(57)【要約】ガラス基板を提供することにより量子ドット発光ダイオードを合成する方法。ＱＤ−ＬＥＤ積層体は、ガラス基板の上に形成される。このＱＤ−ＬＥＤ積層体は、活性試薬によって拡散する。ＱＤ−ＬＥＤ積層体は、硬化性樹脂で封入されている。硬化性樹脂は、ＵＶ光で硬化されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高効率および高安定性のＱＤ−ＬＥＤを作製する方法であって、
ガラス基板を提供するステップと、
前記ガラス基板上にＱＤ−ＬＥＤ積層体を形成するステップと、
活性試薬を硬化性樹脂に組み込むステップと、
前記硬化性樹脂に前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体を封入するステップと、
ＵＶ光で前記硬化性樹脂を硬化するステップと
を含む、方法
【請求項２】
前記硬化性樹脂に前記活性試薬を混合することにより前記硬化性樹脂を形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記活性試薬が、アクリル酸、安息香酸、メタクリル酸、３‐ブテン酸、クロトン酸、および他の不飽和カルボン酸の誘導体のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記活性試薬が、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、および他の飽和カルボン酸の誘導体のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記硬化性樹脂が、１〜９９重量％の活性試薬を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記硬化性樹脂を、カバーガラスを用いて前記ＱＤ−ＬＥＤの上で押圧する、請求項１に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項７】
前記ＱＤ−ＬＥＤを、作製した後に所定の時間焼成する、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＱＤ−ＬＥＤを、少なくとも５０℃の温度で焼成する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ＱＤ−ＬＥＤを、９０℃以下の温度で焼成する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記所定の期間が少なくとも４時間である、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記所定の時間が４８時間以下である、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
高効率および高安定性のＱＤ−ＬＥＤを合成する方法であって、
ガラス基板を提供するステップと、
前記ガラス基板上にＱＤ−ＬＥＤ積層体を形成するステップと、
活性試薬を前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体に組み込むステップと、
硬化性樹脂に前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体を封入するステップと、
ＵＶ光で前記硬化性樹脂を硬化するステップと
を含む、方法
【請求項１３】
活性試薬を含む雰囲気に前記ＱＤ−ＬＥＤを曝露することにより前記活性試薬を前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体に組み込む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記活性試薬が、アクリル酸、メタクリル酸、３‐ブテン酸、クロトン酸、および他の不飽和カルボン酸誘導体のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記活性試薬が、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、および他の飽和カルボン酸誘導体のうちの少なくとも１つを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記雰囲気が、その量が飽和蒸気圧の１〜９０％構成する前記活性試薬を含む、請求項１３に記載のＱＤ−ＬＥＤ。
【請求項１７】
