(57)【要約】  半導体ナノ結晶を含むエレクトロルミネセントディスプレイであって、半導体ナノ結晶は、所定の波長で発光するように選択され、所定のパターンに配置されている。いくつかの実施形態においては、異なる所定の波長で発光する半導体ナノ結晶を、所定の多色パターンを作成するためにディスプレイ内に配置する。
2010508620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ナノ結晶を含むエレクトロルミネセントディスプレイであって、前記半導体ナノ結晶が、所定のパターンにおいて１つまたは複数の所定の波長で発光することができる、エレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項２】
前記半導体ナノ結晶がコア／シェル構造を含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項３】
前記半導体ナノ結晶の少なくとも一部が、その表面に結合している配位子を含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項４】
前記所定のパターンが画像を含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項５】
前記所定のパターンがデザインを含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項６】
前記所定のパターンがテキストを含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項７】
前記所定のパターンがロゴを含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項８】
コントローラをさらに含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項９】
前記半導体ナノ結晶が式ＭＸの材料を含み、式中、Ｍが、元素周期表の第ＩＡ族、第ＩＩＡ族、第ＩＩＢ族、第ＩＩＩＡ族、第ＩＶＡ族および／または遷移金属からの１種または複数種の元素を含み、Ｘが、元素周期表の第ＶＡ族および／または第ＶＩＡ族からの１種または複数種の元素を含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項１０】
前記半導体ナノ結晶が、元素周期表の第ＩＶＡ族からの１種または複数種の元素を含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項１１】
同じ波長で発光する前記半導体ナノ結晶のサイズの変化が、ＦＷＨＭ６０未満である、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項１２】
同じ波長で発光する前記半導体ナノ結晶のサイズの変化が、ＦＷＨＭ５０未満である、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項１３】
同じ波長で発光する前記半導体ナノ結晶のサイズの変化が、ＦＷＨＭ３０未満である、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項１４】
前記半導体ナノ結晶が、実質的に単分散の半導体ナノ結晶集団を含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項１５】
請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイを、取り付けられて含む、物品。
【請求項１６】
窓、壁、建物、看板、建築物、家具、衣類、服飾装飾品、履物、帽子、被り物、宝飾品、眼鏡、サングラス、他のアイウェア、手荷物、ハンドバッグ、ブリーフケース、トートバッグ、自動車、他の乗り物、任意のタイプの航空機または水上乗物、スポーツ用品、テレビ、表示画面、ステレオ、他の音響装置および／または周辺機器、ラップトップコンピュータ、他のコンピュータハードウエアおよび／または周辺機器、ＣＤ、ＤＶＤ、電話、携帯電話、携帯型電子機器、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、ＩＰＯＤ（Ｒ）装置、本、ボトル、消費者製品、製品パッケージングを含む、請求項１５に記載の物品。
【請求項１７】
面板、デカール、エンブレム、メダル、メダリオン、ディスク、タグ、フィルム、テープを含む、請求項１５に記載の物品。
【請求項１８】
前記エレクトロルミネセントディスプレイが固定して、または着脱可能に取り付けられている、請求項１５に記載の物品。
【請求項１９】
接着剤、Ｖｅｌｃｒｏ、または前記物品に前記エレクトロルミネセントディスプレイを取り付けるための他の従来の手段を含む裏当て要素をさらに含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項２０】
接着剤と、前記接着剤の上にある着脱可能な裏当て材料シートとを含む裏当て要素をさらに含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項２１】
前記裏当て材料が剥離紙を含む、請求項２０に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項２２】
前記所定のパターンを照らすために前記エレクトロルミネセントディスプレイと電気的に接続している電源をさらに含む、請求項１に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項２３】
前記電源が直流電源を含む、請求項２２に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項２４】
前記電源が交流電源を含む、請求項２２に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項２５】
基板と、前記基板の上に配置されている第１の電極と、前記第１の電極の上に配置されている絶縁材料を含み、所定のパターンにおいて絶縁材料によって覆われてない前記第１の電極の一部を残すように前記第１の電極の一部を覆う絶縁層と、少なくとも前記絶縁層によって覆われてない前記第１の電極の前記一部の上に配置されている、半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域と、前記活性領域および前記活性領域によって覆われていない前記絶縁層の任意の部分の上に配置されている第２の電極とを含む、エレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項２６】
前記絶縁層および活性領域の順序が反転している、請求項２５に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項２７】
前記電極の１つと電気的に接続しているバックプレーン回路をさらに含む、請求項２５に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項２８】
前記半導体ナノ結晶がコア／シェル構造を含む、請求項２５に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項２９】
基板と、前記基板の上に配置されている第１の電極と、前記第１の電極の少なくとも一部の上に配置されている、半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域であって、サイズ、形状および位置が、所定のパターンの少なくともサイズ、形状および位置に対応する活性領域と、前記所定のパターンにおいて絶縁材料によって覆われてない前記活性領域の一部を残すように、前記活性領域の一部および前記活性領域によって覆われていない前記第１の電極の任意の部分の上に配置されている、前記絶縁材料を含む絶縁層と、前記活性領域および前記活性領域によって覆われていない前記絶縁層の任意の部分の上に配置されている第２の電極とを含む、エレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項３０】
前記活性領域および絶縁層の順序が反転している、請求項２９に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項３１】
前記電極の１つと電気的に接続しているバックプレーン回路をさらに含む、請求項２９に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項３２】
前記半導体ナノ結晶がコア／シェル構造を含む、請求項２９に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項３３】
基板と、前記基板の上に配置されている導電層であって、前記基板の上に配置され、所定のパターンにおいて前記基板の少なくとも一部を覆う第１の電極、および前記第１の電極によって覆われていない前記基板の前記部分の上に配置されている絶縁材料を含む導電層と、少なくとも前記導電層の上に配置されている半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域であって、前記半導体ナノ結晶が、前記所定のパターンに従って１つまたは複数の所定の波長で発光するように選択されその中で配列されている活性領域と、前記発光層の上に配置されている第２の電極とを含む、エレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項３４】
前記電極の１つと電気的に接続しているバックプレーン回路をさらに含む、請求項３３に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項３５】
前記基板の上の前記第１の電極、絶縁層、活性領域および第２の電極の順序が反転している、請求項３３に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項３６】
前記半導体ナノ結晶がコア／シェル構造を含む、請求項３３に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項３７】
基板と、前記基板上に配置されている第１の電極と、前記第１の電極の上に配置されているパターン化発光層であって、前記第１の電極の上に配置され所定のパターンにおいて前記基板の少なくとも一部を覆う半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域を含み、前記半導体ナノ結晶が、前記所定のパターンに従って１つまたは複数の所定の波長で発光するように選択され配列されている層と、半導体ナノ結晶を含む前記所定のパターンによって覆われていない前記第１の電極の部分の上に配置されている絶縁材料と、前記発光層の上に配置されている第２の電極とを含む、エレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項３８】
前記電極の１つと電気的に接続しているバックプレーン回路をさらに含む、請求項３７に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項３９】
前記基板の上の前記第１の電極、活性領域、絶縁層および第２の電極の順序が反転している、請求項３７に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項４０】
前記半導体ナノ結晶がコア／シェル構造を含む、請求項３７に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項４１】
前記電極の１つと電気的に接続しているバックプレーン回路をさらに含む、請求項３７に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項４２】
