有機層を形成し得る任意の形態のポリマー成分を含むことができる。そのようなポリマー成分は、ポリマーおよびコポリマー、ならびにそれらの前駆体、例えば、限定ではないが、モノマー、オリゴマー、および樹脂を含むことができる。インク組成物のいくつかの実施形態はさらに、ポリマー成分中に分散される光吸収体、ＱＤ、ＧＳＮＰ、ＰＳＮＰ、およびそれらの組み合わせを含む。
【００７２】
インク組成物は、多官能性架橋剤に加えて、１つまたはそれを上回るモノ（メタ）アクリレートモノマー、１つまたはそれを上回るジ（メタ）アクリレートモノマー、もしくはモノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせを含む。本明細書で使用されるように、語句「（メタ）アクリレートモノマー」は、列挙されるモノマーがアクリレートまたはメタクリレートであり得ることを示す。インク組成物のいくつかの実施形態はさらに、架橋光開始剤を含む。ＱＤ、散乱粒子、および／または光吸収顔料ならびに／もしくは有機染料の添加の有無を問わず、ポリマーフィルム層のうちの１つまたはそれを上回るものを印刷するために使用され得る本タイプの噴射可能インク組成物が、２０１５年７月２２日に出願された米国特許出願公開第２０１６／００２４３２２号および２０１６年７月１９日に出願された米国特許出願公開第２０１７／００６２７６２号（その全内容が、参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されている。
【００７３】
モノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートモノマーは、それらをインクジェット印刷用途における使用のために好適にする薄膜形成性質ならびに拡展性質を有する、エーテルおよび／またはエステル化合物である。インク組成物の成分として、これらのモノマーは、室温を含む、インクジェット印刷温度の範囲において噴射可能である組成物を提供することができる。概して、インクジェット印刷用途のために有用なインク組成物に関して、インク組成物の表面張力、粘度、および湿潤性質は、印刷のために使用される温度において（例えば、室温約２２℃、または、例えば、最高約４０℃のより高い温度において）ノズルを乾燥または閉塞させることなく、組成物がインクジェット印刷ノズルを通して分注されることを可能にするように調整されるべきである。いったん調合されると、インク組成物の種々の実施形態は、例えば、２２℃において約２ｃｐｓ〜約３０ｃｐｓ（例えば、約１０ｃｐｓ〜約２７ｃｐｓおよび約１４ｃｐｓ〜約２５ｃｐｓを含む）の粘度ならびに２２℃において約２５ダイン／ｃｍ〜約４５ダイン／ｃｍ（例えば、約３０ダイン／ｃｍ〜約４２ダイン／ｃｍおよび約２８ダイン／ｃｍ〜約３８ダイン／ｃｍを含む）の表面張力を有することができる。
【００７４】
インク組成物中に使用される個々のモノマーのために好適な粘度および表面張力は、所与のインク組成物中に存在する他の成分に関する粘度および表面張力ならびにインク組成物中の各成分の相対量に依存するであろう。しかしながら、概して、モノ（メタ）アクリレートモノマーおよびジ（メタ）アクリレートモノマーは、２２℃において約４ｃｐｓ〜約１８ｃｐｓを含む、２２℃において約４ｃｐｓ〜約２２ｃｐｓの範囲内の粘度ならびに２２℃において約３２ダイン／ｃｍ〜４１ダイン／ｃｍの範囲を含む、２２℃において約３０ダイン／ｃｍ〜４１ダイン／ｃｍの範囲内の表面張力を有するであろう。粘度および表面張力を測定するための方法は、周知であり、商業的に利用可能なレオメータ（例えば、ＤＶ−Ｉ  Ｐｒｉｍｅ  Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄレオメータ）ならびにテンシオメータ（例えば、ＳＩＴＡ泡圧テンシオメータ）の使用を含む。
【００７５】
高いＱＣおよび／または散乱ナノ粒子装填量を伴う実施形態を含む、インク組成物のいくつかの実施形態では、有機溶媒が、インク組成物の粘度および／または表面張力が有機溶媒の不在下でこれらの範囲外に該当する場合、インク組成物の粘度および／または表面張力を調節するために添加されることができる。好適な有機溶媒は、エステルおよびエーテルを含む。インク組成物中に含まれ得る有機溶媒の実施例は、少なくとも２００℃の沸点を有する有機溶媒を含む、高沸点有機溶媒を含む。これは、少なくとも２３０℃、少なくとも２５０℃、またはさらには少なくとも２８０℃の沸点を有する有機溶媒を含む。プロパンジオール、ペンタンジオール、ジエチレングリコール、およびトリエチレングリコール等のジオールならびにグリコールは、使用され得る高沸点有機溶媒の実施例である。少なくとも２４０℃の沸点を有する非プロトン性溶媒を含む、高沸点非プロトン性溶媒もまた、使用されることができる。テトラメチレンスルホンとしても公知である、スルホラン、２，３，４，５−テトラヒドロチオフェン−１，１−ジオキシドは、比較的に高い沸点の非プロトン性溶媒の実施例である。他の非限定的例示的有機溶媒は、トルエン、キシレン、メシチレン、プロピレングリコールメチルエーテル、メチルナフタレン、メチルベンゾエート、テトラヒドロナフタレン、ジメチルホルムアミド、テルピネオール、フェノキシエタノール、およびブチロフェノンを含むことができる。
【００７６】