前記硬化性樹脂を、カバーガラスを用いて前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体の上で押圧する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記ＱＤ−ＬＥＤを、作製後所定の時間焼成する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記ＱＤ−ＬＥＤを、少なくとも５０℃の温度で焼成する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ＱＤ−ＬＥＤを、９０℃以下の温度で焼成する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記所定の時間が、少なくとも４時間である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記時間が４８時間以下である、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
高効率および高安定性のＱＤ−ＬＥＤを作製するための方法であって、
ガラス基板を提供するステップと、
前記ガラス基板上にＱＤ−ＬＥＤ積層体を形成するステップと、
活性試薬を前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体に組み込むステップと、
硬化性樹脂に前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体を封入するステップと、
ＵＶ光で前記硬化性樹脂を硬化するステップと
を含む、方法
【請求項２４】
前記活性試薬を含む溶液で前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体を洗浄することにより、前記活性試薬を前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体に組み込む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記活性試薬が、アクリル酸、安息香酸、メタクリル酸、３‐ブテン酸、クロトン酸、および他の不飽和カルボン酸誘導体のうちの少なくとも１つを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記活性試薬が、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、および他の飽和カルボン酸誘導体を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記溶液が、０．１〜９０重量％の活性試薬を含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記硬化性樹脂を、カバーガラスにより前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体の上に押圧する、請求項２３に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項２９】
前記硬化性樹脂を、ＵＶ放射線への曝露により硬化する、請求項２３に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項３０】
前記ＱＤ−ＬＥＤを、作製後所定の時間焼成する、請求項２３に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項３１】
前記ＱＤ−ＬＥＤを、少なくとも５０℃の温度で焼成する、請求項３０に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項３２】
前記ＱＤ−ＬＥＤを、９０℃以下の温度で焼成する、請求項３０に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項３３】
前記所定の時間が少なくとも４時間である、請求項３０に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項３４】
前記時間が４８時間以下である、請求項３０に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項３５】
ガラス基板を提供することと、
前記ガラス基板上にＱＤ−ＬＥＤ積層体を形成することと、
活性試薬を前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体に組み込むことと、
