JP2017142486A - 量子ドット複合材料ならびにその製造方法および用途 - Google Patents
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Abstract
【課題】量子ドット複合材料ならびにその製造方法および用途を提供する。
【解決手段】量子ドット複合材料は、全無機ペロブスカイト量子ドットと、全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、を備えている。全無機ペロブスカイト量子ドットはＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する。
【選択図】なし
【解決手段】量子ドット複合材料は、全無機ペロブスカイト量子ドットと、全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、を備えている。全無機ペロブスカイト量子ドットはＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する。
【選択図】なし
Description
本発明は、概して量子ドット複合材料ならびにその製造方法および用途に関し、特に変異保護膜（ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）を備えた量子ドット複合材料ならびにその製造方法および用途に関する。
現在、一般的な発光材料は、リン光体粉末および量子ドットを用いることが多い。しかし、リン光体粉末の市場は飽和状態にほぼ近い。リン光体粉末の発光スペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）はたいてい広く、そのうえ大幅な改善が難しい。そのためデバイスの用途は技術的に限られることになる。したがって、研究のトレンドは量子ドット分野に向かっている。
ナノ材料は１ｎｍから１００ｎｍの粒子径を有し、粒子径に従ってさらに分類することができる。半導体ナノ結晶（ＮＣ）は量子ドット（ＱＤ）と呼ばれ、その粒子径はゼロ次元のナノ材料に分類される。ナノ材料は、発光ダイオード、太陽電池、バイオマーカー等の用途に広く利用されている。ナノ材料の光学特性、電気特性、および磁気特性に備わる独特の性質により、ナノ材料は新たに開発される産業のための研究対象となっている。
量子ドットはＦＷＨＭの狭い発光特性を有する。したがって、従来のリン光体粉末がもつ、不十分な色域の広さという問題を解決するために、量子ドットを発光ダイオード素子に応用することができ、大きな注目を集めている。
「Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｏｆ Ｃｅｓｉｕｍ Ｌｅａｄ Ｈａｌｉｄｅ Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓ（ＣｓＰｂＸ3，Ｘ＝Ｃｌ，Ｂｒ，ａｎｄ Ｉ）：Ｎｏｖｅｌ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｈｏｗｉｎｇ Ｂｒｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｗｉｄｅ Ｃｏｌｏｒ Ｇａｍｕｔ」、Ｌｏｒｅｄａｎａ Ｐｒｏｔｅｓｅｓｃｕら著、Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ．２０１５年第１５号に発表、３６９２〜３６９６ページ。
「Ｓｏｌｕｔｉｏｎ−Ｐｈａｓｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｃｅｓｉｕｍ Ｌｅａｄ Ｈａｌｉｄｅ Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ」、Ｄａｎｄａｎ Ｚｈａｎｇら著、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１５年第１３７号に発表、９２３０〜９２３３ページ。
「Ｆａｓｔ Ａｎｉｏｎ−Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｉｎ Ｈｉｇｈｌｙ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｏｆ Ｃｅｓｉｕｍ Ｌｅａｄ Ｈａｌｉｄｅ Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓ（ＣｓＰｂＸ3，Ｘ＝Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）」、Ｇｅｏｒｇｉａｎ Ｎｅｄｅｌｃｕら著、Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ．２０１５年第１５号に発表、５６３５〜５６４０ページ。
本開示は波長変換材料およびその用途に関する。
本開示の一概念によると、量子ドット複合材料が提供される。量子ドット複合材料は、全無機ペロブスカイト量子ドットと、全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、を備えている。全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する。
