(57)【要約】  波長変換粒子、波長変換粒子の製造方法、及び波長変換粒子を含む発光素子に係り、波長変換粒子は、励起光源から生じた光の波長を特定波長に変換する有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含む。これにより、発光波長帯の変化なしに、光学的に安定して色純度及び発光能を向上させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光源から生じた光の波長を特定波長に変換する有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含む有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換粒子。
【請求項２】
前記有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶は、
有機溶媒に分散される有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換粒子。
【請求項３】
前記有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶の大きさは、１ｎｍから９００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換粒子。
【請求項４】
前記ナノ結晶のバンドギャップエネルギーは、１ｅＶから５ｅＶであることを特徴とする請求項１に記載の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換粒子。
【請求項５】
前記有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を取り囲む複数個の有機リガンドをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換粒子。
【請求項６】
前記有機リガンドは、ハロゲン化アルキルを含むことを特徴とする請求項５に記載の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換粒子。
【請求項７】
前記有機／無機ハイブリッドペロブスカイトは、Ａ２ＢＸ４、ＡＢＸ４、ＡＢＸ３またはＡｎ−１ＢｎＸ３ｎ＋１の構造（ｎは、２から６までの整数）を含み、
前記Ａは、有機アンモニウムであり、前記Ｂは、金属物質であり、前記Ｘは、ハロゲン元素であることを特徴とする請求項１に記載の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換粒子。
【請求項８】
前記Ａは、（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＨ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（ＲＮＨ３）２、（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ３）２、（ＣＦ３ＮＨ３）、（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２または（ＣｎＦ２ｎ＋１ＮＨ３）２（ｎは、１以上の整数、ｘは、１以上の整数）であり、
前記Ｂは、二価の遷移金属、希土類金属、アルカリ土類金属、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、またはそれらの組み合わせであり、
前記Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項７に記載の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換粒子。
【請求項９】
プロトン性溶媒に有機／無機ハイブリッドペロブスカイトが溶けている第１溶液、及び非プロトン性溶媒にハロゲン化アルキル界面活性剤が溶けている第２溶液を準備する工程と、
前記第１溶液を前記第２溶液に混ぜてナノ粒子を形成する工程とを含む、励起光源から生じた光の波長を特定波長に変換する有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１溶液を前記第２溶液に混ぜてナノ粒子を形成する工程は、
前記第２溶液に、前記第１溶液を１滴ずつ落として混ぜることを特徴とする請求項９に記載の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換粒子の製造方法。
【請求項１１】
前記有機／無機ハイブリッドペロブスカイトは、Ａ２ＢＸ４、ＡＢＸ４、ＡＢＸ３またはＡｎ−１ＢｎＸ３ｎ＋１の構造（ｎは、２から６までの整数）を含み、
前記Ａは、有機アンモニウムであり、前記Ｂは、金属物質であり、前記Ｘは、ハロゲン元素であることを特徴とする請求項９に記載の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換粒子の製造方法。
【請求項１２】
前記Ａは、（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＨ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（ＲＮＨ３）２、（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ３）２、（ＣＦ３ＮＨ３）、（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２または（ＣｎＦ２ｎ＋１ＮＨ３）２（ｎは、１以上の整数、ｘは、１以上の整数）であり、
前記Ｂは、二価の遷移金属、希土類金属、アルカリ土類金属、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、またはそれらの組み合わせであり、
前記Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項１１に記載の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換粒子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のナノ波長変換粒子を含む有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換層。
【請求項１４】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載のナノ波長変換粒子と、
前記波長変換粒子を分散させる分散媒質と、
前記波長変換粒子は、前記分散媒質に分散され、前記波長変換粒子及び前記分散媒質を密封する密封部材と、を含む有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換体。
【請求項１５】
前記分散媒質は、液状であることを特徴とする請求項１４に記載の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換体。
【請求項１６】
ベース構造物と、
前記ベース構造物上に配置される、所定の波長の光を放出する少なくとも１つの励起光源と、