硬化性樹脂に前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体を封入することと、
ＵＶ光で前記硬化性樹脂を硬化することと
により形成されているＱＤ−ＬＥＤ。
【請求項３６】
前記活性剤で前記硬化性樹脂をドープすることにより形成されている、請求項３５に記載のＱＤ−ＬＥＤ。
【請求項３７】
アクリル酸、安息香酸、メタクリル酸、３‐ブテン酸、クロトン酸、および他の不飽和カルボン酸誘導体のうちの少なくとも１つで前記硬化性樹脂をドープすることにより形成されている、請求項３６に記載のＱＤ−ＬＥＤ。
【請求項３８】
酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、および他の飽和カルボン酸誘導体のうちの少なくとも１つを用いることなく前記硬化性樹脂をドープすることにより形成されている、請求項３５に記載のＱＤ−ＬＥＤ。
【請求項３９】
前記硬化性樹脂を、カバーガラスにより前記ＱＤ−ＬＥＤ上に押圧する、請求項３５に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項４０】
前記硬化性樹脂を、３０重量％未満のアクリル酸でドープする、請求項３７に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項４１】
前記ＱＤ−ＬＥＤが、作製後所定の時間焼成されている、請求項３６に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項４２】
前記ＱＤ−ＬＥＤが、少なくとも５０℃の温度で焼成されている、請求項４１に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項４３】
前記ＱＤ−ＬＥＤが、９０℃以下の温度で焼成されている、請求項４１に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項４４】
前記所定の時間が少なくとも４時間である、請求項４１に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項４５】
前記時間が４８時間以下である、請求項４１に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項４６】
前記活性試薬を有する雰囲気に前記ＱＤ−ＬＥＤを曝露することにより前記活性試薬が前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体に組み込まれている、請求項３５に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項４７】
前記活性試薬を含む溶液で前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体を洗浄することにより、前記活性試薬が前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体に組み込まれている、請求項３５に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項４８】
量子ドット発光ダイオードであって、
ガラス基板と、
前記ガラス基板の上に形成されており、反応試薬で拡散されるＱＤ−ＬＥＤ積層体と、
前記ＱＤ−ＬＥＤ積層体を封入する、硬化性樹脂である封入層と
を備える、量子ドット発光ダイオード。
【請求項４９】
前記活性試薬が、アクリル酸、安息香酸、メタクリル酸、３‐ブテン酸、クロトン酸、および他の不飽和カルボン酸誘導体のうちの少なくとも１つを含む、請求項４８に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項５０】
前記活性試薬が、酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、および他の飽和カルボン酸誘導体のうちの少なくとも１つを含む、請求項４８に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項５１】
前記酸がアクリル酸である、請求項４９に記載のＱＤ−ＬＥＤ。
【請求項５２】
前記封入層が、少なくとも７．５重量％のアクリル酸を有する、請求項５１に記載のＱＤ−ＬＥＤ。
【請求項５３】
前記封入層が、３０重量％未満のアクリル酸を有する、請求項５１に記載の量子ドット発光ダイオード。
【請求項５４】
