特表 2023-551765 有機輸送層を持つ電界発光デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-13

(54)【発明の名称】有機輸送層を持つ電界発光デバイス

(51)【国際特許分類】

   H10K 50/115 20230101AFI20231206BHJP

   H10K 50/15 20230101ALI20231206BHJP

   H10K 50/16 20230101ALI20231206BHJP

   H10K 59/10 20230101ALI20231206BHJP

   H10K 59/35 20230101ALI20231206BHJP

   H10K 71/12 20230101ALI20231206BHJP

   H05B 33/14 20060101ALI20231206BHJP

【ＦＩ】

H10K50/115

H10K50/15

H10K50/16

H10K59/10

H10K59/35

H10K71/12

H05B33/14 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023524117

(86)(22)【出願日】2021-10-21

(85)【翻訳文提出日】2023-04-19

(86)【国際出願番号】 US2021055978

(87)【国際公開番号】W WO2022087220

(87)【国際公開日】2022-04-28

(31)【優先権主張番号】63/104,128

(32)【優先日】2020-10-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＲＩＪ

２．ＴＲＩＴＯＮ

(71)【出願人】

【識別番号】505082822

【氏名又は名称】ナノシス・インク．

【住所又は居所原語表記】２３３ Ｓ．Ｈｉｌｌｖｉｅｗ Ｄｒｉｖｅ Ｍｉｌｐｉｔａｓ，ＣＡ ９５０３５ Ｕ．Ｓ．Ａ

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(71)【出願人】

【識別番号】000186762

【氏名又は名称】昭栄化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116713

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 正己

(74)【代理人】

【識別番号】100179844

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 芳國

(72)【発明者】

【氏名】キム，ダエキョン

(72)【発明者】

【氏名】マ，ルイシン

【テーマコード（参考）】

3K107

【Ｆターム（参考）】

3K107AA05

3K107AA06

3K107BB01

3K107BB06

3K107BB08

3K107CC04

3K107CC12

3K107CC45

3K107DD53

3K107DD57

3K107DD59

3K107FF11

3K107FF13

3K107FF15

3K107GG06

(57)【要約】

電界発光デバイスの実施形態が記載されている。電界発光デバイスは、基板と、基板上に配置される第１の電極と、第１の電極上に配置される第１の輸送層と、第１の輸送層上に配置される発光ナノ構造体を有する発光層と、有機層を有する第２の輸送層と、第２の輸送層上に配置される第２の電極とを含む。有機層の第１の部分は発光層上に配置され、有機層の第２の部分は第１の輸送層上に配置される。
【選択図】図１及び図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電界発光デバイスであって、
基板と；
前記基板上に配置される第１の電極と；
前記第１の電極上に配置される第１の輸送層と；
前記第１の輸送層上に配置される発光ナノ構造体を含む発光層と；
有機層を含む第２の輸送層と；
前記第２の輸送層上に配置される第２の電極とを含み、
前記有機層の第１の部分が前記発光層上に配置され、前記有機層の第２の部分が前記第１の輸送層上に配置される、前記電界発光デバイス。

【請求項2】

前記有機層の前記第２の部分が前記第１の輸送層と前記発光ナノ構造体との間のギャップ内に配置される、請求項１に記載の電界発光デバイス。

【請求項3】

前記有機層の有機材料が極性有機溶媒に可溶性である、請求項１～２のいずれか１項に記載の電界発光デバイス。

【請求項4】

前記有機層の有機材料がアルコール、アセトン、またはアセトニトリルに可溶性である、請求項１～３のいずれか１項に記載の電界発光デバイス。

【請求項5】

前記有機層が２以上のホスホン酸オキシド官能基（Ｐ＝Ｏ）を持つ有機材料を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の電界発光デバイス。

【請求項6】

前記有機層が（１，３，５－トリアジン－２，４，６－トリイル）トリス（ベンゼン－３，１－ジイル）トリス（ジフェニルホスフィンオキシド）、または２，４，６－トリス［３－（ジフェニルホスフィニル）フェニル］－１，３，５－トリアジンを含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の電界発光デバイス。

【請求項7】

前記電界発光デバイスのターンオン電圧が約０．７Ｖ～約１Ｖの間の範囲である、請求項１～６のいずれか１項に記載の電界発光デバイス。

【請求項8】

前記発光ナノ構造体がリン化インジウム（ＩｎＰ）を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の電界発光デバイス。

【請求項9】

前記発光ナノ構造体が可視スペクトルにて発光するように構成された量子ドットを含む、請求項１～８のいずれか１項に記載の電界発光デバイス。

【請求項10】

前記発光ナノ構造体が、赤色光を発するように構成された量子ドットの第１の集団と、緑色光を発するように構成された量子ドットの第２の集団とを含む、請求項１～９のいずれか１項に記載の電界発光デバイス。

【請求項11】

前記第１の輸送層が正孔輸送層であり、前記第２の輸送層が電子輸送層である、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電界発光デバイス。

【請求項12】

ディスプレイ装置であって、
ピクセルのアレイと；
ピクセルの前記アレイ上に配置されるディスプレイ画面とを含み、
ピクセルの前記アレイの各ピクセルは第１及び第２の電界発光デバイスを含み、
前記第１及び第２の電界発光デバイスのそれぞれは
正孔輸送層と；
前記正孔輸送層上に配置される発光ナノ構造体を含む発光層と；
有機層を含む電子輸送層とを含み、
前記有機層の第１の部分が前記発光層上に配置され、前記有機層の第２の部分が前記正孔輸送層上に配置され、
前記第１の電界発光デバイスの前記発光層が第１のピーク波長を有する第１の光を発するように構成され、
前記第２の電界発光デバイスの前記発光層が前記第１のピーク波長とは異なる第２のピーク波長を有する第２の光を発するように構成される、前記ディスプレイ装置。

【請求項13】

前記有機層の前記第２の部分が隣接する発光ナノ構造体の間のギャップ内に配置される、請求項１２に記載のディスプレイ装置。

【請求項14】

前記有機層が無機材料を含まない、請求項１２～１３のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。

【請求項15】

前記有機層が２以上のホスホン酸オキシド官能基（Ｐ＝Ｏ）を持つ有機材料を含む、請求項１２～１４のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。

【請求項16】

前記有機層が（１，３，５－トリアジン－２，４，６－トリイル）トリス（ベンゼン－３，１－ジイル）トリス（ジフェニルホスフィンオキシド）、または２，４，６－トリス［３－（ジフェニルホスフィニル）フェニル］－１，３，５－トリアジンを含む、請求項１２～１５のいずれか１項に記載のディスプレイ装置。

【請求項17】

電界発光デバイスを製造する方法であって、前記方法が、
基板に陽極材料の層を提供することと；
陽極材料の前記層上に正孔輸送層を形成することと；
前記正孔輸送層上に量子ドットの層を形成することと；
溶解法を使用して量子ドットの前記層上に有機層を含む電子輸送層を形成することと；
前記電子輸送層上に陰極を形成することとを含む、前記方法。

【請求項18】

前記電子輸送層を形成することが、極性有機溶媒にて前記有機層の有機材料との溶液を調製することを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記電子輸送層を形成することが、２以上のホスホン酸オキシド官能基（Ｐ＝Ｏ）を含む有機材料との溶液を調製することを含む、請求項１７～１８のいずれか１項に記載の方法。

【請求項20】

前記ハイブリッド輸送層を形成することが、３つのホスホン酸オキシド官能基（Ｐ＝Ｏ）を有する（１，３，５－トリアジン－２，４，６－トリイル）トリス（ベンゼン－３，１－ジイル）トリス（ジフェニルホスフィンオキシド）、２，４，６－トリス［３－（ジフェニルホスフィニル）フェニル］－１，３，５－トリアジンとの溶液を調製することを含む、請求項１７～１９のいずれか１項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発光ナノ構造に基づく（ＮＳに基づく）発光層を有する電界発光デバイス（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））に関する。

【背景技術】

【0002】

電界発光デバイスはディスプレイ（例えば、電話、タブレット、モニター、テレビ、またはデジタル広告板）及び医学的応用（例えば、光医学）にて光源として使用される。電界発光デバイスは一対の輸送層と輸送層間に差し挟まれる発光層とを有することができる。操作中、輸送層と発光層の積み重ねを横切って電圧が印加されると輸送層の一方を介して光が放射され得る。発光層にて電子と正孔が再結合して光子を放出するので電圧が印加されると光を生じることができる。電子と正孔は輸送層に配置された電極から発光層に注入することができる。発光層は発光有機フィルムまたは発光ＮＳ（例えば、発光量子ドット（ＱＤ））を含むことができる。発光有機フィルムに基づく発光層を持つ電界発光デバイスはＯＬＥＤと呼ばれ、発光ＮＳに基づく発光層を持つ電界発光デバイスはＱＤＬＥＤと呼ばれ得る。

【0003】

ＱＤＬＥＤの難題の１つは、例えば、デバイス効率を改善することができる、低いターンオン電圧（例えば、約１Ｖ未満のターンオン電圧）でＱＤＬＥＤを製造することである。別の難題は大量生産の容易さのために単純な加工技術によって少ないコストにて高い外部量子効率（例えば、約１６％を超えるＥＱＥ）を持つＱＤＬＥＤを製造することである。

【発明の概要】

【0004】

本開示は、ターンオン電圧が低く（例えば、約１Ｖ未満のターンオン電圧）且つＥＱＥが高い（例えば、約１６％を超えるＥＱＥ）例示的な安価なＱＤＬＥＤを提供する。本開示はまた、それを製造する例示的な安価な方法も提供する。

【0005】

いくつかの実施形態によれば、電界発光デバイスは、ピクセルのアレイと、第１の電極上に配置される第１の輸送層と、第１の輸送層上に配置される発光ナノ構造体を有する発光層と、有機層を有する第２の輸送層と、第２の輸送層上に配置される第２の電極とを含む。有機層の第１の部分は発光層上に配置され、有機層の第２の部分は第１の輸送層上に配置される。