前記励起光源の光路に配置される、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のナノ波長変換粒子を含む波長変換層と、を含む発光素子。
【請求項１７】
前記波長変換層は、
前記ナノ波長変換粒子と、
前記波長変換粒子を分散させる分散媒質と、
前記波長変換粒子は、前記分散媒質に分散され、前記波長変換粒子及び前記分散媒質を密封する密封部材と、を含む有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換体を含むことを特徴とする請求項１６に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長変換粒子、波長変換粒子の製造方法、及び波長変換粒子を含む発光装置に係り、さらに詳細には、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子の製造方法、及び有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子を含む発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子（ＬＥＤ：light emitting diode）は、電流を光に変換させる半導体素子であり、ディスプレイ素子の光源として主に利用されている。かような発光ダイオードは、既存の光源に比べて超小型であり、消費電力が少なく、寿命が長く、反応速度が速いというように非常に優秀な特性を示す。それと共に、紫外線のような有害な電磁波を放出せず、水銀及びその他の放電用ガスを使用しないので、環境にやさしい。発光素子は、主に蛍光体のような波長変換粒子を利用して、発光ダイオード光源との組み合わせにより形成される。
【０００３】
波長変換粒子として、従来には量子ドットを使用した。量子ドットは、通常の蛍光体より強い光を狭い波長帯で発生させる。量子ドットの発光は、伝導帯から価電子帯に励起された状態の電子が遷移しながら発生するが、同じ物質の場合にも、粒子サイズによって波長が異なるという特性を示す。該量子ドットの大きさが小さいほど、短い波長の光を発光させるために、大きさを調節し、所望の波長領域の光を得ることができる。
【０００４】
該量子ドットは、励起波長を任意に選択しても発光するので、多種の量子ドットが存在するとき、１つの波長で励起させても、さまざまな色の光を１回で観察することができる。また、量子ドットは、伝導帯の基底の振動状態から価電子帯の基底の振動状態にのみ遷移するので、発光波長は、ほぼ単色光である。
【０００５】
該量子ドットは、約１０ｎｍの径を有する半導体物質のナノ結晶であり、量子ドットを合成する方法としては、ＭＯＣＶＤ（metal organic chemical vapor deposition）やＭＢＥ（molecular beam epitaxy）のような気相蒸着法で量子ドットを製造するか、あるいは有機溶媒に前駆体物質を入れて結晶を成長させる化学的湿式法が利用される。化学的湿式法は、結晶が成長するとき、有機溶媒が自然に量子ドットの結晶表面に配位され、分散剤の役割を行わせることにより、結晶の成長を調節する方法であり、ＭＯＣＶＤまたはＭＢＥのような気相蒸着法よりさらに容易であって低廉な工程を介して、ナノ結晶の大きさと形態との均一性を調節することができるという長所を有する。
【０００６】
しかし、量子ドットは、波長変換物質として使用するには不安定であり、色純度や発光能が相変らず限定的であるという短所がある。従って、さらに安定しており、色純度及び発光能も向上した波長変換物質の開発が急務である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そのために、本発明は、前述の問題点を解決するために着眼されたものであり、光学的に安定し、色純度及び発光能が向上した波長変換体、波長変換体の製造方法、及び波長変換体を含む発光素子を提供するところに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面は、ナノ波長変換粒子を提供する。前記ナノ波長変換粒子は、励起光源から生じた光の波長を特定波長に変換する有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含む。
【０００９】
前記有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶は、有機溶媒に分散されることを特徴とする有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含み、前記有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶の大きさは、１ｎｍから９００ｎｍであってもよく、前記ナノ結晶のバンドギャップエネルギーは、１ｅＶから５ｅＶであってもよい。
【００１０】
前記有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を取り囲む複数個の有機リガンドをさらに含み、前記有機リガンドは、ハロゲン化アルキルを含んでもよい。
【００１１】
前記有機／無機ハイブリッドペロブスカイトは、Ａ２ＢＸ４、ＡＢＸ４、ＡＢＸ３またはＡｎ−１ＢｎＸ３ｎ＋１の構造（ｎは、２から６までの整数である）を含み、前記Ａは、有機アンモニウムであり、前記Ｂは、金属物質であり、前記Ｘは、ハロゲン元素であってもよく、前記Ａは、（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＨ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（ＲＮＨ３）２、（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ３）２、（ＣＦ３ＮＨ３）、（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２または（ＣｎＦ２ｎ＋１ＮＨ３）２（ｎは、１以上の整数であり、ｘは、１以上の整数である）で、前記Ｂは、二価の遷移金属、希土類金属、アルカリ土類金属、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、またはそれらの組み合わせであり、前記Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはそれらの組み合わせであってもよい。
【００１２】
本発明の他の側面は、ナノ波長変換粒子の製造方法を提供する。前記製造方法は、プロトン性溶媒に、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトが溶けている第１溶液、及び非プロトン性溶媒にハロゲン化アルキル界面活性剤が溶けている第２溶液を準備する工程、並びに前記第１溶液を前記第２溶液に混ぜてナノ粒子を形成する工程を含む、励起光源から生じた光の波長を特定波長に変換する有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含む。
【００１３】