前記封入層がアクリル酸を含み、前記ＱＤ−ＬＥＤが、正孔注入層と、前記正孔注入層上に配置した正孔輸送層と、前記正孔輸送層上に配置した量子ドット放出層と、前記量子ドット放出層上に配置した電子輸送層と、前記電子輸送層上に配置したカソードとを備え、前記アクリル酸が、前記封入層から前記ＱＤ−ＬＥＤ量子積層体まで拡散している、請求項４８に記載の量子ドット発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、２０１３年１２月１２日に出願の米国仮特許出願第６１／９１５，２６８号の利益および優先権を主張するものであり、本文献はその全文が本明細書中参照として援用される。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、封入された量子ドット発光ダイオード（ＱＤ−ＬＥＤ）、特に量子ドット発光ダイオードの有益な時効効果を促進する封入構造および製造方法を目的とする。
【０００３】
量子ドット発光ダイオードは、当技術分野においてよく知られている。底部発光装置の基本的な構造は、ガラス基板と、量子ドット発光層、ナノ粒子層等を含むＱＤ−ＬＥＤ積層体とである。ＱＤ−ＬＥＤ積層体は、感光性材料で作製されており、よって、環境から保護する必要がある。当技術分野において知られているように、保護封入層は、保護カバーとして感光性材料の上に配置されている。この封入は、硬化性樹脂の形態を取っている。
【０００４】
Ｌｏｃｔｉｔｅ  ３４９硬化性樹脂は、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）を封入するために使用されている。Ｌｏｃｔｉｔｅ  ３４９は、ＯＬＥＤを封入するために使用される多くの硬化性樹脂のうちの単なる１つであり、無機物質、または無機物質と有機物質との組み合わせから作製されるＱＤ−ＬＥＤを封入するためには使用されていない。一部のＱＤ−ＬＥＤは、様々な効率（電流、電力、または外部量子の効率）が経時的に改善する「正の時効効果」を示す。正の時効効果は、時に負の時効効果と呼ばれる、輝度および効率を低下させるＱＤ−ＬＥＤの劣化とは対照的であり得る。しかしながら、そのような正の時効効果は、Ｌｏｃｔｉｔｅ  ３４９を使用するＯＬＥＤで観察されていない。
【０００５】
従来技術の構造は、上記に定義した正の時効効果を促進しないため、時効効果をさらに促進する構造および／または製造方法が望まれている。
【発明の概要】
【０００６】
ＱＤ−ＬＥＤは、ガラス基板を提供することにより製造される。ＱＤ−ＬＥＤ積層体は、この基板上に形成される。酸などの活性試薬が、ＱＤ−ＬＥＤ積層体に組み込まれている（拡散している）。ＱＤ−ＬＥＤ積層体を封入するために十分な硬化性樹脂を、ＱＤ−ＬＥＤ積層体の上に滴下して、次にガラスカバーで押圧する。次いで硬化性樹脂を、紫外光で約３分間硬化する。
【０００７】
一実施形態では、酸は、硬化性樹脂に含まれるアクリル酸である。別の実施形態では、ＱＤ−ＬＥＤは、より高く安定した効率を達成するために、約５０℃以上の温度で約４時間焼成される。
【０００８】
本開示は、添付の図面を参照して記載される説明を読むことにより良好に理解されるものである。ここでの図面全体を通して、要素を参照する参照番号は類似の構造を指す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は本発明に係るＱＤ−ＬＥＤの形成のステップを示す。
【図２】図２は本発明に係るアクリル酸の拡散を示す本発明により構築されたＱＤ−ＬＥＤの概略図である。
【図３】図３ａ〜ｂは本発明に係るアクリル酸でドープした硬化性樹脂（図３ａ）および従来技術に係るアクリル酸でドープされていない硬化性樹脂（図３ｂ）を有するＱＤ−ＬＥＤに関する輝度の関数としての電流効率を示すグラフである。
【図４】図４は本発明および従来技術のＱＤ−ＬＥＤにより構築されたＱＤ−ＬＥＤの比較である。
【図５】図５は本発明により構築された赤色および青色のＱＤ−ＬＥＤに関する輝度の関数としての電流効率を表すグラフである。
【図６】図６ａ〜ｃは本発明に係るアクリル酸の異なる濃度を有する封入硬化性樹脂を利用した赤色のＱＤ−ＬＥＤに関する正の時効効果を示す。
【図７】図７ａ〜ｂは本発明に係るメタクリル酸メチル（図８ａ）でドープした硬化性樹脂およびポリアクリル酸（図８ｂ）でドープした封入硬化性樹脂で封入したＱＤ−ＬＥＤの発光の関数としての電流効率の比較を示す。
【図８】図８ａ〜ｃは本発明により構築されたＱＤ−ＬＥＤに関する経時的な発光の関数としての電流効率を示す。
【図９】図９ａ〜ｂは本発明において、封入硬化性樹脂が７．５重量％のアクリル酸を有する本発明により構築されたＱＤ−ＬＥＤに関する、２つの時点での電流効率を示すグラフである。