【0006】

いくつかの実施形態によれば、有機層の第２の部分は第１の輸送層と発光ナノ構造体との間のギャップ内に配置される。

【0007】

いくつかの実施形態によれば、有機層の有機材料は極性有機溶媒に可溶性である。

【0008】

いくつかの実施形態によれば、有機層の有機材料はアルコール、アセトンまたはアセトニトリルに可溶性である。

【0009】

いくつかの実施形態によれば、有機層は２以上のホスホン酸オキシド官能基（Ｐ＝Ｏ）を持つ有機材料を含む。

【0010】

いくつかの実施形態によれば、有機層は（１，３，５－トリアジン－２，４，６－トリイル）トリス（ベンゼン－３，１－ジイル）トリス（ジフェニルホスフィンオキシド）、または２，４，６－トリス［３－（ジフェニルホスフィニル）フェニル］－１，３，５－トリアジンを含む。

【0011】

いくつかの実施形態によれば、電界発光デバイスのターンオン電圧は約０．７Ｖ～約１Ｖの間の範囲である。

【0012】

いくつかの実施形態によれば、発光ナノ構造体はリン化インジウム（ＩｎＰ）を含む。

【0013】

いくつかの実施形態によれば、発光ナノ構造体は可視スペクトルにて発光するように構成される量子ドットを含む。

【0014】

いくつかの実施形態によれば、発光ナノ構造体は赤色光を発するように構成される量子ドットの第１の集団と、緑色光を発するように構成される量子ドットの第２の集団とを含む。

【0015】

いくつかの実施形態によれば、第１の輸送層は正孔輸送層であり、第２の輸送層は電子輸送層である。

【0016】

いくつかの実施形態によれば、ディスプレイ装置はピクセルのアレイとピクセルのアレイ上に配置されるディスプレイ画面とを含む。ピクセルのアレイの各ピクセルは第１と第２の電界発光デバイスを含む。第１と第２の電界発光デバイスのそれぞれは正孔輸送層と、正孔輸送層上に配置される発光ナノ構造体を有する発光層と、有機層を有する電子輸送層とを含む。第１の電界発光デバイスの発光層は第１のピーク波長を有する第１の光を発するように構成される。第２の電界発光デバイスの発光層は第１のピーク波長とは異なる第２のピーク波長を有する第２の光を発するように構成される。

【0017】

いくつかの実施形態によれば、有機層の第２の部分は隣接する発光ナノ構造体との間のギャップ内に配置される。

【0018】

いくつかの実施形態によれば、有機層は無機材料を含まない。

【0019】

いくつかの実施形態によれば、有機層は２以上のホスホン酸オキシド官能基（Ｐ＝Ｏ）を持つ有機材料を含む。

【0020】

いくつかの実施形態によれば、有機層は（１，３，５－トリアジン－２，４，６－トリイル）トリス（ベンゼン－３，１－ジイル）トリス（ジフェニルホスフィンオキシド）、または２，４，６－トリス［３－（ジフェニルホスフィニル）フェニル］－１，３，５－トリアジンを含む。

【0021】

いくつかの実施形態によれば、電界発光デバイスを製造する方法は、基板に陽極材料の層を提供することと、陽極材料の層上に正孔輸送層を形成することと、正孔輸送層上に量子ドットの層を形成することと、溶解法を使用して量子ドットの層上に有機層を有する電子輸送層を形成することと、電子輸送層上に陰極を形成することとを含む。

【0022】

いくつかの実施形態によれば、電子輸送層を形成することは極性有機溶媒にて有機層の有機材料との溶液を調製することを含む。

【0023】

いくつかの実施形態によれば、電子輸送層を形成することは２以上のホスホン酸オキシド官能基（Ｐ＝Ｏ）を有する有機材料との溶液を調製することを含む。

【0024】

いくつかの実施形態によれば、ハイブリッド輸送層を形成することは３つのホスホン酸オキシド官能基（Ｐ＝Ｏ）を有する（１，３，５－トリアジン－２，４，６－トリイル）トリス（ベンゼン－３，１－ジイル）トリス（ジフェニルホスフィンオキシド）、２，４，６－トリス［３－（ジフェニルホスフィニル）フェニル］－１，３，５－トリアジンとの溶液を調製することを含む。

【0025】

本発明のさらなる特徴及び利点、と同様に本発明の種々の実施形態の構造と操作は添付の図面を参照して以下に詳述されている。本発明は本明細書に記載されている特定の実施形態に限定されないことが言及される。そのような実施形態は説明目的のみのために本明細書にて提示される。追加の実施形態は本明細書に含有される教示に基づいて関連技術分野（複数可）の当業者に明らかであろう。

【0026】

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付の図面は説明と一緒に本明細書に開示されている本実施形態を説明し、さらに本実施形態の原理を説明するのに役立ち、且つ関連技術分野（複数可）の当業者が本実施形態を行い、使用するのを可能するのに役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】いくつかの実施形態に係る、有機輸送層を持つ下部で発光する電界発光デバイスの断面模式図を示す。

【図2】いくつかの実施形態に係る、有機輸送層を持つ下部で発光する電界発光デバイスの断面模式図を示す。

【図3】いくつかの実施形態に係る、電界発光デバイスの発光層及び輸送層の断面模式図を示す。

【図4】いくつかの実施形態に係る、電界発光デバイスの発光層及び輸送層の断面模式図を示す。

【図5】いくつかの実施形態に係る、有機輸送層を持つ電界発光デバイスの特徴を説明する図である。

【図6】いくつかの実施形態に係る、有機輸送層を持つ電界発光デバイスの特徴を説明する図である。

【図7】いくつかの実施形態に係る、有機輸送層を持つ電界発光デバイスの特徴を説明する図である。

【図8】いくつかの実施形態に係る、有機輸送層を持つ電界発光デバイスを製造する方法のフローチャートである。

【図9】いくつかの実施形態に係る、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ装置の分解断面図である。

【図10】いくつかの実施形態に係る、ＬＥＤディスプレイ装置のピクセルの断面図である。

【図11】いくつかの実施形態に係る、ナノ構造（ＮＳ）の断面模式図である。

【0028】

本発明の特徴及び利点は、同様の参照文字が全体を通して対応する要素を特定する図面と併せて以下に示されている詳細な説明からさらに明らかになるであろう。図面では、同様の参照番号は特に言及されない限り、同一の、機能的に類似する及び／または構造的に類似する要素を示す。要素が最初に現れる図面は対応する参照番号にて最も左の数字（複数可）によって示される。特に指示されない限り、本開示の全体を通して提供されている図面は縮尺どおりの図面として解釈されるべきではない。

【発明を実施するための形態】

【0029】

特定の構成及び配置が議論されてもよいが、これは説明目的のみのために行われることが理解されるべきである。関連技術分野の当業者は本発明の精神及び範囲から逸脱することなく他の構成及び配置が使用され得ることを理解するであろう。関連技術分野の当業者には、本発明が本明細書で具体的に言及されているものを超えて種々の他の応用でも採用され得ることが明らかであろう。本明細書に示され、記載されている特定の実施は例示であり、どんな方法でも出願の範囲をそれ以外で限定するようには意図されないことが理解されるべきである。

【0030】

「一実施形態」、「１つの実施形態」、「例示的な実施形態」、などに対する本明細書における言及は記載される実施形態が特定の特徴、構造または特性を含んでもよいが、あらゆる実施形態が必ずしも特定の特徴、構造または特性を含まなくてもよいことが知られている。さらにそのような表現は必ずしも同じ実施形態を指すわけではない。さらに、特定の特徴、構造または特性が１つの実施形態と関連して記載されている場合、明白に記載されていようといまいと、他の実施形態と関連してそのような特徴、構造または特性を達成することは当業者の知識の範囲内にあることになっている。

【0031】

材料の量、材料の比、材料の物性及び／または使用を示す本説明における番号はすべて、そうでなければ明白に示されるときを除いて、「約」という単語によって修飾されると理解されるべきである。

【0032】

実施形態では、「ディスプレイ装置」という用語はディスプレイ画面上でのデータの可視表現を可能にする要素の配置を指す。好適なディスプレイ画面は、平坦な、湾曲したまたはそうでなければ成形した画面、フィルム、シート、または情報をユーザーに視覚的に表示するための他の構造体を含むことができる。本明細書に記載されているディスプレイ装置は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、テレビ、コンピューター、モニター、携帯電話、スマートホン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ゲーム装置、電子図書装置、デジタルカメラ、タブレット、身体装着装置、カーナビシステム、電子看板、拡張現実、仮想現実、などを包含するディスプレイシステムに含まれ得る。

【0033】

本明細書で使用されるとき「約」という用語は値の±１０％による所与の量変化の値を示す。例えば、「約１００ｎｍ」は９０ｎｍ～１１０ｎｍを含むサイズの範囲を包含する。

【0034】

本明細書で使用されるとき「実質的に」という用語は値の±１％～±５％による所与の量変化の値を示す。

【0035】

実施形態では、「光学的に連結される」という用語は、実質的な妨害なしで光が１つの成分から別の成分まで通過することができるように成分が配置されることを意味する。

【0036】

本明細書で使用されるとき「ナノ構造体」という用語は約５００ｎｍ未満の寸法を持つ少なくとも１つの領域または特徴的な寸法を有する構造を指す。いくつかの実施形態では、ナノ構造体は約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、または約１０ｎｍ未満の寸法を有する。通常、領域または特徴的な寸法は構造体の最小軸に沿っているであろう。そのような構造体の例には、ナノワイヤ、ナノロッド、ナノチューブ、分岐ナノ構造体、ナノテトラポッド、トリポッド、バイポッド、ナノ結晶、ナノドット、ＱＤ、ナノ粒子、などが挙げられる。ナノ構造体は、例えば、実質的に結晶体、実質的に単結晶体、多結晶体、非晶質、またはそれらの組み合わせであることができる。いくつかの実施形態では、ナノ構造体の３つの寸法のそれぞれは、約５００ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、または約１０ｎｍ未満の寸法を有する。

【0037】

本明細書で使用されるとき、「ＱＤ」または「ナノ結晶」という用語は実質的に単結晶体であるナノ構造体を指す。ナノ結晶は、約５００ｎｍ未満及び約１ｎｍ未満の桁まで至る寸法を持つ少なくとも１つの領域または特徴的な寸法を有する。「ナノ結晶」、「ＱＤ」、「ナノドット」及び「ドット」という用語は同様の構造を表し、本明細書では相互交換可能に使用されると当業者によって容易に理解される。本発明はまた、多結晶または非晶質のナノ結晶の使用も包含する。