このとき、前記第１溶液を前記第２溶液に混ぜてナノ粒子を形成する工程は、前記第２溶液に、前記第１溶液を１滴ずつ落として混ぜることができる。そして、前記有機／無機ハイブリッドペロブスカイトは、Ａ２ＢＸ４、ＡＢＸ４、ＡＢＸ３またはＡｎ−１ＢｎＸ３ｎ＋１の構造（ｎは、２から６までの整数）を含み、前記Ａは、有機アンモニウムであり、前記Ｂは、金属物質であり、前記Ｘは、ハロゲン元素でもあり、前記Ａは、（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＨ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（ＲＮＨ３）２、（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ３）２、（ＣＦ３ＮＨ３）、（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２または（ＣｎＦ２ｎ＋１ＮＨ３）２（ｎは、１以上の整数、ｘは、１以上の整数）であり、前記Ｂは、二価の遷移金属、希土類金属、アルカリ土類金属、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、またはそれらの組み合わせであり、前記Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはそれらの組み合わせであってもよい。
【００１４】
本発明のさらに他の側面は、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換層を提供する。前記波長変換層は、前述のナノ波長変換粒子を含む。
【００１５】
本発明のさらに他の側面は、ナノ波長変換体を提供する。前記ナノ波長変換体は、前述のナノ波長変換粒子、前記波長変換粒子を分散させる分散媒質を含み、前記波長変換粒子は、前記分散媒質に分散され、前記波長変換粒子及び前記分散媒質を密封する密封部材を含む。このとき、前記分散媒質は、液状でであってもよい。
【００１６】
本発明のさらに他の側面は、発光素子を提供する。前記発光素子は、ベース構造物、前記ベース構造物上に配置される、所定の波長の光を放出する少なくとも１つの励起光源、及び前記励起光源の光路に配置される、前述のナノ波長変換粒子を含む波長変換層を含む。このとき、前記波長変換層は、前記ナノ波長変換粒子、前記波長変換粒子を分散させる分散媒質を含み、前記波長変換粒子は、前記分散媒質に分散され、前記波長変換粒子及び前記分散媒質を密封する密封部材を含む有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換体形態であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、波長変換粒子が有機／無機ハイブリッドペロブスカイトを含むことにより、粒子サイズによる発光波長帯の変化なしに光学的に安定し、色純度及び発光能が向上した波長変換粒子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例による、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子を示した模式図である。
【図２】本発明の一実施例による、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子製造方法を示したフローチャートである。
【図３】本発明の一実施例によるペロブスカイトナノ結晶構造の模式図である。
【図４】本発明の一実施例による、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子を逆相ナノエマルジョン（inverse nano-emulsion）法を介して製造する方法を示した模式図である。
【図５】本発明の一実施例による波長変換層を図示する図面である。
【図６Ａ】本発明の一実施例による波長変換体の密封方法を示した断面図である。
【図６Ｂ】本発明の一実施例による波長変換体の密封方法を示した断面図である。
【図６Ｃ】本発明の一実施例による波長変換体の密封方法を示した断面図である。
【図６Ｄ】本発明の一実施例による波長変換体の密封方法を示した断面図である。
【図６Ｅ】本発明の一実施例による波長変換体の密封方法を示した断面図である。
【図７】本発明の一実施例による発光素子の断面図である。
【図８】本発明の他の実施例による発光素子を示す。
【図９】製造例の波長変換物質と、比較例１及び比較例２による有機／無機ハイブリッドペロブスカイト（ＯＩＰfilm）に紫外線を照射して発光した光を撮った蛍光イメージである。
【図１０】製造例及び比較例１による波長変換粒子の模式図である。
【図１１】製造例及び比較例１による波長変換粒子の光ルミネセンス（photoluminescence）マトリックス（matrix）を、それぞれ常温と低温とで撮ったイメージである。
【図１２】製造例及び比較例１による波長変換粒子の光ルミネセンス（photoluminescence）を撮った結果のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明についてさらに具体的に説明するために、本発明による望ましい実施例について、添付された図面を参照し、さらに詳細に説明する。しかし、本発明は、ここで説明されている実施例に限定されるものではなく、他の形態に具体化されてもよい。明細書全体にわたって、同一参照番号は、同一構成要素を示す。
【００２０】
＜波長変換粒子＞
本発明の一実施例による、励起光源から生じた光の波長を特定波長に変換する有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子について説明する。
【００２１】
波長変換粒子は、外部から入射された光（入射光）が、前述の有機／無機ハイブリッドペロブスカイト波長変換粒子に達すると、波長変換された光を発光させる。従って、波長変換体は、有機／無機ハイブリッドペロブスカイト波長変換粒子によって、光の波長を変換させる機能を行う。以下、入射光において、前述の有機／無機ハイブリッドペロブスカイト波長変換粒子の発光波長より短い波長を有する光を励起光という。また、前述の励起光を発光させる光源を励起光源という。
【００２２】
図１は、本発明の一実施例による、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子を示した模式図である。
【００２３】
図１を参照すると、本発明の一実施例による波長変換粒子は、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ粒子であり、有機物平面及び無機物平面が交互に積層されたラメラ構造を有する有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶２１を含む。
【００２４】
前記ナノ結晶は、ハロゲン元素置換によって、バンドギャップが調節される。前記ナノ結晶のバンドギャップエネルギーは、１ｅＶから５ｅＶであってもよい。
【００２５】
例えば、有機元素置換、中心金属置換によって、バンドギャップを調節することができる。
【００２６】