【図１０】図１０ａ〜ｂは本発明において、封入硬化性樹脂が、１５重量％のアクリル酸を有する本発明により構築されたＱＤ−ＬＥＤに関する２つの時点での電流効率を示すグラフである。
【図１１】図１１ａ〜ｂは本発明において、封入硬化性樹脂が、２３重量％のアクリル酸を有する本発明により構築されたＱＤ−ＬＥＤに関する２つの時点での電流効率を示すグラフである。
【図１２】図１２ａ〜ｂは様々なアクリル酸の濃度を有し、経時的に熱に曝露した本発明により形成された複数のＱＤ−ＬＥＤの輝度の関数としての電流効率を示す。
【図１３】図１３ａ〜ｂは様々なアクリル酸濃度を有し、７０℃で加熱した本発明により形成された複数のＱＤ−ＬＥＤの輝度の関数としての電流効率を示す。
【図１４】図１４ａ〜ｂは様々なアクリル酸濃度有し、９０℃に加熱した、本発明により形成された複数のＱＤ−ＬＥＤの輝度の関数としての電流効率を示す。
【図１５】図１５ａ〜ｂは封入硬化性樹脂を、対照として様々な添加剤でドープしたＱＤ−ＬＥＤの輝度の関数としての電流効率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者らは、ＱＤ−ＬＥＤにおいて望ましい正の時効効果を促進する封入ＱＤ−ＬＥＤおよび結果として得られる構造を構築する方法を作製した。本出願人は、非限定的な例として、酸などの反応試薬をＱＤ−ＬＥＤ積層体に拡散させることが、当該ＱＤ−ＬＥＤの正の時効効果を促進させることを見出した。酸を送達する好ましい方法は、酸、限定するものではないが好ましくはアクリル酸で封入層をドープすることによるものである。本発明により構築されたＱＤ−ＬＥＤを熱に曝露することにより、正の時効効果が加速され、安定化され得る。
【００１１】
具体的には、図１に示されるように、ステップ１（ａ）において、ガラス基板１０２が提供され、ＱＤ−ＬＥＤ積層体１０４を、当技術分野で知られているようにその上に沈着させる。従来技術で知られているＱＤ−ＬＥＤ積層体は、一般的には、カソード、電子輸送層、量子ドット放出層、正孔輸送層、正孔注入層、およびアノードを備える。ステップ１（ｂ）では、封入硬化性樹脂１０６を、ＱＤ−ＬＥＤ積層体１０４を封入するようにＱＤ−ＬＥＤ積層体上に沈着させる。非限定的な好ましい実施形態では、硬化性樹脂は、非限定的な例として、約７．５重量％以上の濃度のアクリル酸でドープされる。ステップ１（ｃ）では、カバーガラス１０８は、硬化性樹脂の液滴１０６を、ＱＤ−ＬＥＤ積層体１０４全体に広げるように押圧する。ステップ１（ｂ）および１（ｃ）は、グローブボックスで行われる。ステップ１（ｄ）では、ＱＤ−ＬＥＤは、グローブボックスまたは空気中で約３分間ではあるが、ＱＤ−ＬＥＤ１１０を封入する硬化性樹脂を硬化するために十分な期間の間、当技術分野で公知のように、波長約３６５ｎｍの紫外線に曝露する。
【００１２】
次に、本発明により構築されたＱＤ−ＬＥＤの概略断面図を提供する図２を参照する。ＱＤ−ＬＥＤ１１０は、ガラス基板１０２を備え、アノード１２２は、当技術分野で知られているようにガラス基板１０２上に配置される。上述のように、ＱＤ−ＬＥＤ積層体１０４は、アノード１２２の上に組み立てられており、当技術分野で知られているように、電子輸送層１１６により支持されるカソード１１４、量子ドット放出層上に配置されている電子輸送層１１６、正孔輸送層１２０上に配置されている量子ドット放出層１１８、正孔注入層１２２の上に配置されている正孔輸送層１２０、アノード１２４の上にある正孔注入層１２２を含む。ＱＤ−ＬＥＤ積層体１０４は、硬化性樹脂１０６により封入されている。当技術分野で知られているように、少なくとも１つの量子ドット放出層１１８は、無機材料から形成される。硬化性樹脂は、０．１〜９９重量％、好ましくは７．５〜３０重量％の量のアクリル酸分子１３０でドープされる。ガラスカバープレート１０８が、ＱＤ−ＬＥＤ積層体１０４が２つのガラス層の間に配置されるように、ＱＤ−ＬＥＤ積層体１０４周囲の硬化性樹脂１０６の流れを促進するように封入硬化性樹脂１０６上に提供される。
【００１３】
上記実施形態では、アクリル酸は、ドープされた封入層１０６により送達される。しかしながら活性試薬は、気相焼き鈍し、活性試薬による溶液のドープ、または封入前の活性試薬溶液によるＱＤ−ＬＥＤ積層体１０４の洗浄によっても拡散し得る。
【００１４】
