(57)【要約】【解決手段】  発光特性を有する組成物が、記載されている。組成物は、量子ドットのような発光材料と、硫酸バリウムのような反射材料とを含んでよく、それら両方がマトリックス材料に懸濁されている。反射材料の存在が、組成物から捕捉される光の量を増加させる。本明細書に記載されている組成物は、ＬＣＤ用の背面照明に用いることができ、その他の用途、例えば環境照明の色彩調節などにも用いることができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子ドット（ＱＤ）蛍光体の集団と反射材料とを含んでおり、それら両方が第１マトリックス材料に懸濁している組成物。
【請求項２】
ＱＤ蛍光体の集団は、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＳ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ及びそれらの組合せからなる群から選択された半導体材料を含むＱＤを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
ＱＤ蛍光体の集団は、Ｃｄを含まないＱＤを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
ＱＤ蛍光体の集団は、ＩｎＰを含むＱＤを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
ＱＤ蛍光体の集団は、第１半導体材料のコアと、少なくとも半導体材料の第１シェルをとを含むＱＤを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
量子収量が少なくとも５０％である光励起放射を呈する、請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
量子収量が少なくとも６０％である光励起放出を呈する、請求項１に記載の組成物。
【請求項８】
前記反射材料は、無機材料粒子を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記反射材料は、硫酸バリウム、二酸化チタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ケイ酸アルミニウム、及びイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）からなる群から選択された材料の粒子を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１０】
前記第１マトリックス材料は液体である、請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記液体は、溶媒と、反応してポリマーを形成可能なモノマーの集団とを含む、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１２】
前記液体は、溶媒とポリマーを含む、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１３】
前記液体は、印刷可能なインクである、請求項１０に記載の組成物。
【請求項１４】
前記マトリックス材料は、高分子ビーズを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１５】
前記マトリックス材料は、高分子フィルムを含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１６】
約０．５乃至約２０％の反射材料を含む、請求項１に記載の組成物。
【請求項１７】
第１光源と、前記第１光源からの第１光を吸収して、第２光を放出するように構成された第２光源とを備えており、
前記第２光源は、量子ドット（ＱＤ）蛍光体の集団と反射材料とを含んでおり、それら両方が第１マトリックス材料に懸濁している装置。
【請求項１８】
前記第１光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２光源は、高分子フィルムである、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
前記第２光源は、高分子ビーズを含む、請求項１７に記載の装置。
【請求項２１】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の１又は複数の構成要素を含む、請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連する出願＞
本出願は、２０１２年５月２２日に出願された仮出願第６１／６５０，２３８号の正規の出願であって、当該仮出願の優先権を主張する。引用を以て、当該仮出願の全ての内容を、本明細書に組み込んだものとする。
【０００２】
＜技術分野＞
本発明は、概して、高発光材料の組成に関する。本発明は、より詳細には、発光特性を向上させたナノ粒子組成物に関する。
【背景技術】
【０００３】
直径が２乃至５０ｎｍ程度の粒子からなる化合物半導体は、しばしば量子ドット（ＱＤｓ）、ナノ粒子、又はナノ結晶とも呼ばれ、それらの調製と特性に、かなりの関心がもたれている。主に、これらの材料のサイズに関連する電子特性に起因して、関心がもたれており、それらは、多くの商業的用途において、例えば、光学装置、電子装置、生体標識、太陽電池、触媒作用、生体撮像、発光ダイオード、一般空間照明、エレクトロルミネッセントディスプレイ及びフォトルミネッセンスディスプレイにおいて利用できる。
【０００４】
特に関心のある関連分野は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の背面照明に、ＱＤベースのエミッタを使用することである。従来のバックライトユニットは、コールドカソード蛍光灯（ＣＣＦＬ）と、均質な白色光の領域を大きくする拡散シートとからなっていた。エネルギーと大きさを抑制するために、最近のＲＧＢ−ＬＥＤは、ＣＣＦＬ光源に置き換えられている。更なる進展が、ＹＡＧのような従来の蛍光体（phosphor）を含むシートと組み合された青色ＬＥＤ励起光源に見られる。それによって、「蛍光体層」又は「蛍光体シート」は、拡散層の付近又は頂部にて、光源／又は励起光源から離れて配置されている。
【０００５】
ダウンコンバージョン用途に使用される現在の蛍光材料（phosphorescent materials）は、ＵＶ又は主に青色光を吸収して、それをより長い波長に変換する。ほとんどの蛍光体は、三価希土類をドープした酸化物又はハロリン酸塩（halophosphates）を用いている。青、緑及び赤色領域にて放射する蛍光体を、青色又はＵＶ放射ソリッドステートデバイスのものと混合することによって、白色放射が得られる。例えば、ＳｒＧａ２Ｓ４：Ｅｕ２＋等の緑色蛍光体とＳｒＳｉＥｕ２＋等の赤色蛍光体とを加えた青色発光ＬＥＤや、Ｓｒ２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ２＋；Ｍｕ２＋等の黄色蛍光体と青−緑色蛍光体とを加えたＵＶ発光ＬＥＤである。