モノ（メタ）アクリレートモノマーおよびジ（メタ）アクリレートモノマーは、例えば、直鎖脂肪族モノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートであり得る、または環状ならびに／もしくは芳香族基を含むことができる。インクジェット印刷可能インク組成物の種々の実施形態では、モノ（メタ）アクリレートモノマーおよび／またはジ（メタ）アクリレートモノマーは、ポリエーテルである。インクジェット印刷可能インク組成物の種々の実施形態では、ジ（メタ）アクリレートモノマーは、アルコキシル化脂肪族ジ（メタ）アクリレートモノマーである。これらは、ネオペンチルグリコールプロポキシレートジ（メタ）アクリレートおよびネオペンチルグリコールエトキシレートジ（メタ）アクリレート等のアルコキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートを含む、ネオペンチルグリコール基含有ジ（メタ）アクリレートを含む。ネオペンチルグリコール基含有ジ（メタ）アクリレートの種々の実施形態は、約２００ｇ／モル〜約４００ｇ／モルの範囲内の分子量を有する。これは、約２８０ｇ／モル〜約３５０ｇ／モルの範囲内の分子量を有するネオペンチルグリコール含有ジ（メタ）アクリレートを含み、約３００ｇ／モル〜約３３０ｇ／モルの範囲内の分子量を有するネオペンチルグリコール含有ジ（メタ）アクリレートをさらに含む。種々のネオペンチルグリコール基含有ジ（メタ）アクリレートモノマーが、商業的に利用可能である。例えば、ネオペンチルグリコールプロポキシレートジアクリレートが、商標名ＳＲ９００３ＢとしてＳａｒｔｏｍｅｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから、また、商標名Ａｌｄｒｉｃｈ−４１２１４７としてＳｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入されることができる（約３３０ｇ／モル、２４℃において粘度約１８ｃｐｓ、２４℃において表面張力約３４ダイン／ｃｍ）。ネオペンチルグリコールジアクリレートもまた、商標名Ａｌｄｒｉｃｈ−４０８２５５としてＳｉｇｍａ  Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから購入されることができる（約２１２ｇ／モル、粘度約７ｃｐｓ、表面張力約３３ダイン／ｃｍ）。
【００７７】
他の好適な（メタ）アクリレートモノマーは、限定ではないが、メチル（メタ）アクリレートおよびエチル（メタ）アクリレート等のアルキル（メタ）アクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマール（メタ）アクリレート、アルコキシル化テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、２−フェノキシエチル（メタ）アクリレートおよびフェノキシメチル（メタ）アクリレート等のフェノキシアルキル（メタ）アクリレート、２（２−エトキシエトキシ）エチル（メタ）アクリレートを含む。他の好適なジ（メタ）アクリレートモノマーは、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，１２−ドデカンジオールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジ（エチレングリコール）メチルエーテルメタクリレート、例えば、約２３０ｇ／モル〜約４４０ｇ／モルの範囲内の数平均分子量を有するエチレングリコールジ（メタ）アクリレートモノマーおよびポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートモノマーを含むポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレートモノマーを含む。例えば、インク組成物は、約３３０ｇ／モルの数平均分子量を有する、ポリエチレングリコール２００ジメタクリレートおよび／またはポリエチレングリコール２００ジアクリレートを含むことができる。単独で、または組み合わせて、インク組成物の種々の実施形態に含まれ得る他のモノおよびジ（メタ）アクリレートモノマーは、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート（ＤＣＰＯＥＡ）、イソボルニルアクリレート（ＩＳＯＢＡ）、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート（ＤＣＰＯＥＭＡ）、イソボルニルメタクリレート（ＩＳＯＢＭＡ）、ならびにＮ−オクタデシルメタクリレート（ＯｃｔａＭ）を含む。環上のメチル基のうちの１つまたはそれを上回るものが水素によって置換されるＩＳＯＢＡおよびＩＳＯＢＭＡの同族体（集合的に、「ＩＳＯＢ（Ｍ）Ａ」同族体）もまた、使用されることができる。
【００７８】
多官能性（メタ）アクリレート架橋剤は、望ましくは、少なくとも３つの反応性（メタ）アクリレート基を有する。したがって、多官能性（メタ）アクリレート架橋剤は、例えば、トリ（メタ）アクリレート、テトラ（メタ）アクリレート、および／またはより高い官能性の（メタ）アクリレートであり得る。ペンタエリスリトールテトラアクリレートまたはペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジ（トリメチロールプロパン）テトラアクリレート、およびジ（トリメチロールプロパン）テトラメタクリレートは、一次架橋剤として使用され得る多官能性（メタ）アクリレートの実施例である。用語「一次」は、ここでは、インク組成物の他の成分もまた、架橋に関与し得ることを示すために使用されるが、それは、それらの主要な機能的目的ではない。
