(57)【要約】  液体媒体を使用して光を生成する方法が提示される。本方法は、ナノ粒子を液体媒体中に収容するステップと、一対の電極を液体媒体と直接接触させて配置するステップと、一対の電極内の電極間に励起信号を生成するステップであって、それによってナノ粒子の一部を照射する、ステップと、を含む。
2019533292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と、
前記支持部材によって支持された液体媒体であって、前記液体媒体は極性でありその中に懸濁されたナノ粒子を有し、前記ナノ粒子は発光材料からなる、液体媒体と、
前記支持部材に近接して配置された少なくとも一対の電極であって、前記一対の電極内の各電極の表面は前記支持部材によって支持された前記液体媒体と直接接触している、少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極に電気的に結合され、かつ前記一対の電極内の電極間に励起信号を印加するように動作可能である励起源と、
を備える光源。
【請求項２】
前記ナノ粒子は、２つ以上の異なる種類の発光材料を含む、請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記ナノ粒子は、金属カルコゲナイド、ＩＩＢ−ＶＩ族半導体化合物又はＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物のうちの１つ以上からなる、請求項１に記載の光源。
【請求項４】
前記ナノ粒子はドープされている、請求項３に記載の光源。
【請求項５】
前記ナノ粒子は、遷移金属又は希土類金属から選択されたドーパントでドープされている、請求項４に記載の光源。
【請求項６】
前記ナノ粒子は固相マトリックス内に埋め込まれている、請求項１に記載の光源。
【請求項７】
前記固相マトリックスは、シリカゲル、架橋デキストランゲル、ゼオライト及びモレキュラーシーブからなる群から選択される、請求項６に記載の光源。
【請求項８】
極性液体媒体は、水、ジメチルスルホキシド、及びジメチルホルムアミドからなる群から選択される、請求項１に記載の光源。
【請求項９】
前記液体媒体は電解質をさらに含む、請求項１に記載の光源。
【請求項１０】
前記一対の電極内の前記電極は同一平面上にある、請求項１に記載の光源。
【請求項１１】
前記一対の電極内の前記電極は交互嵌合されている、請求項１に記載の光源。
【請求項１２】
前記支持部材はプレートであり、前記液体媒体は前記プレートの表面上に配置されている、請求項１に記載の光源。
【請求項１３】
前記支持部材は前記液体媒体を保持するように構成された容器であり、前記一対の電極は前記液体媒体内に配置されるか又は前記容器の内面に一体化されている、請求項１に記載の光源。
【請求項１４】
前記電極はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる、請求項１に記載の光源。
【請求項１５】
前記励起源は、前記一対の電極内の前記電極間に電流を発生させる、請求項１に記載の光源。
【請求項１６】
前記励起源は、前記一対の電極内の前記電極間に電圧を印加し、ここで、前記電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する、請求項１に記載の光源。
【請求項１７】
前記電極間に印加される電圧パルスは、前記電圧の大きさが前記パルスのピーク値よりも小さいベースライン値である期間によって分離される、請求項１６に記載の光源。
【請求項１８】
前記電極間に印加される電圧パルスのピーク値は経時的に変化する、請求項１６に記載の光源。
【請求項１９】
プレートと、
前記プレートの表面上に配置された液体媒体であって、前記液体媒体は極性でありその中に懸濁されたナノ粒子を有し、前記ナノ粒子は発光材料からなる、液体媒体と、
前記プレートの表面上に一体化された少なくとも一対の電極であって、その結果、前記一対の電極内の各電極の表面は前記液体媒体と直接接触して前記一対の電極内の電極は同一平面上にある、少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極に電気的に結合され、かつ前記一対の電極内の電極間に電圧信号を印加するように動作可能であり、その結果、前記電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する、励起源と、
を備える光源。
【請求項２０】
前記電極はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる、請求項１９に記載の光源。
【請求項２１】
前記電極間に印加される電圧パルスは、前記電圧の大きさが前記パルスのピーク値よりも小さいベースライン値である期間によって分離される、請求項１９に記載の光源。
【請求項２２】
光を生成する方法であって、
極性液体媒体中にナノ粒子を懸濁させるステップであって、前記ナノ粒子は発光材料からなり、１００マイクロメートル未満のサイズである、ステップと、
一対の電極を前記液体媒体と直接接触させて配置するステップと、
前記一対の電極内の電極間に励起信号を生成するステップであって、それによって前記ナノ粒子の一部を照射する、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２３】
前記極性液体媒体は、水、ジメチルスルホキシド、及びジメチルホルムアミドからなる群から選択される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
励起信号を生成するステップは、前記一対の電極内の前記電極間に電流を生成するステップをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
励起信号を生成するステップは、前記一対の電極内の前記電極間に電圧を印加するステップをさらに含み、ここで、前記電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記電極間に印加される電圧パルスは、前記電圧の大きさが前記パルスのピーク値よりも小さいベースライン値である期間によって分離される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
経時的に電圧パルスのピーク値を調整するステップをさらに含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
支持部材と、
前記支持部材によって支持された液体媒体と、
前記支持部材上に配置された少なくとも一対の電極であって、その結果、前記少なくとも一対の電極内の電極は互いに同一平面上に配置されて前記一対の電極内の各電極の表面はナノ粒子と直接接触し、ここで、前記ナノ粒子は発光材料からなり、前記液体媒体の存在下にある、少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極に電気的に結合され、かつ前記一対の電極内の電極間に励起信号を印加するように動作可能である励起源と、
を備える光源。
【請求項２９】
前記ナノ粒子は液体中にあり、次いで、前記液体を除去することによって前記一対の電極内の前記電極の表面上に堆積される、請求項２８に記載の光源。
【請求項３０】
前記ナノ粒子は、２つ以上の異なる種類の発光材料を含む、請求項２８に記載の光源。
【請求項３１】
前記ナノ粒子は、金属カルコゲナイド、ＩＩＢ−ＶＩ族半導体化合物又はＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物のうちの１つ以上からなる、請求項２８に記載の光源。
【請求項３２】
前記ナノ粒子はドープされている、請求項３１に記載の光源。
【請求項３３】
前記ナノ粒子は、遷移金属又は希土類金属から選択されたドーパントでドープされている、請求項３２に記載の光源。
【請求項３４】
前記ナノ粒子は固相マトリックス内に埋め込まれている、請求項２８に記載の光源。
【請求項３５】
固相マトリックスは、シリカゲル、架橋デキストランゲル、ゼオライト及びモレキュラーシーブからなる群から選択される、請求項２８に記載の光源。
【請求項３６】
前記液体媒体は極性である、請求項２８に記載の光源。
【請求項３７】
前記液体媒体は、水、ジメチルスルホキシド、及びジメチルホルムアミドからなる群から選択される、請求項３６に記載の光源。
【請求項３８】
前記液体媒体は電解質をさらに含む、請求項２８に記載の光源。