前記半導体ナノ結晶がコア／シェル構造を含む、請求項３７に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項４３】
半導体ナノ結晶を含むエレクトロルミネセントディスプレイであって、前記半導体ナノ結晶が、それぞれ別々にアドレス可能な１つまたは複数の所定のパターンにおいて１つまたは複数の所定の波長で発光することができる、エレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項４４】
前記半導体ナノ結晶がコア／シェル構造を含む、請求項４３に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項４５】
半導体ナノ結晶を含むエレクトロルミネセントディスプレイであって、前記半導体ナノ結晶が、１つまたは複数の所定のパターンにおいて１つまたは複数の所定の波長で発光することができ、前記半導体ナノ結晶の少なくとも一部が、追加の刺激を必要とすることなく周囲照明に応じて１つまたは複数の所定の波長の光を生成することができ、前記半導体ナノ結晶の少なくとも一部が、電気励起に応じて１つまたは複数の所定の波長の光を生成することができる、エレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項４６】
基板と、前記基板の上に配置されている２つの電極と、前記２つの電極間に配置されている、半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域であって、サイズ、形状および位置が、所定のパターンの少なくともサイズ、形状および位置に対応する活性領域と、電極の１つと活性領域との間に配置されている絶縁層であって、絶縁材料によって覆われていない領域によって前記所定のパターンが画定されるように配置されている絶縁材料を含む絶縁層とを含む、エレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項４７】
前記電極の１つと電気的に接続しているバックプレーン回路をさらに含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項４８】
前記半導体ナノ結晶がコア／シェル構造を含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項４９】
前記半導体ナノ結晶の少なくとも一部が、その表面に結合している配位子を含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項５０】
前記所定のパターンが画像を含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項５１】
前記所定のパターンがデザインを含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項５２】
前記所定のパターンがテキストを含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項５３】
前記所定のパターンがロゴを含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項５４】
コントローラをさらに含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項５５】
前記半導体ナノ結晶が式ＭＸの材料を含み、式中、Ｍが、元素周期表の第ＩＡ族、第ＩＩＡ族、第ＩＩＢ族、第ＩＩＩＡ族、第ＩＶＡ族および／または遷移金属からの１種または複数種の元素を含み、Ｘが、元素周期表の第ＶＡ族および／または第ＶＩＡ族からの１種または複数種の元素を含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項５６】
前記半導体ナノ結晶が、元素周期表の第ＩＶＡ族からの１種または複数種の元素を含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項５７】
同じ波長で発光する前記半導体ナノ結晶のサイズの変化が、ＦＷＨＭ６０未満である、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項５８】
同じ波長で発光する前記半導体ナノ結晶のサイズの変化が、ＦＷＨＭ５０未満である、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項５９】
同じ波長で発光する前記半導体ナノ結晶のサイズの変化が、ＦＷＨＭ３０未満である、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項６０】
前記半導体ナノ結晶が、実質的に単分散の半導体ナノ結晶集団を含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項６１】
請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイを、取り付けられて含む物品。
【請求項６２】
窓、壁、建物、看板、建築物、家具、衣類、服飾装飾品、履物、帽子、被り物、宝飾品、眼鏡、サングラス、他のアイウェア、手荷物、ハンドバッグ、ブリーフケース、トートバッグ、自動車、他の乗り物、任意のタイプの航空機または水上乗物、スポーツ用品、テレビ、表示画面、ステレオ、他の音響装置および／または周辺機器、ラップトップコンピュータ、他のコンピュータハードウエアおよび／または周辺機器、ＣＤ、ＤＶＤ、電話、携帯電話、携帯型電子機器、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、ＩＰＯＤ（Ｒ）装置、本、ボトル、消費者製品、製品パッケージングを含む、請求項６１に記載の物品。
【請求項６３】
面板、デカール、エンブレム、メダル、メダリオン、ディスク、タグ、フィルム、テープを含む、請求項６１に記載の物品。
【請求項６４】
前記エレクトロルミネセントディスプレイが固定して、または着脱可能に取り付けられている、請求項６１に記載の物品。
【請求項６５】
接着剤、Ｖｅｌｃｒｏ、または前記物品に前記エレクトロルミネセントディスプレイを取り付けるための他の従来の手段を含む裏当て要素をさらに含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項６６】
接着剤と、前記接着剤の上にある着脱可能な裏当て材料シートとを含む裏当て要素をさらに含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項６７】
前記裏当て材料が剥離紙を含む、請求項６６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項６８】
前記所定のパターンを照らすために前記エレクトロルミネセントディスプレイと電気的に接続している電源をさらに含む、請求項４６に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項６９】
前記電源が直流電源を含む、請求項６８に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項７０】
前記電源が交流電源を含む、請求項６８に記載のエレクトロルミネセントディスプレイ。
【請求項７１】
本明細書中に示され記載されている新規の有用で非自明の方法、機械、製造品および組成物。
【請求項７２】
本明細書中に示され記載されている、方法、機械、製造品および組成物の新規の有用で非自明の改良。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００６年９月１２日に出願した米国特許出願第６０／８２５，３７０号明細書の優先権を主張する。
【０００２】
本発明の技術分野は、半導体ナノ結晶を含むエレクトロルミネセントディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明の一態様によれば、半導体ナノ結晶を含むエレクトロルミネセントディスプレイが提供される。半導体ナノ結晶は、所定のパターンにおいて１つまたは複数の所定の波長で発光することができる。
【０００４】
ブランド名およびロゴを表示する際には、それらブランド名および／またはロゴの１つまたは複数の色が、それにより特定されるブランド名および／またはロゴの所有者にとって特に興味深いものとなる。半導体ナノ結晶技術により、所定の色を放出する光子を生成するように調整することができる発光材料の調製が可能となる。複数の色が望まれる場合には、それぞれが所望の色のうちの１つを放出するように調製された異なる半導体ナノ結晶集団を使用することになる。
【０００５】
所定のパターンは、任意の構成またはコンテンツであってもよい。例えば、所定のパターンは、任意のタイプの画像（例えば、ロゴ、デザイン、絵、他のグラフィックス、テキスト（例えば、文字、単語、数字、文字、単語および／または数字の組合せ）ならびに／あるいはこれらの組合せ（例えば、ロゴ、デザイン、絵、他のグラフィックスおよび／またはテキストの組合せ）を表示することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
いくつかの実施形態においては、ディスプレイが、ディスプレイの所定のパターン領域または照明シーケンスのすべてまたは前もって選択された部分を照らすために、電力を送るように構成されたコントローラをさらに含むことができる。例示的な照明シーケンスには、所定のシーケンスおよび無作為のシーケンスが含まれる。２つ以上の所定のパターンを含むディスプレイの実施形態においては、コントローラは、所定の照明シーケンスまたは無作為の照明シーケンスにおける２つ以上の所定のパターンのすべてまたは前もって選択された部分を照らすために、電力を送るように構成される。コントローラはよく知られている。例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Ｐｉｅｇｒａｓらの米国特許出願公開第２００６０１９８１２８号明細書を参照されたい。
【０００７】
交流または直流電源からエレクトロルミネセントディスプレイに電力を提供することができる。
【０００８】
本発明によるエレクトロルミネセントディスプレイは、窓、壁、建物、看板、建築物、家具、衣類、服飾装飾品、履物、帽子、被り物、宝飾品、眼鏡、サングラス、他のアイウェア、手荷物、ハンドバッグ、ブリーフケース、トートバッグ、自動車、他の乗り物、任意のタイプの航空機または水上乗物、スポーツ用品、テレビ、表示画面、ステレオ、他の音響装置および／または周辺機器、ラップトップコンピュータ、他のコンピュータハードウエアおよび周辺機器、ＣＤ、ＤＶＤ、電話、携帯電話、携帯型電子機器、（例えば、ＰＤＡ、ＭＰ３プレーヤ、ＩＰＯＤ（Ｒ）装置（ＩＰＯＤはＡｐｐｌｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ，Ｉｎｃ．の登録商標）、本、ボトル、消費者製品、他の製品、製品パッケージング等を含むがこれらに限定されない制限のない様々な製品ならびに他の有形の物体および物品に、１つまたは複数の所定の色を含む所定のパターンを表示するために特に有用である。本発明によるエレクトロルミネセントディスプレイは、任意の目的（ブランド設定、識別、警告、指示もしくは他の情報用および／または装飾目的を含むが、これらに限定されない）のための物品に任意に固定して、または着脱可能に取り付けることができる。取付け可能なディスプレイは、ディスプレイの背面または非画面に取り付けられた裏当て要素（ｂａｃｋｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）を任意選択でさらに含むことができる。裏当て要素は、接着剤、Ｖｅｌｃｒｏ、または物品にディスプレイを取り付けるための他の従来の手段を含むことができる。接着剤を背面に含む場合、着脱可能な裏当て材料シートまたは剥離紙をさらに含むことができる。このような裏当て材料または剥離紙は、接着剤の上に重なり、接着剤にゆるく付着している。この実施形態においては、ディスプレイを実装するために、裏当て材料または剥離紙を取り除き、接着裏当てを、物品を取り付けようとするまたは実装しようとする表面に押し付ける。
