(57)【要約】  本出願の実施形態は、発光性ナノ構造を用いる照明装置に関する。照明装置は、第１の伝導層と、第２の伝導層と、正孔輸送層と、電子輸送層と、複数の発光性ナノ構造を含む材料層とを含む。正孔輸送層及び電子輸送層は、それぞれ第１の伝導層と第２の伝導層との間に配置される。材料層は、正孔輸送層と電子輸送層との間に配置され、正孔輸送層及び電子輸送層が１つ以上の不連続部分において互いに接触するように、材料層は、その厚さの中に１つ以上の不連続部分を含む。不連続部分における発光性ナノ構造と励起子との間で共鳴エネルギー移動が起こる。
2021523530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置であって、
第１の伝導層と、
第２の伝導層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される正孔輸送層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される電子輸送層と、
複数の発光性ナノ構造であって、前記複数の発光性ナノ構造が、前記電子輸送層と前記正孔輸送層との間の分離層中に配置され、前記正孔輸送層及び前記電子輸送層が複数の不連続部分において互いに接触するように、前記分離層が、前記分離層の厚さを通過する前記複数の不連続部分を有し、又は前記複数の発光性ナノ構造が、前記電子輸送層中に配置され、又は前記複数の発光性ナノ構造が、前記正孔輸送層中に配置され、又は前記複数の発光性ナノ構造が、前記正孔輸送層と前記電子輸送層との両方を含む混合層中に配置される、複数の発光性ナノ構造と、を含む照明装置。
【請求項２】
前記複数の発光性ナノ構造が複数の量子ドットを含む、請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記複数の量子ドットがコア−シェル構造を有する量子ドットを含み、前記コア−シェル構造のシェルが１ナノメートル〜５ナノメートルの間の厚さを有する、請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数の量子ドットが、リン化インジウム（ＩｎＰ）の、前記コア−シェル構造のコア材料を有する量子ドットを含む、請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記分離層が１つの単層の厚さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数の不連続部分が不規則なパターンを形成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記複数の不連続部分が規則的なパターンを形成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
前記第１の伝導層と前記正孔輸送層との間に配置された正孔注入層をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項９】
前記電子輸送層が複数のＺｎＭｇＯナノ結晶を含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項１０】
量子ドット発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）デバイスであって、
層スタックであって、
第１の伝導層と、
第２の伝導層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される正孔輸送層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される電子輸送層と、
複数の量子ドットであって、前記複数の量子ドットが、前記電子輸送層と前記正孔輸送層との間の分離層中に配置され、前記正孔輸送層及び前記電子輸送層が複数の不連続部分において互いに接触するように、前記分離層が、前記分離層の厚さを通過する前記複数の不連続部分を有し、又は前記複数の量子ドットが、前記電子輸送層中に配置され、又は複数の発光性ナノ構造が、前記正孔輸送層中に配置され、又は前記複数の量子ドットが、前記正孔輸送層と前記電子輸送層との両方を含む混合層中に配置される、複数の量子ドットと、
を含む、層スタックと、
前記第１の伝導層に連結する第１の接点と、
前記第２の伝導層に連結する第２の接点と、
前記層スタックを取り囲むように構成される封入材料と、
を含む、量子ドット発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）デバイス。
【請求項１１】
前記封入材料がエポキシ樹脂を含む、請求項１０に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項１２】
前記複数の量子ドットがコア−シェル構造を有する量子ドットを含み、前記コア−シェル構造のシェルが１ナノメートル〜５ナノメートルの間の厚さを有する、請求項１０又は１１に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項１３】
前記複数の量子ドットが、リン化インジウム（ＩｎＰ）の、前記コア−シェル構造のコア材料を有する量子ドットを含む、請求項１２に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項１４】
前記分離層が１つの単層の厚さを有する、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項１５】
前記層スタックが、前記第１の伝導層と前記正孔輸送層との間に配置された正孔注入層をさらに含む、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項１６】
前記電子輸送層が複数の酸化マグネシウム亜鉛（ＺｎＭｇＯ）ナノ結晶を含む、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項１７】
照明装置の形成方法であって、
伝導性基板の上に第１の材料を配置して第１の材料層を形成することであって、前記第１の材料層が正孔輸送層又は電子輸送層として構成されることと、
前記第１の材料層の上に発光性ナノ構造の層を配置することであって、前記発光性ナノ構造の層が、前記発光性ナノ構造の層の厚さの中に１つ以上の不連続部分を含むことと、
前記発光性ナノ構造の層の上に第２の材料を配置して第２の材料層を形成することであって、前記第２の材料が電子輸送層又は正孔輸送層として構成され、前記第２の材料層が、前記発光性ナノ構造の層の前記１つ以上の不連続部分において前記第１の材料層に接触することと、
前記第２の材料層の上に伝導性材料を配置することと、
を含む方法。
【請求項１８】
前記発光性ナノ構造の層を配置することが、複数の量子ドットを含む層を配置することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記発光性ナノ構造の層を配置することが、スピンコーティングを用いて前記層を配置することを含む、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第２の材料を配置することが、複数のＺｎＭｇＯナノ粒子を配置することを含む、請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記伝導性基板を配置することが、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を配置することを含む、請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
エポキシ樹脂を含む封入材料を配置することをさらに含む、請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
照明装置であって、
第１の伝導層と、
第２の伝導層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される正孔輸送層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される電子輸送層と、
複数の発光性ナノ構造を含む分離層であって、前記分離層が、前記電子輸送層と前記正孔輸送層との間に配置され、前記正孔輸送層及び前記電子輸送層が複数の不連続部分において互いに接触するように、前記分離層が、前記分離層の厚さを通過する前記複数の不連続部分を有する、分離層と、
を含む照明装置。
【請求項２４】
前記複数の発光性ナノ構造が複数の量子ドットを含む、請求項２３に記載の照明装置。
【請求項２５】
前記複数の量子ドットがコア−シェル構造を有する量子ドットを含み、前記コア−シェル構造のシェルが１ナノメートル〜５ナノメートルの間の厚さを有する、請求項２４に記載の照明装置。
【請求項２６】
前記複数の量子ドットが、リン化インジウム（ＩｎＰ）の、前記コア−シェル構造のコア材料を有する量子ドットを含む、請求項２５に記載の照明装置。
【請求項２７】
前記分離層が１つの単層の厚さを有する、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項２８】
前記複数の不連続部分が不規則なパターンを形成する、請求項２３〜２７のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項２９】
前記複数の不連続部分が規則的なパターンを形成する、請求項２３〜２８のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項３０】
前記第１の伝導層と前記正孔輸送層との間に配置された正孔注入層をさらに含む、請求項２３〜２９のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項３１】
前記電子輸送層が複数のＺｎＭｇＯナノ結晶を含む、請求項２３〜３０のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項３２】
照明装置であって、
第１の伝導層と、
第２の伝導層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される正孔輸送層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置され、複数の発光性ナノ構造を含む電子輸送層と、
を含む照明装置。
【請求項３３】
前記複数の発光性ナノ構造が複数の量子ドットを含む、請求項３２に記載の照明装置。
【請求項３４】
前記複数の量子ドットがコア−シェル構造を有する量子ドットを含み、前記コア−シェル構造のシェルが１ナノメートル〜５ナノメートルの間の厚さを有する、請求項３３に記載の照明装置。
【請求項３５】
前記複数の量子ドットが、リン化インジウム（ＩｎＰ）の、前記コア−シェル構造のコア材料を有する量子ドットを含む、請求項３４に記載の照明装置。
【請求項３６】
前記第１の伝導層と前記正孔輸送層との間に配置された正孔注入層をさらに含む、請求項３２〜３５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項３７】