【請求項３９】
前記一対の電極内の前記電極は交互嵌合されている、請求項２８に記載の光源。
【請求項４０】
前記支持部材はプレートであり、前記液体媒体は前記プレートの表面上に配置されている、請求項２８に記載の光源。
【請求項４１】
前記支持部材は前記液体媒体を保持するように構成された容器であり、前記一対の電極は前記容器の内面に一体化されている、請求項２８に記載の光源。
【請求項４２】
前記電極はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる、請求項２８に記載の光源。
【請求項４３】
前記励起源は、前記一対の電極内の前記電極間に電流を発生させる、請求項２８に記載の光源。
【請求項４４】
前記励起源は、前記一対の電極内の前記電極間に電圧を印加し、ここで、前記電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する、請求項２８に記載の光源。
【請求項４５】
前記電極間に印加される電圧パルスは、前記電圧の大きさが前記パルスのピーク値よりも小さいベースライン値である期間によって分離される、請求項４４に記載の光源。
【請求項４６】
前記電極間に印加される電圧パルスのピーク値は経時的に変化する、請求項４４に記載の光源。
【請求項４７】
支持部材と、
前記支持部材によって支持された液体媒体であって、前記液体媒体はナノ粒子を収容し、前記ナノ粒子は発光材料からなる、液体媒体と、
前記支持部材上に配置された少なくとも一対の電極であって、前記少なくとも一対の電極内の電極は誘電材料で被覆されて互いに同一平面上に配置されており、その結果、前記一対の電極内の各電極の被覆表面が前記液体媒体と接触する、少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極に電気的に結合され、かつ前記一対の電極内の電極間に励起信号を印加するように動作可能である励起源と、
を備える光源。
【請求項４８】
前記ナノ粒子は前記液体媒体中に懸濁されている、請求項４７に記載の光源。
【請求項４９】
前記ナノ粒子は液体中にあり、次いで、液体を除去することによって前記一対の電極内の電極の被覆表面上に堆積される、請求項４７に記載の光源。
【請求項５０】
前記ナノ粒子は、金属カルコゲナイド、ＩＩＢ−ＶＩ族半導体化合物又はＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物のうちの１つ以上からなる、請求項４７に記載の光源。
【請求項５１】
前記ナノ粒子はドープされている、請求項５０に記載の光源。
【請求項５２】
前記ナノ粒子は、遷移金属又は希土類金属から選択されたドーパントでドープされている、請求項５１に記載の光源。
【請求項５３】
前記ナノ粒子は固相マトリックス内に埋め込まれている、請求項４７に記載の光源。
【請求項５４】
前記固相マトリックスは、シリカゲル、架橋デキストランゲル、ゼオライト及びモレキュラーシーブからなる群より選択される、請求項５３に記載の光源。
【請求項５５】
前記液体媒体は極性である、請求項４７に記載の光源。
【請求項５６】
前記液体媒体は、水、ジメチルスルホキシド、及びジメチルホルムアミドからなる群から選択される、請求項５５に記載の光源。
【請求項５７】
前記液体媒体は電解質をさらに含む、請求項４７に記載の光源。
【請求項５８】
前記一対の電極内の前記電極は交互嵌合されている、請求項４７に記載の光源。
【請求項５９】
前記支持部材はプレートであり、前記液体媒体は前記プレートの表面上に配置されている、請求項４７に記載の光源。
【請求項６０】
前記支持部材は前記液体媒体を保持するように構成された容器であり、前記一対の電極は前記容器の内面に一体化されている、請求項４７に記載の光源。
【請求項６１】
前記電極はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる請求項４７に記載の光源。
【請求項６２】
前記励起源は、前記一対の電極内の前記電極間に電流を発生させる、請求項４７に記載の光源。
【請求項６３】
前記励起源は、前記一対の電極内の前記電極間に電圧を印加し、ここで、前記電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する、請求項４７に記載の光源。
【請求項６４】
前記電極間に印加される電圧パルスは、前記電圧の大きさが前記パルスのピーク値よりも小さいベースライン値である期間によって分離される、請求項６３に記載の光源。
【請求項６５】
前記電極間に印加される電圧パルスのピーク値は経時的に変化する、請求項６３に記載の光源。
【請求項６６】
支持部材と、
前記支持部材によって支持された液体媒体と、
前記支持部材上に配置された少なくとも一対の電極であって、前記少なくとも一対の電極内の電極は互いに同一平面上に配置されており、ここで、ナノ粒子は支持部材上に堆積されて前記少なくとも一対の電極の電極間にあり、前記ナノ粒子は発光材料からなり、前記液体媒体の存在下にある、少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極に電気的に結合され、かつ前記一対の電極内の電極間に励起信号を印加するように動作可能である励起源と、
を備える光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、現在は２０１７年９月５日に発行された米国特許第９，７５６，７０１号である、２０１６年１０月２１日に出願された米国特許出願第１５／３３１，０２７号の優先権を主張する。本出願はさらに、現在は２０１７年９月５日に発行された米国特許第９，７５６，７０１号である、２０１６年１０月２１日に出願された米国特許出願第１５／３３１，０２７号の一部継続出願である、２０１７年８月２１日に出願された米国特許出願第１５／６８１，９９６号の優先権を主張する。上記出願の内容は全て、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、極性液体媒体中でエレクトロルミネセンス材料を励起するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
エレクトロルミネセンス（ＥＬ）は、電気刺激に応答した材料からの光の放出である。典型的な構成では、発光装置は、２つの電極プレートの間にエレクトロルミネセンス材料を挟むことによって形成される。エレクトロルミネセンス材料及び対応する発光装置は、極性液体媒体中ではなく、乾燥条件又は非極性液体媒体の条件で操作される。極性液体媒体中での発光材料の使用は、発光粒子が外部光源からのより高いエネルギーの光を吸収し、吸収されたエネルギーをより長い波長及びより低いエネルギーの光として再放出するフォトルミネセンスのみに限られていた。このような用途の主な欠点は、高強度励起光源が発光材料によって放出される二次光を圧倒するかなりのバックグラウンドを作り出す可能性があることである。励起光が光検出器に入るのを遮断するために光学フィルタを使用することができるが、それらはバックグラウンドを完全に排除するわけではない。発光材料からの再放出光が既に非常に弱い場合、又は励起波長と放出波長との間に著しい重なりがある場合、光学フィルタの使用は特に問題となる。
【０００４】
従って、極性液体媒体中でエレクトロルミネセンス材料を励起するための改良された方法を達成することが望ましい。このセクションは、必ずしも従来技術ではない本開示に関連する背景情報を提供する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このセクションは、本開示の一般的な概要を提供し、そして、その全範囲又はその特徴の全ての包括的な開示ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
液体媒体中で光を生成する光源が提示されている。光源は、支持部材と、支持部材によって支持された液体媒体と、支持部材に近接して配置された少なくとも一対の電極と、一対の電極に電気的に結合された励起源と、を備える。電極は互いに同一平面上に配置され、一対の電極内の各電極の表面はナノ粒子と直接接触しており、ここで、ナノ粒子は発光材料からなり、液体媒体によって覆われている。励起源は、一対の電極内の電極間に励起信号を印加するように動作する。
【０００７】
一実施形態では、液体媒体中のナノ粒子は、例えば液体媒体を除去することによって、電極の表面上に堆積される。
【０００８】