【０００６】
現在のところ、白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤを黄色蛍光体と組み合わせることによっても製造されている。しかしながら、このやり方を用いると、ＬＥＤ及び蛍光体の同調性（tunability）の欠如により、色彩管理及び演色が粗末になる。更に、従来のＬＥＤ蛍光体技術は、利用可能な蛍光色の欠如により、演色が粗末な（即ち、演色評価数（ＣＲＩ）＜７５）ダウンコンバージョン材料を用いている。
【０００７】
ＬＣＤ等のＬＥＤ用途でのダウンコンバージョン材料として、ＱＤの特性を利用することに対する大きな関心があった。それらの材料は、多くの商業的用途で利用できるサイズ調整可能な電子特性について、関心がもたれている。２つの基本的なファクターが半導体ナノ粒子の固有の特性に関与しており、双方とも、個々の半導体ナノ粒子のサイズに関連している。第１のファクターは、体積に対する表面の大きな比である。粒子が小さくなるにつれて、内部にある原子に対する表面原子の数の割合は増加する。これにより、材料の全般的な特性において、重要な役割を果たす表面特性が導かれる。第２のファクターは、半導体ナノ粒子を含む多くの材料に影響を及ぼすものであって、サイズによる材料の電子特性の変化である。即ち、量子閉込め効果によって、粒子のサイズが小さくなるにつれてバンドギャップが徐々により大きくなる。この効果は、「箱への電子（electron in a box）」の閉込めの結果であり、対応するバルク半導体材料で観察される連続的なバンドではなく、原子及び分子で観察されるバンドと類似した離散的エネルギーレベルを生じさせる。このため、半導体ナノ粒子では、それら物理パラメータが原因で、エネルギーが第１励起子遷移よりも大きい、電磁放射、光子の吸収によって生じる「電子と正孔（electron and hole）」が、対応するマクロ結晶材料中における場合よりも互いに接近しており、更に、クーロン力の相互作用を無視することができない。これにより、ナノ粒子材料の粒径及び組成に依存する狭帯域幅放出が導かれる。このため、ＱＤは、対応するマクロ結晶材料よりも高い運動エネルギーを有し、その結果、第１励起子遷移（バンドギャップ）のエネルギーは、粒子径が減少するにつれて増大する。
【０００８】
コア型半導体ナノ粒子（Core semiconductor nanoparticles）は、外側の有機保護層（organic passivating layer）を伴った単一の半導体材料からなり、ナノ粒子表面に位置する欠陥及びダングリングボンドで起こる電子−正孔再結合が、非放射型の電子−正孔再結合になり得ることで、量子効率が比較的低くなる傾向がある。
【０００９】
ＱＤの無機表面上の欠陥及びダングリングボンドを除去する１つの方法は、第２の半導体材料の一様なシェルでナノ粒子を覆うことである。この半導体材料は、典型的には、コアよりもかなり広いバンドギャップを有しており、コアから新たに形成された表面のシェルの原子への電荷キャリアのトンネリングを抑制する。シェル材料はまた、コア材料に対して、格子不整合が小さい必要がある。コアの原子とシェルの原子との結合距離の違いによって、格子不整合は、主として生じる。コア材料とシェル材料の格子不整合の違いは、ほんの僅かな割合かもしれないが、シェル堆積と粒子形態（morphology）の両方に加えて、結果として生じる粒子の量子収量（ＱＹ）を変えるのに十分である。ＱＹは、サンプルで吸収される光子の数に対する、サンプルから放出される光子の数の単なる比率、即ち、（放出される光子）／（吸収される光子）であって、ＱＤベース材料の相対的な「明るさ（brightness）」の測定とみなされることができる。小さな格子不整合は、コア粒子の表面へのシェルのエピタキシャル成長をもたらして、界面に欠陥がない又は欠陥が小さい「コア−シェル」粒子を与えるのに必須である。界面は、粒子のフォトルミネセンス量子収量（ＰＬＱＹ）を低減する非発光性再結合の経路を生じ得る。一例としては、ＣｄＳｅ又はＩｎＰコアの表面上に成長したＺｎＳシェルである。ＣｄＳｅに対する最も一般的な幾つかのシェル材料の格子不整合は、ＣｄＳでは、３．８６％、ＺｎＳｅでは、６．９８％、ＺｎＳでは、１１．２％である。
【００１０】
別のアプローチは、コア−マルチシェル型構造を形成することである。コア−マルチシェル型構造では、「電子−正孔」対が、単一のシェル層に完全に閉じ込められており、シェア層は、ＱＤ―量子井戸構造のような、特定の材料の幾つかの単分子層からなる。ここで、コアは、バンドギャップが広い材料、続いてシェルが薄く、バンドギャップが狭い材料からなり、更にはバンドギャップが広い層でキャッピング（cap）されている。例えば、ＣｄＳ／ＨｇＳ／ＣｄＳは、コアナノ結晶の表面のＣｄをＨｇに置換して、僅かな数の単分子層のＨｇＳを堆積させて、更に、覆うように単分子層のＣｄＳを成長させることで成長する。その結果として生じる構造は、ＨｇＳ層における光励起キャリアの明確な閉込めを示し、ＰＬＱＹが高くなり、光化学安定性が改善する。
【００１１】
ＱＤに更なる安定性を加え、電子−正孔対の閉込めを容易にするために、最もよく見られるアプローチの一つに、コアの周囲に厚く頑強なシェル層を成長させることがある。しかしながら、コア材料とシェル材料の格子不整合によって、シェルの厚さの増加に伴って、界面の歪みが劇的に増加し、最後には、不整合転移が生じることで開放されて、ＱＤの光学的特性を劣化させる。この問題は、組成が不均一な合金層をコア上にエピタキシェル成長させることで逃れられる。これは、コア−シェル界面にて歪みを低減することに役立つからである。例えば、ＣｄＳｅコアに関して、構造安定性と量子収量を改善するためには、ＺｎＳのシェルを直接コア上で成長させるのではなく、Ｃｄ１−ｘＺｎｘＳｅ１−ｙＳｙの傾斜合金層が用いられてよい。シェルの組成と格子パラメータが段階的に変化することで、その結果得られる傾斜マルチシェルＱＤは、電気的に非常に不動態化されており、ＰＬＱＹの値は、７０乃至８０％の範囲である。また、単純なコア−シェルＱＤと比較して、光化学安定性とコロイド安定性とが向上する。
【００１２】
また、原子不純物でＱＤをドーピングすることは、ナノ粒子の放射特性及び吸収特性を操作する効果的な方法である。マンガン及び銅を有するセレン化亜鉛及び硫化亜鉛（ＺｎＳｅ：ＭｎまたはＺｎＳ：Ｃｕ）等のバンドギャップが広い材料のドーピング手順が開発されている。半導性ナノ結晶において、様々なルミネッセンス活性体でドーピングすると、バルク部材のバンドギャップよりも更に低いエネルギーでフォトルミネッセンス及びエレクトロルミネセンスを調整（tune）できるが、量子サイズ効果は、活性体による放射のエネルギーを大きく変化させずに、ＱＤのサイズによって、励起エネルギーを調整できる。ドーパントは、典型元素又は希土類元素を含んでおり、大抵の場合、Ｍｎ＋又はＣｕ２＋のような遷移金属又は希土類元素である。