【０００９】
このディスプレイ寸法は、最終用途に基づき選択することができる。
【００１０】
いくつかの実施形態においては、半導体ナノ結晶の少なくとも一部が、光励起（例えば、自然光、人工光、レーザ等）に応じて１つまたは複数の所定の波長の光を生成することもできる。半導体ナノ結晶によって吸収される光の少なくとも一部を、それぞれ所定の波長で１つまたは複数の光子の光として再放出することができる。放出された光子は同じ波長であっても、または異なる波長であってもよい。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によるエレクトロルミネセントディスプレイは、バックプレーンを含むことができる。バックプレーンは、個々の画素への電力を制御するまたは切り替えるための能動または受動電子機器を含む。特に、このバックプレーンは、アクティブマトリックス、パッシブマトリックス、固定形式、直結駆動またはハイブリッドとして構成することができる。ディスプレイは、静止画、動画または照明用に構成することができる。
【００１２】
いくつかの実施形態においては、所定の単色パターンを作成するために、半導体ナノ結晶を、それら半導体ナノ結晶が放出する光の波長に基づきディスプレイ内に配置する。例えば、所定のパターンは、電気励起に応じて同じ所定の波長の光を生成することができる半導体ナノ結晶を含む。別の例においては、所定のパターンが、半導体ナノ結晶のブレンドを含むことができ、このブレンドは、電気励起に応じて単色光を生成することができる。例えば、半導体ナノ結晶は、赤色光を放出することができる半導体ナノ結晶と、緑色光を放出することができる半導体ナノ結晶と、青色光を放出することができる半導体ナノ結晶とを、電気励起に応じて白色光を生成するよう選択された相対量で含む混合物を含むことができる。
【００１３】
いくつかの実施形態においては、所定の多色パターンを作成するために、半導体ナノ結晶を、それら半導体ナノ結晶が放出する光の波長に基づきディスプレイ内に配置する。例えば、所定のパターンは、２種以上の異なる半導体ナノ結晶を含むことができ、電気励起に応じて異なる半導体ナノ結晶のそれぞれが放出する波長は、その他の異なる半導体ナノ結晶が放出する波長とは区別できる。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、エレクトロルミネセントディスプレイが、基板と、基板の上に配置されている２つの電極と、これら２つの電極間に配置されている、半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域であって、サイズ、形状および位置が、所定のパターンの少なくともサイズ、形状および位置に対応する活性領域と、電極の１つと活性領域との間に配置されている絶縁層であって、絶縁材料によって覆われていない領域によって所定のパターンが画定されるように配置されている絶縁材料を含む絶縁層とを含む。
【００１５】
いくつかの実施形態においては、活性領域を基板全体にわたって配置することができる。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、エレクトロルミネセントディスプレイが、基板と、基板の上に配置されている第１の電極と、第１の電極の上に配置されている絶縁材料を含み、所定のパターンにおいて絶縁材料によって覆われてない第１の電極の一部を残すように第１の電極の一部を覆う絶縁層と、少なくとも絶縁層によって覆われてない第１の電極の一部の上に配置されている、半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域と、活性領域および活性領域によって覆われていない絶縁層の任意の部分の上に配置されている第２の電極とを含む。
【００１７】
いくつかの実施形態においては、活性領域を基板全体にわたって配置することができる。
【００１８】
本発明の別の態様においては、基板の上の層の順序を反転させることができる。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、エレクトロルミネセントディスプレイが、基板と、基板の上に配置されている第１の電極と、第１の電極の少なくとも一部の上に配置されている、半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域であって、サイズ、形状および位置が、所定のパターンの少なくともサイズ、形状および位置に対応する活性領域と、所定のパターンにおいて絶縁材料によって覆われてない活性領域の一部を残すように、活性領域の一部および活性領域によって覆われていない第１の電極の任意の部分の上に配置されている、絶縁材料を含む絶縁層と、活性領域および活性領域によって覆われていない絶縁層の任意の部分の上に配置されている第２の電極とを含む。
【００２０】
いくつかの実施形態においては、活性領域を基板全体にわたって配置することができる。
【００２１】
本発明の別の態様においては、基板の上の層の順序を反転させることができる。
【００２２】
本発明の別の態様によれば、エレクトロルミネセントディスプレイが、基板と、基板の上に配置されている導電層であって、基板の上に配置され、所定のパターンにおいて基板の少なくとも一部を覆う第１の電極、および第１の電極によって覆われていない基板の部分の上に配置されている絶縁材料を含む導電層と、少なくとも導電層の上に配置されている半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域であって、半導体ナノ結晶が、所定のパターンに従って１つまたは複数の所定の波長で発光するように選択されその中で配列されている活性領域と、発光層の上に配置されている第２の電極とを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態においては、活性領域を基板全体にわたって配置することができる。
【００２４】
本発明の別の態様においては、基板の上の層の順序を反転させることができる。
【００２５】
本発明の別の態様によれば、エレクトロルミネセントディスプレイが、基板と、基板上に配置されている第１の電極と、第１の電極の上に配置され所定のパターンにおいて基板の少なくとも一部を覆う半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域を含み、半導体ナノ結晶が、所定のパターンに従って１つまたは複数の所定の波長で発光するように選択され配列されている層と、半導体ナノ結晶を含む所定のパターンによって覆われていない第１の電極の部分の上に配置されている絶縁材料と、発光層の上に配置されている第２の電極とを含む。
【００２６】
本発明の別の態様においては、基板の上の層の順序を反転させることができる。
【００２７】
本発明の別の態様においては、エレクトロルミネセントディスプレイが、電極の１つと電気的に接続しているバックプレーン回路をさらに含む。
【００２８】
いくつかの実施形態においては、半導体ナノ結晶がコア／シェル構造を含む。
【００２９】
本発明のさらなる態様によれば、半導体ナノ結晶を含むエレクトロルミネセントディスプレイが提供される。このエレクトロルミネセントディスプレイでは、半導体ナノ結晶が、それぞれ別々にアドレス可能な１つまたは複数の所定のパターンにおいて１つまたは複数の所定の波長で発光することができる。一実施形態においては、所定のパターンのそれぞれを別々に表示することが可能となるように、各パターンがアドレス可能である。別の実施形態においては、所定のパターンの２つ以上を同時に表示することが可能となるように、各パターンがアドレス可能である。
【００３０】
本発明のさらに別の態様によれば、半導体ナノ結晶を含むエレクトロルミネセントディスプレイが提供される。このエレクトロルミネセントディスプレイでは、半導体ナノ結晶が、１つまたは複数の所定のパターンにおいて１つまたは複数の所定の波長で発光することができ、半導体ナノ結晶の少なくとも一部が、追加の刺激を必要とすることなく周囲照明に応じて１つまたは複数の所定の波長の光を生成することができ、半導体ナノ結晶の少なくとも一部が、電気励起に応じて１つまたは複数の所定の波長の光を生成することができる。
【００３１】
本発明のさらなる態様によれば、本発明による物品の様々な用途が提供される。
【００３２】
上記および本明細書中に記載されている他の態様はすべて、本発明の実施形態を構成する。
【００３３】
上記概要も以下の詳細な説明も例示的で説明的なものにすぎず、特許請求の範囲に記載されている本発明を限定するものではないことを理解されたい。説明を考慮すると、特許請求の範囲から、また本明細書に開示されている本発明の実施により、実施形態が当業者には明らかとなるであろう。
【００３４】
添付の図面は、例証の目的のために提示されている簡略化された図にすぎず、実際の構造は、例えば相対スケール等を含む多くの点で異なることがある。
【００３５】
他の利点およびその能力と共に本発明をより良く理解するために、以下の図面に関連して、以下の開示および添付の特許請求の範囲について言及する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明によるエレクトロルミネセントディスプレイの一実施形態の一例の構造の断面を示す概略図である。
【図２】本発明によるエレクトロルミネセントディスプレイの一実施形態の一例の構造の断面を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１は、本発明によるエレクトロルミネセントディスプレイの例の断面の図を提供する。この図示した例は、基板の上に配置されている第１の電極と、第１の電極の上に配置されている絶縁材料を含み、所定のパターンにおいて絶縁材料によって覆われてない第１の電極の一部を残すように第１の電極の一部を覆う絶縁層と、少なくとも絶縁層によって覆われてない第１の電極の一部の上に配置されている、半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域と、活性領域および活性領域によって覆われていない絶縁層の任意の部分の上に配置されている第２の電極とを含む。
【００３８】
活性領域は、第１の層および第２の層（図示せず）をさらに含むことができる。第１の層は、正孔を輸送することができる材料を含むことができ（ＨＴＬ）、第２の層は、電子を輸送することができる材料を含むことができる（ＥＴＬ）。少なくとも一方の層が非ポリマーであればよい。半導体ナノ結晶は、第１の層または第２の層内に、あるいは第１および第２の層の間に１つまたは複数の層として配置することができる。発光材料を層として配置した場合、この層は、半導体ナノ結晶のおよそ単一層未満の、およそ単一層の、またはおよそ単一層を超える厚さを有することができる。いくつかの実施形態においては、追加の材料（例えば、電荷輸送材料、電荷注入材料（例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）等）を活性領域に含めることもできる。図１に示す実施形態においては、この構造の第１の電極が基板と接している。各電極は、この構造に電圧を提供するために電源に接続することができる。適切な極性および大きさの電圧をこのヘテロ構造にかけると、ディスプレイに含まれる半導体ナノ結晶がエレクトロルミネセンスを生成することができる。
【００３９】
上述のように、いくつかの実施形態においては、活性領域の第１の層が、半導体ナノ結晶を含む発光材料を含むことができる。いくつかの実施形態においては、半導体ナノ結晶が、実質的に単分散の半導体ナノ結晶集団を含む。
【００４０】