幾つかの実施形態では、電極は、液体媒体で覆われるか、そうでなければ、誘電材料によって液体媒体から分離される。
【０００９】
ナノ粒子は、多くの異なる形態をとり得る。例えば、ナノ粒子は、金属カルコゲナイド、ＩＩＢ−ＶＩ族半導体化合物又はＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物のうちの１つ以上から構成されてもよい。ナノ粒子は、例えば遷移金属又は希土類金属から選択されたドーパントでドープすることができる。幾つかの例では、ナノ粒子を固相マトリックス内に埋め込むことができ、ここで固相マトリックスは、シリカゲル、架橋デキストランゲル、ゼオライト及びモレキュラーシーブからなる群から選択される。ナノ粒子は、２つ以上の異なる種類の発光材料を含み得ることが理解される。
【００１０】
幾つかの実施形態では、液体媒体は極性であり、水、ジメチルスルホキシド、及びジメチルホルムアミドからなる群から選択することができる。液体媒体はまた、電解質又は他の増強元素（ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を含んでもよい。
【００１１】
他の実施形態では、液体媒体は非極性であり、鉱油、ヒマシ油及び亜麻仁油からなる群から選択され得る。
【００１２】
一実施形態では、支持部材はプレートであり、液体媒体はプレートの表面に配置されている。
【００１３】
別の実施形態では、支持部材は液体媒体を保持するように構成された容器であり、一対の電極は容器の内面に一体化されている。
【００１４】
電極はまた、異なる形態をとることもできる。幾つかの実施形態では、一対の電極は同一平面上にある。同じ又は異なる実施形態において、電極は交互嵌合されて（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ）いてもよい。電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるのが好ましい。
【００１５】
動作中、励起源は、一対の電極内の電極間に電流を発生させる。一実施形態では、励起源は一対の電極内の電極間に電圧を印加し、ここで、電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する。幾つかの実施形態では、電極間に印加される電圧パルスは、電圧の大きさがパルスのピーク値よりも小さいベースライン値である期間によって分離される。
【００１６】
適用可能なさらなる分野は、本明細書中に提供される説明から明らかになるであろう。この概要における説明及び特定の例は、例示のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図していない。
【００１７】
本明細書に記載の図面は、選択された実施形態のみを例示することを目的としたものであり、全ての可能な実装形態を示すものではなく、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】発光システムの例示的実施形態を示す図である。
【図２Ａ】発光システムの第２の例示的実施形態を示す図である。
【図２Ｂ】発光システムの第３の例示的実施形態を示す図である。
【図２Ｃ】発光システムの第４の例示的実施形態を示す図である。
【図３Ａ】モザイク状配置を有する電極構成の図である。
【図３Ｂ】交互嵌合型電極の様々な配置を示す図である。
【図３Ｃ】交互嵌合型電極の様々な配置を示す図である。
【図３Ｄ】交互嵌合型電極の様々な配置を示す図である。
【図４Ａ】発光システムで使用され得る支持部材の様々な形態を示す図である。
【図４Ｂ】発光システムで使用され得る支持部材の様々な形態を示す図である。
【図４Ｃ】発光システムで使用され得る支持部材の様々な形態を示す図である。
【図５Ａ】振幅変調された励起波形の図である。
【図５Ｂ】周波数変調された励起波形の図である。
【図５Ｃ】励起信号のスリープ時間の割合に対する光強度の依存性を示すグラフである。
【図６】液体媒体中に分散された発光粒子の量に対する光強度の依存性を示すグラフである。
【図７】液体媒体中に分散された発光粒子の量に対する光強度の依存性を示す別のグラフである。
【図８】励起信号の大きさに対する発光強度の依存性を示すグラフである。
【図９】液体媒体の種類に応じた光強度を示すグラフである。
【図１０】特定の実装形態の光源におけるナノ粒子からの光強度を示すグラフである。
【図１１】様々な湿度条件下での粒子の増強されたエレクトロルミネセンス発光を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
対応する参照符号は、図面の幾つかの図を通して対応する部分を示す。
【００２０】
次に、添付の図面を参照しながら、例示的実施形態をより完全に説明する。
【００２１】
図１は、発光物質から光を生成するための発光システム１０の例示的実施形態を示す。光源（すなわちシステム）１０は、容器１２と、一対以上の電極１４と、励起源１６と、を備える。容器１２は、液体媒体１８を保持するように構成されている。容器１２の１つ以上の壁は、発光を可能にするために透明であることが好ましい。この開示では、容器１２の様々な形状及び実装形態が想定されている。ＣＣＤカメラ又は他の種類の光検出器１７を使用して、生成された発光を記録するか又は他の方法で検証することができる。
【００２２】
液体媒体が容器１２内に配置されている。例示的実施形態では、液体媒体は、極性プロトン性又は極性非プロトン性である。極性液体媒体は、水、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、又はジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を含み得るが、これらに限定されない。幾つかの実施形態において、液体媒体は、ゼラチン状形態であり得る。エレクトロルミネセンス発光を増強する際の水の役割を確認するために、異なる条件下での粒子からの光出力を図１１に示す。湿潤粒子は乾燥粒子よりも、はるかに高い強度の発光を生じる。他の実施形態では、液体媒体は非極性であり、鉱油、ヒマシ油及び亜麻仁油を含むがこれらに限定されない群から選択されてもよい。
【００２３】
第１の例示的実施形態では、固体発光物質が液体媒体中に懸濁されている。一実施形態では、発光物質はさらに、１００マイクロメートル未満の寸法を有するナノ粒子として定義される。他の実施形態では、発光物質は、１００マイクロメートル未満の特性寸法を有するコアシェル粒子、フレーク又はフィルムであり得る。
【００２４】
固体発光材料は、元素半導体材料又は複合半導体材料から選択することができる。例えば、元素半導体は、シリコン粒子及び／又はゲルマニウム粒子であり得る。別の例では、化合物半導体は、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅなどのＩＩＢ−ＶＩ族元素組成から選択することができる。ＺｎＳシェルと共にＣｄＳｅコアを有する粒子のような複合構造もまた、本開示によって想定されている。さらに別の例では、化合物固体発光材料は、ＧａＡｓのようなＩＩＩ−Ｖ族元素、並びにＰｂＳのようなＩＶ−ＶＩ族元素から選択することができる。
【００２５】
幾つかの実施形態では、発光材料は、異なる色又は波長を有する発光を生じるようにドープされてもよい。一般に、遷移金属元素並びに希土類元素がドーパントとして有用である。例えば、マンガン（Ｍｎ）でドープされたＺｎＳ粒子は橙色光を発する；一方で、銅（Ｃｕ）でドープされたＺｎＳ粒子は緑色光を生成する。他の例では、発光材料は、サマリウム（Ｓｍ）、ツリウム（Ｔｍ）、エルビウム（Ｅｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、ユーロピウム（Ｅｕ）又は他のランタニド希土類元素でドープすることができる。これらの例から、当業者は他の種類のドーパントも同様に適切であり得ることを認識するであろう。
【００２６】
特定の用途では、発光材料をマトリックス内に埋め込むか、又は他の粒子に結合させることが有用である。開示した方法の多様性を実証するために、固体発光材料をマトリックス内に埋め込み、次いで液体媒体中に分散させた。例示的なマトリックスは、シリカゲル、モレキュラーシーブ１３Ｘ、ゼオライト及び（例えば、Ｓｅｐｈａｄｅｘとして知られる）架橋デキストランゲルを含むが、これらに限定されない。用途に応じて、発光粒子を適切なキャッピング剤で被覆又は官能化することが有用であり得る。一実施形態において、開示したエレクトロルミネセンスシステムを、３−メルカプトプロピオン酸（ＭＰＡ）、セチルトリメチルアンモニウムブロマイド（ＣＴＡＢ）、又はセチルトリメチルアンモニウムクロリド（ＣＴＡＣ）で被覆された発光粒子を用いて実証した。他のキャッピング剤、コーティング剤又は官能化剤もまた、本開示によって想定されている。