前記電子輸送層が複数のＺｎＭｇＯナノ結晶をさらに含む、請求項３２〜３６のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項３８】
照明装置であって、
第１の伝導層と、
第２の伝導層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される混合層であって、前記混合層が、電子輸送材料、正孔輸送材料、及び複数の発光性ナノ構造を含む、混合層と、
を含む照明装置。
【請求項３９】
前記複数の発光性ナノ構造が複数の量子ドットを含む、請求項３８に記載の照明装置。
【請求項４０】
前記複数の量子ドットがコア−シェル構造を有する量子ドットを含み、前記コア−シェル構造のシェルが１ナノメートル〜５ナノメートルの間の厚さを有する、請求項３９に記載の照明装置。
【請求項４１】
前記複数の量子ドットが、リン化インジウム（ＩｎＰ）の、前記コア−シェル構造のコア材料を有する量子ドットを含む、請求項４０に記載の照明装置。
【請求項４２】
前記第１の伝導層と正孔輸送層との間に配置された正孔注入層をさらに含む、請求項３８〜４１のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項４３】
前記電子輸送材料が複数のＺｎＭｇＯナノ結晶を含む、請求項３８〜４２のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項４４】
量子ドット発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）デバイスであって、
層スタックであって、
第１の伝導層と、
第２の伝導層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される正孔輸送層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される電子輸送層と、
複数の量子ドットを含む分離層であって、前記分離層が、前記電子輸送層と前記正孔輸送層との間に配置され、前記正孔輸送層及び前記電子輸送層が複数の不連続部分において互いに接触するように、前記分離層が、前記分離層の厚さを通過する前記複数の不連続部分を有する、分離層と、
を含む層スタックと、
前記第１の伝導層に連結する第１の接点と、
前記第２の伝導層に連結する第２の接点と、
前記層スタックを取り囲むように構成される封入材料と、
を含む、量子ドット発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）デバイス。
【請求項４５】
前記封入材料がエポキシ樹脂を含む、請求項４４に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項４６】
前記複数の量子ドットがコア−シェル構造を有する量子ドットを含み、前記コア−シェル構造のシェルが１ナノメートル〜５ナノメートルの間の厚さを有する、請求項４４又は４５に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項４７】
前記複数の量子ドットが、リン化インジウム（ＩｎＰ）の、前記コア−シェル構造のコア材料を有する量子ドットを含む、請求項４６に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項４８】
前記分離層が１つの単層の厚さを有する、請求項４４〜４７のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項４９】
前記複数の不連続部分が不規則なパターンを形成する、請求項４４〜４８のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項５０】
前記複数の不連続部分が規則的なパターンを形成する、請求項４４〜４８のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項５１】
前記層スタックが、前記第１の伝導層と前記正孔輸送層との間に配置された正孔注入層をさらに含む、請求項４４又は４５に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項５２】
前記電子輸送層が複数の酸化マグネシウム亜鉛（ＺｎＭｇＯ）ナノ結晶を含む、請求項４４〜５１のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項５３】
量子ドット発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）デバイスであって、
層スタックであって、
第１の伝導層と、
第２の伝導層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される正孔輸送層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置され、複数の量子ドットを含む電子輸送層と、
を含む、層スタックと、
前記第１の伝導層に連結する第１の接点と、
前記第２の伝導層に連結する第２の接点と、
前記層スタックを取り囲むように構成される封入材料と、
を含む、量子ドット発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）デバイス。
【請求項５４】
前記封入材料がエポキシ樹脂を含む、請求項５３に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項５５】
前記複数の量子ドットがコア−シェル構造を有する量子ドットを含み、前記コア−シェル構造のシェルが１ナノメートル〜５ナノメートルの間の厚さを有する、請求項５３又は５４に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項５６】
前記複数の量子ドットが、リン化インジウム（ＩｎＰ）の、前記コア−シェル構造のコア材料を有する量子ドットを含む、請求項５５に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項５７】
前記層スタックが、前記第１の伝導層と前記正孔輸送層との間に配置された正孔注入層をさらに含む、請求項５３〜５６のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項５８】
前記電子輸送層が複数の酸化マグネシウム亜鉛（ＺｎＭｇＯ）ナノ結晶を含む、請求項５３〜５７のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項５９】
量子ドット発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）デバイスであって、
層スタックであって、
第１の伝導層と、
第２の伝導層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される混合層であって、前記混合層が、電子輸送材料、正孔輸送材料、及び複数の量子ドットを含む、混合層と、
を含む、層スタックと、
前記第１の伝導層に連結する第１の接点と、
前記第２の伝導層に連結する第２の接点と、
前記層スタックを取り囲むように構成される封入材料と、
を含む、量子ドット発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）デバイス。
【請求項６０】
前記封入材料がエポキシ樹脂を含む、請求項５９に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項６１】
前記複数の量子ドットがコア−シェル構造を有する量子ドットを含み、前記コア−シェル構造のシェルが１ナノメートル〜５ナノメートルの間の厚さを有する、請求項５９又は６０に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項６２】
前記複数の量子ドットが、リン化インジウム（ＩｎＰ）の、前記コア−シェル構造のコア材料を有する量子ドットを含む、請求項６１に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項６３】
前記層スタックが、前記第１の伝導層と正孔輸送層との間に配置された正孔注入層をさらに含む、請求項５９〜６２のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項６４】
電子輸送層が複数の酸化マグネシウム亜鉛（ＺｎＭｇＯ）ナノ結晶を含む、請求項５９〜６３のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項６５】
照明装置の形成方法であって、
伝導性基板の上に第１の材料を配置して第１の材料層を形成することであって、前記第１の材料層が正孔輸送層として構成されることと、
前記第１の材料層の上に第２の材料を配置して第２の材料層を形成することであって、前記第２の材料層が電子輸送層として構成され、前記第２の材料層が複数の発光性ナノ構造を含むことと、
前記第２の材料層の上に伝導性材料を配置することと、
を含む方法。
【請求項６６】
前記第２の材料を配置することが、複数の量子ドットを含む第２の材料を配置することを含む、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記第２の材料を配置することが、スピンコーティングを用いて前記第２の材料を配置することを含む、請求項６５又は６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記第２の材料を配置することが、複数のＺｎＭｇＯナノ粒子を配置することを含む、請求項６５〜６７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６９】
前記伝導性基板を配置することが、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を配置することを含む、請求項６５〜６８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７０】
エポキシ樹脂を含む封入材料を配置することをさらに含む、請求項６５〜６９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７１】
照明装置の形成方法であって、
伝導性基板の上に混合材料層を配置することであって、前記混合材料層が、電子輸送材料、正孔輸送材料、及び複数の発光性ナノ構造を含むことと、
前記混合材料層の上に伝導性材料を配置することと、
を含む方法。
【請求項７２】
前記混合材料層を配置することが、複数の量子ドットを含む前記混合材料層を配置することを含む、請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
前記混合材料層を配置することが、スピンコーティングを用いて前記混合材料層を配置することを含む、請求項７１又は７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記混合材料層を配置することが、複数のＺｎＭｇＯナノ粒子を配置することを含む、請求項７１〜７３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７５】