【００１３】
任意のコア、コア−シェル又はコア−マルチシェルのドープされた又は傾斜ナノ粒子の表面における原子の周囲の配位（cordination）は、不完全であって、不完全に配位した原子は、それらを非常に反応的にして、粒子凝縮させ得るダンブリングボンドを有している。この問題は、保護有機基で「ベア（bare）」表面原子を不動態化する（キャッピングする）ことで克服される。
【００１４】
発光デバイスにおけるＱＤの使用には、より一般的な蛍光体を使用することを超える幾つかの顕著な利点があり、例えば、放射波長を調節する能力、強い吸収特性、ＱＤが単分散である場合には、低い分散などがある。しかしながら、従来より使用された方法は、ＱＤの外側有機表面と、ＱＤが支持される種類のホスト材料との間の化学的な不適合性に起因して、難しい。ＱＤは、これらの材料中で調製されると、凝集し得る。また一旦結合されると、ホスト材料を通ってＱＤの表面に酸素が移動する結果、光酸化を被り得る。これは、最終的に量子収量の低下に繋がる。まあまあのデバイス（reasonable device）は、実験室条件下で製造できるが、大規模な商業的条件下でこれを複製するという有意義な課題が残っている。例えば、混合ステージでは、ＱＤが、大気に対して安定である必要がある。
【００１５】
従来の蛍光体に代わって半導体ＱＤが使用されている発光層を組み込んでいるデバイスが説明された。しかしながら、加工性、層の形成中及びその後におけるＱＤ含有材料の安定性に関する問題により、このような層にうまく組み込まれたＱＤ材料の種類は、ＣｄＳｅ、ＣｄＳ及びＰｂＳｅなどの、比較的一般的なＩＩ−ＶＩ族又はＩＶ−ＶＩ族ＱＤ材料だけである。従来のＱＤで使用されているカドミウムや限られたその他の重金属は、毒性の高い元素であり、商業的用途にて、大きな問題となっている。カドミウム含有ＱＤの固有の毒性は、動物や人間を含む用途にて、それらの使用を妨げている。例えば、最近の研究では、カルコゲン化カドミウム半導体材料で作られたＱＤは、保護（protect）されない限り、生体環境にて細胞毒性を有し得ることが示唆されている。特に、様々な経路を介した酸化又は化学的攻撃が、ＱＤ表面でのカドミウムイオンの生成に繋がり、それらは、周囲の環境へと放出され得る。ＺｎＳのような表面コーティングは、毒性を顕著に低減できるが、それを完全に除去できないであろう。なぜならば、ＱＤは、長い期間に亘って、細胞に保持されるか、体に累積し、当該期間中に、コーティングは、ある種の劣化を受けて、カドミウムリッチコアが露出するからである。
【００１６】
毒性は、生物学的用途の進展だけでなく、光電子工学や通信を含むその他の用途にも影響を与える。なぜならば、重金属ベース材料は、多数の商業製品に広く普及しているからである。当該商業製品には、ＩＴ及び電気通信装置、照明器具、電気及び電子ツール、玩具、レジャー及びスポーツ用品などがある。商業製品中の重金属を制限又は禁止する法律が、世界の多くの地域で既に施行されている。例えば、２００６年の７月１日に始まった、欧州連合指令２００２／９５／ＥＣは、（「Restrictions on the use of Hazardous Substances in electronic equipment」（又は、ＲｏＨＳ）として知られており、ポリ臭素化ビフェニル（ＰＢＢ）及びポリ臭化ジフェニルエーテル（ＰＢＤＥ）難燃剤と共に定められたレベルを超える鉛、カドミウム、水銀、六価クロムを含む新たな電気及び電子装置の販売を禁止した。この法律は、製造業者に代替材料の発見と、一般的な電子装置を製造する新たなエンジニアリングプロセスの開発とを要求した。加えて、２００７年６月１日には、欧州共同体規則は、化学物質とそれらの安全な使用に関して効力を発した（ＥＣ  １９０７／２００６）。この規則は、化学物質の届出、評価、許可及び制限を取り扱っており、「ＲＥＡＣＨ」として知られている。ＲＥＡＣＨ規則は、産業界により大きな責任を与えて、化学物質のリスクを管理して、物質について安全性の情報を与えるものである。同様な規制は、中国、韓国、日本及び米国を含む世界に広がるものと予期される。
【００１７】
上述したように、ＱＤ、特にカドミウムフリーＱＤは、酸素による酸化の影響を受けやすく、酸化は、それらのＱＹを時間とともに減少させる。安定性と発光特性、即ちカドミウムフリーＱＤのＱＹを増加させて、これらの材料の発光用途における効率と寿命を改善することが求められている。ＱＤベースの照明システムの安定性を増加させるために用いる方法には、ポリマー等の酸素をはじく材料（oxygen-repelling materials）にＱＤを組み込むことがある。この種のポリマーは、ビーズ又はシートなどの多様な形態をとることができる。更に、ＱＤがビーズに組み込められて、それら自体が他の形態、例えば、シート又は層に組み込まれてよい。このような保護手法が、酸素からＱＤ保護するために必要とされているが、一方で、カドミウムフリーＱＤは、処理による影響を受けやすく、酸素をはじく材料にＱＤを組み込むことに必要な処理自体が、ＱＤのＱＹを減少させることが多い。従って、最終的なＱＤベースシステムのＱＹをできるだけ大きくする要因は、カドミウムフリーＱＤベースの製品を得るために重要である可能性がある。
【発明の概要】
【００１８】
本発明は、発光特性が改善された、即ち、光の放射が改善された複数成分材料（multicomponent materials）に関する。複数成分材料は、ＱＤのような蛍光材料と、硫酸バリウムのような反射材料とを含んでおり、それらは、マトリックス材料に懸濁し又は埋め込まれている。マトリックス材料は、典型的には、高分子材料である。複数成分材料は、例えば、ビーズ、シート、及び／又はビーズのシートの形態であってよい。
【００１９】
主として、本明細書で説明されている複数成分材料は、ＬＣＤ用の背面照明に用いられるが、それらは、他の用途、例えば環境照明の色彩調節においても使用できる。複数成分材料中の蛍光体は、第１光源から、例えば、青色発光又はＵＶ発光ＬＥＤから、第１光を吸収する。光励起状態の蛍光体は、吸収した光の波長よりも長い波長の光を放射する。言い換えると、蛍光体は、吸収した光をダウンコンバージョンする。幾つかの構成では、複数成分材料は、第１光の一部を吸収して、更に第１光の一部を透過させる。故に、複数成分材料から放射される全体の光は、第１光（短波長）と放射光（長波長）が混合したものとなる。第１光源として青色ＬＥＤと、緑色発光蛍光体及び赤色発光蛍光体を含む複数成分材料とを使用することで、白色光、つまり、青と緑と赤の組合せがもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
特徴及び利点を含めて、本発明をより完全に理解するために、添付の図面に沿って、本発明の詳細な説明がなされる。
【００２１】
【図１】図１は、発光装置を示す。
【００２２】
【図２】図２は、発光装置の別の実施の形態を示す。
【００２３】