【００２７】
固体半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）チップもまた、開示した発光システム１０における発光物質として有用である。一実施形態では、ＡｌＩｎＧａＰ  ＬＥＤチップを使用して、図４Ｃに示すように６１０ｎｍの波長で赤色光を放出した。別の実施形態では、ＩｎＧａＮ  ＬＥＤダイスを使用して、青色及び緑色の発光を放出した。
【００２８】
エレクトロルミネセンスが可能な固体有機及び有機金属配位錯体もまた、開示した発光システム１０において有用であり得る。様々な小分子及びポリマー有機発光材料、及び有機−金属配位錯体が、使用に利用可能である。そのような材料の例示的実施形態は、微量のテトラセン及びペンタセンでドープされたアントラセン結晶である。アルミニウムの有機配位錯体である、Ａｌｑ３としても知られているトリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウムもまた、開示した発光システムを用いて明るい黄緑色の発光を生成するために使用された。これらの様々な例から、当業者は、本開示のより広い範囲内に入る異なる種類の発光材料を容易に認識するであろう。複数の種類の発光材料又は発光材料の混合物を液体媒体中に懸濁させてもよいこともまた、想定されている。
【００２９】
媒体中に分散されている発光物質が電気刺激によって活性化される（ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ）と、光が発光システム１０によって生成される。電源から液体媒体への電荷の注入を可能にする様々な電極構成が開示されている。例示的実施形態では、一対の電極１４は、図１に見られるように、容器１２の床に一体化されている。一対の電極が示されているが、液体媒体に電荷を注入するために二対以上の電極が使用され得ることが想定されている。
【００３０】
一実施形態では、電極は、図３Ａに見られるように、容器１４の平坦な内側（底部）表面上でモザイク状配置にある。すなわち、複数の駆動セル３１は、セル間に重なりや隙間を有することなく互いに隣接して配置されている。各駆動セル３１は、周辺電極３３に囲まれたコア電極３２を備え、それらの間に任意に絶縁体３４が介在されている。電極は、互いに同一平面上にあることが好ましいが、他の配置では互いにずれていてもよい。他の実施形態では、電極は交互嵌合されている。発光システム１０で使用され得る交互嵌合型電極の例を、図３Ｂ〜３Ｄに示す。電極は、金、銀、アルミニウム、並びに他の金属、金属合金（例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）又はフッ素ドープ酸化スズ）、半導体材料、又はガラス状カーボン、グラファイト及びグラフェンなどの他の種類の導電性材料から作製することができる。
【００３１】
図２Ａは、発光物質から光を生成するための発光システム１０’の第２の例示的実施形態を示す。発光システム１０’は、支持部材１２（すなわち容器）と、少なくとも一対の電極１４と、励起源（図示せず）と、を備える。この例示的実施形態では、電極１４は、液体媒体１８で覆われるか、そうでなければ、誘電材料２２によって液体媒体１８から分離される。例示的な誘電材料は、窒化ケイ素、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、パイレックス（登録商標）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を含むが、これらに限定されない。他の種類の誘電材料及び絶縁材料もまた、本開示によって想定されている。上述の相違点を除いて、発光システム１０’は、上述の発光システム１０及びその変形物と実質的に同じであり得る。
【００３２】
図２Ｂは、発光物質から光を生成するための発光システム１０’’の第３の例示的実施形態を示す。発光システム１０’’もまた、支持部材１２（すなわち容器）と、少なくとも一対の電極１４と、励起源（図示せず）と、を備える。この例示的な実施形態では、ナノ粒子はもはや液体媒体１８中に懸濁していない。むしろ、ナノ粒子は、電極１４の表面上に堆積されている。一例では、ナノ粒子は、電極の表面上に堆積されている。そうするために、ナノ粒子は液体中にあってもよく、次いで液体は（例えば液体を蒸発させることによって）除去され、それによってナノ粒子を電極の表面上に堆積させる。場合によっては、ナノ粒子はまた支持部材上に堆積され、電極間に配置される。同じ又は異なる液体媒体を支持部材１２に再導入して、液体媒体が電極上に配置されたナノ粒子を覆うようにすることができる。この手法はまた、図２Ｃの発光システム１０’’’で見られるような誘電材料２２で被覆された電極１４にも適用される。ナノ粒子を電極の表面にコーティング、結合又は他の方法で固定するための他の技術もまた、本開示によって想定されている。上述の相違点を除いて、発光システム１０’’及び１０’’’は、上述の発光システム１０及びその変形物と実質的に同じであり得る。
【００３３】
図４Ａ及び図４Ｂに関連して、発光システム１０内の容器はまた、異なる形態をとってもよい。図４Ａにおいて、容器１２は透明で円筒形を有する。一対の電極１４はさらに、導電性内面を有する透明管状電極４１と、管状電極４１の内側に配置された円筒形金属電極４２と、として定義される。円筒形金属電極４２は、管状電極４１と同心に配置されることが好ましい。一方の電極はアノードとして機能し、他方の電極はカソードとして機能する。容器１２は、その中に懸濁されたナノ粒子を有する液体媒体を保持する。上述した相違点を除いて、円筒形容器を有する発光システム１０は、本明細書に記載の方法で動作する。
【００３４】
図４Ｂにおいて、容器１２は楕円筒形を有する。この例では、電極１４は、間に配置された絶縁スペーサ４３を有する、互いに平行に配置された２枚のプレート４４からなる。動作中、２つのプレートのうちの一方はカソードとして機能し、電流は絶縁スペーサ４３によって形成された隙間を横切って反対側のアノードに流れることができる。この例では、ナノ粒子は毛管作用によって電極間の隙間に引き込まれ、プレート間を流れる電流によって照射されてもよい。上述の相違点を除いて、楕円筒形の容器を有する発光システム１０は、本明細書に記載の方法で動作する。
【００３５】
幾つかの実施形態では、容器は任意の種類の支持部材によって置き換えられてもよい。例えば、図４Ｃに見られるように、プレート４５を支持部材として使用してもよい。この例では、プレート４５は非導電性表面を有し、液滴４６はその非導電性表面上に配置される。液滴は表面張力によって支持部材上に保持されることができ、発光粒子は液滴中に懸濁される。粒子を励起するために、一対の針型電極４７が液滴４６内に挿入される。他の実施形態では、電極は支持プレートの表面に一体化されていてもよい。プレートは単なる例示であり、液体媒体を支持することができる他の種類の部材もまた、本開示のより広い態様に含まれる。上述の相違点を除いて、プレート支持部材を有する発光システム１０は、本明細書に記載の方法で動作する。
【００３６】
光は、発光材料の中又は上で、反対の極性の電荷の再結合から生成される。液体が電極を濡らし、電極が電源によって活性化されると、液体媒体中に分散された発光材料は光を生成する。励起信号は電極間で発生され、異なる形態をとり得る。一実施形態では、励起電気刺激は、電極間に印加される定電圧（直流又はＤＣ）の形態である。励起された発光粒子から、単一又は複数のフラッシュ光が生成される。連続的な発光を生じさせるために、印加電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する。変動電圧は、正弦波、方形波、三角波、及びのこぎり波を含むがこれらに限定されない異なる波形を有することができる。幾つかの実施形態では、これらの波形の組み合わせを使用することができる。
【００３７】