前記伝導性基板を配置することが、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を配置することを含む、請求項７１〜７４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７６】
エポキシ樹脂を含む封入材料を配置することをさらに含む、請求項７１〜７５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７７】
照明装置であって、
第１の伝導層と、
第２の伝導層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置され、複数の発光性ナノ構造を含む正孔輸送層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される電子輸送層と、
を含む照明装置。
【請求項７８】
前記複数の発光性ナノ構造が複数の量子ドットを含む、請求項７７に記載の照明装置。
【請求項７９】
前記複数の量子ドットがコア−シェル構造を有する量子ドットを含み、前記コア−シェル構造のシェルが１ナノメートル〜５ナノメートルの間の厚さを有する、請求項７８に記載の照明装置。
【請求項８０】
前記複数の量子ドットが、リン化インジウム（ＩｎＰ）の、前記コア−シェル構造のコア材料を有する量子ドットを含む、請求項７９に記載の照明装置。
【請求項８１】
前記第１の伝導層と前記正孔輸送層との間に配置された正孔注入層をさらに含む、請求項７７〜７９のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８２】
前記電子輸送層が複数のＺｎＭｇＯナノ結晶をさらに含む、請求項７７〜８１のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８３】
量子ドット発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）デバイスであって、
層スタックであって、
第１の伝導層と、
第２の伝導層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置され、複数の量子ドットを含む正孔輸送層と、
前記第１の伝導層と前記第２の伝導層との間に配置される電子輸送層と、
を含む層スタックと、
前記第１の伝導層に連結する第１の接点と、
前記第２の伝導層に連結する第２の接点と、
前記層スタックを取り囲むように構成される封入材料と、
を含む、量子ドット発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）デバイス。
【請求項８４】
前記封入材料がエポキシ樹脂を含む、請求項８３に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項８５】
前記複数の量子ドットがコア−シェル構造を有する量子ドットを含み、前記コア−シェル構造のシェルが１ナノメートル〜５ナノメートルの間の厚さを有する、請求項８３又は８４に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項８６】
前記複数の量子ドットが、リン化インジウム（ＩｎＰ）の、前記コア−シェル構造のコア材料を有する量子ドットを含む、請求項８５に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項８７】
前記層スタックが、前記第１の伝導層と前記正孔輸送層との間に配置された正孔注入層をさらに含む、請求項８３〜８６のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【請求項８８】
前記電子輸送層が複数の酸化マグネシウム亜鉛（ＺｎＭｇＯ）ナノ結晶を含む、請求項８３〜８７のいずれか一項に記載のＱＤ−ＬＥＤデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野
[0001]  本出願は、量子ドット発光技術、及び量子ドットを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
[0002]  バルク励起子ボーア半径よりも半径が小さい半導体ナノ微結晶（量子ドット）は、分子と物質のバルク形態との中間の材料の種類になる。３つすべての寸法での電子と正孔との両方の量子閉じ込めによって、微結晶サイズが減少するととともに、材料の有効バンドギャップが増加する。その結果、量子ドットの光の吸収と放出との両方は、ドットのサイズがより小さくなると、青色（より高いエネルギー）にシフトする。ＬＣＤなどの表示装置中に量子ドットを組み込むと、全体的な電力消費が減少しながら、非常に鮮明な色が得られることが示されている。量子ドットは、それらの少ない電力消費、低い製造コスト、及び非常に鮮明な光出力のために、望ましい特性が得られる。
【０００３】
[0003]  最近、量子ドットが発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）中に組み込まれており、その量子ドットを含む発光層が、その中に注入された電子と正孔との両方を有し、それによって量子ドットのエネルギー状態が刺激される。ＣｄＳｅ系赤色ＱＤ−ＬＥＤは、ＱＤ−ＬＥＤの効率の理論的限界に近い２０％を超える外部量子効率（ＥＱＥ）が報告されている。対照的に、報告されている最良のＩｎＰ系ＱＤ−ＬＥＤは、わずか２．３％（赤色）及び３．５％（緑色）のＥＱＥを有する。この相違は、部分的には、高密度の膜に堆積する場合にＩｎＰ量子ドットが示す消光によるものであり得る。量子ドットの低い量子収率を打ち消す方法の１つは、コア材料周囲のシェルの厚さを増加させることである。しかし、シェルの厚さが増加すると、量子ドット中及び量子ドット間の電荷の注入及び輸送のバリアも増加し、そのため妥当なレベルの明るさに到達するためにより高い電圧が必要となる。これらの高い動作電圧のために、不十分な出力効率と低い安定性とを有するデバイスが得られる。
【発明の概要】
【０００４】
概要
[0004]  本出願の実施形態は、改善された量子収率と比較的低い動作電圧との両方を有する量子ドットを用いた装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]  一実施形態によると、照明装置は、第１の伝導層と、第２の伝導層と、正孔輸送層と、電子輸送層と、複数の発光性ナノ構造とを含む。正孔輸送層及び電子輸送層は、それぞれ第１の伝導層と第２の伝導層との間に配置される。一実施形態では、複数の発光性ナノ構造は、電子輸送層と正孔輸送層との間の分離層中に配置され、正孔輸送層及び電子輸送層が複数の不連続部分において互いに接触するように、この分離層は、分離層の厚さを通過する複数の不連続部分を有する。不連続部分は、不規則又は規則的なパターンを形成することができる。別の実施形態では、複数の発光性ナノ構造は、電子輸送層中に配置される。別の実施形態では、複数の発光性ナノ構造は、正孔輸送層中に配置される。別の実施形態では、複数の発光性ナノ構造は、正孔輸送層と電子輸送層との両方を含む混合層中に配置される。
【０００６】
[0006]  別の実施形態によると、ＱＤ−ＬＥＤデバイスは、第１の伝導層と、第２の伝導層と、正孔輸送層と、電子輸送層と、複数の量子ドットを含む層とを有する層スタックを含む。正孔輸送層及び電子輸送層は、それぞれ第１の伝導層と第２の伝導層との間に配置される。一実施形態では、複数の量子ドットは、電子輸送層と正孔輸送層との間の分離層中に配置され、正孔輸送層及び電子輸送層が複数の不連続部分において互いに接触するように、この分離層は、分離層の厚さを通過する複数の不連続部分を有する。不連続部分は、不規則又は規則的なパターンを形成することができる。別の実施形態では、複数の量子ドットは、電子輸送層中に配置される。別の実施形態では、複数の量子ドットは、正孔輸送層中に配置される。別の実施形態では、複数の量子ドットは、正孔輸送層と電子輸送層との両方を含む混合層中に配置される。ＱＤ−ＬＥＤデバイスは、第１の伝導層に連結する第１の接点、第２の伝導層に連結する第２の接点、及び層スタックを取り囲む封入材料をも含む。
【０００７】
[0007]  照明装置を形成する一例の方法は、伝導性基板の上に第１の材料を配置して第１の材料層を形成することを含み、この第１の材料層は正孔輸送層又は電子輸送層である。この方法は、第１の材料層の上に発光性ナノ構造の層を配置することをさらに含む。発光性ナノ構造の層は、発光性ナノ構造の層の厚さの中に複数の不連続部分を含む。この方法は、発光性ナノ構造の層の上に第２の材料を配置して第２の材料層を形成することも含み、この第２の材料は電子輸送層又は正孔輸送層である。第２の材料層は、発光性ナノ構造の層の複数の不連続部分において第１の材料層と接触する。この方法は、第２の材料層の上に伝導性材料を配置することも含む。
【０００８】
[0008]  照明装置を形成する別の例の方法は、伝導性基板の上に第１の材料を配置して第１の材料層を形成することを含み、この第１の材料層は正孔輸送層である。この方法は、第１の材料層の上に第２の材料を配置して第２の材料層を形成することをさらに含み、この第２の材料層は、電子輸送層であり、複数の発光性ナノ構造を含む。この方法は、第２の材料層の上に伝導性材料を配置することも含む。
【０００９】
[0009]  照明装置を形成する別の例の方法は、伝導性基板の上に第１の材料を配置して第１の材料層を形成することを含み、この第１の材料層は、正孔輸送層であり、複数の発光性ナノ構造を含む。この方法は、第１の材料層の上に第２の材料を配置して第２の材料層を形成することを含み、この第２の材料層は電子輸送層である。この方法は、第２の材料層の上に伝導性材料を配置することも含む。
【００１０】
[0010]  照明装置を形成する別の例の方法は、伝導性基板の上に混合材料層を配置することを含み、この混合材料層は、電子輸送材料、正孔輸送材料、及び複数の発光性ナノ構造を含む。この方法は、混合材料層の上に伝導性材料を配置することも含む。
【００１１】
[0011]  本発明のさらなる特徴及び利点、並びに本発明の種々の実施形態の構造及び操作が、添付の図面を参照しながら以下に詳細に記載される。本発明が、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されるものではないことに留意されたい。このような実施形態は、単に説明を目的として本明細書に提供される。さらなる実施形態は、本明細書に含まれる教示に基づけば関連技術の当業者には明らかとなるであろう。
【００１２】
図面／図の簡単な説明
[0012]  本発明に組み込まれ本明細書の一部を形成する添付の図面によって、本明細書の実施形態が示され、本明細書の記述とともに、本明細書の実施形態の原理を説明し、関連技術の当業者による本明細書の実施形態の作製及び使用を可能にする役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】[0013]発光性ナノ粒子を用いる標準的なＬＥＤ構造を示している。
【図２】[0014]一実施形態による発光性ナノ粒子を用いるＬＥＤ構造を示している。
【図３】[0015]一実施形態による発光性ナノ粒子を用いる別のＬＥＤ構造を示している。