以下に示すように、本出願人は、ＯＬＥＤとは異なる、アクリル酸でドープした封入樹脂の使用が、ＱＤ−ＬＥＤの正の時効効果を促進させることを発見した。アクリル酸分子１３０は、説明の簡略化のために、非限定的な例として図２の矢印ＡおよびＢにより簡便に示されるように、ＱＤ−ＬＥＤ積層体１０４の中に拡散すると考えられている。アクリル酸分子１３０は、ＱＤ−ＬＥＤ積層体１０４のデバイス層と相互作用し、デバイス層の上部および側部を通して拡散することにより層の間の境界面と相互作用すると考えられる。ＱＤ−ＬＥＤにおいて正の時効効果を促進するのはこのプロセスであると考えられ、ＯＬＥＤではそのような効果は認められなかった。
【００１５】
本発明者らは、図２に示されている緑色のＱＤ−ＬＥＤおよび従来技術で公知のＱＤ−ＬＥＤ（硬化性樹脂中にアクリル酸を含まない）を作製し、２つのＱＤ−ＬＥＤに関して輝度の関数として電流効率を比較した。図３ａに示されるように、緑色のＱＤ−ＬＥＤは、約７．５重量％のアクリル酸を有する封入樹脂１０６、例として、Ｈｅｎｋｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造されたＬｏｃｔｉｔｅ  ３４９を利用して図１に従って形成される。輝度を、４日間毎日試験し、電流効率を４日間毎日判定した。
【００１６】
図３ｂでは、緑色のＱＤ−ＬＥＤは、その中にアクリル酸が含まれていない封入硬化性樹脂、非限定的な例として、Ｅｐｏｘｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，  Ｉｎｃにより製造されたＯＧ１４２を利用して構築した。再度、輝度および電流効率を毎日決定した。観察されるように、アクリル酸をドープした封入硬化性樹脂１０６で形成された緑色のＱＤ−ＬＥＤの電流効率に有意な改善が存在する。本発明により構築されたＱＤ−ＬＥＤに関して、４日目に輝度１０，０００ｃｄ／ｍ２での電流効率（図３ａ）は、アクリル酸を含まない従来技術の封入樹脂を使用して同様に構築された緑色のＱＤ−ＬＥＤの電流効率の３倍超であった（図３ｂ）。
【００１７】
さらに、図４に見られるように、本発明者らは、アクリル酸でドープした封入硬化性樹脂層１０６を有するように構築されたＱＤ−ＬＥＤのＴ５０平均寿命（負の時効効果）が、アクリル酸でドープしていない封入層を有するＱＤ−ＬＥＤのＴ５０平均寿命よりも有意に長いことを発見した。アクリル酸でドープしたＱＤ−ＬＥＤは、約３２０時間のＴ５０平均寿命を有する。これと対照的に、アクリル酸でドープしていない封入層を有するデバイスのＴ５０平均寿命は１００時間未満である。
【００１８】
図３ａ、３ｂで見られるように、電流効率は、デバイスの製作から３〜４日間のあいだに毎日増加する。これは、アクリル酸でドープした封入層を有するＱＤ−ＬＥＤの正の時効効果を表している。緑色のＱＤ−ＬＥＤの効率は、試験初日の約２０ｃｄ／Ａから、試験３日目に５５ｃｄ／Ａに増大する。対照的に、従来技術により構築した緑色のＱＤ−ＬＥＤは、２０ｃｄ／Ａ超の最大効率に達しない。
【００１９】
アクリル酸でドープした封入層１０６で構築したＱＤ−ＬＥＤと、従来技術のデバイスとの間の最初の比較を、緑色のＱＤ−ＬＥＤを使用して行った。しかしながら図５に見られるように、正の時効効果はまた、アクリル酸でドープした封入樹脂で構築した赤色および青色のＱＤ−ＬＥＤでも促進され得る。しかしながら、赤色のＱＤ−ＬＥＤの正の時効効果は、緑色のＱＤ−ＬＥＤと比較して少ない度合いを示す。青色のＱＤ−ＬＥＤの正の時効効果もまた緑色のＱＤ−ＬＥＤほど有意でない。これは、正の時効効果により誘導されるいかなる効率の増加も相殺する比較的速い効率の劣化が青色のＱＤ−ＬＥＤで起こることによるものである。
【００２０】
アクリル酸ベースの封入硬化性樹脂の異なる配合物の効果を、アクリル酸が、ＱＤ−ＬＥＤの正の時効効果を促進する主な原因であることを確認するために試験した。本発明に従い構築されたＱＤ−ＬＥＤのために試験される硬化性樹脂は、従来技術の封入樹脂（ＯＧ１４２）と比較してアクリル酸を含むことが知られていたが、ＱＤ−ＬＥＤの正の時効効果を促進する原因因子を確認かつ決定するために、一連の試験を実施した。したがって、図６ａ〜６ｃに見られるように、既知のアクリル酸樹脂をそれぞれ７．５％、１５％、２３％利用する様々な配合物により赤色のＱＤ−ＬＥＤを構築した。図６ａ〜６ｃに見られるように、さらに異なる配合物でも、正の時効効果が、製作から３日目に各ＱＤ−ＬＥＤにおいて様々な程度に認められた。言い換えると、輝度の関数としての電流効率は、試験したすべてのアクリル酸配合物に関して封入後３日目まで実質的に増加した。
【００２１】