他の実施形態では、電圧のパルスは、非活性のスリープ時間の期間によって分離されてもよい。電圧パルスは、正のピーク値と負のピーク値との間で振動する大きさを有する。スリープ期間中、電圧の大きさは、パルスのピーク値よりも小さいベースライン値に設定される。例えば、ベースライン値は、ゼロ又は±１ボルトなどの別の公称値であり得る。この特徴は、電気分解によるガス発生を最小にし、そして電極の寿命を延ばすのに有用である。図５Ｃに見られるように、スリープ時間の割合を発光の強度を変更するために使用することもできる。さらに他の実施形態では、励起波形は第２の波形に従って変調されてもよい。例えば、励起波形は、図５Ａに示すように、電極間に印加される電圧パルスのピーク値が経時的に変化するように変調されてもよい。別の例では、励起波形は、図５Ｂに示すように、パルスの周波数が経時的に変化するように変調することができる。これにより、周期的な電気刺激の広範囲の振幅及び周波数にわたる発光粒子の励起が可能になる。
【００３８】
液体媒体中のエレクトロルミネセンス材料を励起し、それによって光を放出するための開示した技術を実証するために、異なる例が以下に示される。これらの例は限定することを意図していない。異なる種類の発光材料、液体媒体、電極配置及び励起方法が本開示の範囲内にあることは、容易に理解される。
【００３９】
第１の例では、硫化亜鉛（ＺｎＳ）ナノ粒子を極性液体媒体中に分散させる。湿式化学法を用いて、シリカゲルマトリックスの細孔上にＺｎＳナノ粒子を合成する。シリカゲルの細孔は、結晶の核形成を促進し、そしてそれらの成長を制限してナノ粒子を形成する。ナノ粒子は多孔質シリカゲルマトリックスから水中に放出されて、均質な懸濁液を形成する。透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、透明懸濁液中のナノ粒子の存在を確認した。水／ＺｎＳナノ懸濁液の液滴を、２５マイクロメートル（μｍ）の電極間間隔を有する交互嵌合型電極（ＩＤＥ）アレイの表面に配置する。電気エネルギーを、５７Ｈｚの周波数及び２４ボルトのピークピーク（ｐｅａｋ−ｔｏ−ｐｅａｋ）振幅を有する方形波電圧信号の形態で、ＩＤＥアレイに印加する。高感度ＣＣＤカメラを使用して、ＩＤＥ電極の表面上のナノ粒子から生じる青色発光を記録する。図６は、水中に分散された発光ＺｎＳ粒子の量に対する光強度の依存性を示す。以下の金属カルコゲナイドナノ粒子：ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、及びＣｄＳ−ＺｎＳコア−シェルナノ粒子のエレクトロルミネセンスを、同様の合成、サンプル調製及び試験手順を使用して確認した。
【００４０】
第２の例では、エレクトロルミネセンスは、Ｍｎでドープされ、かつ極性液体媒体中に分散されたＺｎＳナノ粒子から達成された。湿式化学共沈法を用いて、モレキュラーシーブ１３Ｘ多孔質固相マトリックスの存在下で、マンガン（例えば、Ｍｎ、１％モル比のＭｎ／Ｚｎ）でドープされたＺｎＳナノ粒子を合成した。ナノ粒子の均質で透明な懸濁液を形成するために、ナノ粒子を固相マトリックスから水中に放出させた。得られた懸濁液中のナノ粒子の存在を確認するために、ＴＥＭ及びＸ線回折（ＸＲＤ）分析を用いた。水中のＺｎＳ：Ｍｎナノ粒子懸濁液の液滴を、４０μｍの電極間隔を有するＩＤＥの表面に配置した。５７Ｈｚの周波数及び３０Ｖのピークピーク振幅を有する方形波プロファイルを有する時変電圧（Ｔｉｍｅ−ｖａｒｙｉｎｇ  ｖｏｌｔａｇｅ）を電極アレイに印加した。エレクトロルミネセンスを画像化するために、ＣＣＤカメラを使用した。水中に分散されたＺｎＳ：Ｍｎナノ粒子は、黄橙色のエレクトロルミネセンスを生じた。異なる波プロファイル、周波数及び振幅を有する代替の励起波形を使用して発光材料を刺激し、そしてルミノメーターを使用して光出力を検出及び記録した。図７は、水中に分散された発光ＺｎＳ：Ｍｎ粒子の量に対する光強度の依存性を示す。具体的には、以下の波形：正弦波、方形波、のこぎり波、並びに一連の正及び負の極性のパルス波形を有する時変電圧源が実証された。図８は、様々なピークピーク電圧に対して５７Ｈｚ及び９５％のスリープ時間を繰り返す一連の正及び負の電圧パルスからなる波形で励起された、水中のサンプルＭｎドープＺｎＳナノ粒子からの、ルミノメーターで測定した経時的な発光強度を示す。同様の合成及びサンプル調製手順を用いて、銅（Ｃｕ）でドープされたＺｎＳナノ粒子を製造した。水中に分散させたＣｕドープＺｎＳナノ粒子は、緑色ＥＬを生成した。ナノ結晶に少量のドーパント元素を組み込むことにより、ナノ粒子からのエレクトロルミネセンス発光の色又は波長を調整することが可能になる。遷移金属元素からのＣｕ及びＭｎに加えて、アルミニウム（Ａｌ）、並びに希土類元素に属する以下のドーパント：Ｓｍ、Ｔｍ、Ｅｒ、Ｎｄ及びＥｕが、ＺｎＳナノ粒子からのＥＬの合成及び試験のために実証された。
【００４１】
第３の例では、ＭｎでドープされたＺｎＳナノ粒子を、水熱法により合成する。ナノ粒子を、鉱油中に分散させる。懸濁液の液滴を、２５μｍの電極間隔を有するＩＤＥの表面に配置した。ＩＤＥアレイに印加される電気エネルギーは、１５００Ｖのピークピーク振幅及び１０００Ｈｚの周波数を有する方形波の形態である。ナノ粒子のエレクトロルミネセンス発光を、ＣＣＤカメラによって画像化した。
【００４２】
第４の例では、ＭｎでドープされたＺｎＳナノ粒子を、再び水熱法によって合成する。ナノ粒子を水中に懸濁し、この懸濁液の液滴を２５μｍの電極間隔を有するＩＤＥの表面に配置した。その上に懸濁液を有する電極を、水が蒸発してナノ粒子が電極の表面上で乾燥されるまでデシケーターに入れた。次に、鉱油の液滴を電極の表面に配置し、それによって電極の表面上の乾燥ナノ粒子を覆う。ナノ粒子を、１５００Ｖのピークピーク振幅及び１０００Ｈｚの周波数を有する方形波の形態の電気刺激を印加することによって励起した。ＣＣＤカメラを使用して、ナノ粒子のエレクトロルミネセンス発光を捕獲した。図１０は、異なる印加電圧の大きさにおける、鉱油中に懸濁されたＺｎＳ：Ｍｎナノ粒子からのエレクトロルミネセンス発光の強度の依存性を示す。
【００４３】
第５の例では、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を２５μｍの電極間隔を有するＩＤＥの表面上に配置して乾燥させ、電極上に薄い誘電体層を形成した。水中に懸濁されたナノ粒子の液滴を、誘電体被覆電極上に配置した。ナノ粒子が乾燥するまで電極をデシケーターに入れた。次いで、鉱油の液滴を電極の表面上に配置し、電極の表面上の乾燥ナノ粒子を覆った。２０００Ｖのピークピーク振幅及び１０００Ｈｚの周波数を有する電気エネルギーを電極に印加し、ＣＣＤカメラを用いてＺｎＳ：Ｍｎナノ粒子の明るい黄橙色のエレクトロルミネセンス発光を画像化した。
【００４４】
第６の例では、Ｍｎナノ粒子でドープされたＺｎＳを、デキストランの架橋マトリックス、市販のＳｅｐｈａｄｅｘ内に埋め込んだ。Ｓｅｐｈａｄｅｘは、放射性標識や蛍光標識など、大きな生体分子の調製中における分子の分画、ＤＮＡ精製、及び小さな分子の除去のための分離カラムに使用される。水性媒体中のＳｅｐｈａｄｅｘ内に埋め込まれた発光ナノ粒子から、エレクトロルミネセンスが観察された。Ｓｅｐｈａｄｅｘを水中で１時間膨潤させ、続いてＺｎＳ：Ｍｎナノ粒子をその場で合成することによって、粒子をマトリックス内に埋め込む。マトリックス内にナノ粒子が存在することは、ＭｎドープＺｎＳ結晶の特徴的なフォトルミネセンスである橙色のフォトルミネセンス（ＰＬ）から明らかである。ナノ粒子／Ｓｅｐｈａｄｅｘ複合体の湿潤サンプルをＩＤＥ電極アレイ上に堆積させ、４０Ｖのピークピーク振幅を有する正弦波電圧波を発生させる６０Ｈｚの電源で活性化させる。サンプルからの黄橙色エレクトロルミネセンス発光を、ＣＣＤカラーカメラを用いて記録する。同様に、常磁性コアと、ＭｎドープＺｎＳからなるシェルとを特徴とする複合粒子を合成し、水中に分散させる。均質な懸濁液の液滴を、１０μｍの電極間間隔を有するＩＤＥアレイ上に配置する。設定は、５７Ｈｚの方形波電圧源及び３６Ｖのピークピーク振幅を用いて活性化され、黄橙色のエレクトロルミネセンスを生成する。磁石が電極表面の下に置かれると、より多くの磁化可能な発光複合粒子が液体の本体から電極表面に引き出されるので、ＥＬ強度は劇的に増加する。
【００４５】
第７の例では、固体発光ダイオードチップを極性液体媒体中に配置することによって、発光が達成される。ＡｌＩｎＧａＰ半導体ダイオードチップからなる粒子を、水中に分散させた。粒子を含む懸濁液を、一対の針型電極間に形成された２ｍｍの隙間に堆積させた（例えば、図４Ｃ参照）。３０ｋＨｚの正弦波電圧波を供給する電源を、電極に印加した。電極をダイスに固定配線する必要なしに、半導体ダイスは水中で、６１０ｎｍで赤色エレクトロルミネセンスを放出した。