【図４】[0016]一実施形態による発光性ナノ粒子を用いる別のＬＥＤ構造を示している。
【図５】[0017]一実施形態による発光性ナノ構造を用いる実装されたＬＥＤデバイスを示している。
【図６】[0018]一実施形態による照明装置の一例の製造方法のフローチャートを示している。
【図７】[0019]一実施形態によるナノ構造の断面図である。
【図８】[0020]一実施形態によるナノ構造フィルムの図である。
【図９Ａ】[0021]幾つかの実施形態による発光性ナノ構造を用いるＬＥＤデバイスのデバイス特性を示している。
【図９Ｂ】[0021]幾つかの実施形態による発光性ナノ構造を用いるＬＥＤデバイスのデバイス特性を示している。
【図１０】[0022]一実施形態による照明装置の一部の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
[0023]  本実施形態の特徴及び利点は、全体にわたって同様の参照文字が対応する要素を表している図面と併せることで、以下に記載される詳細な説明からさらに明らかとなるであろう。図面中、同様の参照番号は、一般に、同一、機能的に類似、及び／又は構造的に類似の要素を示している。ある要素が初出となる図面は、対応する参照番号の一番左の桁で示される。
【００１５】
発明の詳細な説明
[0024]  特定の構成及び配列について議論する場合があるが、これは単に説明を目的として行われることを理解されたい。本発明の意図及び範囲から逸脱することなく別の構成及び配列を使用できることを関連技術の当業者は理解するであろう。本発明は、本明細書に特に言及される用途以外の種々の別の用途にも使用できることが関連技術の当業者には明らかとなるであろう。
【００１６】
[0025]  本明細書における「１つの実施形態」、「一実施形態」、「一例の実施形態」などへの言及は、記載される実施形態が、特定の特徴、構造、又は特性を含むことができるが、すべての実施形態が、その特定の特徴、構造、又は特性を必ずしも含まなくてよいことを示していることに留意されたい。さらに、このような語句は、必ずしも同じ実施形態を意味するものではない。さらに、特定の特徴、構造、又は特性が、一実施形態に関連して記載される場合、明示的に記載されてもされなくても、別の実施形態に関連してそのような特徴、構造、又は特性を生じさせることは、当業者の知識の範囲内となろう。
【００１７】
[0026]  量、材料の比率、材料の物理的性質、及び／又は使用を示す本説明におけるすべての数値は、他に明記されるのでなければ、「約」という単語によって修飾されるものとして理解すべきである。
【００１８】
本明細書において使用される用語
[0027]  実施形態において、「表示装置」という用語は、表示画面上のデータの可視表現を可能にする要素の配列を意味する。適切な表示画面としては、使用者に対して視覚的に情報を表示するための種々の平坦、湾曲、又はその他の形状のスクリーン、フィルム、シート、又はその他の構造を挙げることができる。本明細書に記載の表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、テレビ、コンピュータ、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ゲーム機、電子書籍端末、デジタルカメラ、タブレット、ウェアラブルデバイス、カーナビゲーションシステムなどを含む表示システム中に含まれてよい。
【００１９】
[0028]  本明細書において使用される場合、「約」という用語は、所与の量の値が、その値の±１０％だけ変動することを示す。例えば、「約１００ｎｍ」は、両端の値を含めて９０ｎｍ〜１１０ｎｍの範囲のサイズを含む。
【００２０】
[0029]  本明細書において使用される場合、「実質的に」という用語は、所与の量の値が、その値の±１％〜±５％だけ変動することを示す。
【００２１】
[0030]  実施形態において、「反応混合物を形成する」又は「混合物を形成する」という用語は、少なくとも２つの成分を容器中、それらの成分が互いに反応して第３の成分を形成するのに適した条件下で、組み合わせることを意味する。
【００２２】
[0031]  本明細書において使用される場合、「ナノ構造」という用語は、約５００ｎｍ未満の寸法の少なくとも１つの領域又は特性寸法を有する構造を意味する。幾つかの実施形態では、ナノ構造は、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、又は約１０ｎｍ未満の寸法を有する。典型的には、この領域又は特性寸法は、構造の最短軸に沿って存在する。このような構造の例としては、ナノワイヤ、ナノロッド、ナノチューブ、分岐ナノ構造、ナノテトラポッド、トライポッド、バイポッド、ナノ結晶、ナノドット、ＱＤ、ナノ粒子などが挙げられる。ナノ構造は、例えば、実質的に結晶性、実質的に単結晶性、多結晶性、非晶質、又はそれらの組み合わせであってよい。幾つかの実施形態では、ナノ構造の３つの寸法のそれぞれは、約５００ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、又は約１０ｎｍ未満の寸法を有する。
【００２３】
[0032]  本明細書において使用される場合、「ＱＤ」又は「ナノ結晶」という用語は、実質的に単結晶性であるナノ構造を意味する。ナノ結晶は、約５００ｎｍ未満及び約１ｎｍ未満程度までの寸法の少なくとも１つの領域又は特性寸法を有する。「ナノ結晶」、「ＱＤ」、「ナノドット」、及び「ドット」という用語は、同様の構造を表すことが当業者によって容易に理解され、本明細書において同義で使用される。本発明は、多結晶性又は非晶質のナノ結晶の使用も含んでいる。
【００２４】
[0033]  ナノ構造に関連して使用される場合、「ヘテロ構造」という用語は、少なくとも２つの異なる及び／又は区別可能な材料の種類を特徴とするナノ構造を意味する。典型的には、ナノ構造の１つの領域が第１の材料の種類を含み、一方、ナノ構造の第２の領域が第２の材料の種類を含む。ある実施形態では、ナノ構造は、第１の材料のコアと、第２（又は第３など）の材料の少なくとも１つのシェルとを含み、異なる材料の種類は、例えば、ナノワイヤの長軸、分岐ナノワイヤのアームの長軸、又はナノ結晶の中心の周囲に放射状に分布する。シェルは、シェルと見なされるため、又はナノ構造がヘテロ構造と見なされるために、隣接する材料を完全に覆うことができるが、必ずしもその必要はなく、例えば、第２の材料の小さな島で覆われた１つの材料のコアを特徴とするナノ結晶はヘテロ構造である。別の実施形態では、異なる材料の種類がナノ構造内の異なる位置に分布し、例えば、ナノワイヤの主（長）軸に沿って、又は分岐ナノワイヤのアームの長軸に沿って分布する。ヘテロ構造内の異なる領域は、完全に異なる材料を含むことができ、又は異なる領域は、異なるドーパント若しくは異なる濃度の同じドーパントを有するベース材料（例えば、シリコン）を含むことができる。
【００２５】
[0034]  本明細書において使用される場合、ナノ構造の「直径」という用語は、ナノ構造の第１の軸に対して垂直の断面の直径を意味し、ここで第１の軸は、第２及び第３の軸（第２及び第３の軸は長さが互いにほぼ等しい２つの軸である）に対して、長さの差が最も大きい。第１の軸は、必ずしもナノ構造の最長軸ではなく、例えば、ディスク型ナノ構造の場合、上記断面は、ディスクの短い縦方向の軸に対して垂直の実質的に円形の断面である。断面が円形ではない場合、直径は、その断面の長軸と短軸との平均である。ナノワイヤなどの細長い、すなわち高アスペクト比のナノ構造の場合、直径は、ナノワイヤの最長軸に対して垂直の断面にわたって測定される。球状ナノ構造の場合、直径は、球の中心を通過して一方の側から他方の側まで測定される。
【００２６】
[0035]  ナノ構造に関連して使用される場合、「結晶性」又は「実質的に結晶性」という用語は、そのナノ構造が、典型的には構造の１つ以上の寸法にわたって長距離秩序を示すことを意味する。１つの結晶の秩序は結晶の境界を超えて延在することはできないので、「長距離秩序」という用語は、特定のナノ構造の絶対サイズに依存することを当業者は理解されよう。この場合、「長距離秩序」は、ナノ構造の寸法の少なくとも大部分にわたる実質的な秩序を意味する。幾つかの場合では、ナノ構造は、酸化物若しくはその他のコーティングを有することができ、又はコアと少なくとも１つのシェルとから構成されることができる。このような場合、酸化物、シェル、又はその他のコーティングは、そのような秩序を示すことができるが、そのような秩序を示す必要はないことを認識されよう（例えばこれは非晶質、多結晶性などであってよい）。このような場合、「結晶性」、「実質的に結晶性」、「実質的に単結晶性」、又は「単結晶性」という語句は、ナノ構造の中心コアに対するものである（コーティング層又はシェルは除外される）。本明細書において使用される場合、「結晶性」又は「実質的に結晶性」という用語は、構造が実質的な長距離秩序（例えば、ナノ構造又はそのコアの少なくとも１つの軸の長さの少なくとも約８０％にわたる秩序）を示す限り、種々の欠陥、積層欠陥、原子置換などを含む構造をも包含することを意図している。さらに、コアとナノ構造の外側との間、又はコアと隣接するシェルとの間、又はシェルと第２の隣接するシェルとの間の界面は、非結晶性領域を含んでよく、さらには非晶質であってよいことを認識されよう。これは、ナノ構造が、本明細書において定義されるような結晶性又は実質的に結晶性であることを妨げるものではない。
【００２７】
[0036]  ナノ構造に関連して使用される場合、「単結晶性」という用語は、ナノ構造が実質的に結晶性であり、実質的に１つの結晶を含むことを示している。コアと１つ以上のシェルとを含むナノ構造ヘテロ構造に関連して使用される場合、「単結晶性」は、コアが実質的に結晶性であり、コアが実質的に１つの結晶を含むことを示している。
【００２８】
[0037]  本明細書において使用される場合、「リガンド」という用語は、例えば、ナノ構造の表面との共有結合性相互作用、イオン性相互作用、ファンデルワールス相互作用、又はその他の分子相互作用により、ナノ構造の１つ以上の面と相互作用（弱く又は強くのいずれか）が可能な分子を意味する。
【００２９】
[0038]  本明細書において使用される場合、「量子収率」（ＱＹ）という用語は、例えばナノ構造又はナノ構造集団によって放出されるフォトンの吸収されるフォトンに対する比を意味する。当技術分野において知られるように、量子収率は、典型的には、既知の量子収率値を有する十分特性決定された標準試料を用いた比較方法によって求められる。
【００３０】
[0039]  本明細書において使用される場合、「一次発光ピーク波長」という用語は、発光スペクトルが最高強度を示す波長を意味する。
【００３１】
[0040]  本明細書において使用される場合、「半値全幅」（ＦＷＨＭ）という用語は、スペクトル幅の尺度の１つを意味することを意味する。発光スペクトルの場合、ＦＷＨＭは、ピーク強度値の半分における発光スペクトルの幅を意味することができる。
【００３２】
[0041]  本明細書において使用されるフェルスター半径という用語は、当技術分野においてフェルスター距離とも呼ばれる。
【００３３】
[0042]  「輝度」及び「明るさ」という用語は、本明細書において同義で使用され、光源又は照明された表面の単位面積当たりの光度の測光尺度を意味する。