かような有機／無機ハイブリッドペロブスカイトは、ＡＢＸ３、Ａ２ＢＸ４、ＡＢＸ４またはＡｎ−１ＢｎＸ３ｎ＋１の構造（ｎは、２から６までの整数）を含んでもよい。このとき、前記Ａは、有機アンモニウム物質であり、前記Ｂは、金属物質であり、前記Ｘは、ハロゲン元素である。例えば、前記Ａは、（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＨ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（ＲＮＨ３）２、（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ３）２、（ＣＦ３ＮＨ３）、（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２または（ＣｎＦ２ｎ＋１ＮＨ３）２（ｎは、１以上の整数、ｘは、１以上の整数）であってもよい。前記Ｂは、二価の遷移金属、希土類金属、アルカリ土類金属、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、またはそれらの組み合わせであってもよい。このとき、二価の希土類金属は、例えば、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＥｕまたはＹｂであってもよい。また、アルカリ土類金属は、例えば、ＣａまたはＳｒであってもよい。また、前記Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはそれらの組み合わせであってもよい。
【００２７】
一方、本発明による有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子２０は、前述の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶２１を取り囲む複数個の有機リガンド２２をさらに含んでもよい。このとき、有機リガンド２２は、界面活性剤として使用された物質であり、ハロゲン化アルキルを含んでもよい。従って、前述のように析出される有機／無機ハイブリッドペロブスカイトの表面を安定化させるために、界面活性剤として使用されたハロゲン化アルキルが、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶の表面を取り囲む有機リガンドになる。
【００２８】
一方、もしかようなハロゲン化アルキル界面活性剤の長さが短い場合、形成されるナノ結晶の大きさが大きくなるので、９００ｎｍを超えて形成され、その場合、大きいナノ結晶中において、熱イオン化、及び電荷運搬体の非偏在化により、励起子が発光に向かえず、自由電荷に分離されて消滅する根本的な問題がある。
【００２９】
すなわち、形成される有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶の大きさ、及びかようなナノ結晶を形成するために使用されるハロゲン化アルキル界面活性剤の長さは反比例する。
【００３０】
従って、一定の長さ以上のハロゲン化アルキルを界面活性剤として使用することによって形成される有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶の大きさを、一定のサイズ以下に制御することができる。例えば、ハロゲン化アルキル界面活性剤において、オクタデシルアンモニウムブロミド（octadecyl-ammonium bromide）を使用して、１ｎｍから９００ｎｍの大きさを有した有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を形成することができる。
【００３１】
図２は、本発明の一実施例による、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子の製造方法を示したフローチャートである。
【００３２】
図２を参照すると、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子の製造方法は、プロトン性（protic）溶媒に有機／無機ハイブリッドペロブスカイトが溶けている第１溶液、及び非プロトン性（aprotic）性溶媒にハロゲン化アルキル界面活性剤が溶けている第２溶液を準備する工程（Ｓ１００）、並びに前記第１溶液を前記第２溶液に混ぜてナノ粒子を形成する工程（Ｓ２００）を含んでもよい。
【００３３】
すなわち、逆相ナノエマルジョン（inverse nano-emulsion）法を介して、本発明による有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子を製造することができる。
【００３４】
以下、さらに具体的に説明する。
【００３５】
まず、プロトン性溶媒に有機／無機ハイブリッドペロブスカイトが溶けている第１溶液、及び非プロトン性溶媒にハロゲン化アルキル界面活性剤が溶けている第２溶液を準備する（Ｓ１００）。
【００３６】
このとき、該プロトン性溶媒は、ジメチルホルムアミド（dimethylformamide）、γ−ブチロラクトン（gamma butyrolactone）またはＮ−メチルピロリドン（Ｎ−methylpyrrolidone）、ジメチルスルホキシド（dimethylsulfoxide）を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
【００３７】
また、このとき、該有機／無機ハイブリッドペロブスカイトは、結晶構造を有する物質でもある。例えば、かような有機／無機ハイブリッドペロブスカイトは、ＡＢＸ３、Ａ２ＢＸ４、ＡＢＸ４またはＡｎ−１ＢｎＸ３ｎ＋１の構造（ｎは、２から６までの整数）であってもよい。
【００３８】
このとき、Ａは、有機アンモニウム物質であり、前記Ｂは、金属物質であり、前記Ｘは、ハロゲン元素である。
【００３９】
例えば、前記Ａは、（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＨ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（ＲＮＨ３）２、（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ３）２、（ＣＦ３ＮＨ３）、（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２または（ＣｎＦ２ｎ＋１ＮＨ３）２（ｎは、１以上の整数、ｘは、１以上の整数）であってもよい。また、前記Ｂは、二価の遷移金属、希土類金属、アルカリ土類金属、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、またはそれらの組み合わせであってもよい。このとき、該二価の希土類金属は、例えば、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＥｕまたはＹｂであってもよい。また、アルカリ土類金属は、例えば、ＣａまたはＳｒでもある。また、前記Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはそれらの組み合わせであってもよい。
【００４０】
図３は、本発明の一実施例によるペロブスカイトナノ結晶構造の模式図である。
【００４１】
図３を参照すると、本発明の一実施例によるペロブスカイトナノ結晶構造は、有機アンモニウム及びハロゲンを含むことが分かる。
【００４２】