図１に示すディスプレイ構造は、以下のように作製することができる。第１の電極（例えば、アノード）がその上に配置されている基板を、任意の適切な技法を用いて得るまたは作製することができる。この第１の電極はパターニングすることができる。絶縁層を、任意の適切な技法を用いて堆積させることができる。半導体ナノ結晶を含む発光材料を含む活性領域を、接触印刷、インクジェット印刷または当業者に知られている、もしくは当業者によって容易に特定される他の技法によって堆積させることができる。第１の層が活性領域に含まれる場合、この第１の層（例えば、正孔を輸送することができる材料を含む）は、任意の適切な技法を用いて堆積させることができる。第２の層が活性領域に含まれる場合、この第２の層（例えば、電子を輸送することができる材料を含む）は、任意の適切な技法を用いて堆積させることができる。第２の電極（例えば、カソード）を、任意の適切な技法を用いて堆積させることができる。
【００４１】
図１に示す例では、ディスプレイの底面から光が放出される。十分に光を透過する上部電極を使用する場合には、この構造は、構造の上面から光を放出することもでき、高透明度（例えば、５０％を超える）とすることができる。
【００４２】
あるいは、図１の構造を反転させることもでき、その場合には上面から光を放出させることができる。
【００４３】
図１に示す単純な層状構造は、非限定的な例として提供されており、幅広い他の構造に関連して本発明の実施形態を使用することができることが理解される。本発明の実施形態は、好ましくは透明で、所定のパターンの下および／または上に配置されている追加の材料および／または層（パターン化または非パターン化）を任意選択でさらに含むことができる。本明細書中に記載されている具体的な材料および構造は、実際は例示的であり、他の材料および構造を使用することもできる。記載の様々な層を異なる方法で組み合わせることによって機能的ディスプレイを実現することができるが、設計、性能およびコスト要因に基づき層を完全に省略することもできる。具体的には記載されていない他の層を含めることもできる。具体的に記載されている材料以外の材料を使用することもできる。このような材料および／または層の例には、電極材料、電荷輸送材料、電荷注入材料および／または電荷ブロッキング材料が含まれる。これらの材料は、当業者にとってよく知られている。本明細書中で提供されている例の多くでは、様々な層が単一の材料を含むものとして記載されているが、ホストとドーパントとの混合物など材料の組合せを、またはより一般的に混合物を使用することもできることが理解される。また、これらの層は、様々なサブ層（ｓｕｂｌａｙｅｒ）を有することができる。本明細書中の様々な層に与えられている名称は、厳密に限定的なものではない。任意選択で、絶縁層の他にこれらの層の１つまたは複数をパターニングすることができる。例えば、蒸着材料のパターン化層（発光層以外）を、シャドウマスクまたは他のマスキング技術を用いる蒸着によって堆積させることができる。接触印刷、インクジェット印刷、スクリーン印刷等を用いて溶液処理可能な材料のパターン化層を堆積させることもできる。
【００４４】
図２は、ディスプレイの別の実施形態の構造の断面の例を示し、ディスプレイがその上に構築されているガラス基板と、ディスプレイを封入するために使用することができる保護ガラス層とを示している。任意選択で、ディスプレイを、例えば、紫外線硬化性エポキシなどのエポキシで密封する前に、乾燥剤または他の吸湿材料をディスプレイ内に含めることができる。他の乾燥剤または吸湿材料を使用することもできる。
【００４５】
発光材料としてディスプレイの活性領域に含まれる様々な半導体ナノ結晶の組成、構造およびサイズの選択によって、ディスプレイの光出力の色を正確に制御することができる。いくつかの実施形態においては、２種以上の異なる半導体ナノ結晶（異なる組成、構造および／またはサイズを有する）を含めることができる。
【００４６】
パターンおよび／または多色パターンもしくは他のアレイにおいて半導体ナノ結晶を含む発光材料を堆積させるための技法の例は、接触印刷である。接触印刷により、有利には表面のフィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）のミクロンスケール（例えば、１ｍｍ未満、５００ミクロン未満、２００ミクロン未満、１００ミクロン未満、５０ミクロン未満、２５ミクロン未満または１０ミクロン未満）のパターニングが可能となる。１ｍｍ以上、１ｃｍ以上、１ｍ以上、１０ｍ以上など、より大きなスケールで、パターンフィーチャを塗布することもできる。接触印刷は、表面へのパターン化半導体ナノ結晶層の乾式（例えば、液体なし、または実質的に液体なしの）塗布を可能とすることができる。画素で構成されたディスプレイにおいては、半導体ナノ結晶層が、下層上の半導体ナノ結晶のパターン化アレイを含む。画素がサブピクセルを含む例においては、サブピクセルの寸法を、サブピクセル数に基づき画素寸法に比例した割合とすることができる。
【００４７】
半導体ナノ結晶を液体媒体に分散させることができ、したがって半導体ナノ結晶は、スピンコーティング、ドロップキャスティング（ｄｒｏｐ  ｃａｓｔｉｎｇ）、ディプコーティング（ｄｉｐ  ｃｏａｔｉｎｇ）などの薄膜堆積技法に適合する。
【００４８】
好ましくは、接触印刷を用いてディスプレイ内に半導体ナノ結晶を堆積させる。この手法は、ディスプレイにおけるパターン化半導体ナノ結晶膜の実質的に乾式の（すなわち、実質的に液体または溶媒なしの）塗布を容易にすることもでき、したがって表面が溶解度および表面化学要件から解放される。
【００４９】
あるいは、他の溶液ベースの処理技術、例えば、シルクスクリーニング、インクジェット、および表面にパターンを形成するために利用可能な他の液膜技術によって、半導体ナノ結晶を堆積させることもできる。
【００５０】
半導体ナノ結晶を堆積させるための追加の情報および方法が、それぞれ参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００５年１０月２１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ  Ａ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ」という名称の米国特許出願第１１／２５３，６１２号明細書、および２００５年１０月２１日に出願された「Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ」という名称の米国特許出願第１１／２５３，５９５号明細書に記載されている。
【００５１】
本発明と共に有用となることがある他の技術、方法および用途が、２００６年４月１４日に出願された「Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌ，Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌ，Ａｒｔｉｃｌｅｓ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓａｍｅ  Ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｆｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌ」についてのＳｅｔｈ  Ｃｏｅ−Ｓｕｌｌｉｖａｎらの米国仮特許出願第６０／７９２，１７０号明細書、２００６年４月１４日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌ，Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ａ  Ｄｅｖｉｃｅ，Ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ」についてのＭａｒｉａ  Ｊ．Ａｎｃの米国仮特許出願第６０／７９２，０８４号明細書、２００６年４月１４日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ  ＆  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｏｆ  Ｍａｋｉｎｇ  Ａ  Ｄｅｖｉｃｅ」についてのＭａｒｓｈａｌｌ  Ｃｏｘらの米国仮特許出願第６０／７９２，０８６号明細書、２００６年４月１４日に出願された「Ａｒｔｉｃｌｅｓ  Ｆｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ，Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」についてのＳｅｔｈ  Ｃｏｅ−Ｓｕｌｌｉｖａｎらの米国仮特許出願第６０／７９２，１６７号明細書、２００６年４月１４日に出願された「Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ  Ｆｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」についてのＬｅｅＡｎｎ  Ｋｉｍらの米国仮特許出願第６０／７９２，０８３号明細書、２００６年４月２１日に出願された「Ａｐｐｌｉｃａｔｏｒ  Ｆｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」についてのＬｅｅＡｎｎ  Ｋｉｍらの米国仮特許出願第６０／７９３，９９０号明細書、２００６年４月７日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ａｎｄ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ」についてのＳｅｔｈ  Ｃｏｅ−Ｓｕｌｌｉｖａｎらの米国仮特許出願第６０／７９０，３９３号明細書、２００６年６月２４日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ，Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  Ａ  Ｄｅｖｉｃｅ，Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  Ａｎ  Ａｒｒａｙ  Ｏｆ  Ｄｅｖｉｃｅｓ」についてのＳｅｔｈ  Ｃｏｅ−Ｓｕｌｌｉｖａｎらの米国仮特許出願第６０／８０５，７３５号明細書、２００６年６月２４日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｎｇ  Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ，Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  Ａ  Ｄｅｖｉｃｅ，Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ  Ａｎ  Ａｒｒａｙ  Ｏｆ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ」についてのＳｅｔｈ  Ｃｏｅ−Ｓｕｌｌｉｖａｎらの米国仮特許出願第６０／８０５，７３６号明細書、２００６年６月２４日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄｓ  Ａｎｄ  Ａｒｔｉｃｌｅｓ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌ」についてのＳｅｔｈ  Ｃｏｅ−Ｓｕｌｌｉｖａｎらの米国仮特許出願第６０／８０５，７３８号明��書、２００６年４月２７日に出願された「Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  Ａｎｄ  Ａ  Ｌａｙｅｒ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ａ  Ｄｏｐｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」についてのＰａｕｌ  Ｂｅａｔｔｙらの米国仮特許出願第６０／７９５，４２０号明細書、２００６年６月１５日に出願された「Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ａｎｄ  Ｄｉｓｐｌａｙｓ  Ｗｉｔｈ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ」についてのＳｅｔｈ  Ｃｏｅ−Ｓｕｌｌｉｖａｎらの米国仮特許出願第６０／８０４，９２１号明細書、および２００５年３月４日に出願された「Ｂｌｕｅ  Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」についてのＪｏｎａｔｈａｎ  Ｓ．Ｓｔｅｃｋｅｌらの米国特許出願第１１／０７１，２４４号明細書（この出願が優先権を主張する２００４年３月８日に出願された米国特許出願第６０／５５０，３１４号明細書を含む）に記載されている。「Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ」についてのＥｎｇｌｅｈａｒｄｔらの国際公報第２００４／０６８５８４号パンフレットも参照されたい。上記記載した仮特許出願それぞれの開示は、参照によりそれら全体が本明細書に組み込まれる。