【図３】図３は、ＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤのフィルムの量子収量におけるＢａＳＯ４の効果を示す。
【００２４】
【図４】図４は、ＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤのフィルムの量子収量におけるＢａＳＯ４の効果を示す。
【００２５】
【図５】図５は、ＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤのフィルムの量子収量におけるＢａＳＯ４の効果を示す。
【００２６】
【図６】図６は、ＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤのフィルムの外部量子効率におけるＢａＳＯ４の効果を示す。
【００２７】
【図７】図７は、ＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤのフィルムの量子収量と外部量子効率におけるＢａＳＯ４の効果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、発光デバイス１００の実施形態を示している。発光デバイス１００は、蛍光材料１０１を使用して、ソリッドステートＬＥＤチップ１０２からの第１光をダウンコンバージョンする。言い換えるとＬＥＤチップ１０２からの光は、蛍光材料１０１を励起して、光を放射する。蛍光体とソリッドステートＬＥＤチップは共に、一般的なＬＥＤパッケージ１０３内に含まれている。ＬＥＤパッケージ１０３は、当業者に知られているように、ＬＥＤカプセル化材料１０４を含んでよい。
【００２９】
図２は、別の実施形態である発光デバイス２００を示している。発光デバイス２００は、ソリッドステートＬＥＤチップ２０２からの第１光をダウンコンバージョンする蛍光材料２０１を含んでいる。図２に示す実施形態は、ＬＥＤパッケージ２０３を含んでおり、ＬＥＤパッケージ２０３は、ＬＥＤカプセル化材料２０４を含んでよい。図２の実施形態は、蛍光材料２０１が、直接ＬＥＤチップ２０２に配置されるのではなく、リモート層としてディフューザ（diffuser）２０５上に配置されている点で、図１の実施形態とは異なっている。
【００３０】
特に、本明細書に記載されている複数成分材料に適切な蛍光体は、本願の出願人が有する、００９年９月１５日に発行された米国特許第７，５８８，８２８号、２０１０年９月２８日に発行された米国特許第７，８０３，４２３号、２０１１年７月２６日に発行された米国特許第７，９８５，４４６号、２０１１年１月１１日に発行された米国特許第７，８６７，５５６号、２０１１年１月１１日に発行された米国特許第７，８６７，５５７に記載されているＱＤのようなＱＤである。本願の出願人が有するこれらの特許の各々の全ての内容は、引用を以て、本明細書の一部となる。ＱＤを励起するＵＶ光源を用いることで、フィルタの必要が無くなって、光強度の損失が低減するので、高い発光効率を達成できる。デバイスで達成可能な色の範囲は向上しており、ＱＤの大きさ又は組成を変化させることによって段階的に調整できる。例えば、色の範囲は、ＣｄＳｅ又はＩｎＰのＱＤの大きさを変化させることによって、全ての可視スペクトルにわたって青から深紅まで得ることできる。ＩｎＡｓのＱＤとＰｂＳｅのＱＤの大きさを調節して、近―赤外領域及び中−赤外領域の大部分をカバーできる。ＱＤは、非常に狭い発光帯域を示すことから、ＱＤディスプレイは、他のタイプのディスプレイ技術よりも高い色の純度をもたらし、そして、きれいな青、緑、及び赤を生じるので、他の全ての色を生成して、その結果として、エンドユーザーの視覚体験（viewing experience）が改善する。それらの合成を調整することで、ＱＤは、水性又は有機媒体に容易に分散できるので、一般的な印刷又はその他の溶液処理技術を用いて、デバイスの製造を速く、経済的にすることができる。これはまた、印刷可能で可撓性を有するデバイスを作製する可能性をもたらす。
【００３１】
ＱＤは、周期表の１１、１２、１３、１４、１５、及び／又は１６群から選択されたイオンを含んでよい。又は、ＱＤは、１又は複数種類の遷移金属イオン又はｄ―ブロック金属イオンを含んでよい。ＱＤは、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＰ、ＡｌＳ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＭｇＴｅ、及びその組合せからなる群から選択される１又は複数の半導体材料を含んでいてもよい。／ＺｎＳ／ＺｎＯ。
【００３２】
反射材料の例としては、マトリックス材料及びＱＤ蛍光体の両方と適合する（compatible）微粒子材料（particulate materials）が挙げられる。反射材料の例には、硫酸バリウム、二酸化チタン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ケイ酸アルミニウム、及び、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）が含まれる。硫酸バリウムが、特に適切であることがわかっている。
【００３３】
硫酸バリウムは、光反射材料であり、溶媒に溶けない。加えて、それは、不活性で、ＱＤ又は他の蛍光体と反応しない。従って、高度に濃縮されたＱＤ溶液に混合されると、それはミラーとして作用する。このような溶液では、硫酸バリウム粒子は、ＱＤから放射された光の再吸収を低減し、それによって、溶液からの光子の取出しを増やす。その溶液のＱＹは、それ故に、ＱＤ単独の溶液よりも、より高効率となる。理論又はいかなる物理的な活性モードに拘束されることなく、硫酸バリウムは、表層プラズモンと蛍光材料から放射された光との間の結合が生じることによって、光の取出しを増加させるとも考えられる。
【００３４】
マトリックス材料の例には、本願の出願人が有する、２００９年６月９日に発行された米国特許第７，５４４，７２５号、２０１０年３月９日に発行された米国特許第７，６７４，８４４、２０１１年３月２４日に公開された、米国出願公開第２０１１／００６８３２１、及び２０１１年３月２４日に公開された２０１１／００６８３２２号に開示されているようなポリマーマトリックスがあり、それらの内容は、引用を以て本明細書の一部となる。高分子媒体は、ポリマー、樹脂、モノリス、ガラス、ゾルゲル、エポキシ、シリコーン、及び（メタ）アクリレートからなる群から選択される材料を含む光学的に透明な媒体であるのが好ましい。高分子媒体は、ポリ（メチル（メタ）アクリレート）、ポリ（ジメタクリル酸エチレングリコール）、ポリ酢酸ビニル、ポリ（ジビニルベンゼン）、ポリ（チオエーテル）、シリカ、ポリエポキシド、及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を含んでよい。
【００３５】