一方、かようなペロブスカイトは、ＡＸ及びＢＸ２を一定比率で組み合わせて準備することができる。すなわち、第１溶液は、プロトン性溶媒にＡＸ及びＢＸ２を一定比率で溶かして形成される。例えば、プロトン性溶媒に、ＡＸ及びＢＸ２を２：１比率で溶かし、Ａ２ＢＸ３有機／無機ハイブリッドペロブスカイトが溶けている第１溶液を準備することができる。
【００４３】
また、このとき、非プロトン性溶媒は、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、クロロホルム、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、スチレン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、キシレン、トルエン、シクロヘキセンまたはイソプロピルアルコールを含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
【００４４】
また、ハロゲン化アルキル界面活性剤は、alkyl−Ｘの構造でもある。このとき、Ｘに該当するハロゲン元素は、Ｃｌ、ＢｒまたはＩなどを含んでもよい。また、このとき、alkyl構造には、ＣｎＨ２ｎ＋１の構造を有する非環状アルキル（acyclic alkyl）；ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨなどの構造を有する一次アルコール（primary alcohol）、二次アルコール（secondary alcohol）、三次アルコール（tertiary alcohol）；alkyl−Ｎの構造を有するアルキルアミン（alkylamine）（例：hexadecylamine、9-octadecenylamine、1-amino-9-octadecene（Ｃ１９Ｈ３７Ｎ））；ｐ−置換されたアニリン（p-substituted aniline）、フェニルアンモニウム（phenyl ammonium）及びフルオリンアンモニウム（fluorine ammonium）を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
【００４５】
次に、前記第１溶液を前記第２溶液に混ぜ、ナノ粒子を形成する（Ｓ２００）。
【００４６】
前記第１溶液を前記第２溶液に混ぜてナノ粒子を形成する工程は、前記第２溶液に、前記第１溶液を１滴ずつ落として混ぜることが望ましい。また、このとき、第２溶液は、撹拌を行うことができる。例えば、強く撹拌しているハロゲン化アルキル界面活性剤が溶けている第２溶液に、有機／無機ペロブスカイト（ＯＩＰ）が溶けている第２溶液を徐々に１滴ずつ添加し、ナノ粒子を合成することができる。
【００４７】
その場合、第１溶液を第２溶液に落として混ぜれば、溶解度差によって、第２溶液において、有機／無機ペロブスカイト（ＯＩＰ）が析出（precipitation）される。そして、第２溶液で析出された有機／無機ペロブスカイト（ＯＩＰ）を、ハロゲン化アルキル界面活性剤が表面を安定化しつつ、良好に分散された有機／無機ペロブスカイトナノ結晶（ＯＩＰ−ＮＣ）を生成する。従って、有機／無機ペロブスカイトナノ結晶、及びそれを取り囲む複数個のハロゲン化アルキル有機リガンドを含む有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子を製造することができる。
【００４８】
一方、かような有機／無機ペロブスカイトナノ結晶の大きさは、ハロゲン化アルキル界面活性剤の長さまたは形態要素（shape factor）の調節を介して制御することができる。例えば、形態要素の調節は、線形状、テーパー状または逆三角状の界面活性剤を介して大きさを制御することができる。
【００４９】
一方、かように生成される有機／無機ペロブスカイトナノ結晶の大きさは、１ｎｍから９００ｎｍ以下であることが望ましい。もし有機／無機ペロブスカイトナノ結晶の大きさが、９００ｎｍを超えて形成する場合、大きいナノ結晶中において、熱イオン化及び電荷運搬体の非偏在化によって、励起子が発光に向かうことができず、自由電荷に分離されて消滅する根本的な問題がある。
【００５０】
図４は、本発明の一実施例による、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子を、逆相ナノエマルジョン（inverse nano-emulsion）法を介して製造する方法を示した模式図である。
【００５１】
図４（ａ）を参照すると、非プロトン性溶媒にハロゲン化アルキル界面活性剤が溶けている第２溶液に、プロトン性溶媒に有機／無機ハイブリッドペロブスカイトが溶けている第１溶液を１滴ずつ添加する。
【００５２】
このとき、プロトン性溶媒は、ジメチルホルムアミド（dimethylformamide）、γ−ブチロラクトン（gamma butyrolactone）またはＮ−メチルピロリドン（Ｎ−methylpyrrolidone）、ジメチルスルホキシド（dimethylsulfoxide）を含んでもよいが、それらに限定されるものではない。
【００５３】
このとき、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトは、ＡＢＸ３、Ａ２ＢＸ４、ＡＢＸ４またはＡｎ−１ＢｎＸ３ｎ＋１の構造（ｎは、２から６までの整数）でもある。このとき、前記Ａは、有機アンモニウム物質であり、前記Ｂは、金属物質であり、前記Ｘは、ハロゲン元素である。例えば、前記Ａは、（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＨ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＨ３ＮＨ３）ｎ、（ＲＮＨ３）２、（ＣｎＨ２ｎ＋１ＮＨ３）２、（ＣＦ３ＮＨ３）、（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２（ＣＦ３ＮＨ３）ｎ、（（ＣｘＦ２ｘ＋１）ｎＮＨ３）２または（ＣｎＦ２ｎ＋１ＮＨ３）２（ｎは、１以上の整数）であってもよい。また、前記Ｂは、二価の遷移金属、希土類金属、アルカリ土類金属、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｌ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｏ、またはそれらの組み合わせであってもよい。このとき、該二価の希土類金属は、例えば、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、ＥｕまたはＹｂであってもよい。また、アルカリ土類金属は、例えば、ＣａまたはＳｒであってもよい。また、前記Ｘは、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、またはそれらの組み合わせであってもよい。
【００５４】
一方、このとき、ペロブスカイトの構造は、ＡＸとＢＸ２との比率別の組み合わせによって形成される。例えば、プロトン性溶媒にＡＸ及びＢＸ２を、２：１比率で溶かし、Ａ２ＢＸ３有機／無機ハイブリッドペロブスカイトが溶けている第１溶液を準備することができる。
【００５５】
一方、このとき、ＡＸの合成例として、ＡがＣＨ３ＮＨ３であり、ＸがＢｒである場合、ＣＨ３ＮＨ２（methylamine）とＨＢｒ（hydroiodic acid）とを窒素雰囲気で溶かし、溶媒蒸発を介して、ＣＨ３ＮＨ３Ｂｒを得ることができる。