【００３４】
[0043]  本明細書において使用される場合、「放射輝度」（radiance）という用語は、光源又は照明された表面の単位面積当たりの放射強度の放射尺度を意味する。
【００３５】
[0044]  「ナノ構造（ＮＳ）フィルム」という用語は、発光性ナノ構造を有するフィルムを意味するために本明細書において使用される。
【００３６】
[0045]  「輝度」という用語は、発光表面の単位面積当たりの光強度を意味するために本明細書において使用される。
【００３７】
[0046]  本明細書において参照される公開特許、特許出願、ウェブサイト、企業名、及び科学文献は、参照により援用されるようにそれぞれが具体的及び個別に示されているのと同程度まで、それらの全体が参照により本明細書に援用される。本明細書に引用されるいずれかの参考文献と、本明細書の特定の教示との間のあらゆる矛盾は、後者を優先することで解決されるものとする。同様に、単語又は語句の技術的に理解された定義と、本明細書において特に教示されるような単語又は語句の定義との間のあらゆる矛盾は、後者を優先することで解決されるものとする。
【００３８】
[0047]  本明細書において使用される技術用語及び科学用語は、他に定義されることがなければ、本出願が属する当業者により一般的に理解される意味を有する。当業者に周知の種々の方法及び材料が本明細書に参照される。
【００３９】
概観
[0048]  本開示は、表示装置中に使用できるナノ構造ベースの発光ダイオード（ＬＥＤ）の種々の実施形態を提供する。幾つかの実施形態では、これらのＬＥＤは、比較的低い動作電圧のＬＥＤよりも比較的高い量子収率を示す量子ドット（ＱＤ）を含む。ＱＤ−ＬＥＤの構造及び製造方法の種々の実施形態が本明細書に記載される。
【００４０】
ナノ構造ベースのＬＥＤの設計
[0049]  図１は、発光媒体として発光性ナノ構造を用いる一例のＬＥＤデバイス１００を示している。ＬＥＤデバイス１００は、量子ドットなどの複数の発光性ナノ構造を含むポリマー層に電圧を印加するための種々の層の積層構造を含む。量子ドットが発光性ナノ構造として使用される場合、ＬＥＤデバイス１００はＱＤ−ＬＥＤデバイスと呼ぶことができる。ＬＥＤデバイス１００は、第１の伝導層１０２を含み、その上に追加の層のスタックが形成される。第１の伝導層１０２は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などの透明伝導性材料であってよい。第１の伝導層１０２は、追加の層の構成により、ＬＥＤデバイス１００のアノード又はカソードのいずれかとして機能することができる。ＬＥＤデバイス１００が第１の伝導層１０２上に電子輸送層１０４を含む例では、第１の伝導層１０２は、ＬＥＤデバイス１００のカソードとして機能する。
【００４１】
[0050]  電子輸送層１０４は、印加電界下で、複数の発光性ナノ構造を含む材料層１０６の中に電子を注入するように設計される。同様に、正孔輸送層１０８は、同じ印加電界下で材料層１０６の中に正孔を注入する。電界は、第１の伝導層１０２と、層スタックの最上部に形成される第２の伝導層１１２との間に印加される。第２の伝導層１１２は、アルミニウム、金、又は銀などの金属を含むことができ、ＬＥＤデバイス１００のアノードとして機能することができる。幾つかの例では、第１の伝導層１０２及び第２の伝導層１１２のそれぞれが、可視光に対して実質的に透明である。材料層１０６の互いに反対側から注入された電荷が再結合して、バンドギャップ又はトラップサイトに特徴的な発光を示すので、材料層１０６中の発光性ナノ構造はエレクトロルミネッセンスを示すようになる。ＬＥＤデバイス１００の幾つかの例は、アノードから正孔輸送層１０８の中への正孔注入を促進するように設計された正孔注入層１１０をも含む。
【００４２】
[0051]  発光性ナノ構造の例としては、直接又はほぼ直接のバンドギャップを有する半導体コア材料を有する量子ドットが挙げられる。ＱＤコア材料の例としては、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、及びヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）などの種々のＩＩＩ−Ｖ半導体化合物が挙げられる。半導体コアは、幅広いバンドギャップを有するシェル材料で取り囲まれることが多い。一例のシェル材料はセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）である。ＱＤ−ＬＥＤ構造中に使用されるＱＤのコロイド成長及び組成に関するさらなる詳細は、図９〜１０を参照しながら本明細書において議論される。
【００４３】
[0052]  材料層１０６中の発光性ナノ構造は、可視光に対して実質的に透明の材料中に懸濁させることができる。材料層１０６は、その中に懸濁した発光性ナノ構造を封入し保護するポリマーを含むことができる。材料層１０６中に使用するための材料の例としては、アクリレート、エポキシ、アクリル化エポキシ、エチレン−酢酸ビニル、チオール−エン、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリオール、及びポリエステルが挙げられる。一例では、発光性ナノ構造は、アミノシリコーン液体中に混合され、エポキシ樹脂中で乳化され、コーティングされて材料層１０６が形成される。材料層１０６の一例の量子ドット増強フィルムの製造及び動作に関するさらなる詳細は、米国特許第９，１９９，８４２号（この開示は参照により本明細書に援用される）に見ることができる。
【００４４】
[0053]  典型的なＱＤ−ＬＥＤ構造では、材料層１０６中に電子及び正孔が注入されることで材料層１０６中に存在するＱＤが刺激され、そのためシェル構造を通過するのに十分な高さの活性化電圧が必要となる。より厚いシェルによって、ＱＤのより良い環境保護及び量子収率の向上が得られるが、それによってより高い活性化電圧も必要となり、そのため電力消費が増加し、全体の効率が低くなる。
【００４５】
[0054]  幾つかの実施形態によると、ＬＥＤ構造は、発光性ナノ構造（例えば、量子ドット）を刺激するために異なる機構を利用すると記載されている。発光性構造を刺激するために直接キャリア注入を使用するのではなく、その代わりに発光性ナノ構造は、隣接する電子輸送層中の励起子形成からの共鳴エネルギー移動によって刺激される。共鳴エネルギー移動では、発光性ナノ構造のコア上に励起子が形成され、次に放射的に（例えば、発生した光として）再結合する。
【００４６】
[0055]  図２は、一実施形態による発光性ナノ構造を利用する一例のＬＥＤ構造２００を示している。ＬＥＤ構造２００の層の多くは、ＬＥＤ構造１００の層と同じ表示を共用している、及び／又は機能的に類似している。明確にするため、これらの層について再び説明はしない。一実施形態によると、ＬＥＤ構造２００は、量子ドットなどの複数の発光性ナノ構造を有する材料層２０２を含む。材料層２０２は、非常に薄く、例えば数個未満の単層の厚さ、又はわずか１つの単層の厚さになるように形成することができ、ここで１つの単層は約１０ｎｍの厚さとなりうる。一実施形態によると、材料層２０２の薄い厚さによって、材料層２０２の厚さを通過する不連続部分２０４の形成が容易になる。不連続部分２０４は、あらゆる形状又はパターンを有することができる。幾つかの例では、不連続部分２０４は、材料層２０２の表面にわたって不規則に広がる。別の例では、不連続部分２０４は、特定のパターンで形成され、又はエッチングなどの１つ以上の応用技術を用いて形成が促進される。別の例では、材料層２０２は、不連続部分の形成を促進するために、希薄濃度の発光性ナノ構造を含む溶液のスピンコーティングによって形成することができる。
【００４７】
[0056]  不連続部分２０４が存在するため、電子輸送層２０６と正孔輸送層２０８とは不連続部分２０４を介して互いに接触する。材料層２０２の上への正孔輸送層２０８の堆積によって不連続部分２０４の中にも堆積し、それによって下にある電子輸送層２０６に接触する場合に、この接触を形成することができる。電子輸送層と正孔輸送層との間のこの電気的「短絡」は、この状況では材料層２０２中へのキャリアの注入が起こらない（又は非常にわずかである）ために、従来回避されている。しかし、電子輸送層２０６と正孔輸送層２０８との間の直接接触によって、正孔が、電子輸送層２０６中の中間バンドギャップ欠陥状態に注入されて、カソードから注入された電子と結合して励起子を形成することが可能となる。発光性ナノ構造と電子輸送層２０６中で形成された励起子との間が近いため、励起子がエネルギーを発光性ナノ構造まで共鳴移動し、発光性ナノ構造から非常に効率的な発光が得られ、電子輸送層２０６の欠陥状態からの寄生発光はほとんど又はまったくない。電子輸送層として酸化マグネシウム亜鉛（ＺｎＭｇＯ）、又は電子輸送層としてＺｎＭｇＯナノ粒子を含む材料を使用すると、形成された励起子と発光性ナノ構造との間で非常に効率的なエネルギー移動が得られることが示されている。これは、エネルギー分布、遅い放射崩壊、及び比較的高い量子収率などのＺｎＭｇＯナノ粒子のある性質に起因する可能性がある。正孔輸送層２０８の材料の幾つかの例としては、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−ａｌｔ−Ｎ−（４−ｓｅｃ−ブチルフェニル）−ジフェニルアミン）（ＴＦＢ）及びＮ，Ｎ’−ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＮＰＢ）などのＯＬＥＤに一般に使用されるものが挙げられる。正孔輸送層２０８の無機材料の幾つかの例としては、酸化銅（Ｃｕ２Ｏ）又は酸化ガリウム銅ナノ粒子（ＣｕｘＧａ１−ｘＯ）が挙げられる。
【００４８】
[0057]  ＬＥＤ構造２００を形成するための層の堆積順序は逆にすることが可能なことを理解されたい。言い換えると、一実施形態によると、正孔輸送層２０８上に材料層２０２を形成することができ、電子輸送層２０６は、材料層２０２の上に堆積されて、不連続部分２０４を介して下にある正孔輸送層２０８と接触する。
【００４９】
[0058]  図３は、一実施形態による発光性ナノ構造を利用する別の例のＬＥＤ構造３００を示している。ＬＥＤ構造３００の層の多くは、ＬＥＤ構造１００の層と同じ表示を共用している、及び／又は機能的に類似している。明確にするため、これらの層について再び説明はしない。一実施形態によると、ＬＥＤ構造３００は、同じ層中に電子輸送材料と発光性ナノ構造との両方を含む混合層３０２を含む。例えば、混合層３０２は、ＺｎＭｇＯナノ粒子と及びＱＤとの混合物を含むことができる。混合されるＱＤと電子輸送材料とが近いことで、ＱＤと形成された励起子との間で共鳴エネルギー移動が起こることができる。別の実施形態では、混合層３０２は、正孔輸送材料と発光性ナノ構造との両方を含み、正孔輸送層１０８は電子輸送層と置き換えられる。正孔注入層１１０は、正孔輸送材料と発光性ナノ構造との両方を有する混合層３０２に隣接するように移動させることもできる。
【００５０】