マトリックス材料は、有機又は無機、ガラス、水溶性又は有機溶媒可溶性、生体物質又は合成物質である多種多様なポリマーから選択することができる。例えば、次のような単純な線状ポリマー、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリルアミド、ポリオレフィン、ポリアセチレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ＰＶＤＦ、ＰＶＣ、ＥＶＡ、ＰＥＴ、ポリウレタン、セルロースポリマー（例えば、エチルセルロース、イソプロピルメチルセルロースフタレート、ニトロセルロース）を使用することができる。更なる例としては、架橋ポリマー及び／又はコポリマー、トリブロックコポリマー、並びに、ＵＶ及び熱硬化エポキシが挙げられる。適切なポリマーは、ポリスチレン／トルエンマトリックス、トリメチロールプロパントリメタクリレート／ラウリルメタクリレートマトリックス、トリメチロールプロパントリメタクリレート／ラウリルメタクリレート／ポリイソブチレンマトリックス、トリメチロールプロパントリメタクリレート／ラウリルメタクリレート／ＰＩＰＳマトリックス、イソボルニルアクリレート／ジプロピレングリコールジアクリレートマトリックス、アクリル―ポリスチレン／トルエンマトリックス、及びポリカーボネートからなる群から選択されてよい。ベントナイト、カオリン、ヒュームドシリカ（例えば、Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ（登録商標））、ヒュームドアルミナ、ヒュームド酸化亜鉛、無機ポリマー等の粘土材料は、最終材料の性能を改善するために、単独でホストマトリックス媒体として、又は、有機ポリマーへの添加剤として使用することができる。本発明の方法は、単独で、或いは、１又は複数の他の適切なポリマー及び材料と組み合わせて、上記で示したポリマー及び材料の何れを用いてもよい。
【００３６】
本明細書に記載されているＱＤ／反射材料の組成物は、インクに配合できる。インクは、透明なベースインクを様々な種類の蛍光顔料と混合することにより製造される。これらの顔料は、所望の程度のルミネッセンスを提供できるが、多くのケースでは、光を散乱させる能力によって、大抵の場合、望ましくない副作用であるインク不透明体を作り得る。顔料を多く添加することが所望の輝度を達成するのに必要である場合、又は、インクが主インクとして用いられて、第２及び第３の色を作るために重ね刷りされて合成される場合に、不透明性が問題となる。例えば、青色の透明インクが、黄色の透明インク上に重ねて印刷されると、緑色インクになるだろう。反対に、不透明な青色インクが他のインクの上に重ねて印刷されると、その色とは無関係の下側インクを隠して、最終的なインクは、その不透明性により、見る人に引き続き青で表れる。
【００３７】
「ビーズ材料」などの固体マトリックスに、ＱＤ及び反射材料を導入することは、非常に有利である。所望の量の適切なポリマーに、所望の量のＱＤビーズ材料を分散させることによって、ＱＤビーズインクを形成することができる。得られた混合物は、十分に混合されて、均質なインクを提供する。当該インクは、使用される特定のポリマーに対する特有の硬化手順に従って硬化でき、発光ＱＤビーズインクを製造する簡単で単純な方法が提供される。
【００３８】
ビーズベースのインクは、自由な「ベア」ＱＤインクを超える他の利点を提供できる。安定したビーズに、ＱＤと反射材料を組み込むことにより、損傷を与える可能性がある周囲の化学環境から、さもなくば反応してしまうＱＤを保護することができる。更に、単一のビーズに複数のＱＤを配置することによって、その後のＱＤビーズは、大抵の場合にＱＤインクが発光製品の製造中に受けなければならない機械的及び熱的処理に対して、ベアＱＤよりも安定する。ベアＱＤを超えるＱＤ含有ビーズの更なる利点は、空気、水分及び光酸化に対して安定性が高いことである。これにより空気中でＱＤインクを取り扱う可能性が開かれて、不活性雰囲気を必要とする高価な処理工程の必要性が無くなり、製造コストが大幅に低減するかもしれない。
【００３９】
ビーズの大きさは、目的にあったカプセル化プロトコルに従って、直径で５０ｎｍ乃至０．５ｍｍに調整でき、インクの粘度を制御する方法を提供する。これは非常に重要である。なぜならば、粘度は、インクがメッシュを通ってどのように流れるか、どのように乾くか、どれだけ基板に付着するかに影響を与えるからである。ビーズの大きさによって、粘度が制御できる場合、粘度を変更するために、かなりの量の薄め液を添加する操作を排除して、プロセスを簡単でより安価にすることができる。
【００４０】
カプセル化プロセスの性質により、ＱＤ凝集が防止されて、均一な層を生じるだけでなく、ＱＤ表面が破壊又は大幅に変更されず、ＱＤは、ＱＤビーズインクの仕様が厳密に制御されるように、元々の電気的特性を保持する。ＱＤビーズは、インク中における量子ドットの効率的な色混合を可能にする。なぜならば、混合は、各ビーズがサイズ／色が異なる複数の放射ＱＤを含んでいる様なＱＤ含有ビーズ中で、又は、例えば、幾つかのビーズが全て青色量子ドットを含んでおり、幾つかのビーズが全て緑色粒子ドットを含んでおり、幾つかのビーズが全て赤色粒子ドットを含んでいるような、特定のビーズ中における全てのＱＤが同じサイズ／色であるが、色が異なるビーズの混合物中で行うことができるからである。
【００４１】
親水性ポリマーからなるビーズに疎水性コーティングＱＤをカプセル化することで、新規な表面特性（例えば、水溶性）を与えることができる。これは、多くの有益な性質を有し、特に、環境に優しい水性ＱＤインクを製造するのに特に重要である。車輌におけるインクの印刷に使用される有機溶剤を有害であると特定した多くの規制がある。有害廃棄物の規則は、これらのインクからの溶剤と混合されている全ての廃棄物について、廃棄の選択肢を制限する。溶剤は、通常有機性であって（例えば、トルエン、エタノール、イソプロパノール）、引火性が高い。これらの廃棄物が分解して生じた化学物質もまた毒性があって、（例えば、特殊なフィルタのような）特殊な測定が印刷業界で採用されて、これらの化学物質をトラップして、それらを外界に放出するのを避ける必要がある。水性インクは、これらの有機溶媒に対する魅力的な代替手段と、印刷工程上の汚染と規制による制約の両方を無くす手段を提供する。
【００４２】
特定の実験条件下では、ビーズのコーティングは、インク調製ステージ中／又はその前にて、選択的に変更され得るか、除去されてよい。これは、インクは、ＱＤと反射材料を運ぶ媒体と解釈できることを意味する。故に、ＱＤビーズは、ＱＤの開放と供給を制御する方法を提示する。これは、例えば、ＱＤを保護して、印刷プロセスのステージ中にて相性の悪い物質からそれらを隔離するのに、又は、特定のインク溶剤におけるＱＤの親和性を増大させるために重要であり得る。
【００４３】
ＱＤビーズインクは、ポリスチレン／トルエンマトリックス中にある緑色発色光ＱＤシリカビーズを含んでよい。ＩｎＰ／ＺｎＳのコア／シェルＱＤビーズの場合、ポリスチレン／トルエン混合物が最初に形成されて、次に、ＱＤビーズが適量添加される。次いで、得られた混合物を処理して（例えば、加熱、混合等）、ポリスチレン／トルエン混合物中にＱＤ−ビーズ粒子を十分に確実に分散させて、透明な緑色ＱＤビーズインクが得られる。