【0038】

ナノ構造を参照して使用されるとき、「ヘテロ構造」という用語は２つの異なる及び／または区別できる材料型を特徴とするナノ構造を指す。通常、ナノ構造の１つの領域は第１の材料型を含む一方で、ナノ構造の第２の領域は第２の材料型を含む。いくつかの実施形態では、ナノ構造体は第１の材料のコアと、第２（または第３など）の材料の少なくとも１つのシェルとを含み、その際、異なる材料型は、例えば、ナノワイヤの長軸、分岐ナノワイヤのアームの長軸、またはナノ結晶の中心の周りで放射状に分布する。シェルは、シェルと見なされる、またはヘテロ構造と見なされるナノ構造のための隣接する材料を覆うことができるが、完全で覆う必要はなく；例えば、第２の材料の小さな島で覆われた１つの材料のコアを特徴とするナノ結晶はヘテロ構造である。他の実施形態では、異なる材料型はナノ構造内の異なる位置で、例えば、ナノワイヤの主（長）軸に沿ってまたは分岐ナノワイヤのアームの長軸に沿って分布する。ヘテロ構造内の異なる領域は完全に異なる材料を含むことができ、または異なる領域は異なるドーパントまたは同じドーパントの異なる濃度を有する基材（例えば、シリコン）を含むことができる。

【0039】

本明細書で使用されるとき、ナノ構造体の「直径」という用語はナノ構造体の第１の軸に垂直である断面の直径を指し、その際、第１の軸は第２及び第３の軸に関して長さで最大の差異を有する（第２及び第３の軸はその長さが互いにほぼ同等である２つの軸である）。第１の軸は必ずしもナノ構造体の最長軸ではない；例えば、ディスク型のナノ構造体については、断面はディスクの短い縦方向軸に垂直である実質的に円形の断面である。断面が円形でない場合、直径はその断面の長軸と短軸の平均である。ナノワイヤのような細長いまたはアスペクト比が高いナノ構造体については、直径はナノワイヤの最長軸に垂直の断面を横切って測定される。球状のナノ構造体については、直径は球体の中心を通って一面から他面までで測定される。

【0040】

ナノ構造体に関して使用されるとき「結晶性の」または「実質的に結晶性の」という用語はナノ構造体が通常、構造体の２以上の寸法を横切る長期間の秩序化を示すという事実を指す。「長期間の秩序化」という用語は、単一の結晶のための秩序化は結晶の境界を超えて拡張することができないので特定のナノ構造体の絶対的なサイズに依存することが当業者によって理解されるであろう。この場合、「長期間の秩序化」はナノ構造体の寸法の少なくとも大半にわたる実質的な秩序を意味するであろう。場合によっては、ナノ構造体は酸化物もしくは他のコーティングを担うことができ、またはコアと少なくとも１つのシェルとで構成され得る。そのような場合、酸化物、シェル（複数可）、または他のコーティングはそのような秩序化を示すことができるが、示す必要はない（例えば、それは非晶質、多結晶性またはそれ以外であることができる）。そのような場合、「結晶性の」、「実質的に結晶性の」、「実質的に単結晶性の」、または「単結晶性の」という表現はナノ構造体の中心コア（コーティング層またはシェルを除外する）を指す。「結晶性の」または「実質的に結晶性の」という用語は本明細書で使用されるとき、構造体が実質的な長期間の秩序化（例えば、ナノ構造体またはそのコアの少なくとも１つの軸の長さの少なくとも約８０％にわたる秩序）を示す限り、種々の欠陥、積層欠陥、原子置換などを含む構造体を包含することも意図される。加えて、ナノ構造体のコアと外側の間またはコアと隣接コアの間またはシェルと第２の隣接シェルの間の界面は非結晶性領域を含有することができ、または非晶質であることさえできることが理解されるであろう。このことはナノ構造体が本明細書で定義されるように結晶性であることまたは実質的に結晶性であることを妨げない。

【0041】

ナノ構造体に関して使用されるとき「単結晶性の」という用語はナノ構造体が実質的に結晶性であり、単一の結晶を実質的に含むことを示す。コアと少なくとも１つのシェルとを含むナノ構造のヘテロ構造体に関して使用されるとき、「単結晶性の」はコアが実質的に結晶性であり、且つ単一の結晶を実質的に含むことを示す。

【0042】

本明細書で使用されるとき、「リガンド」という用語は、例えば、ナノ構造体の表面との共有結合、イオン結合、ファンデルワールスまたは他の分子の相互作用を介してナノ構造体の１以上の面と相互作用する（弱くても強くても）ことができる分子を指す。

【0043】

本明細書で使用されるとき、「量子収率」（ＱＹ）という用語は、放たれた光子の、例えば、ナノ構造体またはナノ構造体の集団によって吸収された光子に対する比率を指す。当該技術分野で知られているように、量子収率は通常、既知の量子収率値を持つよく特徴付けられた標準試料を使用する比較法によって決定される。

【0044】

本明細書で使用されるとき、「一次発光ピーク波長」という用語は発光スペクトルが最高の強度を示す波長を指す。

【0045】

本明細書で使用されるとき、「半値全幅」（ＦＷＨＭ）という用語はスペクトル幅の測定基準を指す。発光スペクトルの場合、ＦＷＨＭはピーク強度値の半分での発光スペクトルの幅を指すことができる。

【0046】

本明細書で使用される「Ｆｏｒｓｔｅｒ半径」という用語は当該技術分野でＦｏｒｓｔｅｒ距離とも呼ばれる。

【0047】

「ナノ構造（ＮＳ）フィルム」という用語は発光ナノ構造を有するフィルムを指すのに本明細書で使用される。

【0048】

「赤色波長領域」という用語はいくつかの実施形態に従って、約６２０ｎｍ～約７５０ｎｍに及ぶ波長を含むことができる可視スペクトルの波長領域を指すのに本明細書で使用される。

【0049】

「緑色波長領域」という用語はいくつかの実施形態に従って、約４９５ｎｍ～約５７０ｎｍに及ぶ波長を含むことができる可視スペクトルの波長領域を指すのに本明細書で使用される。

【0050】

「青色波長領域」という用語はいくつかの実施形態に従って、約４３５ｎｍ～約４９５ｎｍに及ぶ波長を含むことができる可視スペクトルの波長領域を指すのに本明細書で使用される。

【0051】

本明細書で参照されている公開された特許、特許出願、ウェブサイト、会社名、及び科学文献は、それぞれが具体的に且つ個々に参照によって組み込まれるように指示されたかのような同じ程度にその全体が参照によって本明細書に組み込まれる。本明細書で引用された参考文献と本明細書の具体的な教示との間での矛盾は後者を支持して解決されるべきである。同様に、単語または語句の当該技術分野で理解されている定義と本明細書で具体的に教示されたときの単語または語句の定義との間での矛盾は後者を支持して解決されるべきである。

【0052】

本明細書で使用されている専門用語及び科学用語は特に定義されない限り、本出願が関係する当該技術分野の当業者によって一般に理解される意味を有する。本明細書では、当業者に既知の種々の方法論及び材料が参照される。

【0053】

ハイブリッド輸送層を持つ電界発光デバイスの例示的な実施形態
図１はいくつかの実施形態に係る下部で発光する電界発光デバイス１００の断面模式図を説明している。いくつかの実施形態では、電界発光デバイス１００をディスプレイ装置の光源として使用してディスプレイ装置にて画像を生成することができる。いくつかの実施形態では、電界発光デバイス１００は低いターンオン電圧（例えば、約１Ｖ未満の電圧）にて且つ可視スペクトルにおける１以上の一次発光ピーク波長（例えば、約４３５ｎｍ～約７５０ｎｍの範囲内での一次発光ピーク波長）にて光を発するように構成することができる。

【0054】

いくつかの実施形態では、電界発光デバイス１００は基板１０２と基板上に配置されるデバイス積層１０３とを含むことができる。基板１０２はデバイス積層１０３を支えるように、且つ任意でデバイス積層１０３の制御操作のための制御回路（示さず）を支えるように構成することができる。いくつかの実施形態では、基板１０２は光１０１を実質的に吸収することなくデバイス積層１０３によって生成された光１０１が基板１０２を通って放射され得るように光学的に透明であることができる。デバイス積層１０３から放たれた光１０１はＺ方向に向けて示す黒色の矢によって図１にて表されている。

【0055】

いくつかの実施形態では、基板１０２は導電性材料を含むことができ、約１０μｍ～約１５０μｍ（例えば、約１０μｍ、約１２μｍ、約２５μｍ、約７５μｍ、約１００μｍ、約１２５μｍ、または約１５０μｍ）に及ぶＺ軸に沿った垂直寸法（例えば、厚さ）を有する。いくつかの実施形態では、基板１０２の表面１０２ｓは光１０１を使用して生成される画像を表示する画面として役立つことができる。いくつかの実施形態では、基板１０２は電界発光デバイス１００に環境保護を提供するための遮蔽層として役立つことができる。

【0056】

デバイス積層１０３は、いくつかの実施形態に従って、基板１０２上に配置される陽極１０４、陽極１０４上に配置される正孔注入層（ＨＩＬ）１０８、ＨＩＬ１０８上に配置される正孔輸送層（ＨＴＬ）１１０、ＨＴＬ１１０上に配置される発光層（ＥＭＬ）、ＥＭＬ１１４及びＨＴＬ１１０上に配置される有機電子輸送層（ＯＥＴＬ）１１８、ＯＥＴＬ１１８上に配置される電子注入層（ＥＩＬ）１２０、及びＥＩＬ１２０上に配置される陰極１２２を含むことができる。いくつかの実施形態では、デバイス積層１０３はＨＩＬ１０８及びＥＩＬ１２０を含まずに陽極１０４上に配置されるＨＴＬ１１０とＯＥＴＬ１１８上に配置される陰極１２２とを含むことができる。