[0059]  図４は、一実施形態による発光性ナノ構造を利用する別の例のＬＥＤ構造４００を示している。ＬＥＤ構造４００の層の多くは、ＬＥＤ構造１００の層と同じ表示を共用している、及び／又は機能的に類似している。明確にするため、これらの層について再び説明はしない。一実施形態によると、ＬＥＤ構造４００は、同じ層中に複数の異なる材料を含む混合層４０２を含む。例えば、混合層４０２は、正孔輸送材料、電子輸送材料、及び発光性ナノ構造を含む。この構造では、正孔発生、電子発生、及び励起子形成のすべてが同じ混合層４０２中で起こる。形成された励起子と同じ層中で発光性ナノ構造が近くにあるため、発光性ナノ構造と励起子との間で共鳴エネルギー移動が起こることができる。
【００５１】
[0060]  図２〜図４を参照して前述した共鳴エネルギー移動に基づくＱＤ−ＬＥＤの機構は、直接電荷注入に対して幾つかの利点を有する。電子及び正孔はもはや別々にＱＤ中に注入されることがないので、電荷注入に対する高い障壁と、ＱＤを含む材料層中での低い電荷移動度とが、デバイス性能を制限することはない。これによって、直列抵抗又はターンオン電圧を増加させることなく、ＱＤのシェル厚さを大幅に増加させることができる。例えば、ＩｎＰコアＱＤは、その（ＺｎＳｅ／ＺｎＳ）シェル厚さを約１００〜５００％増加させることができる。シェル厚さは１ｎｍ〜５ｎｍの間であってよい。励起子とＱＤとの間の効率的なエネルギー移動を維持するために、シェル厚さは２０ｎｍを超えるべきではなく、好ましくは１０ｎｍ未満となるべきである。幾つかの実施形態では、ＱＤのシェル材料は二酸化ケイ素又は酸化アルミニウムを含む。本開示の実施形態によるＱＤ−ＬＥＤデバイスの電流−電圧特性は、セレン化亜鉛／硫化亜鉛（ＺｎＳｅ／ＺｎＳ）のシェル厚さにはあまり依存しない。ＱＤ−ＬＥＤデバイスを通過する電流の流れは、正孔輸送層及び電子輸送層の移動度及びエネルギーアラインメントに依存する。さらに、励起子移動によるＱＤの励起によって、それぞれのＱＤコアが同数の電子及び正孔を含むことが保証される。直接注入に基づくＱＤ−ＬＥＤの劣化は、典型的には電荷不均衡によって生じるオージェ再結合に起因するので、共鳴エネルギー移動に基づくＱＤ−ＬＥＤは、連続動作下でより安定となる。
【００５２】
[0061]  図５は、一実施形態による実装されたＬＥＤデバイス５００を示している。ＬＥＤデバイス５００は、図２〜図４を参照して議論した前述の層スタックのいずれかであってよい層スタック５０２を含む。層スタック５０２の最上部の伝導層（アノード又はカソード）は接点５０４を含むことができ、層スタック５０２の底部の伝導層（アノード又はカソード）は接点５０６を含むことができる。接点５０４及び接点５０６のそれぞれは、電流を運ぶためのリード５０８及びリード５１０をそれぞれ含む伝導性材料であってよい。幾つかの例では、接点５０４及び／又は接点５０６ははんだ接合を含む。別の例では、接点５０４及び／又は接点５０６は、その上に層スタック５０２が形成される平面状の金属膜である。接点５０４及び５０６は、下にある層と良好なオーミック接触を形成するあらゆる伝導性材料であってよい。接点５０４及び５０６の材料の例としては、スズ系はんだ、アルミニウム、銅などが挙げられる。
【００５３】
[0062]  一実施形態では、層スタック５０２は、層スタック５０２を環境から保護する封入材料５１２によって取り囲まれる。封入材料５１２は、エポキシ樹脂であってよく、これは酸素及び水分がエポキシ樹脂を透過するのを防止するために硬化する。封入材料５１２は、接点５０４及び５０６のそれぞれを覆うこともできる。
【００５４】
[0063]  図６は、照明装置の一例の製造方法６００を示している。方法６００は、照明装置を製造するためのより大きなプロセスの一部として行うことができる。方法６００は、網羅的であることを意図するものではなく、本明細書に記載の実施形態の範囲から逸脱することなく別のステップを行うことができる。さらに、方法６００の種々のステップは、示されるものとは異なる順序で行うことができる。
【００５５】
[0064]  方法６００は、伝導性基板が提供されるステップ６０２から開始する。伝導性基板は、可視光に対して実質的に透明であってよい。伝導性基板は、非伝導性材料の上に堆積された１つ以上の伝導層を含むことができる。例えば、伝導性基板は、下にあるガラス基板上に堆積されたＩＴＯ層を含むことができる。一実施形態では、伝導性基板は、照明装置のアノードとして機能する。
【００５６】
[0065]  方法６００では、続いて、伝導性基板の上に正孔注入層が堆積される任意選択のステップ６０４が行われる。正孔注入層は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）を含むことができる。幾つかの実施形態では、正孔注入層は、１００ｎｍ未満、７５ｎｍ未満、５０ｎｍ未満、２５ｎｍ未満、又は１０ｎｍ未満の最終厚さにスピンコーティングされる。伝導性基板上に堆積した後、正孔注入層は１５０Ｃ〜２５０Ｃの間の温度で１０分〜２０分の間焼き付けることができる。
【００５７】
[0066]  方法６００では、続いて、正孔注入層の上（又は、正孔注入層が存在しない場合は伝導性基板の上）に正孔輸送層が堆積されるステップ６０６が行われる。正孔輸送層はＴＦＢ又はＮＰＢを含むことができる。幾つかの実施形態では、正孔輸送層は、５０ｎｍ未満、２５ｎｍ未満、１０ｎｍ未満、５ｎｍ未満、又は１ｎｍ未満の最終厚さにスピンコーティングされる。堆積後、正孔輸送層は１５０Ｃ〜２００Ｃの間の温度で２５分〜３５分の間焼き付けることができる。
【００５８】
[0067]  方法６００では、続いて、材料層の厚さを通過して不連続部分が形成されるように、発光性ナノ構造を有する材料層が堆積されるステップ６０８が行われる。発光性ナノ構造は、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、及びヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）などの材料を有するＱＤを含むことができる。幾つかの実施形態では、材料層は、１０ｎｍ未満の厚さ、５ｎｍ未満の厚さ、１ｎｍ未満の厚さ、又はわずか１つの単層の厚さの最終厚さにスピンコーティングされる。材料層は、１５ｍｇ／ｍＬ〜０．５ｍｇ／ｍＬの間の濃度の発光性ナノ構造を含むオクタン溶液からスピンコーティングすることができる。
【００５９】
[0068]  一実施形態によると、材料層の最終厚さ、及びスピンコーティングされる溶液中の発光性ナノ構造の濃度は、材料層の厚さを通過する不連続部分の形成が促進されるように調節することができる。不連続部分は、あらゆる形状又はパターンを有することができる。幾つかの例では、不連続部分は、材料層の表面にわたって不規則に広がる。別の例では、不連続部分は、特定のパターンで形成され、又は材料層のエッチングなどの１つ以上の応用技術を用いて形成が促進される。
【００６０】
[0069]  方法６００では、続いて、材料層の上に電子輸送層が堆積されるステップ６１０が行われる。電子輸送層は、コロイドナノ結晶の溶液からスピンコーティングすることができる。コロイドナノ結晶は、ＺｎＭｇＯナノ粒子を含むことができる。幾つかの実施形態では、電子輸送層は、１５０ｎｍ未満、１２５ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、７５ｎｍ未満、６０ｎｍ未満、又は５０ｎｍ未満の最終厚さにスピンコーティングされる。
【００６１】
[0070]  材料層を通過する不連続部分が存在するので、電子輸送層は不連続部分を介して正孔輸送層に接触する。材料層の上への電子輸送層の堆積によって不連続部分の中にも堆積し、それによって下にある正孔輸送層に接触する場合に、この接触を形成することができる。
【００６２】
[0071]  方法６００では、続いて、電子輸送層の上に伝導層が堆積されるステップ６１２が行われる。一実施形態によると、この伝導層は照明装置のカソードとして機能する。伝導層は、非伝導性材料の上に堆積された１つ以上の伝導層を含むことができる。例えば、伝導層は、下にあるガラス基板の上に堆積されたＩＴＯ層を含むことができる。伝導層は、可視光に対して実質的に透明であってよい。別の例では、伝導層は、アルミニウム、金、又は銀の中の１つを含む。伝導層は、２００ｎｍ未満、１７５ｎｍ未満、１５０ｎｍ未満、１２５ｎｍ未満、１００ｎｍ未満、又は５０ｎｍ未満の最終厚さに堆積することができる。一実施形態では、伝導層は熱蒸着を用いて堆積される。
【００６３】
[0072]  方法６００において堆積される層の順序は、変更したり、逆にしたりすることが可能なことを理解されたい。例えば、伝導性基板の上に最初に電子輸送層を堆積し、続いて順に材料層及び正孔輸送層を堆積することができる。このような一実施形態では、伝導性基板はカソードとして機能し、一方、伝導層はアノードとして機能する。
【００６４】
量子ドットの例の実施形態
[0073]  本明細書における実施形態で議論したように、照明装置は発光性ナノ構造の層を含むことができる。これらの発光性ナノ構造は、コロイド的に成長したコア−シェルＱＤなどのＱＤを含むことができる。
【００６５】
[0074]  図７は、一実施形態によるバリア層でコーティングされた発光性ナノ構造（ＮＳ）７００の断面構造を示している。バリア層でコーティングされたＮＳ  ７００は、ＮＳ  ７０１及びバリア層７０６を含む。ＮＳ  ７０１は、コア７０２及びシェル７０４を含む。コア７０２は、より高いエネルギーを吸収すると光を放出する半導体材料を含む。コア７０２の半導体材料の例としては、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化鉛（ＰｂＳ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、リン化インジウムガリウム、（ＩｎＧａＰ）、セレン化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳｅ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）及びテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）が挙げられる。直接バンドギャップを示すあらゆる他のＩＩ−ＶＩ、ＩＩＩ−Ｖ、三元、又は四元の半導体構造も同様に使用することができる。一実施形態では、コア７０２は、幾つかの例を得るために、金属、合金などの１つ以上のドーパントを含むこともできる。金属ドーパントの例としては、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、又はそれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。コア７０２中に１つ以上のドーパントが存在することで、ドープされないＮＳと比較してＮＳ  ７０１の構造的及び光学的安定性並びにＱＹを改善することができる。
【００６６】
[0075]  コア７０２は、一実施形態によると２０ｎｍ未満のサイズの直径を有することができる。別の実施形態では、コア７０２は約１ｎｍ〜約５ｎｍの間のサイズの直径を有することができる。コア７０２のサイズ、及び結果としてＮＳ  ７０１のサイズをナノメートル範囲に調整できることで、光学スペクトル全体の光電子放出範囲が可能となる。一般に、より大きなＮＳはスペクトルの赤色端に向かう光を放出し、一方、より小さなＮＳはスペクトルの青色端に向かう光を放出する。より大きなＮＳが、より小さなＮＳよりも狭い間隔のエネルギー準位を有するので、この効果が得られる。これによって、ＮＳは、より少ないエネルギーを含むフォトンを吸収することができ、すなわちスペクトルの赤色端により近いフォトンを吸収することができる。