【００４４】
或いは、ＱＤビーズインクは、ＬＥＤアクリルマトリックス中にある赤色発光アクリルビーズを含んでよい。開始剤、イルガキュア８１９、トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴＭ）及びラウリルメタクリレートを含む混合物が、最初に形成される。ＩｎＰ／ＺｎＳのコア／シェルＱＤアクリルビーズが、そのアクリル混合物中に拡散されて、赤色ＱＤビーズインクが得られる。
【００４５】
ＱＤビーズインクは、トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴＭ）及びポリイソブチレン（ＰＩＢ）を含む可撓性アクリレートマトリックス中にある赤色発光アクリルビーズを備えている。代替実施形態では、ＰＩＢは、ＰＩＰＳで置換されてよい。開始剤、イルガギュア８１９、及びＴＭＰＴＭを含む混合物が形成される。ＰＩＢとメタクリル酸ラウリルの別の混合物も形成される。この実施形態で使用されるＴＭＰＴＭの量は、第２の実施形態で使用される量よりも比較的少なく、アクリルマトリックスは、好ましい第２の実施形態で生成されるアクリルマトリックスよりも架橋されず、より可撓性が増すことが確かになる。次いで、２つの混合物が組み合わされて、黄色のインクマトリックスが得られる。ＩｎＰ／ＺｎＳのコア／シェルＱＤアクリルビーズが、黄色マトリックス中に分散されて、赤色ＱＤビーズインクが得られる。
【００４６】
ＱＤ／反射材料含有ビーズを作製するために用いられ得る重合方法の例としては、懸濁、分散、乳化、リビング、アニオン、カチオン、ＲＡＦＴ、ＡＴＲＰ、バルク、閉環メタセシス、及び開環メタセシスがあるが、これらに限られない。重合反応の開始は、フリーラジカル、光、超音波、カチオン、アニオン、熱等の、モノマーを互いに反応させる適切な任意の手段によって、引き起こされてよい。好ましい方法は、光学的に透明な媒体を形成する１又は複数の重合可能なモノマーの熱硬化を含む懸濁重合である。重合可能なモノマーは、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジメタクリレート及び酢酸ビニルを含むのが好ましい。モノマーのこの組合せは、既存の商業的に入手できるＬＥＤ封入剤との良好な適合性を示しており、ほとんど従来技術のやり方を用いて作られたデバイスと比較して、性能が顕著に改善された発光デバイスを製作するのに使用されている。好ましいその他のモノマーは、エポキシ又はポリエポキシドモノマーであり、紫外線照射による硬化のような、適切な任意の手法を用いて、重合されてよい。
【００４７】
ＱＤ／反射材料含有マイクロビーズは、高分子マトリックス中にて、ＱＤと反射材料の既知の集団を分散させて、ポリマーを硬化させ、硬化した材料をすり砕くことで作製できる。これは、例えば、多くの一般的なエポキシ又はポリエポキシドポリマー（例えば、米国のＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製のＯｐｔｏｃａｓｔ（登録商標） ３５５３）のような、硬化後に比較的硬く、砕け易くなるポリマーに適用するのに特に適している。
【００４８】
ビーズは、単に、ビーズを作製するために用いられる試薬の混合物にＱＤと反射材料を加えることで生成されてよい。ある場合には、ＱＤ（初期の（nescent）ＱＤ）は、これらを合成するのに用いられる反応から分離されて使用され、このため、概ね、不活性な有機配位子外層でコーティングされる。代わりの手順では、ビーズ形成反応の前に、配位子交換処理が実行されてよい。ここで、１又は複数の化学反応性を示す配位子（例えば、これは、重合可能部分（polymerisable moiety）を含むＱＤのための配位子であってもよい）が、不活性な有機外層にコーティングされる初期ＱＤの溶液に、過剰に加えられる。適切なインキュベーション時間の後、ＱＤは、例えば沈殿及びその後の遠心分離によって、分離され、洗浄され、それから、ビーズ形成反応／処理に用いられる試薬の混合物に組み込まれる。
【００４９】
双方のＱＤ／反射材料組込みストラテジーは、ビーズへのＱＤと反応材料の統計的にランダムな組込みをもたらし、このため、重合反応は、統計的に類似した量のＱＤを含むビーズをもたらすだろう。ビーズのサイズは、ビーズを構成するために用いられる重合反応の選択によって、制御できることは、当業者には明らかだろう。加えて、一旦重合方法が選択されると、ビーズのサイズは、適切な反応条件を選択することによっても、制御されてよく、例えば、懸濁重合反応において、反応混合物をより迅速に撹拌することによって、より小さなビーズが生成される。更に、ビーズの形状は、反応がモールドで行われているか否かに関連して、手順を選択することによっても、容易に制御され得る。ビーズの組成は、ビーズを構成するモノマー混合物の組成を変えることによって、変更されてよい。同様に、ビーズはまた、種々の量の１又は複数の架橋剤（例えば、ジビニルベンゼン）により、架橋されてよい。ビーズが、例えば架橋剤が５ｍｏｌ％を超えるような高い架橋度で構成される場合、ビーズを構成するのに用いられる反応中に、ポロジェン（porogen）（例えば、トルエン又はシクロヘキサン）を組み込むことが望ましいであろう。そのようなポロジェンの使用は、各ビーズを構成するマトリックスに常在する細孔（pore）を残す。これらの細孔は、ビーズへのＱＤの侵入（ingress）を可能とするほど十分大きいものがよい。
【００５０】
ＱＤと反射材料は、逆エマルジョンベースの手法を用いて、ビーズに組み込まれてもよい。ＱＤ／反射材料は、光学的に透明なコーティング材料の前駆体と混合されて、次いで、例えば有機溶媒及び適切な塩を含有する安定な逆エマルジョンに入れられてよい。撹拌した後、前駆体は、ＱＤを包むマイクロビーズを形成し、遠心分離等の任意な適切な方法を用いて収集される。所望であれば、同一又は異なる光学的に透明な材料の１又は複数の追加の表面層又はシェルが、ＱＤ含有ビーズを分離する前に、必要なシェル前駆体材料を更に添加することによって、加えられてよい。
【００５１】
ＱＤと反射材料をビーズに組み込む第２のオプションにおいて、ＱＤと反射材料は、物理的な取り込みによって、高分子ビーズに固定されてよい。例えば、適切な溶媒（例えば、有機溶剤）中のＱＤと反射材料の溶液が、高分子ビーズのサンプルとインキュベートされてよい。任意の適切な方法を用いて溶媒を除去することで、ＱＤと反射材料が、高分子ビーズのマトリックス中に固定される。ＱＤが溶けやすい溶媒（例えば、有機溶媒）に、サンプルが再懸濁されない限り、ＱＤと反射材料は、ビーズに固定されたままである。随意選択的に、この段階で、ビーズの外側がシールされてよい。別のオプションでは、半導体ナノ粒子の少なくとも一部は、予め製造された高分子ビーズに物理的に付着される。この付着は、予め製造された高分子ビーズの高分子マトリックスでの一部の半導体ナノ粒子の固定化によって、又は、半導体ナノ粒子と予め製造された高分子ビーズとの間の化学的結合、共有結合、イオン結合、若しくは物理的結合によって、達成されてよい。例えば、予め製造された高分子ビーズは、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン及びポリチオールを含む。