【００５６】
図４（ｂ）を参照すれば、第２溶液に第１溶液を添加すれば、溶解度差によって、第２溶液において、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトが析出され、かような析出された有機／無機ハイブリッドペロブスカイトをハロゲン化アルキル界面活性剤が取り囲みながら、表面を安定化させつつ、良好に分散された有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含む有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子２０を生成する。このとき、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶の表面は、ハロゲン化アルキルである有機リガンドが取り囲む。
【００５７】
その後、ハロゲン化アルキル界面活性剤が溶けている非プロトン性溶媒に分散されている有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子２０を含んだプロトン性溶媒を、熱を加えて選択的に蒸発させるか、あるいはプロトン性溶媒と非プロトン性溶媒とをいずれも溶かすコソルベント（co-solvent）を添加し、ナノ粒子を含んだプロトン性溶媒を選択的に非プロトン性溶媒から抽出し、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子を得ることができる。
【００５８】
前述のナノ波長変換粒子は、全ての有機溶媒に分散が可能である。それにより、大きさ、発光波長スペクトル、リガンド、構成元素の調節が容易に可能であるために、多様な電子素子に応用が可能である。
【００５９】
＜波長変換層＞
本発明の一実施例による、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換層について説明する。
【００６０】
図５は、本発明の一実施例による波長変換層を図示する。
【００６１】
図５を参照すれば、本発明の一実施例による波長変換層は、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子２０を含む層である。
【００６２】
前述の波長変換粒子に係わる説明は、前述の＜波長変換粒子＞と、構成、及びそれによる機能が同一であるので、前述の内容を参考にする。
【００６３】
前述の波長変換層は、波長変換粒子２０が均一に分散された高分子樹脂の形態であってもよい。このとき、高分子樹脂は、波長変換粒子２０を分散させる分散媒質の役割を行う。分散媒質は、波長変換粒子２０の性能に影響を及ぼさず、光によって変質されるか、あるいは光を反射させず、光吸収を起こさせないように透明な媒質であるならば、いかなるものでも使用される。
【００６４】
一例として、エポキシ樹脂またはシリコーンのように、励起光などによって変色も変質もされない耐光性、または耐湿性が強い材質であることが望ましい。
【００６５】
前述の分散媒質は、液状であってもよい。前述の分散媒質が液状であるとき、波長変換粒子２０を多様な形態の素子に適用することができるように製造することができる。また、前述の分散媒質が液状である場合、前述の波長変換粒子が、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を取り囲む複数個の有機リガンドを含むとき、別途のリガンド精製なしに素子に適用することができる。そのために、工程を簡素化することができる。
【００６６】
＜波長変換体＞
本発明の一実施例による、波長変換体の製造方法について説明する。
【００６７】
まず、波長変換粒子を準備する。
【００６８】
前述の波長変換粒子に係わる説明は、前述の＜波長変換粒子＞と、構成、及びそれによる機能が同一であるので、前述の内容を参考にする。
【００６９】
その後、前述の波長変換粒子を分散媒質に分散させる。
【００７０】
前述の分散媒質には、波長変換粒子が分散されている。分散媒質は、液状であってもよい。分散媒質が液状である場合、分散媒質、及び分散媒質に分散された波長変換粒子が、後述の密封部材によって密封されるとき、その形状の制約を受けないために、多様な形態の素子に適用が可能である。分散媒質は、例えば、エポキシ樹脂またはシリコーン（silicone）であってもよい。波長変換粒子は、励起光を受けて波長変換光を発光しなければならないので、分散媒質は、励起光などによって、変色も変質もされない材質であることが望ましい。
【００７１】
その後、波長変換粒子及び分散媒質を密封部材に密封する。
【００７２】
図６Ａから６Ｅは、本発明の一実施例による、波長変換体の密封方法を示した断面図である。
【００７３】
図６Ａを参照すると、第１密封部材１０ａ及び第２密封部材１０ｂを積層する。
【００７４】
密封部材は、波長変換粒子２０が分散された分散媒質３０によって腐食されない高分子またはシリコーンを使用することができる。特に、高分子樹脂は、加熱して粘着が可能であるので、それを利用すれば、シート状の高分子樹脂に対して、熱粘着工程を利用して、波長変換粒子２０が分散された分散媒質３０が注入されたパックの形態の波長変換体を形成することができる。
【００７５】
図６Ｂを参照すると、前述の波長変換粒子２０及び分散媒質３０が、密封部材１０ａ、１０ｂから漏れないように、第１密封部材１０ａ及び第２密封部材１０ｂの一方の側部１を加熱し、熱粘着工程を使用して接着することができる。しかし、前述の波長変換粒子２０及び分散媒質３０が漏れなければ、熱粘着工程以外に、他の接着工程の使用も可能である。
【００７６】
図６Ｃを参照すると、前述の第１密封部材１０ａ及び第２密封部材１０ｂが接着されていない他側部の第１密封部材１０ａ及び第２密封部材１０ｂの間に、前記波長変換粒子２０が分散された分散媒質３０を注入する。
【００７７】
図６Ｄを参照すると、前述の第１密封部材１０ａ及び第２密封部材１０ｂの他方の側部１’を、熱粘着工程を使用して接着し、波長変化物質２０が分散された分散媒質３０を密封部材１０ａ、１０ｂに密封する。
【００７８】
図６Ｅを参照すると、波長変化物質２０が分散された分散媒質３０が、密封部材１０に密封された有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換体４００が形成されるということが分かる。前述の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ波長変換体４００は、波長変換物質である有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子２０を分散媒質３０に分散させて密封することにより、別途のリガンド精製工程の必要なしに、発光素子に適用することができるという長所がある。それにより、リガンド精製時に発生する波長変換粒子の酸化を防ぐことができ、発光素子への適用時、高い色純度及び発光効果を示す。また、工程を簡素化することができる。
【００７９】
＜発光素子＞
図７は、本発明の一実施例による発光素子の断面図である。
【００８０】