【００６７】
[0076]  シェル７０４は、コア７０２を取り囲み、コア７０２の外面上に配置される。シェル７０４は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＳ）、セレン化硫化亜鉛（ＺｎＳｅＳ）、及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）を含むことができる。一実施形態では、シェル７０４は、厚さ７０４ｔを有することができ、例えば１つ以上の単層を有することができる。別の実施形態では、シェル７０４は、約１ｎｍ〜約５ｎｍの間の厚さ７０４ｔを有することができる。シェル７０４は、コア７０２との格子不整合の軽減を促進し、ＮＳ  ７０１のＱＹを改善するために使用することができる。シェル７０４は、ＮＳ  ７０１のＱＹを増加させるために、コア７０２上のダングリングボンドなどの表面トラップ状態の不動態化及び除去も促進することができる。表面トラップ状態の存在によって、非放射性再結合中心が形成されることがあり、ＮＳ  ７０１の低い発光効率をもたらすことがある。
【００６８】
[0077]  別の実施形態では、ＮＳ  ７０１は、本発明の範囲及び意図から逸脱することなく、シェル７０４上に配置された第２のシェル、又はコア７０２を取り囲む３つ以上のシェルを含むことができる。一実施形態では、第２のシェルは、２つの単層程度の厚さであってよく、典型的には、必要なものではないが、半導体材料でもある。第２のシェルは、コア７０２に対する保護を提供することができる。第２のシェル材料は硫化亜鉛（ＺｎＳ）であってよいが、本発明の範囲又は意図から逸脱することなく他の材料を使用することもできる。
【００６９】
[0078]  ＮＳ  ７０１上のコーティングを形成するようにバリア層７０６が構成される。一実施形態では、バリア層７０６は、シェル７０４の外面７０４ａ上に実質的に接触して配置される。１つ以上のシェルを有するＮＳ  ７０１の実施形態では、バリア層７０６は、ＮＳ  ７０１の最外シェル上に実質的に接触して配置することができる。一例の実施形態では、バリア層７０６は、ＮＳ  ７０１と、例えば、複数のＮＳを有する溶液、組成物、及び／又はフィルムであって、これらの複数のＮＳがＮＳ  ７０１及び／又はバリア層でコーティングされたＮＳ  ７００と類似していてよい溶液、組成物、及び／又はフィルムの中の１つ以上のＮＳとの間のスペーサーとして機能するように構成される。このようなＮＳ溶液、ＮＳ組成物、及び／又はＮＳフィルムの中では、バリア層７０６は、ＮＳ  ７０１と隣接するＮＳとの凝集の防止を促進することができる。ＮＳ  ７０１と隣接するＮＳとの凝集によって、ＮＳ  ７０１のサイズが増加し、その結果、ＮＳ  ７０１を含む凝集したＮＳ（図示せず）の光学的発光特性の低下又は消光が生じることがある。さらなる実施形態では、バリア層７０６によって、ＮＳ  ７０１が、例えばＮＳ  ７０１の構造特性及び光学的性質に悪影響を与えうる水分、空気、及び／又は過酷な環境（例えば、ＮＳのリソグラフィー処理中、及び／又はＮＳをベースとするデバイスの製造プロセス中に使用される高温及び化学物質）から保護される。
【００７０】
[0079]  バリア層７０６は、非晶質、光学的に透明、及び／又は電気的に不活性である１つ以上の材料を含む。適切なバリア層としては、限定するものではないが、無機酸化物及び／又は窒化物などの無機材料が挙げられる。種々の実施形態によると、バリア層７０６の材料の例としては、Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ、又はＺｒの酸化物及び／又は窒化物が挙げられる。種々の実施形態において、バリア層７０６は約８ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲の厚さ７０６ｔを有することができる。
【００７１】
[0080]  図７中に示されるように、一実施形態によると、バリア層でコーティングされたＮＳ  ７００は、さらには又は任意選択で、複数のリガンド又は界面活性剤７０８を含むことができる。一実施形態によると、リガンド又は界面活性剤７０８は、バリア層７０６の外面上などの、バリア層でコーティングされたＮＳ  ７００の外面に吸着又は結合することができる。複数のリガンド又は界面活性剤７０８は、親水性又は極性のヘッド７０８ａと、疎水性又は非極性のテール７０８ｂとを含むことができる。親水性又は極性のヘッド７０８ａは、バリア層７０６に結合することができる。リガンド又は界面活性剤７０８の存在によって、形成中のＮＳ  ７００及び／又はＮＳ  ７０１の、例えば、溶液、組成物、及び／又はフィルムの中の他のＮＳからの分離を促進することができる。ＮＳがそれらの形成中に凝集する場合には、ＮＳ  ７００及び／又はＮＳ  ７０１などのＮＳの量子効率が低下しうる。リガンド又は界面活性剤７０８は、非極性溶媒に対する混和性を得るため、又は他の化合物が結合するための反応部位（例えば、逆ミセル系）を得るための疎水性などの特定の性質をバリア層でコーティングされたＮＳ  ７００に付与するために使用することもできる。
【００７２】
[0081]  リガンド７０８として使用可能な多種多様のリガンドが存在する。幾つかの実施形態では、リガンドは、ラウリン酸、カプロン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、及びオレイン酸から選択される脂肪酸である。幾つかの実施形態では、リガンドは、トリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）、トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）、ジフェニルホスフィン（ＤＰＰ）、トリフェニルホスフィンオキシド、及びトリブチルホスフィンオキシドから選択される有機ホスフィン又は有機ホスフィンオキシドである。幾つかの実施形態では、リガンドは、ドデシルアミン、オレイルアミン、ヘキサデシルアミン、及びオクタデシルアミンから選択されるアミンである。幾つかの実施形態では、リガンドはトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）である。幾つかの実施形態では、リガンドはオレイルアミンである。幾つかの実施形態では、リガンドはジフェニルホスフィンである。
【００７３】
[0082]  界面活性剤７０８として使用可能な多種多様の界面活性剤が存在する。幾つかの実施形態では、非イオン界面活性剤を界面活性剤７０８として使用することができる。非イオン界面活性剤の幾つかの例としては、ポリオキシエチレン（５）ノニルフェニルエーテル（商品名IGEPAL CO-520）、ポリオキシエチレン（９）ノニルフェニルエーテル（IGEPAL CO-630）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール（IGEPAL CA-630）、ポリエチレングリコールオレイルエーテル（Brij 93）、ポリエチレングリコールヘキサデシルエーテル（Brij 52）、ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル（Brij S10）、ポリオキシエチレン（１０）イソオクチルシクロヘキシルエーテル（Triton X-100）、及びポリオキシエチレン分岐ノニルシクロヘキシルエーテル（Triton N-101）が挙げられる。
【００７４】
[0083]  幾つかの実施形態では、陰イオン界面活性剤を界面活性剤７０８として使用することができる。陰イオン界面活性剤の幾つかの例としては、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、リン酸モノドデシルナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、及びミリスチル硫酸ナトリウムが挙げられる。
【００７５】
[0084]  幾つかの実施形態では、ＮＳ  ７０１及び／又は７００は、赤色、オレンジ色、及び／又は黄色の範囲などの１つ以上の種々の色の範囲の光を放出するように合成することができる。幾つかの実施形態では、ＮＳ  ７０１及び／又は７００は、緑色及び／又は黄色の範囲の光を放出するように合成することができる。幾つかの実施形態では、ＮＳ  ７０１及び／又は７００は、青色、インジゴ、紫色、及び／又は紫外の範囲の光を放出するように合成することができる。幾つかの実施形態では、ＮＳ  ７０１及び／又は７００は、約６０５ｎｍ〜約６５０ｎｍの間、約５１０ｎｍ〜約５５０ｎｍの間、又は約３００ｎｍ〜約４８０ｎｍの間の一次発光ピーク波長を有するように合成することができる。
【００７６】
[0085]  ＮＳ  ７０１及び／又は７００は、高いＱＹを示すように合成することができる。幾つかの実施形態では、ＮＳ  ７０１及び／又は７００は、８０％〜９５％の間、又は８５％〜９０％の間のＱＹを示すように合成することができる。
【００７７】
[0086]  したがって、種々の実施形態によると、ＮＳ  ７００は、ＮＳ  ７０１上のバリア層７０６の存在がＮＳ  ７０１の光学的発光特性の実質的変化及び消光を引き起こさないように合成することができる。
【００７８】
[0087]  図８は、一実施形態によるＮＳフィルム８００の断面図を示している。一実施形態によるとＮＳフィルム８００は、複数のバリア層でコーティングされたコア−シェルＮＳ  ７００（図６）とマトリックス材料８１０とを含むことができる。幾つかの実施形態によるとＮＳ  ７００は、マトリックス材料８１０の中に埋め込まれたり、又は他の方法で配置されたりすることができる。本明細書において使用される場合、「埋め込まれる」という用語は、マトリックスの大部分の成分を構成するマトリックス材料８１０の内部にＮＳが取り囲まれる又は包まれることを示すために使用される。一実施形態ではＮＳ  ７００は、マトリックス材料８１０全体に均一に分布できるが、別の実施形態ではＮＳ  ７００は、用途に特有の均一性分布関数に従って分布できることに留意されたい。ＮＳ  ７００が同じサイズの直径を有するとして示されているが、ＮＳ  ７００はあるサイズ分布を有しうると当業者は理解するであろうことを留意されたい。
【００７９】
[0088]  一実施形態では、ＮＳ  ７００は、青色の可視波長スペクトル、緑色の可視波長スペクトル、又は赤色の可視波長スペクトルで発光するサイズを有するＮＳの均一集団を含むことができる。別の実施形態では、ＮＳ  ７００は、青色の可視波長スペクトルで発光するサイズを有するＮＳの第１の集団と、緑色の可視波長スペクトルで発光するサイズを有するＮＳの第２の集団と、赤色の可視波長スペクトルで発光するＮＳの第３の集団とを含むことができる。
【００８０】