【００４６】
第８の実施例では、エレクトロルミネセンスは、液体媒体中の有機及び金属有機化合物から達成された。例えば、０．３％ｗ／ｗのテトラセンでドープされたアントラセン、及び０．３％ｗ／ｗのペンタセンでドープされたアントラセンの粉末を、ホスト結晶及びドーパント結晶をベンゼン又はトルエンなどの加熱溶媒に溶解し、続いてゆっくりとその溶液を冷却することによって合成した。ドープされた有機結晶を、５５℃の部分真空下で、ロータリーエバポレーターを用いて溶媒から抽出した。乾燥結晶フレークを水中に添加し混合して、均質なスラリーを形成した。得られた懸濁液の液滴を、１０μｍの電極間間隔を特徴とするＩＤＥアレイの表面上に配置した。電極を、４５Ｖの振幅を有する正及び負の極性のパルスを生成する電圧源で活性化させた。各サイクルのパルスは、サイクル期間の９０％に等しいスリープ期間（振幅０Ｖ）で隔てられている。励起サイクルを、５７Ｈｚの速度で繰り返した。緑色エレクトロルミネセンスは、水中に分散されたドープアントラセン粒子によって放出された。第２の実施形態では、アルミニウムの金属−有機配位錯体であるトリス８−ヒドロキシキノリナートアルミニウム（Ａｌｑ３）のエレクトロルミネセンスが水中で実証された。図４Ｂに示すように、２つの平面（プレート）電極を薄いスペーサで互いに分離した。一方の電極プレートは、その上に金属薄膜が堆積されたガラス基板からなる。堆積された金属膜は、電極間の隙間で発生した光が透明ガラスを通して空洞から逃げることを可能にするための開口を特徴とする。第２の電極は、単純な金属プレートである。第１の電極をＡｌｑ３の薄層で被覆して負端子に取り付け、対向電極をＮ、Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−Ｎ、Ｎ’−ジフェニルベンジジン（ＴＰＤ）で被覆してＤＣ電源の正端子に接続した。電極間の間隙は水で満たされ、電極は活性化されて緑色エレクトロルミネセンスを生じる。
【００４７】
第９の実施例では、エレクトロルミネセンスは、保護酸化物コーティングを有する発光微粒子から達成された。具体的には、酸化アルミニウムシェルで被覆されたＭｎドープＺｎＳ蛍光体粒子を水中に懸濁させ、均質なスラリーを形成した。粒子の平均直径は２５μｍである。スラリーの液滴を、２つのプレート電極間の間隙に配置した。電極を、５７Ｈｚの周波数及び４８Ｖのピークピーク振幅を有する方形波電圧源で活性化する。橙−黄色の発光は、ＣＣＤカメラを使用して検出される。
【００４８】
第１０の例では、エレクトロルミネセンスは、様々な極性液体媒体中に分散されたＭｎでドープされたＺｎＳのナノ粒子を用いて達成された。例えば、モレキュラーシーブ１３Ｘの細孔中に合成されたＭｎでドープされたＺｎＳのナノ粒子を、以下の流体：水、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、及びジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中に放出させて、均質なスラリーを形成した。均質なスラリーを交互嵌合型電極アレイ上に配置し、６２Ｖのピークピーク、５７Ｈｚ、９５％のスリープ時間を有するパルス波形で活性化した。図９は、極性プロトン性溶媒及び極性非プロトン性溶媒の両方においてナノ粒子からエレクトロルミネセンスを生成する能力を例示する、３つのサンプルのそれぞれについての時間の関数としての光強度を表すグラフである。ナノ粒子スラリーを交互嵌合型電極上で乾燥させ、次いで液体のＤＭＦ及びＤＭＳＯ蒸気に曝された湿潤チャンバーに封入するという実験の別の変形例を行った。粒子は蒸気の存在下でエレクトロルミネセンスを示したが、それらの不在下ではエレクトロルミネセンスを示さなかった。
【００４９】
本開示の幾つかの実施形態によれば、支持部材と、支持部材によって支持された液体媒体であって、液体媒体は極性でありその中に懸濁されたナノ粒子を有し、ナノ粒子は発光材料からなる、液体媒体と、支持部材に近接して配置された少なくとも一対の電極であって、一対の電極内の各電極の表面は支持部材によって支持された液体媒体と直接接触している、少なくとも一対の電極と、一対の電極に電気的に結合され、かつ一対の電極内の電極間に励起信号を印加するように動作可能である励起源と、を備える光源が提供される。
【００５０】
幾つかの実施形態では、ナノ粒子は、２つ以上の異なる種類の発光材料を含む。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は、金属カルコゲナイド、ＩＩＢ−ＶＩ族半導体化合物又はＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物のうちの１つ以上を含む。幾つかの実施形態では、ナノ粒子はドープされている。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は、遷移金属又は希土類金属から選択されたドーパントでドープされている。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は固相マトリックス内に埋め込まれている。幾つかの実施形態では、固相マトリックスは、シリカゲル、架橋デキストランゲル、ゼオライト及びモレキュラーシーブからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、極性液体媒体は、水、ジメチルスルホキシド、及びジメチルホルムアミドからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、液体媒体は電解質をさらに含む。幾つかの実施形態では、一対の電極内の電極は、同一平面上にある。幾つかの実施形態では、一対の電極内の電極は交互嵌合されている。幾つかの実施形態では、支持部材はプレートであり、液体媒体はプレートの表面に配置されている。幾つかの実施形態では、支持部材は液体媒体を保持するように構成された容器であり、一対の電極は液体媒体内に配置されるか又は容器の内面に一体化されている。幾つかの実施形態では、電極はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。幾つかの実施形態では、励起源は、一対の電極内の電極間に電流を発生させる。幾つかの実施形態では、励起源は、一対の電極内の電極間に電圧を印加し、ここで、電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する。幾つかの実施形態では、電極間に印加される電圧パルスは、電圧の大きさがパルスのピーク値よりも小さいベースライン値である期間によって分離される。幾つかの実施形態では、電極間に印加される電圧パルスのピーク値は経時的に変化する。
【００５１】
本開示の幾つかの実施形態によれば、プレートと、プレートの表面上に配置された液体媒体であって、液体媒体は極性でありその中に懸濁されたナノ粒子を有し、ナノ粒子は発光材料からなる、液体媒体と、プレートの表面上に一体化された少なくとも一対の電極であって、その結果、一対の電極内の各電極の表面が液体媒体と直接接触して一対の電極内の電極が同一平面上にある、少なくとも一対の電極と、一対の電極に電気的に結合され、かつ一対の電極内の電極間に電圧信号を印加するように動作可能であり、その結果、電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する、励起源と、を備える光源が提供される。
【００５２】
幾つかの実施形態では、電極はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。幾つかの実施形態では、電極間に印加される電圧パルスは、電圧の大きさがパルスのピーク値よりも小さいベースライン値である期間によって分離される。
【００５３】
本開示の幾つかの実施形態によれば、光を生成する方法は、極性液体媒体中にナノ粒子を懸濁させるステップであって、ナノ粒子は発光材料からなり、１００マイクロメートル未満のサイズである、ステップと、一対の電極を液体媒体と直接接触させて配置するステップと、一対の電極内の電極間に励起信号を生成するステップであって、それによってナノ粒子の一部を照射する、ステップと、を含む。
【００５４】