【００７９】
光開始剤もまた、随意に、重合プロセスを開始するためにインク組成物中に含まれることができる。局所および包括光フィルタ層のインクジェット印刷のために有用なインク組成物はさらに、ポリマー成分中に分散される光吸収染料ならびに／もしくは顔料を含むことができる。
【００８０】
ＱＤ含有層および散乱粒子を含有する層のインクジェット印刷のために有用なインク組成物はさらに、ポリマー成分中に分散されるＱＤおよび／または散乱粒子を含むであろう。散乱粒子は、例えば、ＧＳＮＰおよび／またはＰＳＮＰであり得る。インク組成物は、１つを上回るタイプの粒子を含むことができる。例えば、インク組成物の種々の実施形態は、ＱＤおよびＰＳＮＰの混合物、ＱＤおよびＧＳＮＰの混合物、またはＱＤ、ＧＳＮＰ、およびＰＳＮＰの混合物を含有する。ＱＤ含有インク組成物は、１つを上回るタイプのＱＤを含むことができ、例えば、青色光を使用して照射されるであろうＱＤ含有層のためのインク組成物は、赤色放出ＱＤおよび緑色放出ＱＤの混合物を含むことができ、紫外線を使用して照射されるであろうＱＤ含有層のためのインク組成物は、青色放出ＱＤ、赤色放出ＱＤ、および緑色放出ＱＤの混合物を含むことができ、赤色ピクセルの発光層のためのインク組成物は、赤色放出ＱＤのみを含むことができ、緑色ピクセルの発光層のためのインク組成物は、緑色放出ＱＤのみを含むことができ、青色ピクセルの発光層のためのインク組成物は、随意に、青色放出ＱＤのみを含むことができる。
【００８１】
ＧＳＮＰ含有インク組成物は、１つを上回るタイプのＧＳＮＰを含むことができ、異なるタイプのＧＳＮＰは、公称粒子サイズおよび／または形状、粒子材料、もしくはその両方が異なる。同様に、ＰＳＮＰ含有インク組成物は、１つを上回るタイプのＰＳＮＰを含むことができ、異なるタイプのＰＳＮＰは、公称粒子サイズおよび／または形状、粒子材料、もしくはその両方が異なる。
【００８２】
ＱＤは、随意に、キャッピング配位子の表面フィルムを含む。ＱＤを不動態化し、それらを凝集に対して安定化させることに役立つこれらのキャッピング配位子は、ＱＤの溶相成長の結果として頻繁に存在する。加えて、本明細書では架橋性配位子と称される第２のタイプの配位子が、ＱＤ含有インク組成物中に含まれてもよい。架橋性配位子は、典型的には、水素結合形成を介してＱＤに付着し、また、これが硬化するにつれてインク組成物中のポリマー成分に共有結合的に架橋する。架橋性配位子は、それらがアクリレートまたはメタクリレート基等の重合性二重結合を伴う１つまたはそれを上回る官能基およびインク組成物中のＱＤの表面への具体的付着を受ける官能基を有する点において特徴付けられるモノマーである。モノマーはさらに、これらの官能基を分離するスペーサ鎖を含み得る。架橋性配位子のそのような二官能性は、ＱＤを硬化性インク組成物中に分散させたままにし、硬化プロセスの間にそれらの再凝集を防止する。例えば、カルボキシル（−ＣＯＯＨ）、アミン（−ＮＲ２、式中、Ｒは、Ｈ原子またはアルキル基である）、およびチオール（−ＳＨ）基を含有するモノマーは、ＩＩ−ＶＩ族元素を含むＱＤに対して強力な結合親和性を有する。２−カルボキシエチルアクリレート（２ＣＥＡ）は、オクタデシルアミンキャッピングコアシェルＣｄＳｅ／ＺｎＳ  ＱＤと併用するための架橋性配位子の実施例である。
【００８３】
インク組成物のいくつかの実施形態では、モノ（メタ）アクリレートおよび／またはジ（メタ）アクリレートモノマーは、重量ベースでインク組成物中の一次成分である。これらのインク組成物の種々の実施形態は、約６５重量％〜約９６重量％の範囲内の組み合わせられたモノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートモノマー含有量を有する。（すなわち、インク組成物中の全てのモノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートモノマーの組み合わせられた重量は、インク組成物の約６５重量％〜約９６重量％を構成するが、インク組成物は、モノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートモノマーを両方とも含む必要はない。）これは、約６５重量％〜約９６重量％の範囲内または約７５重量％〜９５重量％の範囲内の組み合わせられたモノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートモノマー含有量を有するインク組成物の実施形態を含み、約８０重量％〜９０重量％の範囲内の組み合わせられたモノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートモノマー含有量を有するインク組成物の実施形態をさらに含む。インク組成物のいくつかの実施形態は、単一のモノ（メタ）アクリレートモノマーまたは単一のジ（メタ）アクリレートモノマーのみを含む一方、その他は、２つまたはそれを上回るモノ（メタ）アクリレートモノマーならびに／もしくはジ（メタ）アクリレートモノマーの混合物を含む。例えば、インク組成物の種々の実施形態は、２つのモノ（メタ）アクリレートモノマー、２つのジ（メタ）アクリレートモノマー、またはジ（メタ）アクリレートモノマーと組み合わせたモノ（メタ）アクリレートモノマーを含む。２つのモノマーの重量比は、インク組成物の粘度、表面張力、およびフィルム形成性質を調整するために、有意に変動することができる。