図７を参照すると、本発明の一実施例による発光素子は、ベース構造物１００、前述のベース構造物１００上に配置され、所定波長の光を放出する少なくとも１つの励起光源２００、及び前述の励起光源２００の光路に配置され、前述の波長変換粒子２０を含む波長変換層４００Ｂからなる。
【００８１】
前述のベース構造物１００は、パッケージフレームまたはベース基板であってもよい。ベース構造物１００がパッケージフレームである場合、パッケージフレームは、ベース基板を含んでもよい。ベース基板は、サブマウント基板または発光ダイオードウェーハでもある。発光ダイオードウェーハは、発光ダイオードチップ単位で分離される前の状態であり、ウェーハ上に発光ダイオード素子が形成された状態を示す。ベース基板は、シリコーン基板、金属基板、セラミックス基板または樹脂基板であってもよい。
【００８２】
前述のベース構造物１００は、パッケージリードフレームまたはパッケージプレモールド（pre-mold）フレームであってもよい。ベース構造物１００は、ボンディングパッド（図示せず）を含んでもよい。ボンディングパッドは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｐｄなどを含んでもよい。ベース構造物１００の外側部には、ボンディングパッドにそれぞれ接続された外部連結端子（図示せず）が配置される。ボンディングパッド及び外部連結端子は、パッケージリードフレームに備えたものなどであってもよい。
【００８３】
前述のベース構造物１００上に、励起光源２００を配置する。前述の励起光源２００は、波長変換層４００ｂの波長変換粒子の発光波長より短い波長を有する光を発光させることが望ましい。前述の励起光源２００は、発光ダイオード及びレーザーダイオードのうちいずれか一つであってもよい。また、ベース構造物１００が発光ダイオードウェーハである場合、励起光源を配置する工程は省略される。例えば、励起光源２００は、青色ＬＥＤを使用することができるが、青色ＬＥＤとしては、４２０ｎｍから４８０ｎｍの青色光を発するガリウム窒化物系ＬＥＤを使用することができる。
【００８４】
図８のように、前述の励起光源２００を封止する封止物質が充填され、第１封止部３００が形成される。前述の第１封止部３００は、前述の励起光源２００を封止する役割を担うだけではなく、保護膜としての役割も担う。また、前述の波長変換層４００ｂが、第１封止部３００上に位置すると、それを保護及び固定するために、第２封止部５００をさらに形成することができる。封止物質は、エポキシ、シリコーン、アクリル系高分子、ガラス、カーボネート系高分子、及びそれらの混合物のうち少なくとも一つを含んでもよい。
【００８５】
第１封止部３００は、コンプレッションモールディング（compression molding）法、トランスファモールディング（transfer molding）法、ドッティング（dotting）法、ブレードコーティング（blade coating）法、スクリーンプリンティング（screen coating）法、ディップコーティング（dip coating）法、スピンコーティング（spin coating）法、スプレー（spray）法またはインクジェットプリンティング（inkjet printing）法などの多様な方法を使用して形成することができる。しかし、前記第１封止部３００は、省略されてもよい。
【００８６】
前述の波長変換層４００ｂの詳細な説明は、前述の＜波長変換層＞及び＜波長変換粒子＞の構成及び機能と同一であるので、前述の内容を参考にする。
【００８７】
図７のように、前述の波長変換層４００ｂ上に、前述の波長変換層４００ｂを封止する封止物質が充填され、第２封止部５００が形成される。第２封止部５００は、前述の第１封止部３００と同一物質を使用することができ、同一製造方法を介して形成される。
【００８８】
前述の発光素子は、発光素子だけではなく、照明、バックライトユニットなどにも適用される。
【００８９】
図８は、本発明の他の実施例による発光素子を示す。
【００９０】
図８を参照すると、波長変換層４００は、図６のように、波長変換体４００ａを含んでもよい。
【００９１】
前述の波長変換体４００ａの詳細な説明は、前述の＜波長変換体＞及び＜波長変換粒子＞の構成及び機能と同一であるので、前述の内容を参考にする。
【００９２】
本発明の一実施例においては、前記発光素子を単位セルに限定して図示したが、ベース構造物が、サブマウント基板または発光ダイオードウェーハである場合、波長変換層が形成された多数個の発光ダイオードチップを配置させた後、サブマウント基板または発光ダイオードウェーハを切断し、それぞれの単位セルに加工することができる。
【００９３】
以下、本発明の理解の一助とするために、望ましい実験例（example）を提示する。ただし、下記の実験例は、本発明理解の一助とするものであり、本発明は、下記の実験例によって限定されるものではない。
【００９４】
＜製造例−波長変換粒子の製造＞
本発明の一実施例による、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子を形成した。逆相ナノエマルジョン法を介して形成した。
【００９５】
具体的には、プロトン性溶媒に有機／無機ハイブリッドペロブスカイトを溶かし、第１溶液を準備した。このとき、該プロトン性溶媒として、ジメチルホルムアミド（dimethylformamide）を使用し、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトとして、（ＣＨ３ＮＨ３）２ＰｂＢｒ４を使用した。このときに使用した（ＣＨ３ＮＨ３）２ＰｂＢｒ４は、ＣＨ３ＮＨ３ＢｒとＰｂＢｒ２とを２：１比率で混ぜたものを使用した。
【００９６】
そして、非プロトン性溶媒にハロゲン化アルキル界面活性剤が溶けている第２溶液を準備した。このとき、非プロトン性溶媒には、トルエン（toluene）を使用し、ハロゲン化アルキル界面活性剤には、オクタデシルアンモニウムブロミド（octadecylammonium bromide；ＣＨ３（ＣＨ２）１７ＮＨ３Ｂｒ）を使用した。
【００９７】
次に、強く撹拌している第２溶液に第１溶液を徐々に１滴ずつ落として添加し、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子を形成した。
【００９８】
＜比較例１＞
薄膜状の有機／無機ハイブリッドペロブスカイト（ＯＩＰfilm）を製造した。
【００９９】
具体的には、プロトン性溶媒であるジメチルホルムアミド（dimethylformamide）に、（ＣＨ３ＮＨ３）２ＰｂＢｒ４を溶かして第１溶液を製造した後、前記第１溶液をガラス基板上にスピンコーティングし、（ＣＨ３ＮＨ３）２ＰｂＢｒ４薄膜を製造した。
【０１００】
＜比較例２＞
薄膜状の有機／無機ハイブリッドペロブスカイト（ＯＩＰfilm）を製造した。
【０１０１】
具体的には、プロトン性溶媒であるジメチルホルムアミド（dimethylformamide）に、（ＣＨ３ＮＨ３）２ＰｂＣｌ４を溶かして第１溶液を製造した後、第１溶液をガラス基板上にスピンコーティングし、（ＣＨ３ＮＨ３）２ＰｂＣｌ４薄膜を製造した。
【０１０２】
＜実験例＞
図９は、製造例の波長変換物質と、比較例１及び比較例２による有機／無機ハイブリッドペロブスカイト（ＯＩＰ film）とに紫外線を照射して発光した光を撮った蛍光イメージである。
【０１０３】