【００５２】
他の多層構造を任意選択で使用して、本発明のディスプレイの性能（例えば、それぞれ参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願第１０／４００，９０７号明細書および第１０／４００，９０８号明細書を参照されたい）を向上させることができる。
【００５３】
半導体ナノ結晶は狭い発光線幅を有し、フォトルミネセンス効率が高く、ナノ結晶のサイズおよび／または組成により調節可能な発光波長を有するため、本発明における使用向けの発光材料に含まれることが望ましい。
【００５４】
半導体ナノ結晶のサイズおよび組成は、スペクトルの遠可視、可視、赤外または他の所望の部分における波長帯域の所定の波長で半導体ナノ結晶が光子を放出するように選択することができる。例えば、この波長は、３００ｎｍから４００ｎｍ、４００ｎｍから７００ｎｍ、７００ｎｍから１１００ｎｍ、１１００ｎｍから２５００ｎｍ、２５００ｎｍを超えるなど、３００ｎｍから２，５００ｎｍ以上でもよい。
【００５５】
例えば、上述のように、所定のパターンは、同じまたは異なる波長で発光する半導体ナノ結晶を含むことができる。異なる波長で発光する半導体ナノ結晶の配列を含むことによって、多色パターンを形成することができる。半導体結晶は、単色、多色および／または白色のパターンを表示することができる。
【００５６】
単色の一実施形態においては、活性領域に含まれる半導体ナノ結晶を、励起すると所定の波長または波長帯域で発光することができるように選択する。いくつかの実施形態においては、半導体ナノ結晶が、励起すると単一の所定波長または波長帯域出力で発光することができる単一の半導体ナノ結晶集団を含むことができる。いくつかの実施形態においては、半導体ナノ結晶が２つ以上の半導体ナノ結晶集団を含むことができ、これら半導体ナノ結晶集団のうちの少なくとも２つは、励起すると、他方の波長または波長帯域とは区別できる所定の波長または波長帯域で発光することができ、これら２つ以上の半導体ナノ結晶集団は、混合物が励起すると単一の所定波長または波長帯域で発光することができるように、比例する相対量で互いに混合される。
【００５７】
多色（ｍｕｌｔｉ−ｃｏｌｏｒまたはｐｏｌｙｃｈｒｏｍａｔｉｃ）の一実施形態においては、例えば、半導体ナノ結晶が２つ以上の半導体ナノ結晶集団を含むことができ、これらの集団のうち少なくとも２つが、励起すると、互いに区別できる所定の波長または波長帯域で発光することができる。これら半導体ナノ結晶集団の１つまたは複数が、２つ以上の半導体ナノ結晶サブ集団をさらに含むこともでき、これら半導体ナノ結晶サブ集団のうち少なくとも２つは、励起すると、他方の波長または波長帯域とは区別できる所定の波長または波長帯域で発光することができ、これら２つ以上の半導体ナノ結晶サブ集団は、サブ集団の混合物を含む集団が励起すると単一の所定波長または波長帯域で発光することができるように、比例する相対量で互いに混合される。区別できる波長または波長帯域で発光することができるこれら２つ以上の半導体ナノ結晶集団は、所定のパターンに応じたそれら集団それぞれの発光の波長または波長帯域に従ってさらに配置することができる。
【００５８】
半導体ナノ結晶は、ナノメートルスケールの無機半導体粒子である。本発明の物品に含まれる半導体ナノ結晶は、好ましくは約１５０オングストローム（Å）未満、最も好ましくは１２から１５０Åの範囲の平均ナノ結晶直径を有する。
【００５９】
しかしながら、半導体ナノ結晶の組成および所望の発光波長によっては、平均直径がこれら様々な好ましいサイズ範囲の外であってもよい。
【００６０】
半導体ナノ結晶には、例えば、直径約１ｎｍから約１０００ｎｍ、好ましくは約２ｎｍから約５０μｍ、より好ましくは約５ｎｍから約２０ｎｍ（約６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９または２０ｎｍなど）の無機結晶が含まれる。
【００６１】
半導体ナノ結晶に含まれる半導体材料は、式ＭＸによって表すことができる。一部の例においては、Ｍが、例えば、第ＩＡ族元素（例えば、リチウム、ナトリウム、ルビジウムおよびセシウム）、第ＩＩＡ族（例えば、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウム）、第ＩＩＢ族（例えば、Ｚｎ、ＣｄまたはＨｇ）、第ＩＩＩＡ族（例えば、Ａｌ、Ｇａ、ＩｎまたはＴｌ）、第ＩＶＡ族（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎまたはＰｂ）および／または遷移金属（例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｔｃ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ等）からの１種または複数種の元素を含むことができる（Ｆ．Ａ．Ｃｏｔｔｏｎら、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第６版（１９９９年）を参照されたい）。一部の例においては、Ｘが、第ＶＡ族（例えば、窒素、リン、ヒ素、アンチモンおよびビスマス）および／または第ＶＩＡ族（例えば、酸素、硫黄、セレンおよびテルル）からの１種または複数種の元素を含む。
【００６２】
半導体ナノ結晶のコアに含めるために適している材料のより詳細な例には、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＭｇＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＳｂ、ＧａＮ、ＨｇＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＩｎＮ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂ、ＡｌＮ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＴｌＮ、ＴｌＰ、ＴｌＡｓ、ＴｌＳｂ、Ｇｅ、Ｓｉ、上記材料の１種もしくは複数種を含む合金、および／または上記材料の１種もしくは複数種を含む混合物が含まれるが、これらに限定されない。
【００６３】
あるいは、半導体ナノ結晶に含まれる半導体材料を、元素周期表の族に基づく式によって表すこともでき、材料の元素成分は、例えば、第ＩＶＡ族元素、第ＩＩＢ族−第ＶＩＡ族化合物、第ＩＩＢ族−第ＶＡ族化合物、第ＩＩＩＡ族−第ＶＩＡ族化合物、第ＩＩＩＡ族−第ＶＡ族化合物、第ＩＶＡ族−第ＶＩＡ族化合物、第ＩＡ族−第ＩＩＩＡ族−第ＶＩＡ族化合物、第ＩＩＢ族−第ＩＶＡ族−第ＶＩＡ族化合物もしくは第ＩＩＢ族−第ＩＶＡ族−第ＶＡ族化合物、上記成分の１種または複数種を含む合金、および／または三元および四元の混合物もしくは合金を含む、上記成分の１種または複数種を含む混合物として見いだされる。
【００６４】
これら半導体ナノ結晶の形状の例には、球、棒、ディスク、他の形状またはこれの混合が含まれる。
【００６５】
好ましくは、半導体ナノ結晶は、好ましくは１種または複数種の第１の半導体材料の「コア」を含み、このコアを第２の半導体材料のオーバーコーティングまたは「シェル」で取り囲むことができる。半導体シェルで取り囲まれた半導体ナノ結晶コアは、「コア／シェル」半導体ナノ結晶とも称される。
【００６６】
例えば、半導体ナノ結晶コアは、上述の半導体材料のいずれかを含むことができる。
【００６７】
シェルは、コアの組成と同じまたは異なる組成を有する半導体材料を含むことができる。このシェルは、コアの表面の少なくとも一部に、半導体材料のオーバーコートを含む。例には、上で挙げた半導体材料のいずれかが含まれる。
【００６８】
例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅまたはＣｄＳオーバーコーティングを、ＣｄＳｅまたはＣｄＴｅ半導体ナノ結晶上に成長させることができる。オーバーコーティングプロセスについては、例えば、米国特許第６，３２２，９０１号明細書に記載されている。オーバーコーティング中の反応混合物の温度を調節し、コアの吸収スペクトルを監視することによって、発光量子効率が高くサイズ分布が狭いオーバーコーティングされた材料を得ることができる。このオーバーコーティングは、１つまたは複数の層を含むことができる。このオーバーコーティングは、コアの組成と同じまたは異なる少なくとも１種の半導体材料を含む。好ましくは、オーバーコーティングは、約１から約１０単分子層の厚さを有する。オーバーコーティングが、１０分子層を超える厚さを有することもできる。いくつかの実施形態においては、コア上に２層以上のオーバーコーティングを含めることができる。
【００６９】
いくつかの実施形態においては、周囲の「シェル」材料は、コア材料のバンドギャップを超えるバンドギャップを有することができる。一部の実施形態においては、周囲のシェル材料がコア材料のバンドギャップ未満のバンドギャップを有することができる。
【００７０】
いくつかの実施形態においては、シェルを、「コア」基板の原子間隔に近い原子間隔がもたらされるように選択することができる。一部の実施形態においては、シェルおよびコア材料が同じ結晶構造を有することができる。
【００７１】
半導体ナノ結晶（コア）シェル材料の例には、限定されないが、赤色（例えば、（ＣｄＳｅ）ＺｎＳ（コア）シェル）、緑色（例えば、（ＣｄＺｎＳｅ）ＣｄＺｎＳ（コア）シェル等）、および青色（例えば、（ＣｄＳ）ＣｄＺｎＳ（コア）シェル）が含まれる。
【００７２】
発光材料に含まれる半導体ナノ結晶は、好ましくは、サイズ分布が狭い１つまたは複数の半導体ナノ結晶集団の一員である。いくつかの実施形態においては、半導体ナノ結晶集団の少なくとも１つが、単分散または実質的に単分散の半導体集団を含む。いくつかの実施形態においては、各半導体ナノ結晶集団が、単分散または実質的に単分散の半導体ナノ結晶集団を含む。
【００７３】
半導体ナノ結晶は、ナノ結晶のサイズおよび組成により調節可能な電気的および光学的特性を有する錯体ヘテロ構造を作り出すために、ボトムアップ（ｂｏｔｔｏｍ−ｕｐ）化学的手法を設計する際に利用することができる強い量子閉じ込め効果を示す。
【００７４】