本開示の別の概念によると、波長変換膜が提供される。波長変換膜は量子ドット複合材料を含む。量子ドット複合材料は、全無機ペロブスカイト量子ドットと、全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、を備えている。全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する。変異保護膜は、メソポーラス粒子、無機シェル層封止材、配位子交換体、マイクロカプセル、ポリマー封止材、ケイ素含有材料封止材、酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材、またはその組み合わせを含む。
本開示のさらに別の概念によると、以下の工程を含む量子ドット複合材料の製造方法が提供される。ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（ただし、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１を満たす）を有する全無機ペロブスカイト量子ドットが提供される。全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上に変異保護膜が形成される。
本開示のさらに別の概念によると、発光装置が提供される。発光装置は、発光ダイオードチップと波長変換材料とを備えている。波長変換材料は、発光ダイオードチップから発せられる第１の光によって励起されて第１の光の波長と異なる波長を有する第２の光を発することができる。波長変換材料は量子ドット複合材料を含む。量子ドット複合材料は、全無機ペロブスカイト量子ドットと、全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、を備えている。全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する。変異保護膜は、メソポーラス粒子、無機シェル層封止材、配位子交換体、マイクロカプセル、ポリマー封止材、ケイ素含有材料封止材、酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材、またはその組み合わせを含む。
本開示の一概念によると、量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）が提供される。量子ドット発光ダイオードは発光層を備える。発光層は量子ドット複合材料を含む。量子ドット複合材料は、全無機ペロブスカイト量子ドットと、全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、を備えている。全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する。変異保護膜は、メソポーラス粒子、無機シェル層封止材、配位子交換体、マイクロカプセル、ポリマー封止材、ケイ素含有材料封止材、酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材、またはその組み合わせを含む。
本発明の上記および他の態様は、好ましいが非限定的な（１つ以上の）実施形態の以下の詳細な説明を通してよりよく理解されるだろう。以下の説明は添付の図面を参照しながら行う。
本開示の実施形態は、量子ドット複合材料およびその用途に関する。量子ドット複合材料は、半値全幅（ＦＷＨＭ）の狭い発光スペクトルおよび良好な色純度品質を示すことができる全無機ペロブスカイト量子ドットを含む。さらに、量子ドット複合材料は、全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上に変異保護膜を備えている。そのため、良好な安定性を有する。
図は必ずしも実寸であるとはかぎらない。また、具体的に図示されていない本開示の他の実施形態が存在しうる。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味をもつと見なすべきである。さらに、本開示の実施形態に開示される説明（例えば、詳細な構造、製造工程、および材料選択）は説明を目的としたものにすぎず、本開示の保護の範囲を限定するものではない。実施形態の詳細における工程および要素は、実用的な応用における実際の必要性に応じて改変または変更されることもあるだろう。本開示は実施形態の説明内容に限定されない。なお、図中、同一／同様の要素には同一／同様の符号を付している。
諸実施形態において、量子ドット複合材料は、全無機ペロブスカイト量子ドットと、全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、を備えている。
全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する。諸実施形態において、全無機ペロブスカイト量子ドットは、第１の光によって励起されて第１の光の波長と異なる波長を有する第２の光を発することができる。全無機ペロブスカイト量子ドットは良好な量子効率を有し、半値全幅（ＦＷＨＭ）の狭い発光スペクトルおよび良好な色純度品質を示す。したがって、全無機ペロブスカイト量子ドットは光に対して良好な波長変換効果を有し、発光装置内に用いられたときにその発光装置の発光効果を高める。一実施形態において、第１の光は青色発光ダイオードまたはＵＶ発光ダイオードから放出される。