図９を参照すると、比較例１及び比較例２によるナノ粒子の形態ではない薄膜状の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトは、暗い光を発光させる一方、製造例によるナノ粒子形態の波長変換粒子は、非常に明るい緑色光を出すことを確認することができる。
【０１０４】
また、絶対発光量子収率（ＰＬＱＹ：photoluminescence quantum yield）を測定した結果、製造例による有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ粒子は、非常に高い数値を示すということを確認することができた。
【０１０５】
それに対し、比較例１及び比較例２による薄膜状の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトは、１％前後の低いＰＬＱＹ数値を示した。
【０１０６】
図１０は、製造例及び比較例１による波長変換粒子の模式図である。
【０１０７】
図１０（ａ）は、比較例１による波長変換粒子の模式図であり、図１０（ｂ）は、製造例による波長変換粒子の模式図である。図１０（ａ）を参照すると、比較例１による波長変換粒子は、薄膜状であり、図１０（ｂ）を参照すると、製造例による波長変換粒子は、ナノ粒子２１の形態である。
【０１０８】
図１１は、製造例及び比較例１による波長変換粒子の光ルミネセンス（photoluminescence）マトリックス（matrix）をそれぞれ常温と低温とで撮ったイメージである。
【０１０９】
図１１（ａ）は、比較例１による薄膜状の有機／無機ハイブリッドペロブスカイト（ＯＩＰ film）の光ルミネセンスマトリックスを低温（７０Ｋ）で撮ったイメージであり、図１１（ｂ）は、比較例１による薄膜状の有機／無機ハイブリッドペロブスカイト（ＯＩＰ film）の光ルミネセンスマトリックスを常温（room temperature）で撮ったイメージである。
【０１１０】
図１１（ｃ）は、製造例による有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子の光ルミネセンスマトリックスを低温（７０Ｋ）で撮ったイメージであり、図１１（ｄ）は、製造例による有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子の光ルミネセンスマトリックスを常温（room temperature）で撮ったイメージである。
【０１１１】
図１１（ａ）から図１１（ｄ）を参照すると、製造例による有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子の場合、比較例１による薄膜状の有機／無機ハイブリッドペロブスカイト（ＯＩＰ film）のような位置のフォトルミネッセンスを示し、さらに高い色純度を示すということが分かる。また、製造例によるＯＩＰ−ＮＣ filmの場合、常温で低温と同一位置の高い色純度のフォトルミネッセンスを示し、発光強度も低下しないということが分かる。一方、比較例１による薄膜状の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトは、常温及び低温において、色純度及び発光位置が異なるだけではなく、常温において、熱イオン化及び電荷運搬体の非偏在化により、励起子が発光に向かうことができずに自由電荷に分離して消滅し、低い発光強度を示す。
【０１１２】
図１２は、製造例及び比較例１による波長変換粒子の光ルミネセンスを撮った結果のグラフである。
【０１１３】
図１２を参照すると、製造例による有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ粒子が溶液内に位値する溶液状態であるとき、比較例１による既存の有機／無機ハイブリッドペロブスカイトのような位置のフォトルミネッセンスを示し、さらに高い色純度を示すということが分かる。
【０１１４】
本発明による有機／無機ハイブリッドペロブスカイトを含むナノ結晶を含むナノ波長変換粒子は、ナノ結晶を含むナノ波長変換粒子中に、ＦＣＣとＢＣＣとを合わせた結晶構造を有する有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶が形成され、有機平面と無機平面とが相互に積層されているラメラ構造を形成しており、無機平面に励起子が拘束され、高い色純度を出すことができる。
【０１１５】
また、１０ｎｍから３００ｎｍ以下サイズ内のナノ結晶において、励起子拡散距離（exciton diffusion length）が低減するだけではなく、励起子結合エネルギー（exciton binding energy）が増大し、熱イオン化及び電荷運搬体の非偏在化による励起子の消滅を防ぎ、高い常温で発光効率を有することができる。
【０１１６】
さらに、三次元有機／無機ハイブリッドペロブスカイトに比べ、ナノ結晶を構造として合成することにより、励起子結合エネルギーを増大させ、発光効率をさらに向上させるだけではなく、さらに耐久性・安定性を増大させることができる。
【０１１７】
また、本発明による有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子製造方法によれば、ハロゲン化アルキル界面活性剤の長さ及び大きさによって、有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶サイズが調節された有機／無機ハイブリッドペロブスカイトナノ結晶を含むナノ波長変換粒子を合成することができる。
【０１１８】
以上、本発明について、望ましい実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想及び範囲内で、当分野で当業者によって、さまざまな変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
１：密封部材の一方の側部  １’：密封部材の他方の側部
１０：密封部材  ２０：波長変換粒子
３０：分散媒質  １００：ベース構造物
２００：励起光源  ３００：第１封止部
４００ａ：波長変換体  ４００ｂ：波長変換層
５００：第２封止部
【図１】
2017536450.tif 000003
【図２】
2017536450.tif 000004
【図３】
2017536450.tif 000005
【図４】
2017536450.tif 000006
【図５】
2017536450.tif 000007
【図６Ａ】
2017536450.tif 000008
【図６Ｂ】
2017536450.tif 000009
【図６Ｃ】
2017536450.tif 000010
【図６Ｄ】
2017536450.tif 000011
【図６Ｅ】
2017536450.tif 000012
【図７】
2017536450.tif 000013
【図８】
2017536450.tif 000014
【図９】
2017536450.tif 000015
【図１０】
2017536450.tif 000016
【図１１】
2017536450.tif 000017
【図１２】
2017536450.tif 000018
【国際調査報告】
2017536450.tif 000019
2017536450.tif 000020
2017536450.tif 000021
2017536450.tif 000022