例証として、モノまたはジ（メタ）アクリレートモノマーのうちの２つを含むインク組成物のいくつかの実施形態は、１２：５〜１：２の重量比範囲を含む、９５：１〜１：２の範囲内の重量比における第１のモノ（メタ）アクリレートまたはジ（メタ）アクリレートモノマーおよび第２のモノ（メタ）アクリレートまたはジ（メタ）アクリレートモノマーを含む。これは、第１のモノ（メタ）アクリレートまたはジ（メタ）アクリレートモノマーと第２のモノ（メタ）アクリレートまたはジ（メタ）アクリレートモノマーとの重量比が１２：５〜４：５の範囲内であるインク組成物の実施形態を含み、第１のモノ（メタ）アクリレートまたはジ（メタ）アクリレートモノマーと第２のモノ（メタ）アクリレートまたはジ（メタ）アクリレートモノマーとの重量比が５：４〜１：２の範囲内であるインク組成物の実施形態をさらに含み、第１のモノ（メタ）アクリレートまたはジ（メタ）アクリレートモノマーと第２のモノ（メタ）アクリレートまたはジ（メタ）アクリレートモノマーとの重量比が５：１〜５：４の範囲内であるインク組成物の実施形態をなおもさらに含む。本段落に列挙される重量パーセンテージおよび重量比の目的のために、インク組成物中に存在するいずれの架橋性配位子も、モノ（メタ）アクリレートまたはジ（メタ）アクリレートモノマーであると見なされない。
【００８４】
ＱＤを含むインク組成物は、典型的には、約０．５重量％〜約２重量％の範囲内のＱＤ濃度を含む、約０．１重量％〜約５重量％の範囲内のＱＤ濃度を有するであろうが、これらの範囲外の濃度も、採用されることができる。ＰＳＮＰの濃度は、微量のＰＳＮＰであってもＱＤ含有層の放出性質に大きい差異をもたらし得るため、非常に低くあり得る。したがって、ＱＤおよびＰＳＮＰを両方とも含有するインク組成物では、ＰＳＮＰの濃度は、概して、ＱＤの濃度よりも実質的に低いであろう。例証として、インク組成物の種々の実施形態は、約０．０１重量％〜約１重量％および約０．０２重量％〜約０．１重量％の範囲内のＰＳＮＰ濃度を含む、約０．０１重量％〜約５重量％の範囲内のＰＳＮＰ濃度を有する。例証として、インク組成物の種々の実施形態は、約１重量％〜約１０重量％の範囲内のＧＳＮＰ濃度を含む、約０．０１重量％〜１２重量％の範囲内のＧＳＮＰ濃度を有する。
【００８５】
１つまたはそれを上回る架橋性配位子がＱＤ含有インク組成物中に含まれる場合、それらは、典型的には、インク組成物の約２重量％〜約８重量％を含む、インク組成物の約１重量％〜約１０重量％を構成する。
【００８６】
色フィルタのＱＤ含有層を印刷する際に使用するためのインク組成物の実施形態は、上記に議論されるものよりも高いＱＤ装填量を有してもよい。例えば、色フィルタのためのＱＤ含有インク組成物の種々の実施形態は、約１０重量％〜約３５重量％の範囲内のＱＤ濃度を含む、約５重量％〜約５０重量％の範囲内のＱＤ濃度を有してもよい。その結果、これらのインク組成物のモノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートモノマー含有量は、上記に議論されるものよりも低いであろう。例えば、色フィルタのためのＱＤ含有インク組成物の種々の実施形態は、約５０重量％〜約９０重量％の範囲内のモノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートモノマー含有量を有してもよい。これは、約６０重量％〜８０重量％の範囲内のモノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートモノマー含有量を有するインク組成物の実施形態を含み、約６５重量％〜７５重量％の範囲内のモノ（メタ）アクリレートおよびジ（メタ）アクリレートモノマー含有量を有するインク組成物の実施形態をさらに含む。有機溶媒が、上記に議論されるように、それらにインクジェット印刷のために好適な粘度および／または表面張力を提供するために、これらのインク組成物に添加されてもよい。好適な有機溶媒は、エステルおよびエーテルを含む。インク組成物中に含まれ得る有機溶媒の実施例は、少なくとも２００℃の沸点を有する有機溶媒を含む、高沸点有機溶媒を含む。これは、少なくとも２３０℃、少なくとも２５０℃、またはさらには少なくとも２８０℃の沸点を有する有機溶媒を含む。プロパンジオール、ペンタンジオール、ジエチレングリコール、およびトリエチレングリコール等のジオールならびにグリコールは、使用され得る高沸点有機溶媒の実施例である。少なくとも２４０℃の沸点を有する非プロトン性溶媒を含む、高沸点非プロトン性溶媒もまた、使用されることができる。テトラメチレンスルホンとしても公知である、スルホラン、２，３，４，５−テトラヒドロチオフェン−１，１−ジオキシドは、比較的に高い沸点の非プロトン性溶媒の実施例である。他の非限定的例示的有機溶媒は、キシレン、メシチレン、プロピレングリコールメチルエーテル、メチルナフタレン、メチルベンゾエート、テトラヒドロナフタレン、ジメチルホルムアミド、テルピネオール、フェノキシエタノール、およびブチロフェノンを含むことができる。有機溶媒がインク組成物中に含まれる場合、上記に列挙されるＱＤおよびモノマー濃度は、インク組成物の固体含有量に基づく。
【００８７】
有機薄層インク組成物の種々の実施形態に関して、多官能性（メタ）アクリレート架橋剤は、インク組成物の約４重量％〜約１０重量％を構成することができる。概して、光開始剤は、約０．１重量％〜約８重量％の範囲内の量を含む、約０．１重量％〜約１０重量％の範囲内の量において含まれるであろう。これは、光開始剤が約１重量％〜約６重量％の範囲内の量において存在する実施形態を含み、光開始剤が約３重量％〜約６重量％の範囲内の量において存在する実施形態をさらに含み、光開始剤が約３．７５重量％〜約４．２５重量％の範囲内の量において存在する実施形態をなおもさらに含む。