【0057】

電界発光デバイス１００はＥＭＬ１１４の組成に基づいて可視スペクトル（例えば、赤色、緑色または青色）にて光１０１を発するように構成することができる。ＥＭＬ１１４は発光ＮＳの１以上の層、１以上の発光有機層、またはそれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態では、発光ＮＳの１以上の層は、マトリックス材を含まずにＨＴＬ１１０上に配置される発光ＱＤ１２４の１以上の層を含むことができる。発光ＱＤ１２４のそれぞれは図１１を参照して以下に記載されているようにＮＳ１１００に類似することができる。図１にはＱＤ１２４の１つの層が示されているが、ＥＭＬ１１４はＱＤ１２４の任意の数の層を有することができる。ＱＤ１２４は図１では類似の寸法を有すると示されているが、ＱＤ１２４は互いに異なる寸法を有することができる。さらに、ＱＤ１２４は図１では横列に並び、隣接するＱＤ１２４と物理的に接触して示されているが、ＥＭＬ１１４は互いに位置がずれる列に配置されたＱＤ１２４を有することができ、及び／または隣接するＱＤ１２４から間隔を空けた１以上のＱＤ１２４を有することができる。

【0058】

ＥＭＬ１１４におけるＱＤ１２４のサイズ及び材料は基板１０２を通って放たれる光１０１の所望の色（例えば、赤色、緑色または青色）に基づいて選択することができる。いくつかの実施形態では、ＥＭＬ１１４におけるＱＤ１２４のサイズ及び材料は、可視スペクトルの赤色波長領域（例えば、約６２０ｎｍ～７５０ｎｍに及ぶ波長）、緑色波長領域（例えば、約４９５ｎｍ～５７０ｎｍに及ぶ波長）または青色波長領域（例えば、約４３５ｎｍ～４９５ｎｍに及ぶ波長）にて一次発光ピーク波長を有する光１０１を発するように選択することができる。いくつかの実施形態では、ＥＭＬ１１４は可視スペクトルにて赤色、緑色、青色または任意の光を放つように構成されたＱＤ１２４の単一集団を有することができる。いくつかの実施形態では、ＥＭＬ１１４は、ＱＤ１２４の各集団がＱＤ１２４の他の集団とは異なる可視スペクトルの光を放つように構成される、ＱＤ１２４の２以上の集団を有することができる。いくつかの実施形態では、ＥＭＬ１１４は約４ｎｍ～約２０ｎｍに及ぶ直径を有する、リン化インジウム（ＩｎＰ）に基づくＱＤ１２４を含むことができる。

【0059】

可視スペクトルにて一次発光ピーク波長を持つ光１０１はＥＭＬ１１４から生成することができ、操作中デバイス積層１０３を横切って電圧が印加されると電界発光デバイス１００から放射される。電子と正孔がＥＭＬ１１４にて再結合し、可視波長領域にて波長に対応する光子を放出するので、光１０１は電圧が印加されると生成され得る。陰極１２２に関して陽極１０４が正であるように電圧が印加されると、電子及び正孔がそれぞれ陰極１２２及び陽極１０４から注入され得る。

【0060】

ＯＥＴＬ１１８は陰極１２２からＥＩＬ１２０を通ってＥＭＬ１１４までの電子の輸送を円滑にし、操作中、正孔がＥＭＬ１１４から逃れるのを阻止する。ＥＭＬ１１４に注入される電子の数が多ければ多いほど、光１０１の形態でＥＭＬ１１４から放出される光子の数も多く、例えば、さらに高い発光及びさらに高いＥＱＥのような、さらに高いデバイス効率をもたらす。ＥＭＬ１１４への電子の注入を最大化するために、ＯＥＴＬ１１８とＥＭＬ１１４の間での接触面積を最大化する。ＯＥＴＬ１１８とＥＭＬ１１４の間での接触面積を最大化するために、ＯＥＴＬ１１８をＥＭＬ１１４上に形成して隣接するＱＤ１２４及びＨＴＬ１１０によって覆われていないＱＤ１２４の表面を覆う。

【0061】

図１に示すように、ＯＥＴＬ１１８は、ＱＤ１２４の上面及びＥＭＬ１１４のギャップ内に露出するＱＤ１２４の表面を覆うように形成することができる。いくつかの実施形態では、ＯＥＴＬ１１８は有機材料（複数可）による有機層を含むことができ、任意の無機の材料（複数可）及び／または構造（複数可）を含まなくてもよい。ＯＥＴＬ１１８の有機材料は、有機材料がＱＤ１２４上に共形に堆積するのを可能にし、有機材料がＱＤ１２４の１以上の層を介して拡散してギャップ１２５を満たし、ＨＴＬ１１０に接触するのを可能にする溶解法によってＥＭＬ１１４上に堆積することができる。溶解法にて形成されるＯＥＴＬ１１８のようなＥＴＬは、例えば、図３に示すような無機ナノ粒子を含むＥＴＬ３１８及び図４に示すような高真空下での蒸発法によって形成される有機材料を含むＥＴＬ４１８のような他のＥＴＬよりもＱＤ１２４との大きな接触面積を提供することができる。溶解法は、高真空蒸発法にてＥＴＬ４１８を形成する堆積速度より遅い速度でＯＥＴＬ１１８を堆積することができる。その結果、溶解法は、ＯＥＴＬ１１８の有機材料でギャップ１２５を満たすことにおいて高真空蒸発法よりも効果的であることができる。加えて、大気圧にて実施することができる溶解法はＯＥＴＬ４１８を形成するための高真空蒸発法よりもＯＥＴＬ１１８を形成することにおいてさらに費用効率が高い可能性がある。

【0062】

ＯＥＴＬ１１８の有機材料でギャップ１２５を満たすことはＯＥＴＬ１１８とＨＴＬ１１０との間の接触面積を増やすこともできる。ＯＥＴＬ１１８とＨＴＬ１１０との間の接触の増大は電界発光デバイスのターンオン電圧を約１Ｖ未満（例えば、約０．９Ｖ、０．８５Ｖ、０．８Ｖ、０．７５Ｖ、または０．７Ｖ）に下げることによってデバイス効率を改善することができる。ＯＥＴＬ１１８とＨＴＬ１１０の材料間でのエキシプレックスによるフォトルミネッセンス発光の生成のせいでターンオン電圧を下げることができる。

【0063】

いくつかの実施形態では、ＯＥＴＬ１１８は約２０ｎｍ～約１２０ｎｍ（例えば、約２０ｎｍ、約４０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、または約１２０ｎｍ）に及ぶＺ軸に沿った垂直寸法（例えば、厚さ）を有することができる。ＯＥＴＬ１１８の有機材料は、有機材料が極性有機溶媒、例えば、アルコール、アセトン、アセトニトリル、またはＱＤ１２４を損傷しない好適な極性有機溶媒に可溶性であるように選択される。いくつかの実施形態では、ＯＥＴＬ１１８の有機材料は２以上のホスホン酸オキシド官能基（Ｐ＝Ｏ）を含むことができる。例えば、有機材料は、３つのＰ＝Ｏ官能基を有する（１，３，５－トリアジン－２，４，６－トリイル）トリス（ベンゼン－３，１－ジイル）トリス（ジフェニルホスフィンオキシド）、２，４，６－トリス［３－（ジフェニルホスフィニル）フェニル］－１，３，５－トリアジン（ＰＯＴ２Ｔと呼ばれる）、または２つのＰ＝Ｏ官能基を有するビス［２－（ジフェニルホスフィノ）フェニル］エーテルオキシド（ＤＰＥＰＯと呼ばれる）を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＯＥＴＬ１１８におけるＰ＝Ｏ官能基の存在はＯＥＴＬ１１８とＨＴＬ１１０との間でエキシプレックスによるフォトルミネッセンス発光の生成を誘導することができる。

【0064】

陽極１０４は操作中、正に偏るとデバイス積層１０３に正孔を注入するように構成することができる。陽極１０４はいくつかの実施形態に従って、電導性であり且つ光学的に透明な材料、例えば、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、陽極１０４は約５０ｎｍ～約１５０ｎｍ（例えば、約５０ｎｍ、約８０ｎｍ、約１００ｎｍ、約１２０ｎｍ、約１２５ｎｍ、約１４０ｎｍ、または約１５０ｎｍ）に及ぶＺ軸に沿った垂直寸法（例えば、厚さ）を有することができる。

【0065】

ＨＩＬ１０８は陽極１０４上に形成することができる。ＨＩＬ１０８は陽極１０４からＨＴＬ１１０への正孔の注入を円滑にするように構成することができる。いくつかの実施形態では、ＨＩＬ１０８は約３ｎｍ～約７０ｎｍ（例えば、約３ｎｍ、約１０ｎｍ、約３０ｎｍ、約４０ｎｍ、約５０ｎｍ、約６０ｎｍ、または約７０ｎｍ）に及ぶＺ軸に沿った垂直寸法（例えば、厚さ）を有することができる。いくつかの実施形態では、ＨＩＬ１０８はｐ型またはｎ型の有機または無機の半導体材料、例えば、金属酸化物（例えば、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化タングステン（ＷＯ_３））、ポリアニリン、ポリ（スルホン酸スチレン）（ＰＳＳ）でドープしたポリチオフェン（例えば、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、トリス［フェニル（ｍ－トリル）アミノ］トリフェニルアミン（ｍＴＤＡＴＡ）、またはヘキサアザトリフェニレン－ヘキサカルボニトリル（ＨＡＴ－ＣＮ）を含むことができる。

【0066】

いくつかの実施形態では、ＨＴＬ１１０は図１に示すようにＨＩＬ１０８上に、またはＨＩＬ１０８が任意で含まれないならば陽極１０４上に形成することができる。ＨＴＬ１１０はＨＩＬ１０８からＥＭＬ１１４への正孔の輸送を円滑にするように構成することができる。いくつかの実施形態では、ＨＴＬ１１０は約１０ｎｍ～約３０ｎｍ（例えば、約１０ｎｍ、約２０ｎｍ、または約３０ｎｍ）に及ぶＺ軸に沿った垂直寸法（例えば、厚さ）を有することができる。いくつかの実施形態では、ＨＴＬ１１０はｐ型の有機または無機の半導体材料、例えば、金属酸化物（例えば、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化モリブデン（ＭｏＯ_３）、酸化バナジウム（Ｖ_２Ｏ_５）、酸化タングステン（ＷＯ_３））、またはポリマー（例えば、ポリ（Ｎ－ビニルカルバゾール）、ポリ（トリアリールアミン）、トリフェニルアミン誘導体、またはカルバゾール誘導体）、または有機小分子（例えば、Ｎ，Ｎ－ジ（１－ナフチル）－Ｎ，Ｎ－ジフェニル－（１，１－ビフェニル）４，４－ジアミン（ＮＰＢ））を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＨＴＬ１１０及びＨＩＬ１０８は互いに類似のまたは異なる材料を含むことができる。