半導体ナノ結晶の調製および操作の例については、例えば、それぞれ参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，３２２，９０１号明細書および米国特許第６，５７６，２９１号明細書ならびに米国特許出願第６０／５５０，３１４号明細書に記載されている。半導体ナノ結晶を製造するための１つの方法は、コロイド成長プロセスである。コロイド成長は、熱い配位性溶媒へのＭ供与体およびＸ供与体の注入によって生じる。単分散半導体ナノ結晶を調製するための好ましい方法の一例は、熱い配位性溶媒に注入されるジメチルカドミウムなど、有機金属試薬の熱分解を含む。これにより、離散的な核生成が可能となり、巨視的な量の半導体ナノ結晶の成長が制御される。注入により核が生成され、この核を制御された方法で成長させて、半導体ナノ結晶を形成することができる。この反応混合物を穏やかに加熱して、半導体ナノ結晶を成長させアニールすることができる。試料中の半導体ナノ結晶の平均サイズもサイズ分布も、成長温度に依存する。安定した成長を維持するために必要な成長温度は、平均結晶サイズの増加に伴って上昇する。この半導体ナノ結晶は、半導体ナノ結晶集団の一員である。これら離散的な核生成および制御された成長の結果、得られた半導体ナノ結晶集団は、狭い単分散の直径分布を有する。単分散の直径分布は、サイズと称することもできる。好ましくは、単分散粒子集団は、集団中の粒子の少なくとも６０％が規定の粒径範囲にある粒子集団を含む。単分散粒子集団は、好ましくは直径の偏差が１５％ｒｍｓ（二乗平均）未満、より好ましくは１０％ｒｍｓ未満、最も好ましくは５％ｒｍｓ未満である。
【００７５】
半導体ナノ結晶の狭いサイズ分布により、狭いスペクトル幅の発光の可能性が見込まれる。単分散半導体ナノ結晶については、参照によりそれら全体が本明細書中に組み込まれるＭｕｒｒａｙら（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１５：８７０６（１９９３））に、Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ  Ｍｕｒｒａｙ、「Ｓｙｎｅｔｈｅｓｉｓ  ａｎｄ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ＩＩ−ＶＩ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔｓ  ａｎｄ  Ｔｈｅｉｒ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ  ｉｎｔｏ  ３−Ｄ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｄｏｔ  Ｓｕｐｅｒｌａｔｔｉｃｅｓ」、Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１９９５年９月の論文に、また「Ｈｉｇｈｌｙ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｃｏｌｏｒ−ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ」という名称の米国特許出願第０８／９６９，３０２号明細書に詳細に記載されている。
【００７６】
核生成に続く、配位性溶媒中における半導体ナノ結晶の制御された成長およびアニーリングのプロセスは、均一な表面誘導体化および規則正しいコア構造をもたらすこともできる。サイズ分布が鋭くなるにつれて、温度を上昇させて安定した成長を維持することができる。より多くのＭ供与体またはＸ供与体を添加することによって、成長期間を短縮することができる。Ｍ供与体は無機化合物であっても、有機金属化合物であっても、または元素金属であってもよい。Ｍはカドミウム、亜鉛、マグネシウム、水銀、アルミニウム、ガリウム、インジウムまたはタリウムである。Ｘ供与体は、Ｍ供与体と反応して一般式ＭＸの材料を形成することができる化合物である。
【００７７】
典型的には、Ｘ供与体は、ホスフィンカルコゲニド、ビス（シリル）カルコゲニド、二酸素、アンモニウム塩、トリス（シリル）ピニクチドなどのカルコゲニド供与体またはピニクチド供与体である。適切なＸ供与体には、二酸素、ビス（トリメチルシリル）セレニド（（ＴＭＳ）２Ｓｅ）、（トリ−ノクチルホスフィン）セレニド（ＴＯＰＳｅ）や（トリ−ｎ−ブチルホスフィン）セレニド（ＴＢＰＳｅ）などのトリアルキルホスフィンセレニド類、（トリ−ｎ−オクチルホスフィン）テルリド（ＴＯＰＴｅ）やヘキサプロピルホスホラストリアミドテルリド（ＨＰＰＴＴｅ）などのトリアルキルホスフィンテルリド類、ビス（トリメチルシリル）テルリド（（ＴＭＳ）２Ｔｅ）、ビス（トリメチルシリル）スルフィド（（ＴＭＳ）２Ｓ）、（トリ−ノクチルホスフィン）スルフィド（ＴＯＰＳ）などのトリアルキルホスフィンスルフィド、ハロゲン化アンモニウム（例えば、ＮＨ４Ｃｌ）などのアンモニウム塩、トリス（トリメチルシリル）ホスフファイド（（ＴＭＳ）３Ｐ）、トリス（トリメチルシリル）アルセニド（（ＴＭＳ）３Ａｓ）、またはトリス（トリメチルシリル）アンチモニド（（ＴＭＳ）３Ｓｂ）が含まれる。いくつかの実施形態においては、Ｍ供与体およびＸ供与体が同じ分子内の部分でもよい。
【００７８】
配位性溶媒が、半導体ナノ結晶の成長の制御を助ける。この配位性溶媒は、例えば、成長している半導体ナノ結晶の表面に配位するように利用可能な孤立電子対を有する、供与体孤立電子対を有する化合物である。溶媒配位は、成長している半導体ナノ結晶を安定化することができる。典型的な配位性溶媒には、アルキルホスフィン類、アルキルホスフィンオキシド類、アルキルホスホン酸またはアルキルホスフィン酸が含まれるが、ピリジン類、フラン類、アミン類など他の配位性溶媒が、半導体ナノ結晶生成に適していることもある。適切な配位性溶媒の例には、ピリジン、トリ−ｎ−オクチルホスフィン（ＴＯＰ）、トリ−ｎ−オクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）およびトリスヒドロキシプロピルホスフィン（ｔＨＰＰ）が含まれる。工業的にはＴＯＰＯを使用することができる。
【００７９】
別の実施形態においては、非配位性溶媒を使用することができる。適切な非配位性溶媒の例には、オクタデセン、スクアラン、スクアレン、オクタデカン、ジオクチルエーテル、ジフェニルエーテル、ミリスチン酸メチル、オクタン酸オクチル、オクタン酸ヘキシルおよびオクタデシルアミンが含まれるが、これらに限定されない。
【００８０】
この反応の成長段階中のサイズ分布を、粒子の吸収または発光線幅を監視することによって予測することができる。粒子の吸収スペクトルの変化に対応した反応温度の変更により、成長中の鋭い粒径分布の維持が可能となる。結晶成長中に試薬を核生成溶液に添加して、より大きい結晶を成長させることができる。例えば、ＺｎＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＰｂＳｅおよびＩｎＳｂでは、特定の半導体ナノ結晶平均直径で成長を止め、また適切な半導体材料組成選択することによって、半導体ナノ結晶の発光スペクトルを３００ｎｍから５ミクロンまたは４００ｎｍから８００ｎｍの波長域にわたって連続的に調節することができる。特定の半導体ナノ結晶平均直径で成長を止め、平均半導体ナノ結晶直径が１５０Å未満である集団を得ることができる。半導体ナノ結晶集団は、１５Åから１２５Åの平均直径を有することができる。
【００８１】
半導体ナノ結晶の粒径分布は、米国特許第６，３２２，９０１号明細書に記載されているメタノール／ブタノールなど、半導体ナノ結晶用貧溶媒によるサイズ選択的沈殿によってさらに精製することができる。例えば、１０％ブタノールのヘキサン溶液に、半導体ナノ結晶を分散させることができる。この撹拌溶液に、乳光が持続するまでメタノールを液滴添加することができる。遠心分離により上澄みと凝集塊（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅ）とを分離すると、試料中の最大結晶で強化された沈殿物が生成する。この手順を、光吸収スペクトルがさらに鋭くなることがなくなるまで繰り返すことができる。ピリジン／ヘキサンおよびクロロホルム／メタノールを含む、様々な溶媒／非溶媒対において、サイズ選択的沈殿を実行することができる。サイズを選択した半導体ナノ結晶集団は、好ましくは平均径からの偏差が１５％ｒｍｓしかない、より好ましくは偏差が１０％ｒｍｓ以下、最も好ましくは偏差が５％ｒｍｓ以下である。
【００８２】
いくつかの実施形態においては、半導体ナノ結晶が任意選択でそこに結合している配位子を有する。
【００８３】
一実施形態においては、これらの配位子が、成長プロセス中に使用する配位性溶媒から得られる。過剰な競合配位基に繰り返しさらして被覆層（ｏｖｅｒｌａｙｅｒ）を形成することよって、表面を改質することができる。例えば、覆われた（ｃａｐｐｅｄ）半導体ナノ結晶の分散液を、ピリジンなどの配位性有機化合物で処理して、ピリジン、メタノールおよび芳香族化合物に容易に分散するが、脂肪族溶媒にはもはや分散しない結晶を生成することができる。このような表面交換プロセスは、例えばホスフィン類、チオール類、アミン類およびリン酸塩を含む、半導体ナノ結晶の外面に配位する、または半導体ナノ結晶の外面と結合することができる任意の化合物を用いて行うことができる。表面に対する親和性を示し、また懸濁液または分散媒に対する親和性を有する部分で終端する短鎖ポリマー類に、半導体ナノ結晶をさらすことができる。このような親和性により、懸濁液の安定性が向上し、半導体ナノ結晶の凝集が阻止される。
【００８４】
より具体的には、配位する配位子が下記式を有することができる。
（Ｙ−）ｋ−ｎ−（Ｘ）−（−Ｌ）ｎ
式中、ｋ−ｎがゼロ以上となるようｋは２、３、４、または５、ｎは１、２、３、４または５であり、ＸはＯ、Ｏ−Ｓ、Ｏ−Ｓｅ、Ｏ−Ｎ、Ｏ−Ｐ、Ｏ−Ａｓ、Ｓ、Ｓ＝Ｏ、ＳＯ２、Ｓｅ、Ｓｅ＝Ｏ、Ｎ、Ｎ＝Ｏ、Ｐ、Ｐ＝Ｏ、Ｃ＝Ｏ、ＡｓまたはＡｓ＝Ｏであり、ＹおよびＬのそれぞれは独立に、Ｈ、ＯＨ、アリール、ヘテロアリール、または少なくとも１つの二重結合、少なくとも１つの三重結合、もしくは少なくとも１つの二重結合と三重結合とを任意選択で含む直鎖もしくは分岐Ｃ２から１８の炭化水素鎖である。この炭化水素鎖は、任意選択で、１つまたは複数のＣ１から４のアルキル、Ｃ２から４のアルケニル、Ｃ２から４のアルキニル、Ｃ１から４のアルコキシ、ヒドロキシル、ハロ、アミノ、ニトロ、シアノ、Ｃ３から５シクロアルキル、３から５員環のヘテロシクロアルキル、アリール、ヘテロアリール、Ｃ１から４アルキルカルボニルオキシ、Ｃ１から４のアルキルオキシカルボニル、Ｃ１から４アルキルカルボニルまたはホルミルで置換することができる。−Ｏ−、−Ｓ−、−Ｎ（Ｒａ）−、−Ｎ（Ｒａ）−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（Ｒａ）−、−Ｎ（Ｒａ）−Ｃ（Ｏ）−Ｎ（Ｒｂ）−、−Ｏ−Ｃ（Ｏ）−Ｏ−、−Ｐ（Ｒａ）−または−Ｐ（Ｏ）（Ｒａ）−によって、炭化水素鎖を任意選択で遮断することもできる。ＲａおよびＲｂのそれぞれは独立に、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、アルコキシ、ヒドロキシルアルキル、ヒドロキシルまたはハロアルキルである。アリール基は、置換または無置換基環状芳香族化合物である。例としては、フェニル、ベンジル、ナフチル、トリル、アントラシル、ニトロフェニルまたはハロフェニルがある。ヘテロアリール基は、環の中に１つまたは複数のヘテロ原子を有するアリール基、例えば、フリル、ピリジル、ピロリル、フェナントリルである。
【００８５】
適切に配位する配位子を商業的に購入することができるが、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるＪ．Ｍａｒｃｈ、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙに記載されているような通常の有機合成技術によって調製することもできる。
【００８６】
参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００３年８月１５日に出願された「Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ」という名称の米国特許出願第１０／６４１，２９２号明細書も参照されたい。
【００８７】