いずれの要因が正の時効効果を促進するかを確認するために、本発明者らはさらに配合物を試験した。本発明者らは、正の時効効果を促進させた配合物と従来技術の封入物質（ＯＧ１４２）との間の少なくとも１つの差異は、ＯＧ１４２樹脂がアクリル酸またはメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）を含まなかった点であることを発見した。よって、図７ａおよび７ｂに見られるように、ＭＭＡでドープした封入層を有する緑色のＱＤ−ＬＥＤ（図７ａ）を、アクリル酸でドープした封入層を有する緑色のＱＤ−ＬＥＤと比較した。図７ａ〜７ｂを比較するとわかるように、アクリル酸でドープした封入層を有するＱＤ−ＬＥＤは、ＭＭＡでドープした封入層を有する同じ緑色のＱＤ−ＬＥＤ構造が示す電流効率よりも１０倍大きい、改善した電流の効率を示す。これは、封入層へのアクリル酸の添加が正の時効効果を促進することを確認するものである。
【００２２】
アクリル酸でドープした封入層が正の時効効果を促進することを確認した後、配合を試験した。本発明者らは、７．５重量％のアクリル酸を含む封入層を有するＱＤ−ＬＥＤ、１５重量％のアクリル酸を含む封入層を有する第２のＱＤ−ＬＥＤ、２３重量％のアクリル酸を含む封入層を有する第３のＱＤ−ＬＥＤ、および３０重量％のアクリル酸を含む封入層を有する第４のＱＤ−ＬＥＤを作製し、第５のＱＤ−ＬＥＤは、２３重量％のアクリル酸でドープして、図１に記載の本発明に従って形成して、さらに５０℃で１８時間焼成した。
【００２３】
１日目、３日目、および４日目でそれぞれ試験した電流効率を表す図８ａ〜８ｃに見られるように、正の時効効果は、７．５％、１５％、および２３％のアクリル酸でドープした封入層を有するＱＤ−ＬＥＤで起こる。これらはすべて、同じ総最大電流効率に達する。しかしながら、３０重量％のアクリル酸でドープした封入層を有するＱＤ−ＬＥＤは、実際に正の時効効果を示さなかった。この最大効率は減少している。さらに図８に見られるように、ＱＤ−ＬＥＤの焼成は、正の時効効果が認められる期間を加速する。焼成したＱＤ−ＬＥＤは、１日目で最大効率に達したのに対し、残りのＱＤ−ＬＥＤは最大電流効率に達するのに３〜４日間を要した。この結果の概略を以下の表１に示し、ここでｔ１．１は、１日の時効を示し、ｔ２．３は２〜３日、およびｔ３．４は３〜４日の時効を示す。
【表１】
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【００２４】
製作時の焼成（経時的なＱＤ−ＬＥＤの加熱）が正の時効要因を促進することを確認するために、封入層を異なる量のアクリル酸でドープしたＱＤ−ＬＥＤを構築し、次に、３０分から４時間任意の場所で焼成し、焼成していない対照のＱＤ−ＬＥＤと比較した。図９ａ〜９ｂを参照すると、７．５重量％のアクリル酸を含む封入層を有するＱＤ−ＬＥＤに関して焼成後に、正の時効効果が経時的に示される。特に４時間焼成したＱＤ−ＬＥＤでは、電流効率の有意な増加が２日目に得られる。３０分間、１時間、または２時間焼成したデバイスを対照（０時間焼成）と比較しても差はほとんど見られない。同様に、図１０ａおよび１０ｂに見られるように、１５重量％のアクリル酸の封入層を有するＱＤ−ＬＥＤでは、４時間の焼成が、１日目での電流効率を有意に増大させる。図１１ａおよび１１ｂに見られるように、２３重量％のアクリル酸でドープした封入層を有するＱＤ−ＬＥＤについても同じことが当てはまる。これらの最も長く焼成したＱＤ−ＬＥＤは、図１１ａに見られるように正の時効効果を最も速やかに示す。以下の表２〜４にこれらの結果をまとめる。
【表２】
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【表３】
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【表４】
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【００２５】
焼成が時効プロセスを加速できることが決定されたため、本発明者らは、焼成温度が時効プロセスの加速にさらに影響を与えるかどうかを決定するための試験を実施した。７．５重量％、１５重量％、および２３重量％のアクリル酸を有する封入層を有するＱＤ−ＬＥＤを、製作時に０時間、２４時間、および４８時間焼成した。１つの試料を、一定時間５０℃で焼成し、１つを７０℃、および１つを９０℃で一定時間焼成した。この結果は、好ましいが非限定的な実施形態において、ＱＤ−ＬＥＤは、ＱＤ−ＬＥＤにおける時効プロセスの加速を促進しつつ、ＱＤ−ＬＥＤのスループットを最大限にするために、２４時間５０℃で焼成すべきであることを確認した。図１２ａおよび１２ｂに見られるように、電流効率は、２日目に試験する場合、２４時間焼成したものと比較して４８時間焼成したＱＤ−ＬＥＤで最大となった。しかしながら、さらに２４時間焼成した場合の増加分は、０時間焼成したものと比較した２４時間焼成したものと比較した場合の電流効率の増加分ほど顕著ではない。それぞれの例において、５０℃での最初の２４時間の焼成により、５０％超の電流効率の増加をもたらしたが、さらなる２４時間の焼成は、さらに１０％から２０％の電流効率の増加をもたらした。この結果を以下の表５にまとめる。