【0067】

ＥＩＬ１２０はＯＥＴＬ１１８上に形成することができ、陰極とのオームの法則に従うまたはほぼ従う接触を形成することによって陰極１２２からＯＥＴＬ１１８への電子の注入を円滑にするように構成することができる。いくつかの実施形態では、ＥＩＬ１２０はｎ型の半導体材料、アルカリ金属塩（例えば、フッ化リチウム（ＬｉＦ）または炭酸セシウム（Ｃｓ_２ＣＯ_３）、仕事関数の低い金属（例えば、カルシウム（Ｃａ）、バリウム（Ｂａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、イッテルビウム（Ｙｂ）またはセシウム（Ｃｓ））、または有機化合物（例えば、ポリフルオレン、ポリエチレンイミンエトキシ化（ＰＥＩＥ）、またはリチウム－８－ヒドロキシキノリンオレート（Ｌｉｑ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、ＯＥＴＬ１１８及びＥＩＬ１２０は互いに類似したまたは異なる材料を含むことができる。

【0068】

陰極１２２はＥＩＬ１２０上に、またはＥＩＬ１２０が任意で含まれなければＯＥＴＬ１１８上に直接形成することができる。陰極１２２は上記で議論したように、操作中、負に偏るとデバイス積層１０３に電子を注入するように構成することができる。いくつかの実施形態では、陰極１２２は約１００ｎｍ～約５μｍ（例えば、約２５０ｎｍ、約２８０ｎｍ、約３００ｎｍ、約５００ｎｍ、約１μｍ、または約５μｍ）に及ぶＺ軸に沿った垂直寸法（例えば、厚さ）を有することができる。陰極１２２は、いくつかの実施形態に従って、電導性で且つ光学的に反射性の材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）を含むことができる。陰極１２２の反射性材料は基板１０２に向かって光を反射するのに役立ち、且つ光が陰極１２２を通って放たれるのを防ぐのに役立つことができる。ＥＭＬ１１４における電子と正孔の再結合の後の光子の放出に起因して生成される光（上記で議論された）は陰極１２２及び基板１０２に向かって移動することができる。陰極１２２の反射性材料は電界発光デバイス１００からの放射のために基板１０２に向かってこれらの光子を向け直すのに役立つ。

【0069】

いくつかの実施形態では、デバイス１０３の層の順序は図２の電界発光デバイス２００に示すように逆向きにしてもよい。陰極１２２が光学的に透明な材料を含むことができ、陽極１０４が光学的に反射性の材料を含むことができることを除いて、電界発光デバイス１００の議論が電界発光デバイス２００に適用される。

【0070】

いくつかの実施形態では、電界発光デバイス１００は上部発光の電界発光デバイスであることができ、光１０１は基板１０２の表面１０２ｓの代わりにデバイス１０３の表面１０３ｓを通って放たれ得る。電界発光デバイス１００の議論は、基板１０２が光学的に反射性であることができ、陰極１２２及び陽極１０４が光学的に透明であることができることを除いて上部発光の電界発光デバイスに適用される。

【0071】

他の要素の上またはそれにわたって存在すると本開示に記載されている要素は、特に言及されない限り、該他の要素と直接一緒にあり、または介在層を有することができる。図１～２の要素の一部は互いに関してＸ軸、Ｙ軸及び／またはＺ軸に沿って類似の寸法を有すると示されているが、これらの要素のそれぞれは、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、１以上の方向にて互いに異なる寸法を有することができる。

【0072】

有機輸送層を持つ電界発光デバイスの例示的な特徴
図５は、（ｉ）ＩｎＰ ＱＤの層のＰＬスペクトル５３６、（ｉｉ）ＩｎＰ ＱＤを有するＥＭＬ（例えば、図１～２のＥＭＬ１１４）と溶解法で形成されたＰＯＴ２Ｔを有する有機ＥＴＬ（例えば、ＯＥＴＬ１１８）とを持つ電界発光デバイスＡ（例えば、電界発光デバイス１００）のＰＬスペクトル５３８、及び（ｉｉｉ）ＩｎＰ ＱＤを有するＥＭＬ（例えば、図３のＥＭＬ１１４）とＺｎＭｇＯ ＮＳの層のみを有するＥＴＬ（例えば、図３のＥＴＬ３１８）とを持つ電界発光デバイスＢのＰＬスペクトル５４０を説明している。ＩｎＰ ＱＤは図１～４のＱＤ１２４を表すことができる。ＰＬスペクトル５４０と比べてＰＬスペクトル５３８のさらに高い強度はＰＯＴ２Ｔ層とＩｎＰ ＱＤとの間のさらに大きな接触面積が電界発光デバイスＢと比べて電界発光デバイスの発光特性を改善することを示している。さらに、ＰＬスペクトル５３８及び５４０と比べてＰＬスペクトル５３６のさらに高い強度は電界発光デバイスＡ、Ｂの双方がある程度のＰＬクエンチングを呈したことを示すことができる。

【0073】

図６は、（ｉ）電界発光デバイスＡについての電流密度と駆動電圧のプロット６４２及び輝度と駆動電圧のプロット６４４、（ｉｉ）電界発光デバイスＢについての電流密度と駆動電圧のプロット６４６及び輝度と駆動電圧のプロット６４８、ならびに（ｉｉｉ）ＩｎＰ ＱＤを有するＥＭＬ（例えば、図４のＥＭＬ１１４）と高真空蒸発法で形成されたＰＯＴ２Ｔ層を有するＥＴＬ（例えば、図４のＥＴＬ４１８）とを持つ電界発光デバイスＣについての電流密度と駆動電圧のプロット６５０及び輝度と駆動電圧のプロット６５２を説明している。溶解処理した有機ＥＴＬを有する電界発光デバイスＡは電界発光デバイスＢ及びＣよりも低いターンオン電圧を示す。

【0074】

図７は、（ｉ）電界発光デバイスＡについてのＥＱＥと輝度のプロット７５４、（ｉｉ）電界発光デバイスＢについてのＥＱＥと輝度のプロット７５５、及び（ｉｉｉ）電界発光デバイスＣについてのＥＱＥと輝度のプロット７５６を説明している。溶解処理した有機ＥＴＬを有する電界発光デバイスＡは電界発光デバイスＢ及びＣよりも高いＥＱＥを示す。したがって、溶解処理した有機ＥＴＬの使用は電界発光デバイスＡのデバイス効率を改善する。

【0075】

有機輸送層を持つ電界発光デバイスを製造する例示的な方法
図８は、いくつかの実施形態に係る電界発光デバイス１００を製造する例示的な方法８００のフローチャートである。工程はさまざまな順序で実施することができ、または特定の応用に応じて実行されえない。方法８００は完全な電界発光デバイスを作り出さなくてもよいことに留意すべきである。したがって、方法８００の前に、途中で、及び後で追加のプロセスを提供することができ、幾つかの他のプロセスが本明細書に手短にのみ記載されてもよいことが理解される。

【0076】

工程８０５では、陽極の配置前の層を伴った基板が提供される。例えば、図１に示すように、陽極１０４を基板１０２の上に配置することができる。いくつかの実施形態では、基板１０２は光学的に透明であることができ、導電性材料を含むことができる。陽極１０４はいくつかの実施形態に従って、電気的に伝導性であり、且つ光学的に透明である材料、例えば、インジウム・スズ・酸化物（ＩＴＯ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、陽極１０４は、基板１０２の上に電気的に伝導性であり、且つ光学的に透明である材料を堆積し、パターン化することによって基板１０２の上に形成することができる。堆積は、例えば、スパッタリング、熱蒸発、または電気的に伝導性であり、且つ光学的に透明である材料を堆積するのに好適な方法によって実施することができる。パターン化は堆積中のリトグラフ法またはマスキング法によって実施することができる。

【0077】

工程８１０では、ＨＩＬが陽極上に形成され、ＨＩＬ上にＨＴＬが形成される。例えば、図１に示すように、ＨＩＬ１０８は陽極１０４上に配置され、ＨＴＬ１１０はＨＩＬ１０８上に配置され得る。ＨＩＬ１０８及びＨＴＬ１１０はそれぞれ、例えば、スピンコーティング、インクジェット印刷、スロットダイコーティング、ノズル印刷、接触印刷、好適な溶液印刷技術、ロールツーロール加工、熱蒸発、または好適な蒸着技術によってその下層に堆積することができる。いくつかの実施形態では、ＨＩＬ１０８はＰＳＳ（ポリ（スルホン酸スチレン）でドープしたＰＥＤＯＴ（ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）を含むことができ、ＨＴＬ１１０はＴＦＢ（ポリ［（９，９－ジオクチルフルオレニル－２，７－ジイル）－ｃｏ－（４，４’（Ｎ－（４－ｓｅｃ－ブチルフェニル）））ジフェニルアミン］）を含むことができる。

【0078】

工程８１５では、ＥＭＬがＨＴＬ上に形成される。例えば、図１に示すように、ＥＭＬ１１４がＨＴＬ１１０上に配置され得る。いくつかの実施形態では、ＥＭＬ１１４は、ＱＤ１２４の９ｍｇ／ｍｌ溶液を調製することと、例えば、スピンコーティング、インクジェット印刷、スロットダイコーティング、ノズル印刷、接触印刷、好適な溶液印刷技術、熱蒸発、または好適な蒸着技術によって該溶液をＨＴＬ１１０上に堆積することとを含むことができる。いくつかの実施形態では、ＱＤ１２４は、約２０ｎｍ～約４０ｎｍに及ぶ直径を持つリン化インジウム（ＩｎＰ）系ＱＤを含むことができ、赤色または緑色の波長領域にて一次発光ピーク波長を発するように構成することができる。