電子および正孔が半導体ナノ結晶上で局所化すると、発光波長で発光が生じる。この発光は、量子閉じ込め半導体材料のバンドギャップに対応する周波数を有する。バンドギャップは、半導体ナノ結晶のサイズの関数である。直径が小さい半導体ナノ結晶は、分子形態の物質とバルク形態の物質との中間の特性を有することができる。例えば、直径が小さい半導体材料に基づく半導体ナノ結晶は、三次元すべてにおいて電子および正孔両方の量子閉じ込めを示し、これにより、結晶サイズの減少に伴って材料の有効バンドギャップが増大する。したがって、半導体ナノ結晶の光吸収も発光も、結晶のサイズが減少するにつれて青色に、またはより高いエネルギーにシフトする。
【００８８】
青色発光半導体ナノ結晶材料の例については、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００５年３月４日に出願された米国特許出願第１１／０７１，２４４号明細書を参照されたい。
【００８９】
半導体ナノ結晶からの発光は、半導体ナノ結晶のサイズ、半導体ナノ結晶の組成またはその両方を変えることによって、スペクトルの紫外、可視または赤外領域の完全な波長域を通して調節することができる狭いガウス形発光バンドであってもよい。例えば、可視領域でＣｄＳｅを調節することができ、赤外領域でＩｎＡｓを調節することができる。半導体ナノ結晶集団の狭いサイズ分布により、狭いスペクトル範囲で発光を得ることができる。この集団は単分散でもよく、好ましくは半導体ナノ結晶の直径で１５％ｒｍｓ（二乗平均）未満、より好ましくは１０％ｒｍｓ未満、最も好ましくは５％ｒｍｓの偏差を示す。可視で発光する半導体ナノ結晶について約７５ｎｍ以下、好ましくは６０ｎｍ以下、より好ましくは４０ｎｍ以下、最も好ましくは３０ｎｍ以下の半値全幅（ＦＷＨＭ）の狭い範囲におけるスペクトル発光を観測することができる。赤外発光半導体ナノ結晶は、１５０ｎｍ以下または１００ｎｍ以下のＦＷＨＭを有することができる。発光のエネルギーを表すと、発光は０．０５ｅＶ以下、または０．０３ｅＶ以下のＦＷＨＭを有することができる。発光の幅は、半導体ナノ結晶直径の分散度が低下するにつれて減少する。半導体ナノ結晶は、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％または８０％を超えるなど、高い発光量子効率を有することができる。
【００９０】
半導体ナノ結晶の狭いＦＷＨＭにより、純色発光を得ることができる。単一の材料系の可視スペクトル全体にわたる広範囲に調節可能な純色発光は、他の有機発色団群に比類ない（例えば、参照によりその全体が組み込まれるＤａｂｂｏｕｓｉら、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．１０１、９４６３（１９９７年）を参照されたい）。単分散半導体ナノ結晶集団が、狭い波長域に広がる光を放出することになる。２つ以上のサイズの半導体ナノ結晶を含むパターンが、２つ以上の狭い波長域で発光することができる。観察者が知覚する放出光の色は、半導体ナノ結晶のサイズと材料との適切な組合せを選択することによって制御することができる。半導体ナノ結晶のバンド端エネルギー準位の縮退により、可能性のある励起子すべての捕獲および放射再結合が容易となる。
【００９１】
透過型電子顕微鏡法（ＴＥＭ）により、半導体ナノ結晶集団のサイズ、形状および分布についての情報が提供される。粉末Ｘ線回折（ＸＲＤ）パターンは、半導体ナノ結晶の結晶構造のタイプおよび質に関する最も完全な情報を提供することができる。粒径はＸ線コヒーレンス長によりピーク幅と逆相関しているため、サイズの推測も可能である。例えば、半導体ナノ結晶の直径を、透過型電子顕微鏡法によって直接測定する、または例えば、シェラー方程式（Ｓｃｈｅｒｒｅｒ  ｅｑｕａｔｉｏｎ）の式を用いて、Ｘ線回折データから推測することができる。半導体ナノ結晶の直径は、紫外／可視吸収スペクトルからの推測することもできる。
【００９２】
第１の電極は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層など、仕事関数が高い（例えば、４．０ｅＶを超える）正孔注入導体を含むアノードでもよい。他のアノード材料には、他の仕事関数が高い正孔注入導体が含まれ、これら導体には、例えば、タングステン、ニッケル、コバルト、白金、パラジウムおよびそれらの合金、酸化ガリウムインジウムスズ、酸化亜鉛インジウムスズ、窒化チタン、ポリアニリン、または他の仕事関数が高い正孔注入導電性ポリマー類が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態においては、第１の電極が光透過性または透明である。ＩＴＯに加えて、他の光透過性電極材料の例には、導電性ポリマー類および他の金属酸化物、仕事関数が低いまたは高い金属類、導電性エポキシ樹脂、あるいは少なくとも部分的に光透過性であるカーボンナノチューブ／ポリマーブレンドまたはハイブリッドが含まれる。電極材料として使用することができる導電性ポリマーの一例は、商標ＰＥＤＯＴでＢａｙｅｒ  ＡＧによって販売されているポリ（エチレンジオキシチオフェン）である。分子変形した（ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙ  ａｌｔｒｅｄ）他のポリ（チオフェン類）も導電性であり、ポリアニリンのエメラルジン塩形態と同様使用することができる。
【００９３】
第２の電極は、例えば、仕事関数が低い（例えば、４．０ｅＶ未満の）電子注入性の、Ａｌ、Ｂａ、Ｙｂ、Ｃａなどの金属、リチウム−アルミニウム合金（Ｌｉ：Ａｌ）、マグネシウム−銀合金（Ｍｇ：Ａｇ）またはフッ化リチウム−アルミニウム（ＬｉＦ：Ａｌ）を含むカソードでもよい。Ｍｇ：Ａｇなどの第２の電極を、任意選択で、不透明保護金属層、例えば、大気酸化からカソード層を保護するためのＡｇの層、または実質的に透明なＩＴＯの比較的薄い層で覆うことができる。第２の電極は、固体層の露出表面上に重ね合わせることも、スパッタリングすることも、または蒸着することもできる。これらの電極の一方または両方をパターニングすることができる。ディスプレイの電極は、導電性経路によって電圧源に接続することができる。電圧を印加すると、ディスプレイから光が発生する。
【００９４】
図１に示されるディスプレイにおいては、例えば、第１の電極は約５００オングストロームから４０００オングストロームの厚さを有することができる。第２の電極は、約５オングストロームから約１０，０００オングストロームを超える厚さを有することができる。
【００９５】
非ポリマー電極材料は、例えば、スパッタリングまたは蒸発によって堆積させることができる。ポリマー電極材料は、例えば、スピンキャスティングによって堆積させることができる。
【００９６】
上述のように、いくつかの実施形態においては、これらの電極を所定のパターンに配置することができる。光透過性電極材料を含む電極材料を、例えば、フォトリソグラフィなどの化学的エッチング法またはレーザ等を用いる物理的エッチング法によってパターニングすることができる。また、マスキングしながらの真空蒸着、スパッタリング等によって電極をパターニングすることもできる。
【００９７】
絶縁層に含めることができる絶縁材料は、有機物であっても無機物であってもよい。適切な無機絶縁材料の例には、非ドープ酸化物が含まれる。シリカがより詳細な例である。適切な有機絶縁材料の例には、バンドギャップが約３ｅＶを超える有機材料が含まれる。より詳細な例には、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）およびポリスチレンが含まれる。他の適切な絶縁材料を、当業者が容易に特定することもできる。これらの材料は、知られている技法によって堆積させることができる。これらの材料は、知られている技法によってパターニングすることもできる。
【００９８】
活性領域に任意選択で含めることができる正孔輸送および電子輸送層は、まとめて電荷輸送層を称することができる。これらの層の片方または両方が、有機または無機材料を含むことができる。無機材料の例には、例えば、無機半導体が含まれる。この無機材料は、非晶質であっても、または多結晶性であってもよい。有機電荷輸送材料は、ポリマーであっても、または非ポリマーであってもよい。
【００９９】
電子輸送層に含めることができる典型的な有機材料の一例は、分子マトリックスを含む。この分子マトリックスは非ポリマーである。この分子マトリックスは、小分子、例えば、金属錯体を含むことができる。８−ヒドロキノリンの金属錯体は、アルミニウム、ガリウム、インジウム、亜鉛またはマグネシウム錯体、例えば、アルミニウムトリス（８−ヒドロキノリン）（Ａｌｑ３）でもよい。電子輸送材料例には、Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、台湾から入手可能な材料ＥＴＬ／ＨＢＬ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  ＬＴ−Ｎ８２０も含まれる。電子輸送層中の材料の他の群は、金属チオキシノイド（ｔｈｉｏｘｉｎｏｉｄ）化合物、オキサゾール金属キレート類、トリアゾール類、セキシチオフェン誘導体、ピラジンおよびスチリルアントラセン誘導体を含むことができる。有機材料を含む電子輸送層は、真性（非ドープ）であってもドープされてもよい。ドーピングを使用して、導電性を高めることができる。例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００６年４月２７日に出願された「Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  Ａｎｄ  Ａ  Ｌａｙｅｒ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ａ  Ｄｏｐｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」についてのＢｅａｔｔｙらの米国仮特許出願第６０／７９５，４２０号明細書を参照されたい。
【０１００】
正孔輸送層に含めることができる典型的な有機材料の一例は、有機発色団を含む。この有機発色団は、例えば、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）などのフェニルアミンを含むことができる。他の正孔輸送層は、スピロ−ＴＰＤ、４−４’−Ｎ，Ｎ’−ジカルバゾリル−ビフェニル（ＣＢＰ）、４，４−ビス［Ｎ−（１−ナフチル）−Ｎ−フェニルアミノ］ビフェニル（ＮＰＤ）等、ポリアニリン、ポリピロール、ポリ（フェニレンビニレン）、銅フタロシアニン、芳香族第三級アミンもしくは多核芳香族第三級アミン、４，４’−ビス（ｐ−カルバソリル）−１，１’−ビフェニル化合物またはＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラアリールベンジジンを含むことができる。有機材料を含む正孔輸送層は、真性（非ドープ）であってもドープされてもよい。ドーピングを使用して、導電性を高めることができる。ドープされた正孔輸送層の例については、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００６年４月２７日に出願された「Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  Ａｎｄ  Ａ  Ｌａｙｅｒ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ａ  Ｄｏｐｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」についてのＢｅａｔｔｙらの米国仮特許出願第６０／７９５，４２０号明細書に記載されている。
【０１０１】