[0089]  マトリックス材料８１０は、ＮＳ  ７００を収容可能なあらゆる適切なホストマトリックス材料であってよい。適切なマトリックス材料は、ＮＳ  ７００と、デバイスにＮＳフィルム８００を取り付ける際に使用されるあらゆる周囲のパッケージング材料又は層とに対して化学的及び光学的に適合性であってよい。適切なマトリックス材料としては、一次光及び二次光の両方に対して透明であり、そのため一次光及び二次光の両方がマトリックス材料を透過できる非黄変性光学材料が挙げられる。一実施形態では、マトリックス材料８１０は、それぞれのＮＳ  ７００を完全に取り囲むことができる。マトリックス材料８１０は、可撓性又は成形可能なＮＳフィルム８００が望ましい用途では可撓性であってよい。或いは、マトリックス材料８１０は高強度非可撓性材料を含むことができる。
【００８１】
[0090]  マトリックス材料８１０は、ポリマー、並びに有機及び無機の酸化物を含むことができる。マトリックス材料８１０中への使用に適切なポリマーは、そのような用途に使用可能な当業者に周知のあらゆるポリマーであってよい。ポリマーは実質的に半透明又は実質的に透明であってよい。マトリックス材料８１０としては、エポキシ、アクリレート、ノルボルネン、ポリエチレン、ポリ（ビニルブチラール）：ポリ（酢酸ビニル）、ポリ尿素、ポリウレタン；限定するものではないが、アミノシリコーン（ＡＭＳ）、ポリフェニルメチルシロキサン、ポリフェニルアルキルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリジアルキルシロキサン、シルセスキオキサン、フッ素化シリコーン、並びにビニル及び水素化物置換シリコーンなどのシリコーン及びシリコーン誘導体；限定するものではないが、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、及びラウリルメタクリレートなどのモノマーから形成されるアクリルポリマー及びコポリマー；ポリスチレン、アミノポリスチレン（ＡＰＳ）、及びポリ（アクリロニトリルエチレンスチレン）（ＡＥＳ）などのスチレン系ポリマー；ジビニルベンゼンなどの二官能性モノマーと架橋するポリマー；架橋用リガンド材料に好適な架橋剤、リガンドアミン（例えば、ＡＰＳ又はＰＥＩリガンドアミン）と結合してエポキシを形成するエポキシドなどを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００８２】
[0091]  幾つかの実施形態では、マトリックス材料８１０は、ＮＳフィルム８００の光変換効率を改善しうるＴｉＯ２マイクロビーズ、ＺｎＳマイクロビーズ、又はガラスマイクロビーズなどの散乱性マイクロビーズを含む。幾つかの実施形態では、マトリックス材料８１０は、図２〜３及び５を参照して前述した遮光要素２３８及び／又は５４８などの遮光要素を含むことができる。
【００８３】
[0092]  別の実施形態では、マトリックス材料８１０は、低い酸素及び水分の透過性を有することができ、高い光及び化学安定性を示すことができ、好都合な屈折率を示すことができ、ＮＳ  ７００の外面に付着し、それによってＮＳ  ７００を保護するための気密シールを形成することができる。別の実施形態では、マトリックス材料８１０は、ロールツーロール加工を容易にするために、ＵＶ硬化方法又は熱硬化方法で硬化させることができる。
【００８４】
[0093]  幾つかの実施形態によると、ＮＳフィルム８００は、ＮＳ  ７００をポリマー（例えば、フォトレジスト）中に混合し、そのＮＳ−ポリマー混合物を基板上にキャストすること、ＮＳ  ７００をモノマーと混合し、それらを互いに重合させること、ＮＳ  ７００をゾル−ゲル中に混合して酸化物を形成すること、又は当業者に周知のあらゆる他の方法によって形成することができる。
【００８５】
[0094]  幾つかの実施形態によると、ＮＳフィルム８００の形成は、フィルム押出プロセスを含むことができる。フィルム押出プロセスは、マトリックス材料８１０と、ＮＳ  ７００などのバリア層でコーティングされたコア−シェルＮＳとの均一混合物を形成することと、この均一混合物を上部に搭載されたホッパー中に導入して押出機中に供給することとを含むことができる。幾つかの実施形態では、均一混合物はペレットの形態であってよい。フィルム押出プロセスは、ＮＳフィルム８００をスロットダイから押し出すことと、押し出したＮＳフィルム８００を冷却ロールに通すこととをさらに含むことができる。幾つかの実施形態では、押し出されたＮＳフィルム８００は、約７５μｍ未満、例えば、約７０μｍ〜約４０μｍ、約６５μｍ〜約４０μｍ、約６０μｍ〜約４０μｍ、又は約５０μｍ〜約４０μｍの範囲内の厚さを有することができる。幾つかの実施形態では、ＮＳフィルム８００は約１０μｍ未満の厚さを有する。幾つかの実施形態では、ＮＳフィルム８００の形成は、二次プロセスと、それに続くフィルム押出プロセスとを場合により含むことができる。二次プロセスは、同時押出、熱成形、真空成形、プラズマ処理、成形及び／又はＮＳフィルム８００の上面にテクスチャーを形成するためのエンボス加工などのプロセスを含むことができる。テクスチャー加工された上面のＮＳフィルム８００は、例えば、ＮＳフィルム８００の画定された光拡散特性及び／又は画定された角度光学的発光特性の改善に役立ちうる。
【実施例】
【００８６】
照明装置：実施例１
[0095]  種々の層からに対してスピンコーティングと熱蒸着との組み合わせを用いることによって、第１の実施例の照明装置を作製した。最初に、正孔注入材料（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）を、ＵＶ−オゾン処理されたＩＴＯ基板の上に約５０ｎｍの厚さにスピンコーティングし、２００Ｃで１５分間焼き付けた。装置を不活性雰囲気に移行させ、次に、スピンコーティングによって約２０ｎｍの最終厚さに正孔輸送材料（ＴＦＢ）を堆積し、１３５Ｃで２０分間焼き付けた。次にＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ  ＱＤの１つの単層を、９ｍｇ／ｍＬのオクタン溶液からのスピンコーティングによって堆積した。この装置中に使用したＱＤは、３〜４ｎｍのＩｎＰコアを含み、６．５ＭＬのＺｎＳｅ及び３ＭＬのＺｎＳの名目上のシェル組成を有する。ＨＴＬ／ＱＤ／ＥＴＬサンドイッチ構造で測定すると、このＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ  ＱＤは、約４０％のフィルムのＱＹを有する。ＱＤ層の堆積後、スピンコーティングによって、ＺｎＭｇＯ電子輸送層をコロイドナノ結晶の溶液から約６０ｎｍの最終厚さに堆積した。次に、熱蒸着によって、Ａｌカソードを約１５０ｎｍの最終厚さに堆積し、キャップガラス、ゲッター、及びエポキシ樹脂を用いて装置を封入した。
【００８７】
[0096]  図９Ａは、記載の第１の実施例の照明装置によるＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ  ＱＤの外部量子効率（ＥＱＥ）対輝度を示すデータプロットを示している。達成される最大ＥＱＥの１２．３％は、非カドミウム系ＱＤで以前に報告されているどれよりもはるかに高い。図９Ｂは、記載の第１の実施例の照明装置の輝度対印加電圧を示すデータプロットを示している。非常に効率的な共鳴エネルギー移動の結果として、この照明装置で約１．５Ｖの低いターンオン電圧が実現される。
【００８８】
照明装置：実施例２
[0097]  種々の層からに対してスピンコーティングと熱蒸着との組み合わせを用いることによって、第２の実施例の照明装置を作製した。最初に、正孔注入材料（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）を、ＵＶ−オゾン処理されたＩＴＯ基板の上に約５０ｎｍの厚さにスピンコーティングし、２００Ｃで１５分間焼き付けた。装置を不活性雰囲気に移行させ、次に、スピンコーティングによって約２５ｎｍの最終厚さに正孔輸送材料（ＨＴ２３１０）を堆積し、１７０Ｃで３０分間焼き付けた。ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ  ＱＤの１つの単層を、０．０９ｍｇ／ｍＬのオクタン溶液からのスピンコーティングによって堆積した。この装置中に使用したＱＤは、３〜４ｎｍのＩｎＰコアを含み、６．５ＭＬのＺｎＳｅ及び３ＭＬのＺｎＳの名目上のシェル組成を有する。ＨＴＬ／ＱＤ／ＥＴＬサンドイッチ構造で測定すると、このＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ  ＱＤは、約４０％のフィルムのＱＹを有する。ＱＤ層の堆積後、スピンコーティングによって、ＺｎＭｇＯ電子輸送層をコロイドナノ結晶の溶液から約６０ｎｍの最終厚さに堆積した。次に、熱蒸着によって、Ａｌカソードを約１５０ｎｍの最終厚さに堆積し、キャップガラス、ゲッター、及びエポキシ樹脂を用いて装置を封入した。
【００８９】
[0098]  図１０は、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ／ＺｎＳ  ＱＤの堆積後の第２の実施例の照明装置から撮影したＳＥＭを示している。この画像は、オクタン溶液中でより低濃度のＱＤを用いた結果として全ピクセル領域の約１％に及ぶ広い間隔の個別のＱＤを示している。ＱＤの連続単層ではなく、第２の実施例の照明装置における各ＱＤは、正孔輸送材料及び電子輸送材料（例えば、ＺｎＭｇＯ）によって取り囲まれる。ＺｎＭｇＯ→ＱＤのエネルギー移動の効率のため、第２の実施例の照明装置のエレクトロルミネッセンススペクトルは、電子輸送層からの寄生発光ではなく、依然としてＱＤ発光のほぼすべてからなる。
【００９０】
[0099]  概要及び要約の項ではなく、詳細な説明の項は、請求項の説明のための使用が意図されることを認識されたい。概要及び要約の項は、本発明者によって意図される本発明のすべてではなく１つ以上の代表的な実施形態を説明することができ、したがって、本発明及び添付の請求項の限定を意図するものでは決してない。
【００９１】
[0100]  特定の機能及びそれらの関係の実施を示す機能的構成要素を用いて、以上に本発明を説明してきた。これらの機能的構成要素の境界は、説明の都合で本明細書では自由に規定している。特定の機能及びそれらの関係が適切に行われるのであれば、別の境界を規定することができる。
【００９２】
[0101]  特定の実施形態の以上の説明によって、本発明の一般的性質が十分に明らかとなるであろうから、当技術分野の技術の範囲内の知識を用いることによって他者は、過度の実験を行わずに、本発明の一般的な概念から逸脱することなく、種々の用途のためにこのような実施形態を容易に修正及び／又は適合させることが可能である。したがって、このような適合及び修正は、本明細書において提供される教示及び誘導に基づいて、開示される実施形態の同等物の意図及び範囲の中となることが意図される。本明細書における表現又は用語は、説明をも目的としており、限定を目的としたものではなく、本明細書の用語又は表現は、その教示及び誘導を考慮して当業者によって解釈すべきものであることを理解されたい。
【００９３】
[0102]  本発明の広さ及び範囲は、上記のいずれかの代表的な実施形態によって限定されるべきではなく、以下の請求項及びそれらの同等物によってのみ規定されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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