【0079】

いくつかの実施形態では、工程８１０は任意の工程であることができ、工程８０５はその後に工程８１５が続くことができ、その際、ＥＭＬは陽極上に形成される。

【0080】

工程８２０では、ＯＥＴＬがＥＭＬ上に形成され、ＥＩＬがＯＥＴＬ上に形成される。例えば、図１に示すように、ＯＥＴＬ１１８はＥＭＬ１１４上に配置され、ＥＩＬ１２０はＯＥＴＬ１１８上に配置され得る。いくつかの実施形態では、ＯＥＴＬ１１８の形成には、極性有機溶媒、例えば、アルコール、アセトン、アセトニトリル、またはＱＤ１２４を損傷しない好適な極性有機溶媒にてＯＥＴＬ１１８の有機材料との溶液を調製することと、溶解法によってＥＭＬ１１４上に該溶液を堆積することとが含まれ得る。堆積過程の間に、溶液はＱＤ１２４の１以上の層を介して拡散し、有機材料でギャップを満たし、ＨＴＬ１１０に接触する。いくつかの実施形態では、溶液はメタノール中ＰＯＴ２Ｔの１６ｍｇ／ｍｌ溶液を含むことができる。

【0081】

ＥＩＬ１２０は、例えば、スピンコーティング、インクジェット印刷、スロットダイコーティング、ノズル印刷、接触印刷、好適な溶液印刷技術、熱蒸発、または好適な蒸着技術によってＯＥＴＬ１１８上に堆積することができる。

【0082】

工程８２５では、陰極がＥＩＬ上に形成される。例えば、図１に示すように、陰極１２２はＥＩＬ１２０上に配置され得る。陰極１２２はいくつかの実施形態に従って、電気的に伝導性であり、且つ光学的に反射性である材料、例えば、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）を含むことができる。いくつかの実施形態では、陰極１２２は、例えば、スパッタリング、熱蒸発、好適な溶液印刷技術、または電気的に伝導性であり、且つ光学的に反射性である材料を堆積するのに好適な方法によってＥＩＬ１２０上に陰極材料を堆積させることによって形成することができる。

【0083】

ＬＥＤディスプレイ装置の例示的な実施形態
図９はいくつかの実施形態に係るＬＥＤディスプレイ装置９００の分解断面模式図を説明している。ＬＥＤディスプレイ装置９００はいくつかの実施形態に従って、背面プレート９５８と、背面プレート９５８上にて２Ｄアレイに配置される複数のピクセル９６０と、透過型カバープレート９６２とを含むことができる。図９に示すピクセルの数は説明に役立つものであって、限定ではない。装置９００は本開示の精神及び範囲から逸脱することなく、任意の数のピクセルを有することができる。ＬＥＤディスプレイ装置９００は、ＱＤ系の電界発光デバイスがピクセル９６０における光源として使用されるならば、ＱＤ－ＬＥＤディスプレイ装置と呼ばれることができる。

【0084】

カバープレート９６２は画像を生成するためのディスプレイ画面として役立つことができ、及び／またはＬＥＤディスプレイ装置の基礎構造の環境封止を提供するように構成することができる。カバープレート９６２はまた、ＬＥＤディスプレイ装置９００の他の構成成分（例えば、電極）がその上に配置され得る光学的に透明な基板あるように構成することもできる。いくつかの実施形態では、ピクセル９６０は赤色、緑色及び青色のサブピクセルを有する３色性であることができる。いくつかの実施形態では、ピクセル９６０は赤色、緑色または青色のサブピクセルを有する単色性であることができる。いくつかの実施形態では、ＬＥＤディスプレイ装置９００は３色性及び単色性のピクセル９６０双方の組み合わせを有することができる。

【0085】

ＬＥＤディスプレイ装置９００はさらに、ピクセル９６０の制御回路（示さず）を含むことができる。ピクセル９６０はスイッチング装置、例えば、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）によって独立して制御することができる。ＬＥＤディスプレイ装置９００は本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の実施形態に従って、例えば、円筒形、台形、球形または楕円形のような、しかし、これらに限定されない幾何的形態を有することができる。背面プレート９５８、ピクセル９６０のアレイ及びカバープレート４３０は図９ではＸ軸に沿って類似の寸法を有すると示されているが、これら構成成分のそれぞれは種々の実施形態に従って、１以上の方向にて互いに異なる寸法を有することができる。

【0086】

図１０は、いくつかの実施形態に従って、ＬＥＤディスプレイ装置９００の３色性ピクセル９６０の分解断面を説明している。ピクセル９６０は赤色サブピクセル９６０Ｒ、緑色サブピクセル９６０Ｇ及び青色サブピクセル９６０Ｂを含むことができる。赤色、緑色及び青色のサブピクセル９６０Ｒ、９６０Ｇ及び９６０Ｂの配置は説明に役立つものであって、限定ではない。赤色、緑色及び青色のサブピクセル９６０Ｒ、９６０Ｇ及び９６０Ｂは互いに関して任意の順に配置することができる。

【0087】

赤色、緑色及び青色のサブピクセル９６０Ｒ、９６０Ｇ及び９６０Ｂのそれぞれは、ＬＥＤディスプレイ装置９００のディスプレイ画面（例えば、カバープレート９６２）に対して伝達されてもよい且つそれの至る所に分配されてもよいそれぞれ主要な赤色、緑色及び青色の光を提供するように構成されるそれぞれ電界発光デバイス１０６４Ｒ、１０６４Ｇ及び１０６４Ｂを含むことができる。電界発光デバイス１０６４Ｒ、１０６４Ｇ及び１０６４ＢのＥＭＬ（例えば、ＥＭＬ１１４）におけるＱＤ（例えば、ＱＤ１２４）の材料及びサイズが互いに異なることを除いて、電界発光デバイス１０６４Ｒ、１０６４Ｇ及び１０６４Ｂは図１～２を参照して記載されている電界発光デバイス１００または２００に類似することができる。電界発光デバイス１０６４Ｒ、１０６４Ｇ及び１０６４ＢのＥＭＬにおけるＱＤのサイズ及び材料は、それぞれ赤色、緑色及び青色の波長領域にて一次発光ピーク波長を有する光を発するように選択することができる。

【0088】

バリア層をコーティングした発光ナノ構造体の例示的な実施形態
図１１は、いくつかの実施形態に係るバリア層をコーティングした発光ナノ構造体（ＮＳ）１１００の断面構造を説明している。いくつかの実施形態では、ＮＳ１１００の集団はＥＭＬ１１４に含まれるＱＤ１２４を表すことができる。バリア層をコーティングしたＮＳ１１００はＮＳ１１０１とバリア層１１０６とを含む。ＮＳ１１０１はコア１１０２とシェル１１０４とを含む。コア１１０２は、光を発する半導体材料を含む。コア１１０２用の半導体材料の例には、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化鉛（ＰｂＳ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）リン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）、セレン化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳｅ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）及びテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）が挙げられる。直接バンドギャップを示す任意の他のＩＩ－ＶＩ族、ＩＩＩ－Ｖ族、三級または四級の半導体構造を上手く使用することができる。一実施形態では、コア１１０２はまた、例えば、金属、ハロゲン及び合金のような１以上のドーパントを含めて幾つかの例を提供することができる。金属ドーパントの例には、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、またはそれらの組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。ハロゲンドーパントの例には、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）またはヨウ素（Ｉ）を挙げることができるが、これらに限定されない。コア１１０２における１以上のドーパントの存在はドープされていないＮＳと比べてＮＳ１１０１の構造的な、電気的な、及び／または光学的な安定性及びＱＹを改善することができる。

【0089】

コア１１０２はいくつかの実施形態に従って直径２０ｎｍ未満のサイズを有することができる。別の実施形態では、コア１１０２は直径約１ｎｍ～約１０ｎｍの間のサイズを有することができる。コア１１０２のサイズを目的に合わせる能力とその結果のナノメートル範囲でのＮＳ１１０１のサイズは光学スペクトル全体における光子放出範囲を可能にする。一般に、大きなＮＳはスペクトルの赤色端に向けて光を発する一方で、小さなＮＳはスペクトルの青色端に向けて光を発する。この効果は、大きなＮＳは小さなＮＳよりもエネルギー準位の間隔が狭いので生じる。これによってＮＳはさらにエネルギーの低い、すなわち、スペクトルの赤色端にさらに近い光子を吸収できるようになる。

【0090】

シェル１１０４はコア１１０２を取り囲み、コア１１０２の外面に配置される。シェル１１０４は硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＳ）、セレン化硫化亜鉛（ＺｎＳｅＳ）及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）を含むことができるが、これらに限定されない。一実施形態では、シェル１１０４は厚さ１１０４ｔを有し、例えば、１以上の単層を有することができる。他の実施形態では、シェル１１０４は約１ｎｍ～約１０ｎｍの間の厚さ１１０４ｔを有することができる。シェル１１０４を利用してコア１１０２との格子不整合を減らすのに役立たせ、ＮＳ１１０１のＱＹを改善することができる。シェル１１０４はコア１１０２上のダングリングボンドのような表面トラップ状態を不動態化し、取り除いてＮＳ１１０１のＱＹを高めるのに役立つことができる。表面トラップ状態の存在は非放射状再結合中心を提供し、ＮＳ１１０１の発光効率の低下に寄与することができる。

【0091】

代わりの実施形態では、ＮＳ１１０１は本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、シェル１１０４上に配置される第２のシェル、またはコア１１０２を取り囲む２を超えるシェルを含むことができる。一実施形態では、第２のシェルは１以上の単層の厚さであることができ、必要ではないが、通常、半導体材料でもある。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、他の材料を使用することができるが、第２のシェルの材料は硫化亜鉛（ＺｎＳ）であることができ、ドーパントも同様に含まれ得る。