【００８８】
所与のインク組成物のために使用される具体的光開始剤は、望ましくは、それらが、ＬＣＤディスプレイデバイスの加工において使用される材料等、本デバイスの加工において使用される材料に損傷を及ぼさない波長においてアクティブ化されるように選択される。光開始剤は、初期重合が、電磁スペクトルのＵＶ領域、可視スペクトルの青色領域、またはその両方における波長において誘発されるように選択されることができる。例えば、緑色放出ＱＤおよび赤色放出ＱＤの混合物を含有するＱＤ含有インク組成物が、青色入射光を用いて照射され得るＱＤ含有層を印刷するために使用されることができる。青色光の一部は、次いで、赤色および緑色光に変換され、白色光を生成する。本インク組成物は、電磁スペクトルの青色領域内の波長において重合を誘起する光開始剤を含むことができる。青色光は、層内のＱＤによって若干減衰されるが、これは、依然として、フィルムを通して貫通する。したがって、完全に硬化された層が、青色光を放出する光源を使用して達成されることができる。例えば、約３９５ｎｍのピーク強度を有するＬＥＤが、使用され得る。光開始剤は、最終的に、硬化の間に分解（漂白）し、したがって、光開始剤による青色吸収は、これが無色になるまで徐々に減少するであろう。したがって、層の放出スペクトルは、硬化プロセスの間に変化するであろうが、最終白色発光スペクトルは、光開始剤の効果を考慮することによって制御されることができる。
【００８９】
アシルホスフィンオキシド光開始剤が使用され得るが、多種多様な光開始剤も、使用され得ることを理解されたい。例えば、限定ではないが、α−ヒドロキシケトン、フェニルグリオキシレート、およびα−アミノケトンクラスの光開始剤からの光開始剤もまた、考慮されることができる。フリーラジカルベースの重合を開始するために、種々のクラスの光開始剤が、約２００ｎｍ〜約４００ｎｍの吸収プロファイルを有することができる。本明細書に開示されるインク組成物および印刷する方法の種々の実施形態に関して、２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニルホスフィンオキシド（ＴＰＯ）ならびに２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニルホスフィネートは、望ましい性質を有する。アシルホスフィン光開始剤の実施例は、商標名ＩｒｇａｃｕｒｅＴＰＯとして販売されるＵＶ硬化のためのＩｒｇａｃｕｒｅＴＰＯ（商標名ＬｕｃｉｒｉｎＴＰＯとしても以前に利用可能であった）開始剤（３８０ｎｍにおいて吸収を伴うタイプＩ光開始剤）、ＩｒｇａｃｕｒｅＴＰＯ−Ｌ（３８０ｎｍにおいて吸収するタイプＩ光開始剤）、および３７０ｎｍにおいて吸収を伴うＩｒｇａｃｕｒｅ８１９を含む。例証として、最大１．５Ｊ／ｃｍ２の放射エネルギー密度において３５０ｎｍ〜３９５ｎｍの範囲内の公称波長において放出する光源が、ＴＰＯ光開始剤を備えるインク組成物を硬化させるために使用され得る。適切なエネルギー源を使用すると、高レベルの硬化が、達成されることができる。例えば、硬化されたフィルムのいくつかの実施形態は、フーリエ変換赤外（ＦＴＩＲ）分光法によって測定されるように、９０％またはそれを上回る硬化度を有する。
【００９０】
重合の開始が光によって誘発され得ることを前提として、インク組成物は、光への暴露を防止するように調製されることができる。本教示の有機薄層インク組成物の調製に関して、種々の組成物の安定性を確実にするために、組成物は、暗い、もしくは非常に薄暗い照明の部屋で、または照明が重合を誘発するであろう波長を除外するように制御される施設で調製されることができる。そのような波長は、概して、約５００ｎｍを下回るものを含む。
【００９１】
ＱＤ含有インク組成物を調合する方法に関するフローチャートが、図２６に提供される。インク組成物を調合するために、モノ（メタ）アクリレートおよび／またはジ（メタ）アクリレートモノマーの混合物２６０１ならびに多官能性（メタ）アクリレート架橋剤が、光開始剤２６０３とともに混合され、初期硬化性モノマー状配合物２６０５を形成する。インク組成物が架橋性配位子２６０４を含むであろう場合、それらもまた、モノマー状配合物２６０５に添加されることができる。次いで、ＱＤ２６０６および随意に、ＧＳＮＰ２６０７ならびに／もしくはＰＳＮＰ２６０８が、硬化性モノマー状配合物２６０５中に分散され、分散体２６０９を形成する。ＱＤおよび他の粒子は、水性または非水性の有機溶媒系分散体の形態において添加されてもよい。該当する場合、水または有機溶媒が、随意に、分散体２６０９から除去され、第２の分散体２６１０を形成することができる。インク組成物は、次いで、使用できる状態になり、光から離れるように貯蔵されるべきである。いったんインク組成物が調製されると、それらは、１日またはそれを上回る周期にわたってモレキュラーシーブビーズの存在下で混合することによって脱水され、次いで、圧縮乾燥空気雰囲気等の乾燥不活性雰囲気下で貯蔵されることができる。
【００９２】