幾つかの実施形態では、極性液体媒体は、水、ジメチルスルホキシド、及びジメチルホルムアミドからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、励起信号を生成するステップは、一対の電極内の電極間に電流を生成するステップをさらに含む。幾つかの実施形態では、励起信号を生成するステップは、一対の電極内の電極間に電圧を印加するステップをさらに含み、ここで、電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する。幾つかの実施形態では、電極間に印加される電圧パルスは、電圧の大きさがパルスのピーク値よりも小さいベースライン値である期間によって分離される。幾つかの実施形態では、本方法は、経時的に電圧パルスのピーク値を調整するステップをさらに含む。
【００５５】
本開示の幾つかの実施形態によれば、支持部材と、支持部材によって支持された液体媒体と、支持部材上に配置された少なくとも一対の電極であって、その結果、少なくとも一対の電極内の電極は互いに同一平面上に配置されて一対の電極内の各電極の表面はナノ粒子と直接接触し、ここで、ナノ粒子は発光材料からなり、液体媒体の存在下にある、少なくとも一対の電極と、一対の電極に電気的に結合され、かつ一対の電極内の電極間に励起信号を印加するように動作可能である励起源と、を備える光源が提供される。
【００５６】
幾つかの実施形態では、ナノ粒子は液体中にあり、次いで、液体を除去することによって一対の電極内の電極の表面上に堆積される。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は、２つ以上の異なる種類の発光材料を含む。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は、金属カルコゲナイド、ＩＩＢ−ＶＩ族半導体化合物又はＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物のうちの１つ以上からなる。幾つかの実施形態では、ナノ粒子はドープされている。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は、遷移金属又は希土類金属から選択されたドーパントでドープされている。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は固相マトリックス内に埋め込まれている。幾つかの実施形態では、固相マトリックスは、シリカゲル、架橋デキストランゲル、ゼオライト及びモレキュラーシーブからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、液体媒体は極性である。幾つかの実施形態では、液体媒体は、水、ジメチルスルホキシド、及びジメチルホルムアミドからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、液体媒体は電解質をさらに含む。幾つかの実施形態では、一対の電極内の電極は交互嵌合されている。幾つかの実施形態では、支持部材はプレートであり、液体媒体はプレートの表面に配置されている。幾つかの実施形態では、支持部材は液体媒体を保持するように構成された容器であり、一対の電極は容器の内面に一体化されている。幾つかの実施形態では、電極はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。幾つかの実施形態では、励起源は、一対の電極内の電極間に電流を発生させる。幾つかの実施形態では、励起源は一対の電極内の電極間に電圧を印加し、ここで、電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する。幾つかの実施形態では、電極間に印加される電圧パルスは、電圧の大きさがパルスのピーク値よりも小さいベースライン値である期間によって分離される。幾つかの実施形態では、電極間に印加される電圧パルスのピーク値は経時的に変化する。
【００５７】
本開示の幾つかの実施形態によれば、支持部材と、支持部材によって支持された液体媒体であって、液体媒体はナノ粒子を収容し（ｈｏｓｔ）、ナノ粒子は発光材料からなる、液体媒体と、支持部材上に配置された少なくとも一対の電極であって、少なくとも一対の電極内の電極は誘電材料で被覆されて互いに同一平面上に配置されており、その結果、一対の電極内の各電極の被覆表面が液体媒体と接触する、少なくとも一対の電極と、一対の電極に電気的に結合され、かつ一対の電極内の電極間に励起信号を印加するように動作可能である励起源と、を備える光源が提供される。
【００５８】
幾つかの実施形態では、ナノ粒子は液体媒体中に懸濁されている。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は液体中にあり、次いで、液体を除去することによって一対の電極内の電極の被覆表面上に堆積される。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は、金属カルコゲナイド、ＩＩＢ−ＶＩ族半導体化合物又はＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物のうちの１つ以上からなる。幾つかの実施形態では、ナノ粒子はドープされている。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は、遷移金属又は希土類金属から選択されたドーパントでドープされている。幾つかの実施形態では、ナノ粒子は固相マトリックス内に埋め込まれている。幾つかの実施形態では、固相マトリックスは、シリカゲル、架橋デキストランゲル、ゼオライト及びモレキュラーシーブからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、液体媒体は極性である。幾つかの実施形態では、液体媒体は、水、ジメチルスルホキシド、及びジメチルホルムアミドからなる群から選択される。幾つかの実施形態では、液体媒体は電解質をさらに含む。幾つかの実施形態では、一対の電極内の電極は交互嵌合されている。幾つかの実施形態では、支持部材はプレートであり、液体媒体はプレートの表面に配置されている。幾つかの実施形態では、支持部材は液体媒体を保持するように構成された容器であり、一対の電極は容器の内面に一体化されている。幾つかの実施形態では、電極はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる。幾つかの実施形態では、励起源は、一対の電極内の電極間に電流を発生させる。幾つかの実施形態では、励起源は一対の電極内の電極間に電圧を印加し、ここで、電圧の極性は正から負へ及びその逆へと周期的に変化する。幾つかの実施形態では、電極間に印加される電圧パルスは、電圧の大きさがパルスのピーク値よりも小さいベースライン値である期間によって分離される。幾つかの実施形態では、電極間に印加される電圧パルスのピーク値は経時的に変化する。
【００５９】
本開示の幾つかの実施形態によれば、支持部材と、支持部材によって支持された液体媒体と、支持部材上に配置された少なくとも一対の電極であって、少なくとも一対の電極内の電極は互いに同一平面上に配置されており、ここで、ナノ粒子は支持部材上に堆積されて少なくとも一対の電極内の電極間にあり、ナノ粒子は発光材料からなり、液体媒体の存在下にある、液体媒体と、一対の電極に電気的に結合され、かつ一対の電極内の電極間に励起信号を印加するように動作可能である励起源と、を備える光源が提供される。
【００６０】
本明細書で使用される用語は、特定の例示的実施形態を説明することのみを目的としており、限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、文脈がそうではないことを明確に示さない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は複数形も含むことを意図することがある。用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は包括的であるため、記述した特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を特定するが、１つ又は複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はそれらの群の存在又は追加を排除しない。本明細書で説明された方法ステップ、プロセス、及び動作は、特に実行順序として特定されない限り、議論又は図示された特定の順序でのそれらの実行を必要とすると解釈されるべきではない。追加の又は代替のステップが使用され得ることもまた、理解されるべきである。