【００５２】
ＱＤと反射材料を組み込むことが意図される、ゾル−ゲル又はガラス等の光学的に透明な媒体は、前述したような粒子形成処理中に、ビーズにＱＤと反射材料を組み込むために用いられる方法と類似したやり方で形成されてよい。例えば、単一タイプのＱＤ（例えば、１色）と反射材料が、ゾル−ゲル又はガラスを生成するのに用いられる反応混合物に加えられてもよい。代わりに、２以上のタイプのＱＤ（例えば、２色以上）と反射材料が、ゾル−ゲル又はガラスを生成するのに用いられる反応混合物に加えられてよい。これらの手順によって生成されたゾル−ゲル及びガラスは、任意の形状、形態、又は３次元構造を有してよい。例えば、粒子は、球形、円盤状、棒状、卵形、立方体、長方形、又は他の多くのあり得る任意の形状であってよい。
【００５３】
安定性増加添加物として機能する材料の存在下にて、ビーズ中にＱＤと反射材料を組み込み、保護表面コーティングを随意選択的にビーズに与えることで、例えば、水分、酸素及び／又はフリーラジカル等の有害種のマイグレーションは、排除、又は少なくとも低減されて、半導体ナノ粒子の物理的、化学的、及び／又は光安定性を高める。
【００５４】
添加物は、ビーズの製造工程の初期段階にて、「裸の（naked）」半導体ナノ粒子及び前駆体と組み合わせられてよい。或いは、又は、更に、半導体ナノ粒子がビーズ中に補足された後、添加物が加えられてもよい。
【００５５】
添加物は、ビーズ形成プロセス中に、単独で又は任意の所望の組合せで添加されてよく、意図した機能に応じて、以下のように分類することができる。
【００５６】
メカニカルシーリング：ヒュームドシリカ（例えば、Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ（登録商標））、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、機械的なシールを提供し、及び／又は多孔性を低減させる充填剤として使用される全てのもの。
【００５７】
キャッピング剤：テトラデシルホスホン酸（ＴＤＰＡ）、オレイン酸、ステアリン酸、多価不飽和脂肪酸、ソルビン酸、亜鉛メタクリレート、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、ミリスチン酸イソプロピル。これらの幾つかは、複数の機能を有しており、キャッピング剤、フリーラジカル捕捉剤及び／又は還元剤として作用できる。
【００５８】
還元剤：アスコルビン酸パルミチン酸エステル（ascorbic acid palmitate）、α−トコフェロール（ビタミンＥ）、オクタンチオール、ブチル化ヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、没食子酸エステル（プロピル基、ラウリル基、オクチル基等）、及びメタ重亜硫酸（例えば、ナトリウム又はカリウム塩）。
【００５９】
フリーラジカル捕捉剤：ベンゾフェノン。
【００６０】
水素化物反応剤：１，４−ブタンジオール、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、アリルメタクリレート、１，６ヘプタジエン−４−オール、１，７オクタジエン、及び１，４−ブタジエン。
【実施例】
【００６１】
以下の実施例は、本発明の完全な理解のために、そして、本発明の構成の特定の特徴と同様に、本発明の組成物と混合物を作製する方法を示すために含められている。これらの実施例は、本発明の範囲又は教示を限定することを意図するものではない。
【００６２】
＜実施例１：増粘剤（thickening agent）を含まないトルエン又はアクリル樹脂中のＢａＳＯ４の効果＞
量子ドット（ＩｎＰ／ＺｎＳ）を、２００９年９月１５日に発行された米国特許第７，５８８，８２８号で説明されているようにして調製した。当該米国の特許の内容は、引用を以て、本明細書の一部となる。トルエン中のＱＤ（６．６光学濃度（Optical Density）ＱＤｓ／ｍｌで０．５ｍｌ）の量子収量を、ハママツ社製積分球を用いて測定して、５７％のＱＹを得た。５ｍｇのＢａＳＯ４を、０．５ｍｌの２０ＯＤＱＤｓ／ｍｌトルエン溶液に加えて、撹拌し、ハママツで測定すると、６３％のＱＹを示した。故に、ＱＤのＱＹは、ＢａＳＯ４を加えることによって、６％改善した。これらの測定の結果を、下表に纏める。
【表１】
2015522668.tif 000003
【００６３】
ＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤの２つのバッチを、２００９年９月１５日に発行された米国特許第７，５８８，８２８号に記載されている方法に従って調製した。ＱＤ樹脂を、ラウリルメタクリレート（ＬＭＡ）／トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＭＡ）中における３つの濃度（３．７、９．１、及び２０ＯＤ）のＱＤの各バッチから調製した。ポリ（ブタジエン）ジアクリレート共作用剤（coagent）（サートマー ＳＲ３０７）とＱＤとを、トルエン中で一晩撹拌した。トルエンを除去して、混合物を、ＬＭＡ、光重合開始剤（イルガキュア Ｉｒｇ８１９）及びＴＭＰＭＡと混合した。ＢａＳＯ４（２％ｗｔ／ｗｔ）を含んでいる樹脂と含んでいない樹脂の各々のＱＹを、ＵＶ硬化の前後で測定した。下表は、その結果である。
【表２】
2015522668.tif 000004
【００６４】
バッチ１とバッチ２のＱＹ測定値を夫々、図３及び図４に示す。図３及び図４の両方において、線Ａは、硬化前における樹脂中のＱＤに対応し、線Ｂは、硬化前における樹脂中のＱＤとＢａＳＯ４の混合物に対応し、線Ｃは、硬化後における樹脂中のＱＤに対応し、線Ｄは、硬化後における樹脂中のＱＤとＢａＳＯ４の混合物に対応している。ＢａＳＯ４の添加によって、硬化したＱＤ樹脂と未硬化のＱＤ樹脂の両方のＱＹが増加する。
【００６５】
＜実施例２：硫酸バリウムの検討（濃度０乃至５％Ｗ／Ｖ）＞
２００９年９月１５日に発行された米国特許第７，５８８，８２８に記載されている方法に従って、ＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤを調製した。ＱＤ樹脂は、ラウリルメタクリレート（ＬＭＡ）／トリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＭＡ）中のＱＤを用いて調製された（１０、２０、３０、及び４０ＯＤ）。ポリ（ブタジエン）ジアクリレート共作用剤（サートマー ＳＲ３０７）とＱＤとを、トルエン中で、一晩撹拌した。トルエンを除去して、混合物を、ＬＭＡ、光重合開始剤（イルガギュア Ｉｒｇ８１９）及びＴＭＰＭＡと混合した。０乃至５％ｗ/ｖのＢａＳＯ４を組み込んでいる樹脂のＱＹを、ＵＶ硬化後に測定した。その結果を、下表に示す。