インク組成物は、米国第８，７１４，７１９号（その全体として本明細書に組み込まれる）に説明されるもの等の印刷システムを使用して印刷されることができる。フィルムは、ＵＶ放射を使用して不活性窒素環境内で硬化されることができる。インク組成物は、インクジェット印刷によって適用されるように設計され、したがって、噴射性によって特徴付けられ、噴射可能インク組成物は、プリントヘッドのノズルを通して連続的に噴射されるとき、経時的に一定または実質的に一定の液滴速度、液滴体積、および液滴軌跡を示す。加えて、インク組成物は、望ましくは、良好な待ち時間性質によって特徴付けられ、待ち時間は、性能の有意な低減、例えば、画像品質に顕著に影響を及ぼすであろう液滴速度または体積の低減ならびに／もしくは軌跡の変化が存在する前のノズルが被覆されず、使用されないままであり得る時間を指す。
【００９３】
例証にすぎないが、光子デバイスに関するＱＤ含有層を印刷するためのＱＤを備えるインク組成物の種々の実施形態が、すぐ下および続く実施例に説明される。インク組成物の一実施形態は、７５〜９５重量％のポリエチレングリコールジメタクリレートモノマー、ポリエチレングリコールジアクリレートモノマー、またはそれらの組み合わせを含有し、ポリエチレングリコールジメタクリレートモノマーおよびポリエチレングリコールジアクリレートモノマーは、約２３０ｇ／モル〜約４３０ｇ／モルの範囲内の数平均分子量と、１重量％〜１０重量％の多官能性（メタ）アクリレート架橋剤と、０．１重量％〜５重量％の量子ドットとを有する。
【００９４】
インク組成物の別の実施形態は、７０重量％〜９５重量％のネオペンチルグリコール含有ジアクリレートモノマー、ネオペンチルグリコール含有ジメタクリレートモノマー、またはそれらの組み合わせと、１重量％〜１０重量％の多官能性（メタ）アクリレート架橋剤と、０．１重量％〜５重量％の量子ドットとを含有する。
【００９５】
本インク組成物の種々の実施形態は、連続または不連続である層のパターン化面積印刷を使用して、ガラス、シリコン、ならびに／もしくは窒化シリコン等の基板上に堆積されることができる。
（実施例）
【実施例１】
【００９６】
（例示的インク組成物）
実施例１：本実施例は、ＱＤ色フィルタまたはＣＥＤの種々の層をインクジェット印刷するために使用され得る、ＱＤ含有インク組成物を含む、種々の硬化性インク組成物の調合を例証する。
【００９７】
７つの例証的インクジェット印刷可能インク組成物が、調製された。各インク組成物は、一次ポリマー成分として単一のモノまたはジアクリレートモノマーを含んでいた。７つのモノマーは、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、アルコキシル化テトラヒドロフルフリルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，３−ブチレングリコールジアクリレート、および２（２−エトキシエトキシ）エチルアクリレートであった。モノマー毎の構造、室温（約２２℃）表面張力、および室温粘度が、図２５の表に提示される。インク組成物はそれぞれ、８９重量％のモノまたはジアクリレートモノマーと、多官能性アクリレート架橋剤として７重量％のペンタエリスリトールテトラアクリレート（ＰＥＴ）と、４重量％の光開始剤２，４，６−トリメチルベンゾイル−ジフェニルホスフィンオキシド（ＴＰＯ）とを含有していた。インク組成物は、３つの成分を１晩混合し、０．４５μｍＰＴＦＥ膜フィルタを通して混合物を濾過することによって調合された。インク組成物は、次いで、それらのインク噴射性質およびＵＶオゾン（ＵＶＯ）処理低温窒化シリコン（ＳｉＮｘ）基板上でのフィルム形成に関して、Ｄｉｍａｔｉｘプリンタを用いて試験された。インク組成物は全て、良好な噴射挙動を有し、２μｍまたはそれを上回る厚さを伴う薄膜を形成することが可能であった。
【００９８】
モノマーのプロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート、アルコキシル化テトラヒドロフルフリルアクリレート、および１，６−ヘキサンジオールジアクリレートを含有するインクを使用してインクジェット印刷された層が、最も制御されたフィルム形成ならびに最良の縁画定を実証した。したがって、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレートを含有するインク組成物および１，６−ヘキサンジオールジアクリレートを含有するインク組成物が、ＱＤ含有インク組成物の調合を例証するために選定された。５重量％の量における２−カルボキシエチルアクリレート（２ＣＥＡ）が、オクタデシルアミンキャッピングコアシェルＣｄＳｅ／ＺｎＳ  ＱＤの後続添加に備えて、架橋性配位子として各インク組成物に添加された。２ＣＥＡの構造は、以下である。
【化１】
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初期インク組成物に添加される前に、２ＣＥＡ架橋性配位子は、残留水分を除去するためにモレキュラーシーブにわたって乾燥され、０．４５μｍＰＴＦＥ膜フィルタを通して濾過された。２つの２ＣＥＡ含有インク組成物が、ＱＤの後続添加のためのベースインク組成物として使用された。２つのベースインク組成物に関する調合が、図２７の表に示される。これらのインク組成物は両方とも、噴射性能およびフィルム形成に関して再試験され、インクジェット印刷可能であることが見出された。２つのインク組成物のうち、１，６−ヘキサンジオールジアクリレートを含有するインク組成物が、インクジェット印刷のためのインク組成物中へのＱＤの組み込みを実証するために選択された。
【００９９】