有機材料を含む電荷輸送層および有機電荷輸送層の製作に関連する他の情報が、２００５年１０月２１日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｆｏｒ  Ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ  Ａ  Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ」についての米国特許出願第１１／２５３，６１２号明細書、および２００５年１０月２１日に出願された「Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ」についての米国特許出願第１１／２５３，５９５号明細書に、より詳細に説明されている。上記特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【０１０２】
真空蒸着法、スパッタリング法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコーティング（ｂａｒ−ｃｏａｔｉｎｇ）法、ロールコーティング法および他の膜堆積法など知られている方法によって、有機電荷輸送層を堆積させることができる。好ましくは、超高真空（例えば、≦１０−８ｔｏｒｒ）、高真空（例えば、約１０−８ｔｏｒｒから約１０−５ｔｏｒｒ）または低真空条件（例えば、約１０−５ｔｏｒｒから約１０−３ｔｏｒｒ）下で、有機層を堆積させる。最も好ましくは、約１×１０−７から約５×１０−６ｔｏｒｒの高真空条件で、これらの有機層を堆積させる。あるいは、各層ごとに適宜溶媒を選択しながら多層コーティングを行うによって、有機層を形成することもできる。
【０１０３】
無機材料を含む電荷輸送層および無機電荷輸送層の製作に関連する他の情報が以下にさらに説明され、また、それぞれの開示全体が参照により本明細書に組み込まれる、２００５年２月１６日に出願された「Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ」についての米国特許出願第６０／６５３，０９４号明細書、および２００６年２月１５日に出願された米国特許出願第１１／３５４，１８５号明細書に、より詳細に説明されている。
【０１０４】
例えば、真空蒸着法、イオンめっき法、スパッタリング、インクジェット印刷など知られている方法によって、無機半導体を含む電荷輸送層を低温で堆積させることができる。
【０１０５】
これらの電荷輸送層に加えて、ディスプレイの活性領域は、１つまたは複数の電荷注入層、例えば、正孔注入層（別個の層として、もしくは正孔輸送層の一部として）および／または電子注入層（別個の層として、もしくは電子輸送層の一部として）を、任意選択でさらに含むことができる。有機材料を含む電荷注入層は、真性（非ドープ）であってもドープされてもよい。例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００６年４月２７日に出願された「Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  Ａｎｄ  Ａ  Ｌａｙｅｒ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ａ  Ｄｏｐｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」についてのＢｅａｔｔｙらの米国仮特許出願第６０／７９５，４２０号明細書を参照されたい。
【０１０６】
１つまたは複数の電荷ブロッキング層を、任意選択でさらに含むことができる。例えば、電子ブロッキング層（ＥＢＬ）、正孔ブロッキング層（ＨＢＬ）または励起子ブロッキング層（ｅＢＬ）を、構造に導入することができる。ブロッキング層は、例えば、３−（４−ビフェニリル）−４−フェニル−５−ｔｅｒｔブチルフェニル−１，２，４−トリアゾール（ＴＡＺ）、３，４，５−トリフェニル−１，２，４−トリアゾール、３，５−ビス（４−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）−４−フェニル−１，２，４−トリアゾール、バソクプロイン（ＢＣＰ）、４，４’，４’’−トリス｛Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎフェニルアミノ｝トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、１，３−ビス（５−（４−ジフェニルアミノ）フェニル−１，３，４―オキサジアゾール−２−イル）ベンゼン、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔｅｒｔブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、１，３−ビス［５−（４−（１，１−ジメチルエチル）フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−５，２−イル）ベンゼン、１，４−ビス（５−（４−ジフェニルアミノ）フェニル−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）ベンゼン、１，３，５−トリス［５−（４−（１，１−ジメチルエチル）フェニル）−１，３，４−オキサジアゾール−２−イル）ベンゼン、または２，２’，２’’−（１，３，５−ベンジントリイル）−トリス（１−フェニル−１−Ｈ−ベンズイミダゾール）（ＴＢＰｉ）を含むことができる。
【０１０７】
有機材料を含む電荷ブロッキング層は、真性（非ドープ）であってもドープされてもよい。例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２００６年４月２７日に出願された「Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ  Ａｎｄ  Ａ  Ｌａｙｅｒ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ａ  Ｄｏｐｅｄ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ」についてのＢｅａｔｔｙらの米国仮特許出願第６０／７９５，４２０号明細書を参照されたい。
【０１０８】
これらの電荷注入層（もしあれば）および電荷ブロッキング層（もしあれば）は、スピンコーティング、ディップコーティング、蒸着または薄膜堆積法によって、電極の一方の表面上に堆積させることができる。例えば、それぞれ参照によりその全体が組み込まれるＭ．Ｃ．Ｓｃｈｌａｍｐら、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，８２、５８３７−５８４２頁、（１９９７年）、Ｖ．Ｓａｎｔｈａｎａｍら、Ｌａｎｇｍｕｉｒ、１９、７８８１−７８８７頁、（２００３年）およびＸ．Ｌｉｎら、Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｂ、１０５、３３５３−３３５７頁、（２００１年）を参照されたい。
【０１０９】
他の多層構造を任意選択で使用して、本発明のディスプレイの性能（例えば、それぞれ参照によりその全体が組み込まれる２００３年３月２８日出願の米国特許出願第１０／４００，９０７号明細書および第１０／４００，９０８号明細書を参照されたい）を向上させることができる。ディスプレイの性能は、それらディスプレイの効率を増大させる、それらディスプレイの発光スペクトルを狭くするもしくは広くする、またはそれらディスプレイの発光を偏光させることによって向上させることができる。例えば、それぞれ参照によりその全体が本明細書中に組み込まれるＢｕｌｏｖｉｃら、Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｓｅｍｉｍｅｔａｌｓ  ６４、２５５（２０００年）、Ａｄａｃｈｉら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７８、１６２２（２００１年）、Ｙａｍａｓａｋｉら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７６、１２４３（２０００年）、Ｄｉｒｒら、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．３７、１４５７（１９９８年）およびＤ’Ａｎｄｒａｄｅら、ＭＲＳ  Ｆａｌｌ  Ｍｅｅｔｉｎｇ、ＢＢ６．２（２００１年）を参照されたい。
【０１１０】
好ましくは、半導体ナノ結晶を含むディスプレイを、制御された（酸素なしおよび水分なし）環境内で処理し、製作プロセス中の発光効率の抑制を阻止する。
【０１１１】
基板は不透明であっても、光透過性であっても、または透明であってもよい。基板は剛性であっても、または可撓性であってもよい。基板は、プラスチック、金属、ガラスまたは半導体（例えば、シリコン）を含むことができる。
【０１１２】
本発明の別の実施形態においては、エレクトロルミネセントディスプレイは、環境（例えば、塵、水分等）および／または引っ掻きもしくは磨耗からナノ結晶を保護するために、半導体ナノ結晶の所定のパターンがその上に配置されている表面の少なくとも一部分の上にカバー、コーティングまたは層をさらに含む。さらなる一実施形態においては、このカバーが、レンズ、角柱面をさらに任意選択で含むことができる。反射防止、光偏光および／または他のコーティングを、パターンの上に任意選択で含むこともできる。
【０１１３】
本明細書中で使用する「上部」および「底部」は、基準点からの位置に基づく相対位置の用語である。より詳細には、「上面」は、基板から最も遠く離れていることを意味し、一方「底面」は基板に最も近いことを意味する。例えば、２つの電極を含むディスプレイでは、下部電極は、基板に最も近い電極で、通常製作された第１の電極であり、上部電極は、発光材料上面の、基板からより遠く離れた電極である。下部電極は２つの表面、基板に最も近い底面と、基板からより離れた上面とを有する。例えば、第１の層について、第２の層「の上に」配置または堆積されると記載されている場合、この第１の層は、基板からより離して配置される。他に特に規定がなければ、第１の層と第２の層との間に他の層が存在することがある。例えば、カソードについて、その間に様々な有機および／または無機層が存在するとしても、アノード「の上に配置されている」と記載することができる。本明細書中で使用する「覆う」もまた、基準点からの位置に基づく相対位置の用語である。例えば、第１の材料について、第２の材料を覆うと記載されている場合、第１の材料が第２の材料の上に配置されているが、必ずしも第２の材料と接触してはいない。
【０１１４】
本明細書中で使用する単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに他の意味に解すべき場合を除き、複数を含む。したがって、例えば、ある発光材料についての言及は、このような材料１つまたは複数についての言及を含む。
【０１１５】
本出願人は、本開示における引用文献すべての全内容を具体的に援用する。さらに、ある量、濃度または他の値もしくはパラメータが、ある範囲、好ましい範囲、または好ましい上位値と好ましい下位値の一覧として与えられている場合、これは、範囲が別々に開示されているかどうかにかかわらず、任意の範囲上限または好ましい値と任意の範囲下限または好ましい値との任意の組から形成されるすべての範囲を具体的に開示していると理解すべきである。ある範囲の数値が本明細書に列挙されている場合、特に明記しない場合、この範囲はその終点、ならびにこの範囲内のすべての整数および分数を含むものとする。本発明の範囲は、ある範囲を定義する際に列挙される特定値に限定されるものではない。
【０１１６】
本発明の実施形態が、明細書を考慮に入れ、また本明細書に開示されている本発明を実施することにより、当業者には明らかとなるであろう。本明細書および実施例は例示的と見なされるにすぎず、本発明の真の範囲および精神は、以下の特許請求の範囲およびその等価物によって示されるものである。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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