【表３】
2015522668.tif 000005
【００６６】
外部量子効率（ＥＱＥ）は、アクリル酸樹脂中に硫酸バリウムを添加することで増加した。硫酸バリウムの添加量をより大きくすると、ＥＱＥがより高くなって、フォトルミネセンス（ＰＬ）波長の青方偏移が起こる。明らかに、ＢａＳＯ４が再吸収を減らしていることから（再吸収は、赤方偏移を生じる）、増分の青方偏移が観察される。ＢａＳＯ４のより多く添加することで、放射ピークのＦＷＨＭも減少する。硫酸バリウムの同じ増強効果は、ＱＤ濃度が異なる全てのサンプルで観察された。これは、サンプル中の硫酸バリウムの存在が、ドットの凝集（dots aggregation）を減らし、光散乱を制限して、より効率的に光を検出器に導いたことを示唆している。
【００６７】
ＱＤの濃度が高くなると、ＱＤの凝集が原因で、ＥＱＥが低下し、ＰＬとＦＷＨＭは大きくなった。最大で５乃至６％のＥＱＥ増加が、硫酸バリウムを５％添加したサンプルで確認された。最良の結果（５６．８％及び５５．５％）は、５％の硫酸バリウムを添加した１０ＯＤ／３ｍｌ及び２０ＯＤ／３ｍｌのＱＤ濃度による。上の表に示された全ての数値は、３回の測定の平均値である。
【００６８】
図５は、種々のＱＤ樹脂に与えるＢａＳＯ４濃度の影響を示している。図５において、線Ａは、１０ＯＤ／３ｍｌのＱＤ濃度に対応し、線Ｂは、２０ＯＤ／３ｍｌのＱＤ濃度に対応し、線Ｃは、３０ＯＤ／３ｍｌのＱＤ濃度に対応し、線Ｄは、４０ＯＤ／３ｍｌのＱＤ濃度に対応している。
【００６９】
０乃至５％でＢａＳＯ４を添加したＱＤ／アクリル樹脂のＱＹを、ラブスフェア社製積分球を用いて測定した。その結果を、下表に示す。
【表４】
2015522668.tif 000006
【００７０】
ＥＱＥは、硫酸バリウムを添加することで増加した。硫酸バリウムを多く添加することで、ＥＱＥは高くなった。図６を参照すると、線Ａは、１０ＯＤ／３ｍｌのＱＤ濃度に対応し、線Ｂは、２０ＯＤ／３ｍｌのＱＤ濃度に対応し、線Ｃは、３０ＯＤ／３ｍｌのＱＤ濃度に対応し、線Ｄは、４０ＯＤ／３ｍｌのＱＤ濃度に対応している。硫酸バリウムと同じ増進効果が、ＱＤ濃度が異なる全サンプルで観察された。
【００７１】
最大３０乃至３８％のＥＱＥの増加が、ラブスフェアによって、５％の硫酸バリウムを添加したサンプルで確認された。ハママツ測定値と比較して、ラブスフェア測定値におけるＥＱＥの率の大幅な増加は、硫酸バリウムが、表面反射よりも効率的に働いて、内部システムから離れて光が進むように案内することを示唆している。
【００７２】
上の表で示された全ての数値は、３回の測定の平均値である。
【００７３】
＜実施例３：１０ＯＤ／３ＭＬでの硫酸バリウムの検討（濃度０乃至２０％Ｗ／Ｖ）＞
下の表は、上述したように調製した、１０ＯＤ／３ｍｌであるＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤの樹脂について、ラブスフェア測定値を表にしたものである。表に示す全てのＥＱＥデータは、３回の測定の平均値である。
【表５】
2015522668.tif 000007
【００７４】
下の表は、上記のように調製した、１０ＯＤ／３ｍｌであるＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤの樹脂のハママツ測定を表にしたものである。表に示す全てのＥＱＥデータは、３回の測定の平均値である。
【表６】
2015522668.tif 000008
【００７５】
図７は、ハママツ社製積分球（Ａ）とラブスフェア社製積分球（Ｂ）で測定された、ＱＤ樹脂のＱＥに与えるＢａＳＯ４添加の影響を示している。
【００７６】
サンプルと励起光の間のシリコーン結合を伴う、ＢａＳＯ４を添加した２０ＯＤ／３ｍｌであるＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤの樹脂について、ラブスフェア測定値を下の表に示す。ＱＤフィルムの下にシリコーン樹脂を加えることは、ＬＥＤ（光源）から来る青色励起光の導波を促進する。このように、青色光は、屈折率が異なる空気相（air phase）を通過せず、サンプルから離れて、又は、サンプルの端部周辺で、散乱せず又は進路を変えない。
【表７】
2015522668.tif 000009
【００７７】
サンプルと励起光の間にシリコーン結合を伴わない、ＢａＳＯ４を添加した２０ＯＤ／３ｍｌのＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤのラブスフェア測定値を下表に示す。
【表８】
2015522668.tif 000010
【００７８】
ＢａＳＯ４を添加した２０ＯＤ／３ｍｌのＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤについてのハママツ測定値を、下表に示す。
【表９】
2015522668.tif 000011
【００７９】
上表が示す全てのＱＥ、ＰＬ、及びＦＷＨＭデータは、３回の測定の平均値である。
【００８０】
＜実施例４：反射材料としてのＴｉＯ２＞
上述したようにして、ＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤを調製し、反射材料である酸化チタンと共に、樹脂に添加した。下表は、ＴｉＯ２の添加量に応じた２０ＯＤフィルムのＱＹとＥＱＥを示す。
【表１０】
2015522668.tif 000012
【００８１】
＜実施例５：反射材料としてのケイ酸アルミニウム＞
上述したようにして、ＩｎＰ／ＺｎＳのＱＤを調製し、反射材料である様々な量のケイ酸アルミニウムと共に樹脂に加えた。下表は、ケイ酸アルミニウムの添加量に応じた２０ＯＤＱＤフィルムのＱＹとＥＱＥを示す。
【表１１】
2015522668.tif 000013
【００８２】
＜実施例６：反射材料としてのＰＴＦＥ＞
下表は、上述したように調製したフィルムのＱＹとＥＱＥの測定を示すが、反射材料として、ＰＴＦＥが用いられている。
【表１２】
2015522668.tif 000014
【００８３】
本発明は、本明細書にて、特に適切な実施形態について説明されている。添付の特許請求の範囲により規定される発明の範囲から逸脱することなく、変更及び代替的な実施形態が可能であることが理解されるであろう。
【図１】
2015522668.tif 000015
【図２】
2015522668.tif 000016
【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】
2015522668.tif 000021
【国際調査報告】
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