ＱＤの添加に先立って、インク組成物は、３０分にわたって窒素を用いてパージされ、窒素グローブボックスの中に移送された。全てのさらなる調製ステップが、窒素グローブボックス内で実行された。ＱＤ含有インク組成物を調製するために、オクタデシルアミンキャッピングコアシェルＣｄＳｅ／ＺｎＳ  ＱＤの２５ｍｇ／ｍｌトルエン原液が、５分の超音波処理を介して無水トルエン中に分散され、０．４５μｍＰＴＦＥ膜フィルタを通して濾過された。トルエンＱＤ原液は、１重量％のＱＤ濃度（トルエン除去後（下記参照））を有する最終ＱＤ含有インク組成物を提供するために十分な量において、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート含有ベースインク組成物に添加された。混合物が、インク組成物中のＱＤの均質な分布を確実にするために、３０分にわたって攪拌された。本組成物は、セプタムバイアル内にシールされ、グローブボックスから除去された。トルエンは、残留溶媒を除去するために、３０分の減圧乾燥が後に続く、３０分の窒素パージによってインク組成物から除去された。代替として、ＱＤは、選択されたＱＤが組成物のポリマー成分中で良好な可溶性を有していた場合は、（原液調製を伴わずに）乾燥材料としてベースインク組成物に直接添加され、均質なＱＤ分散を確実にするために超音波処理されている場合がある。
【０１００】
２つのＱＤ含有インク組成物が、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート含有ベースインク組成物から調製された。赤色放出ＱＤが、第１のＱＤ含有インク組成物中で使用され、緑色放出ＱＤが、第２のＱＤ含有インク組成物中で使用された。２つのＱＤ含有インク組成物に関する調合が、それらの室温表面張力および粘度とともに、図２８の表に示される。これらのインク組成物は両方とも、Ｄｉｍａｔｉｘプリンタを使用して、噴射およびフィルム形成挙動に関して試験された。両方のインク組成物が、ＵＶＯ処理ＳｉＮｘ表面上に印刷され、インクジェット印刷可能であることが見出されたが、赤色放出ＱＤを含有するインク組成物は、より安定した噴射性質を有することが見出された。印刷された層は、窒素環境内で３９５ｎｍ励起下で１分にわたって硬化された。とりわけ、インク組成物は両方とも、ベースインク組成物の中に組み込まれた後、かつ印刷および硬化後、４０５ｎｍ光によって照射されると、赤色および緑色におけるそれらのフォトルミネセンスを保持した。
【実施例２】
【０１０１】
実施例２：本実施例は、増進された光出力を有する発光層をインクジェット印刷するためのＱＤおよびＰＳＮＰ含有インク組成物の使用を例証する。
【０１０２】
初期インク組成物が、８９重量％の１，６−ヘキサンジオールジアクリレートと、７重量％のＰＥＴと、４重量％のＴＰＯとを含有するインク組成物を提供するために適切な数量における１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ＰＥＴ、およびＴＰＯを混合することによって調製された。インク組成物は、３つの成分を１晩混合し、０．４５μｍＰＴＦＥ膜フィルタを通して混合物を濾過することによって調合された。ＱＤの添加に先立って、インク組成物は、３０分にわたって窒素を用いてパージされ、窒素グローブボックスの中に移送された。全てのさらなる調製ステップは、窒素グローブボックス内で実行された。
【０１０３】
ＱＤ含有インク組成物を調製するために、キャッピングコアシェルＩｎＰ／ＺｎＳ  ＱＤの２５ｍｇ／ｍｌトルエン原液が、５分の超音波処理を介して無水トルエン中に分散され、０．４５μｍＰＴＦＥ膜フィルタを通して濾過された。トルエンＱＤ原液は、１重量％のＱＤ濃度（トルエン除去後（下記参照））を有する最終ＱＤ含有インク組成物を提供するために十分な量において、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート含有ベースインク組成物に添加された。混合物は、インク組成物中のＱＤの均質な分布を確実にするために、３０分にわたって攪拌された。本組成物は、セプタムバイアル内にシールされ、グローブボックスから除去された。トルエンは、残留溶媒を除去するために、３０分の減圧乾燥が後に続く、３０分の窒素パージによってインク組成物から除去された。２つのＱＤ含有インク組成物が、調製された。赤色放出ＱＤが、第１のＱＤ含有インク組成物中で使用され、緑色放出ＱＤが、第２のＱＤ含有インク組成物中で使用された。
【０１０４】
ＰＳＮＰ含有インク組成物を調製するために、水中の銀ナノ粒子（ＡｇＮＰ、すなわち、ＰＳＮＰ）の分散体（Ｎａｎｏｇａｐ  Ｉｎｃ．，  Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，  ＣＡ）が、０．０５重量％のＡｇＮＰ濃度を有する最終ＡｇＮＰ含有インク組成物を提供するために十分な量において、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート含有ベースインク組成物に添加された。ＡｇＮＰは、約５０ｎｍ〜約８０ｎｍの範囲内の公称粒子サイズを有していた。ベースインク組成物に添加されることに先立って、ＡｇＮＰ分散体は、２分にわたって超音波処理された。
【０１０５】
ＱＤおよびＡｇＮＰを含有する印刷された層を形成するために、ＡｇＮＰ含有インク組成物およびＱＤ含有インク組成物は、１０ｐＬの液滴体積を伴うＤｉｍａｔｉｘプリンタを使用して、空気中でガラス基板上に連続的にインクジェット印刷された。本プロセスでは、ＡｇＮＰ含有インク組成物の第１の層が、ガラス基板上に堆積され、ＱＤ含有インク組成物の第２の層が、第１の層にわたって堆積された。第１の層は、印刷されたインク組成物が、ＱＤおよびＰＳＮＰを両方とも含有する単一の配合層を提供するように混合されることが可能であるように、第２の層の堆積に先立って硬化されなかった。次いで、最終配合層が、窒素環境内で３９５ｎｍ励起下で１分にわたって硬化を受けた。