【0092】

バリア層１１０６はＮＳ１１０１上でコーティングを形成するように構成することができる。一実施形態では、バリア層はシェル１１０４の外面１１０４ａ上に配置され、実質的にそれと接触する。１以上のシェルを有するＮＳ１１０１の実施形態では、バリア層１１０６はＮＳ１１０１の最外シェルの上に配置され、実質的にそれと接触することができる。例示的な実施形態では、バリア層１１０６は、例えば、複数のＮＳを有する溶液、組成物及び／またはフィルムにてＮＳ１１０１と１以上のＮＳとの間でスペーサーとして作用するように構成することができ、その際、複数のＮＳはＮＳ１１０１及び／またはバリア層をコーティングしたＮＳ１１０１に類似することができる。そのようなＮＳ溶液、ＮＳ組成物及び／またはＮＳフィルムでは、バリア層１１０６は隣接するＮＳとのＮＳ１１０１の凝集を防ぐのに役立つ。隣接するＮＳとのＮＳ１１０１の凝集はＮＳ１１０１のサイズの増大につながり、その結果、ＮＳ１１０１を含む凝集したＮＳ（示さず）の発光特性の低下またはクエンチングにつながることができる。さらなる実施形態では、バリア層１１０６は、ＮＳ１１０１の構造特性及び光学特性に悪影響を及ぼすことができる、例えば、水分、空気及び／または過酷な環境（例えば、ＮＳのリトグラフ加工の間に及び／またはＮＳ系装置の製造過程の間に使用される高温及び化学物質）からのＮＳ１１０１の保護を提供する。

【0093】

バリア層１１０６は、非晶質であり、光学的に透明であり、及び／または電気的に不活性である１以上の材料を含むことができる。好適なバリア層は、例えば、無機の酸化物、ハロゲン化合物及び窒化物のような、しかし、これらに限定されない無機材料を含む。バリア層１１０６の材料の例には、種々の実施形態に従ってＡｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ、またはＺｒの酸化物及び／または窒化物が挙げられる。バリア層１１０６は種々の実施形態にて約０．５ｎｍ～約１５ｎｍに及ぶ厚さ１１０６ｔを有することができる。

【0094】

バリア層をコーティングしたＮＳ１１００はさらにまたは任意で、ＮＳ１１０１上に緩衝化したコーティングを形成するように構成される緩衝層１１０７を含む。一実施形態では、緩衝層１１０７はシェル１１０４上に配置され、シェル１１０４の外面１１０４ａ及びバリア層１１０６の内面１１０６ａと実質的に接触する。緩衝層１１０７はＮＳ１１０１上でのその後の加工、例えば、ＮＳ１１０１上でのバリア層１１０６の形成の間に使用される化学物質とＮＳ１１０１の間で緩衝材として作用するように構成することができる。

【0095】

緩衝層１１０７は、ＮＳ１１０１上でのその後の加工の間に使用される化学物質との反応に起因してＮＳ１１０１の発光特性でのクエンチングを実質的に減らす及び／または防ぐのに役立つことができる。緩衝層１１０７は非晶質であり、光学的に透明であり、及び／または電気的に活性がある１以上の材料を含むことができる。緩衝層１１０７の１以上の材料は無機材料及び有機材料を含むことができる。緩衝層１１０７の無機材料の例には、種々の実施形態に従って金属の酸化物及び／または窒化物が挙げられる。金属酸化物の例にはＺｎＯ、ＴｉＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｇａ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、またはＭｇＯが挙げられる。緩衝層１１０７は種々の実施形態にて約１ｎｍ～約５ｎｍに及ぶ厚さ１１０７ｔを有することができる。

【0096】

図１１にて説明しているように、バリア層をコーティングしたＮＳ１１００はさらにまたは任意で、いくつかの実施形態に従って複数のリガンドまたは界面活性剤１１０８を含む。リガンドまたは界面活性剤１１０８は、いくつかの実施形態に従って、バリア層をコーティングしたＮＳ１１００の外面、例えば、バリア層１１０６の外面またはシェル１１０４もしくは第２のシェルの外面に吸着または結合され得る。複数のリガンドまたは界面活性剤１１０８は、親水性のまたは極性の頭部１１０８ａ及び疎水性のまたは非極性の尾部１１０８ｂを含むことができる。親水性のまたは極性の頭部１１０８ａはバリア層１１０６に結合することができる。リガンドまたは界面活性剤１１０８の存在は、その形成の間に、例えば、溶液、組成物及び／またはフィルムにて他のＮＳからＮＳ１１００及び／またはＮＳ１１０１を分離するのに役立つことができる。その形成の間にＮＳが凝集できると、ＮＳ１１００及び／またはＮＳ１１０１のようなＮＳの量子効率が低下し得る。リガンドまたは界面活性剤１１０８を使用して、バリア層をコーティングしたＮＳ１１００に疎水性のような特定の特性を付与し、非極性溶媒における混和性を提供し、または他の化合物が結合する反応部位（例えば、逆相ミセル系）を提供することができる。

【0097】

リガンド１１０８として使用することができる多種多様なリガンドが存在する。いくつかの実施形態では、リガンドはラウリン酸、カプロン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸及びオレイン酸から選択される脂肪酸である。いくつかの実施形態では、リガンドは、トリオクチルホスフィンオキシド（ＴＯＰＯ）、トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）、ジフェニルホスフィン（ＤＰＰ）、トリフェニルホスフィンオキシド、及びトリブチルホスフィンオキシドから選択される有機ホスフィンまたは有機ホスフィンオキシドである。いくつかの実施形態では、リガンドはドデシルアミン、オレイルアミン、ヘキサデシルアミン及びオクタデシルアミンから選択されるアミンである。いくつかの実施形態では、リガンドはトリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）である。いくつかの実施形態では、リガンドはオレイルアミンである。いくつかの実施形態では、リガンドはチオール、例えば、オクタンチオールである。いくつかの実施形態では、リガンドはジフェニルホスフィンである。いくつかの実施形態では、リガンドはこれら脂肪酸のいずれかの中性塩、またはこれらアミン、ホスフィン、またはホスフィンオキシドのカルコゲニド、例えば、オレイン酸亜鉛、ラウリン酸亜鉛、ＴＯＰ－セレン化またはＴＯＰ－硫化である。

【0098】

界面活性剤１１０８として使用することができる多種多様な界面活性剤が存在する。非イオン性界面活性剤はいくつかの実施形態では界面活性剤１１０８として使用することができる。非イオン性界面活性剤のいくつかの例には、ポリオキシエチレン（５）ノニルフェニルエーテル（商品名ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ－５２０）、ポリオキシエチレン（９）ノニルフェニルエーテル（ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ－６３０）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール（ＩＧＥＰＡＬ ＣＡ－６３０）、ポリエチレングリコールオレイルエーテル（Ｂｒｉｊ ９３）、ポリエチレングリコールヘキサデシルエーテル（Ｂｒｉｊ ５２）、ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル（Ｂｒｉｊ Ｓ１０）、ポリオキシエチレン（１０）イソオクチルシクロヘキシルエーテル（Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ－１００）、及びポリオキシエチレン分岐ノニルシクロヘキシルエーテル（Ｔｒｉｔｏｎ Ｎ－１０１）が挙げられる。

【0099】

アニオン性界面活性剤はいくつかの実施形態では界面活性剤１１０８として使用することができる。アニオン性界面活性剤のいくつかの例には、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、モノドデシルリン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、及びミリスチル硫酸ナトリウムが挙げられる。

【0100】

いくつかの実施形態では、ＮＳ１１０１及び／またはＮＳ１１００は１以上の種々の色範囲、例えば、赤色、橙色及び／または黄色の範囲にて発光するように合成することができる。いくつかの実施形態では、ＮＳ１１０１及び／またはＮＳ１１００は緑色及び／または黄色の範囲にて発光するように合成することができる。いくつかの実施形態では、ＮＳ１１０１及び／またはＮＳ１１００は青色、藍色、紫色及び／または紫外の範囲にて発光するように合成することができる。いくつかの実施形態では、ＮＳ１１０１及び／またはＮＳ１１００は６０５ｎｍ～６５０ｎｍの間、５１０ｎｍ～５５０ｎｍの間、３００ｎｍ～４９５ｎｍの間の一次発光ピーク波長を有するように合成することができる。

【0101】

ＮＳ１１０１及び／またはＮＳ１１００は高いＱＹを示すように合成することができる。いくつかの実施形態では、ＮＳ１１０１及び／またはＮＳ１１００は８０％～１００％の間、または８５％～９０％の間でＱＹを示すように合成することができる。

【0102】

したがって、種々の実施形態によれば、ＮＳ１１００はＮＳ１１０１上のバリア層１１０６の存在がＮＳ１１０１の発光特性を実質的に変えないまたはクエンチングしないように合成することができる。

【0103】

発光ナノ構造体の例示的な実施形態
本明細書に記載されているのは、ＥＭＬ１１４のＱＤ１２４を表すことができる発光ナノ構造体（ＮＳ）を有する種々の組成物である。その吸収特性、発光特性及び屈折率特性を含む発光ナノ構造の種々の特性を目的に合わせることができ、種々の応用に調整することができる。

【0104】

ＮＳの材料特性は実質的に均質であることができ、または、いくつかの実施形態では不均一であることができる。ＮＳの光学特性はその粒度、化学組成または表面組成によって決定することができる。約１ｎｍ～約２０ｎｍの間の範囲で発光ＮＳのサイズを目的に合わせる能力は光学スペクトル全体にて光子放出範囲を可能にし、演色における大きな多用途性を提供することができる。粒子カプセル化は化学的劣化物質及びＵＶ劣化物質に対してロバスト性を提供することができる。

【0105】

本明細書に記載されている実施形態で使用するための発光ＮＳは当業者に既知の任意の方法を使用して製造することができる。好適な方法及び例示的なナノ結晶は、そのそれぞれの開示が全体として参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第７，３７４，８０７号；２００４年３月１０日に出願された米国特許出願番号第１０／７９６，８３２号；米国特許第６，９４９，２０６号；及び２００４年６月８日に出願された米国仮特許出願第６０／５７８，２３６号に開示されている。