【００６１】
ある要素又は層が別の要素又は層「の上にある（ｏｎ）」、「に係合されている（ｅｎｇａｇｅｄ  ｔｏ）」、「に接続されている（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」、又は「に結合されている（ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」と言及されている場合、それは他の要素又は層の直接上にあるか、直接係合されているか、直接接続されているか、又は直接結合されていてもよく、あるいは、介在する要素又は層が存在してもよい。対照的に、ある要素が別の要素又は層「の直接上にある」、「に直接係合されている」、「に直接接続されている」、又は「に直接結合されている」と言及されている場合、介在する要素又は層は存在し得ない。要素間の関係を説明するために使用された他の単語は、同様に解釈されるべきである（例えば、「間に」対「直接間に」、「隣接して」対「直接隣接して」など）。本明細書で使用される場合、用語「及び／又は」は、関連する列挙された項目のうちの１つ又は複数のありとあらゆる組合せを含む。
【００６２】
本明細書では、第１、第２、第３などの用語を使用して様々な要素、構成要素、領域、層、及び／又はセクションを説明することがあるが、これらの要素、構成要素、領域、層及び／又はセクションは、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、ある要素、構成要素、領域、層又はセクションを別の領域、層又はセクションと区別するためにのみ使用され得る。「第１」、「第２」などの用語、及び本明細書で使用される場合の他の数値用語は、文脈によって明確に示されない限り、順序又は順番を意味するものではない。従って、以下で論じる第１の要素、構成要素、領域、層又はセクションは、例示的実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層又はセクションと呼ぶことができる。
【００６３】
本明細書では、説明を容易にするために、「内側」、「外側」、「真下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、「上方（ｕｐｐｅｒ）」などの空間的に相対的な用語を使用して、図に示すようなある要素又は特徴と別の要素又は特徴との関係を説明することがある。空間的に相対的な用語は、図に示されている向きに加えて、使用中又は動作中の装置の異なる向きを包含することを意図し得る。例えば、図中の装置をひっくり返すと、他の要素又は特徴の「下」又は「真下」として説明されている要素は、他の要素又は特徴の「上」に向けられる。従って、例示的な用語「下」は、上と下の両方の向きを包含することができる。装置は他の方向を向いていてもよく（９０度回転して又は他の方向を向いていてもよく）、本明細書で使用される空間的に相対的な記述子はそれに応じて解釈される。
【００６４】
実施形態の前述の説明は、例示及び説明の目的のために提供されている。それは網羅的であること又は開示を制限することを意図しない。特定の実施形態の個々の要素又は特徴は、一般にその特定の実施形態に限定されないが、適用可能な場合は交換可能であり、具体的に図示又は説明されていなくても選択された実施形態で使用することができる。それはまた、多くの方法で変化し得る。そのような変形例は、本開示からの逸脱と見なされるべきではなく、そのような変更は全て本開示の範囲内に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００６５】
１０、１０’、１０’’、１０’’’  発光システム、光源
１２        容器、支持部材
１４        電極
１６        励起源
１７        光検出器
１８        液体媒体
２２        誘電材料
３１        駆動セル
３２        コア電極
３３        周辺電極
３４        絶縁体
４１        透明管状電極
４２        円筒形金属電極
４３        絶縁スペーサ
４４        プレート
４５        プレート
４６        液滴
４７        針型電極
【図１】
2019533292.tif 000003
【図２Ａ】
2019533292.tif 000004
【図２Ｂ】
2019533292.tif 000005
【図２Ｃ】
2019533292.tif 000006
【図３Ａ】
2019533292.tif 000007
【図３Ｂ】
2019533292.tif 000008
【図３Ｃ】
2019533292.tif 000009
【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
2019533292.tif 000011
【図４Ｂ】
2019533292.tif 000012
【図４Ｃ】
2019533292.tif 000013
【図５Ａ】
2019533292.tif 000014
【図５Ｂ】
2019533292.tif 000015
【図５Ｃ】
2019533292.tif 000016
【図６】
2019533292.tif 000017
【図７】
2019533292.tif 000018
【図８】
2019533292.tif 000019
【図９】
2019533292.tif 000020
【図１０】
2019533292.tif 000021
【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年4月23日(2019.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と、
前記支持部材によって支持された液体媒体と、
前記支持部材上に配置された少なくとも一対の電極であって、その結果、前記少なくとも一対の電極内の電極は互いに同一平面上に配置されて前記一対の電極内の各電極の表面はナノ粒子と直接接触し、ここで、前記ナノ粒子は発光材料からなり、前記液体媒体の存在下にある、少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極に電気的に結合され、かつ前記一対の電極内の電極間に励起信号を印加するように動作可能である励起源と、
を備える光源。
【請求項２】
前記ナノ粒子は、２つ以上の異なる種類の発光材料を含む、請求項１に記載の光源。
【請求項３】
前記ナノ粒子は、金属カルコゲナイド、ＩＩＢ−ＶＩ族半導体化合物又はＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物のうちの１つ以上からなる、請求項１に記載の光源。
【請求項４】
前記ナノ粒子は、遷移金属又は希土類金属から選択されたドーパントでドープされている、請求項３に記載の光源。
【請求項５】
前記ナノ粒子は固相マトリックス内に埋め込まれている、請求項１に記載の光源。
【請求項６】
固相マトリックスは、シリカゲル、架橋デキストランゲル、ゼオライト及びモレキュラーシーブからなる群から選択される、請求項１に記載の光源。
【請求項７】
前記液体媒体は極性である、請求項１に記載の光源。
【請求項８】
前記液体媒体は、水、ジメチルスルホキシド、及びジメチルホルムアミドからなる群から選択される、請求項７に記載の光源。
【請求項９】
前記液体媒体は電解質をさらに含む、請求項１に記載の光源。
【請求項１０】
前記一対の電極内の前記電極は交互嵌合されている、請求項１に記載の光源。
【請求項１１】
前記支持部材はプレートであり、前記液体媒体は前記プレートの表面上に配置されているか、又は、前記支持部材は前記液体媒体を保持するように構成された容器であり、前記一対の電極は前記容器の内面に一体化されている、請求項１に記載の光源。
【請求項１２】
前記電極はアルミニウム又はアルミニウム合金からなる、請求項１に記載の光源。
【請求項１３】
前記電極は誘電材料で被覆されている、請求項１に記載の光源。
【請求項１４】
前記ナノ粒子は前記支持部材上に堆積され、前記電極の間に配置される、請求項１に記載の光源。
【国際調査報告】
2019533292.tif 000023
2019533292.tif 000024
2019533292.tif 000025
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