【０１０６】
ＰＳＮＰ含有インク組成物のインクジェット印刷の間、単位表面積あたりの印刷された体積は、印刷された層の一方の縁から他方の縁まで増加された。ＱＤ含有インク組成物のインクジェット印刷の間、単位表面積あたりの印刷された体積は、印刷プロセス全体を通して一定であった。特に、層の開始縁に送達されたＰＳＮＰ含有インク組成物の体積は、２μｍの印刷された層厚さを提供するために十分であった。本体積は、層の最終縁に送達されたＰＳＮＰ含有インク組成物の体積が、２０μｍの印刷された層厚さを提供するために十分になるまで、徐々に増加した。層の長さを横断して送達されたＱＤ含有インク組成物の体積は、６μｍの印刷された層厚さを提供するために十分であった。とりわけ、印刷されたフィルムの縁間厚さ変動は、２つの印刷された層が単一の層に配合されるにつれて若干正規化したが、厚さ変動は、硬化後にある程度部分的に保持された。
【０１０７】
緑色放出ＱＤと組み合わせてＡｇＮＰプラズモニック散乱体を含有する硬化された層、いずれのＰＳＮＰも伴わず、緑色放出ＱＤのみを含有する硬化された層、赤色放出ＱＤと組み合わせてＡｇＮＰプラズモニック散乱体を含有する硬化された層、およびいずれのＰＳＮＰも伴わず、赤色放出ＱＤのみを含有する硬化された層のフォトルミネセンス性質が、測定された。測定は、４０５ｎｍの励起波長において蛍光光度計（Ｏｃｅａｎｏｐｔｉｃｓ  Ｆｌａｍｅ−Ｓ−ＶＩＳ−ＮＩＲ）を使用して実施された。光の強度は、１００ｍ秒時間フレームにわたって積分され、結果として生じる検出器カウントが、放出強度を比較するために使用された。緑色放出ＱＤと組み合わせてＡｇＮＰプラズモニック散乱体を含有する層およびいずれのＰＳＮＰも伴わず、緑色放出ＱＤのみを含有する層に関する放出スペクトルが、図２９Ａに示される。赤色放出ＱＤと組み合わせてＡｇＮＰプラズモニック散乱体を含有する層およびいずれのＰＳＮＰも伴わず、赤色放出ＱＤのみを含有する層に関する放出スペクトルが、図２９Ｂに示される。ＰＳＮＰ含有層に関する放出スペクトルは、異なる層厚さにおいて測定された。図２９Ａおよび２９Ｂのグラフに示されるように、ＱＤ含有層へのＰＳＮＰの添加は、ＰＳＮＰ含有層の両方に関してフォトルミネセンス強度を実質的に増加させ、すなわち、ＱＤのみを含有するそれらの個別の層に対して、緑色放出ＱＤ含有層の放出強度を４倍を上回って増加させ、赤色放出ＱＤ含有層の放出強度を６倍を上回って増加させた。
【０１０８】
本教示は、制限的ではなく、例証的であることが意図される。本要約は、第３７号連邦行政命令集第１．７２（ｂ）節を遵守するように提供され、読者が技術的開示の本質を迅速に確認することを可能にする。これは、これが請求項の範囲または意味を解釈もしくは限定するために使用されないであろうことを理解して提出される。また、上記の発明を実施するための形態では、種々の特徴が、本開示を合理化するために、ともに群化され得る。これは、請求されていない開示された特徴がいずれの請求項にも不可欠であることを意図するものとして解釈されるべきではない。むしろ、発明的主題は、特定の開示された実施形態の全ての特徴よりも少ないものにあり得る。したがって、以下の請求項は、実施例または実施形態として本明細書の発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項は、別個の実施形態として独立し、そのような実施形態は、種々の組み合わせまたは順列において相互と組み合わせられ得ることが考慮される。本発明の範囲は、そのような請求項が享有する均等物の全範囲とともに、添付される請求項を参照して判定されるべきである。
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図３−４】
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【図３−５】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７（Ａ）】
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【図７（Ｂ）】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２（ａ）】
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【図２２（ｂ）】
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【図２２（ｃ）】
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【図２２（ｄ）】
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【図２２（ｅ）】
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【図２２（ｆ）】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【国際調査報告】
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