【表５】
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【００２６】
温度を７０℃まで上げ、３日目および４日目にサンプリングする場合、正の時効効果は促進されたが、以下の表６における最初の２４時間の焼成と０時間の焼成を比較すること、および同じ試験に関して表５に示される５０℃の結果を比較することによりわかるように、５０℃での焼成に関して同程度ではなかった。
【表６】
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【００２７】
同様に、ＱＤ−ＬＥＤを９０℃で焼成しても、図１４ａ、ｂに見られるように７０℃と比較して有意な改善を示すものでなく、これを以下の表７にまとめた。繰り返しになるが、少なくとも２４時間焼成する間に有意な増分が存在し、さらに２４時間（合計４８時間）焼成しても、正の時効効果において等しく有意な増加を示さず、よりエネルギー効率の大きい５０℃の焼成と比較して正の時効効果の有意に認識可能な促進を示さなかった。９０℃でＱＤ−ＬＥＤを焼成した結果を、以下の表７にまとめる。
【表７】
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【００２８】
スループットおよびエネルギーコストを最大限にするために、好ましい非限定的な実施形態では、最適化した焼成条件は、５０℃で２４時間である。
【００２９】
アクリル酸が正の時効効果を促進する唯一のものであるかどうかを試験するために、本発明者らは、安息香酸（ＢＡ）、および異なる種類のＢＡ誘導体で硬化性樹脂をドープした。ＱＤ−ＬＥＤを、焼成せずに図１の方法を利用して形成した。しかしながら、アクリル酸で封入硬化性樹脂をドープするよりも、従来技術の非アクリル酸樹脂を対照として使用し、様々な安息香酸誘導体を使用して封入硬化性樹脂をドープした。図１４ａおよび１４ｂで見られるように、２日目で、試料ＢＡの電流効率は、対照試料の効率よりも６０％高かったが、他のすべての試料の電流効率は、おおよそ、１日目および２日目の両方で各実施形態に関する対照試料以下であった。これらのデータは、アクリル酸以外の酸でのドープが、正の時効効果をもたらすことができることを示唆している。しかしながら、図３ａおよび図１４ａ、１４ｂに示されるように、アクリル酸を使用した本発明の実施形態は、最大の改善を示す。様々な酸を用いるこの結果を、以下の表８にまとめる。
【表８】
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【００３０】
したがって、その中に活性試薬を有する封入層によりＱＤ−ＬＥＤを形成することにより、正の時効効果が促進される。言い換えると、これまでに知られているものより非常に高い電流効率が得られる。さらに、約５０℃以上の温度で製作から最大４８時間ＱＤ−ＬＥＤを焼成することにより、時効プロセスを加速させて安定化させることができるが、アクリル酸および安息香酸は示されるように有益な時効効果を促進し、他の実施形態では、この活性試薬は、メタクリル酸、３‐ブテン酸、クロトン酸、および他の不飽和カルボン酸誘導体；酢酸、プロピオン酸、酪酸、イソ酪酸、および他の飽和カルボン酸誘導体のうちの１つまたは複数を含み得る。
【００３１】
本発明の新規の特性を、その好ましい実施形態に適用して示し、記載し、指摘してきたが、形態および詳細における様々な提案および代用、および変化は、開示された本発明で考慮されており、これらは本発明の趣旨および範囲を逸脱することなく当業者により作製できることが理解されるものである。よって、本明細書に添付される特許請求の範囲によってのみ限定されると意図される。また、以下の特許請求の範囲は、本明細中に記載される本発明の包括的かつ特定した特性のすべておよび言語の問題としてその間に入ると考えられる本発明の範囲のすべての状態を包有することが意図されると理解される。
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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