【0106】

本明細書に記載されている実施形態で使用するための発光ＮＳは、無機材料、さらに好適には無機の伝導性または半導体の材料を含む任意の好適な材料から製造することができる。好適な半導体材料には米国特許出願第１０／７９６，８３２号に開示されたものを挙げることができ、ＩＩ－ＶＩ族、ＩＩＬＶ族、ＩＶ－ＶＩ族、Ｉ－ＩＩＩ－ＶＩ族及びＩＶ族の半導体を含む、任意の種類の半導体を挙げることができる。好適な半導体材料には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイヤモンドを含む）、Ｐ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＡＩＮ、ＡｌＰ，ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡＩＮ、Ａ１Ｐ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＢｅＳ、ＢｅＳｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｕＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＦ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、Ｃｕｉ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｇｅ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）_２、（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）_３、Ａ１_２ＣＯ、ＣｕＩｎＧａＳ、ＣｕＩｎＧａＳｅ及びそのような半導体の２以上の適当な組み合わせを挙げることができるが、これらに限定されない。

【0107】

いくつかの実施形態では、発光ＮＳはｐ型ドーパントまたはｎ型ドーパントから成る群由来のドーパントを有することができる。ＮＳはＩＩ－ＶＩまたはＩＩＩ－Ｖの半導体も有することができる。ＩＩ－ＶＩまたはＩＩＩ－Ｖの半導体ＮＳの例には、周期律表の、例えば、Ｚｎ、Ｃｄ及びＨｇのようなＩＩ族の元素のＳ、Ｓｅ、Ｔｅ及びＰｏのようなＶＩ族の元素との任意の組み合わせ；ならびに周期律表の、例えば、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ及びＴｌのようなＩＩＩ族の元素のＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉのようなＶ族の元素との任意の組み合わせを挙げることができる。

【0108】

本明細書に記載されている発光ＮＳはさらに、その表面に結合された、連携された、会合されたまたは連結されたリガンドも含むことができる。好適なリガンドには、そのそれぞれの開示が参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第８，２８３，４１２号；米国特許公開番号２００８／０２３７５４０；米国特許公開番号２０１０／０１１０７２８；米国特許第８，５６３，１３３号；米国特許第７，６４５，３９７号；米国特許第７，３７４，８０７号；米国特許第６，９４９，２０６号；米国特許第７，５７２，３９３号；及び米国特許第７，２６７，８７５号にて開示されたものを含めて当業者に既知の任意の群を挙げることができる。そのようなリガンドの使用は、ポリマーを含む種々の溶媒及びマトリックスに組み込む発光ＮＳの能力を高めることができる。種々の溶媒及びマトリックスにおける発光ＮＳの混和性（すなわち、分離せずに混合される能力）の増大は、ＮＳが一緒に凝集せず、したがって光を散乱しないようにポリマー組成物全体に分散させることができる。そのようなリガンドは本明細書では「混和性増強」リガンドと記載される。

【0109】

いくつかの実施形態では、マトリックス材に分配されるまたは埋め込まれる発光ＮＳを有する組成物が提供される。好適なマトリックス材は、ポリマー材料、有機及び無機の酸化物を含む、当業者に既知の任意の材料であることができる。本明細書に記載されている組成物は層、カプセル材、コーティング、シートまたはフィルムであることができる。層、ポリマー層、マトリックス、シートまたはフィルムを参照する本明細書に記載されている実施形態では、これらの用語は相互交換可能に使用され、そのように記載されている実施形態は任意の１種類の組成物に限定されないが、本明細書に記載されているまたは当該技術分野で既知の任意のマトリックス材または層を包含することが理解されるべきである。

【0110】

ＮＳ（例えば、米国特許第７，３７４，８０７号に開示されたような）をダウンコンバートすることは特定の波長の光を吸収した後に第２の波長で発光するように調整された発光ナノ構造の発光特性を利用し、それによって活性源（例えば、ＬＥＤ）の性能および効率の向上を提供する。

【0111】

当業者に既知の任意の方法を使用して発光ＮＳを作り出すことができる一方で、無機ナノ材料リン光体の成長制御のための溶液相コロイド法を使用することができる。その開示が全体として参照によって本明細書に組み込まれるＡｌｉｖｉｓａｔｏｓ，Ａ．Ｐ．，”Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｃｌｕｓｔｅｒｓ，ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ，ａｎｄ ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓ，”Ｓｃｉｅｎｃｅ，２７１：９３３（１９９６）；Ｘ．Ｐｅｎｇ，Ｍ．Ｓｃｈｌａｍｐ，Ａ．Ｋａｄａｖａｎｉｃｈ，Ａ．Ｐ．Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓ，”Ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｈｉｇｈｌｙ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ＣｄＳｅ／ＣｄＳ Ｃｏｒｅ／Ｓｈｅｌｌ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｗｉｔｈ ｐｈｏｔｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ａｃｃｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ，”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．３０：７０１９－７０２９（１９９７）；及びＣ．Ｂ．Ｍｕｒｒａｙ，Ｄ．Ｊ．Ｎｏｒｒｉｓ，Ｍ．Ｇ．Ｂａｗｅｎｄｉ，”Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅａｒｌｙ ｍｏｎｏｄｉｓｐｅｒｓｅ ＣｄＥ （Ｅ＝ｓｕｌｆｕｒ，ｓｅｌｅｎｉｕｍ，ｔｅｌｌｕｒｉｕｍ） ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅｓ，”Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１１５：８７０６（１９９３）を参照のこと。

【0112】

いくつかの実施形態によれば、この材料の合成の相対的な完成のために、一例では可視光ダウンコンバートについてＮＳ材料としてＣｄＳｅを使用することができる。一般的な表面化学の使用のために、カドミウム非含有ＮＳを代わりに使うことも可能であり得る。

【0113】

半導体ＮＳでは、光誘起発光はＮＳのバンド端状態から生じる。発光ＮＳに由来するバンド端発光は表面電子状態に由来する放射性及び非放射性の崩壊チャネルと競合する。Ｘ．Ｐｅｎｇ，ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．３０：７０１９－７０２９（１９９７）。その結果、ダングリングボンドのような表面欠陥の存在が非放射性の再結合中心を提供し、発光効率の低下に寄与する。表面トラップ状態を不動態化し、除去する効率的で且つ恒久的な方法はＮＳの表面にて無機シェル材料をエピタキシャル成長させることであり得る。Ｘ．Ｐｅｎｇ，ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．３０：７０１，９－７０２９（１９９７）。シェル材料は、電子準位がコア材料に関してタイプ１であるように選択することができる（例えば、電子と正孔をコアに局在化させる電圧段階を提供するさらに大きなバンドギャップを伴う）。その結果、非放射性の再結合の確率は低下し得る。

【0114】

コア・シェル構造は、シェル材料を含有する有機金属前駆体を、コアＮＳを含有する反応混合物に加えることによって得ることができる。この場合、成長が後に続く核生成事象よりはむしろ、コアが核として作用し、シェルがその表面から成長することができる。反応の温度はコア表面へのシェル材料モノマーの添加に有利に働くように低く保たれる一方で、シェル材料のナノ結晶の独立した核生成を妨げる。反応混合物における界面活性剤はシェル材料の制御成長を指図し、溶解性を確保するために存在する。２つの材料間で格子不整合が少ない場合、均一で且つエピタキシャル成長したシェルを得ることができる。

【0115】

コア・シェル発光ＮＳを調製するための例示的な材料には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイヤモンドを含む）、Ｐ、Ｃｏ、Ａｕ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＡＩＮ、Ａ１Ｐ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡＩＮ、Ａ１Ｐ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｃ、ＢｅＳ、ＢｃＳｅ、ＢｃＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＰ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、Ｃｕｉ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｇｅ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）_２、（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）_３、ＡｌＣＯを挙げることができるが、これらに限定されず、本発明の実践で使用するためのシェル発光ＮＳには、（コア／シェルとして表される）、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＰｂＳｅ／ＰｂＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＺｎＳと同様にその他が挙げられるが、これらに限定されない。

【0116】

本明細書に記載されている実施形態で使用するための発光ＮＳはサイズが約１００ｎｍ未満であり、約１ｎｍ未満のサイズまで小さくでき、可視光を吸収することができる。本明細書で使用されるとき、可視光はヒトの眼に見える約３８０～約７８０ナノメートルの間の波長を持つ電磁放射線である。可視光は種々の色のスペクトル、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色及び紫色に分離することができる。青色光は約４３５ｎｍ～４９５ｎｍの間の光を含むことができ、緑色光は約４９５ｎｍ～５７０ｎｍの間の光を含むことができ、赤色光は約６２０ｎｍ～７５０ｎｍの間の光を含むことができる。

【0117】

種々の実施形態によれば、発光ＮＳは、それらが紫外、近赤外及び／または赤外のスペクトルにある光子を吸収するようにサイズ及び組成を有することができる。紫外線スペクトルは波長で約１００ｎｍ～約４００ｎｍの間の光を含むことができ、近赤外線スペクトルは波長で約７５０ｎｍ～約１００μｍの間の光を含むことができ、赤外線スペクトルは波長で約７５０ｎｍ～約３００μｍの間の光を含むことができる。

【0118】

本明細書に記載されている種々の実施形態では他の好適な材料の発光ＮＳを使用することができる一方で、いくつかの実施形態では、ＮＳは、本明細書に記載されている実施形態で使用するためのナノ結晶の集団を形成するためにＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＺｎＳ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＣｄＳｅまたはそれらの任意の組み合わせであることができる。上記に議論されているように、さらなる実施形態では、発光ＮＳはコア／シェルナノ結晶、例えば、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳまたはＩｎＰ／ＺｎＳであることができる。

【0119】

好適な発光ナノ構造体、種々の溶解性を高めるリガンドの添加を含む発光ナノ構造体を調製する方法は、その開示が全体として参照によって本明細書に組み込まれる、公開されている米国特許公開番号２０１２／０１１３６７２に見いだすことができる。

【0120】

いくつかの実施形態が本明細書で説明され、記載されている一方で、特許請求の範囲は記載され、示されている部分の具体的な形態または配置に限定されないことが理解されるべきである。本明細書では、説明に役立つ実施形態が開示されており、具体的な用語が採用されているが、それらは一般的な且つ記述的な意味でのみ使用され、限定の目的には使用されない。実施形態の修正及び変形は上記の教示に照らせば可能である。したがって、実施形態は記載された以外の方法で実施することができることを理解すべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】