全無機ペロブスカイト量子ドットは、組成および／またはサイズを調整することによってバンドギャップを変更して、放射光の色（第２の光の波長）（例えば、青、緑、赤の色域）を変更しうる。こうして柔軟な応用が可能になりうる。
全無機ペロブスカイト量子ドットはナノメートルサイズを有する。例えば、全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１ｎｍから１００ｎｍの範囲内（例えば、約１ｎｍから２０ｎｍの範囲内）の粒子径を有する。
例えば、全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3（０≦ａ≦１）の化学式を有する。あるいは、全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3（０≦ｂ≦１）の化学式を有する。
諸実施形態において、全無機ペロブスカイト量子ドットは青色量子ドット（青色全無機ペロブスカイト量子ドット）でありうる。例えば、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3の化学式を有する全無機ペロブスカイト量子ドットの一例において、０＜ａ≦１を満たす、かつ／または約７ｎｍから１０ｎｍの範囲内の粒子径を有する場合に、全無機ペロブスカイト量子ドットは青色量子ドットである。一実施形態において、励起された青色量子ドットから放射される（第２の）光は、約４００ｎｍから５００ｎｍまでの位置の波形ピーク、または／および約１０ｎｍから３０ｎｍまでの半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する。
諸実施形態において、全無機ペロブスカイト量子ドットは赤色量子ドット（赤色全無機ペロブスカイト量子ドット）でありうる。例えば、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式を有する全無機ペロブスカイト量子ドットの一例において、０．５≦ｂ≦１を満たす、かつ／または約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する場合に、全無機ペロブスカイト量子ドットは赤色量子ドットである。一実施形態において、励起された赤色量子ドットから放射される（第２の）光は、約５７０ｎｍから７００ｎｍまでの位置の波形ピーク、または／および約２０ｎｍから６０ｎｍまでのＦＷＨＭを有する。
諸実施形態において、全無機ペロブスカイト量子ドットは緑色量子ドット（緑色全無機ペロブスカイト量子ドット）でありうる。例えば、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式を有する全無機ペロブスカイト量子ドットの一例において、０≦ｂ＜０．５を満たす、かつ／または約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する場合に、全無機ペロブスカイト量子ドットは緑色量子ドットである。一実施形態において、励起された緑色全無機ペロブスカイト量子ドットから放射される第２の光は、約５００ｎｍから５７０ｎｍまでの位置の波形ピーク、または／および約１５ｎｍから４０ｎｍまでのＦＷＨＭを有する。
全無機ペロブスカイト量子ドット上に形成される変異保護膜は、全無機ペロブスカイト量子ドットに対して保護効果を提供でき、全無機ペロブスカイト量子ドットの特性が隣接する他の波長変換材料によって影響されることを防止する。例えば、組成が異なる全無機ペロブスカイト量子ドット間のイオン交換を回避できる。そのため、全無機ペロブスカイト量子ドットは、期待される組成および放射特性が影響を受けずに済むだろう。そうでない場合、保護のない全無機ペロブスカイト量子ドットに対する望ましくない影響の例として、発光位置の移動、ＦＷＨＭの広がり、等が挙げられうる。変異保護膜は、全無機ペロブスカイト量子ドットを環境的な影響（例えば、熱、光、水分、酸素ガス）から守ること、ならびに全無機ペロブスカイト量子ドットの特性の低下を回避することもできる。したがって、量子ドット複合材料は全無機ペロブスカイト量子ドットの環境耐性を向上させることができる。全無機ペロブスカイト量子ドットを保護することで所望の組成および放射特性を維持でき、したがって安定性の向上と寿命の長期化が可能となる。諸実施形態に係る量子ドット複合材料を用いることで装置製品の信頼性も高めることができる。
諸実施形態において、変異保護膜は、メソポーラス粒子、無機シェル層封止材、配位子交換体、マイクロカプセル、ポリマー封止材、ケイ素含有材料封止材、酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材、またはその組み合わせを含みうる。変異保護膜は、物理的変更属性または化学的修飾属性を有する全無機ペロブスカイト量子ドットに対して保護効果を提供することができる。
諸実施形態において、メソポーラス粒子はメソポーラス粒子の表面上に細孔を有する。メソポーラス粒子は、約２００ｎｍから１０００ｎｍの範囲内の粒子径を有しうる。メソポーラス粒子の細孔は、全無機ペロブスカイト量子ドットの粒子径より大きいか実質的に等しいサイズを有する。そのため、細孔は細孔内に埋入するように全無機ペロブスカイト量子ドットを受け入れる。例えば、細孔のサイズは約１ｎｍから１００ｎｍでありうるか、または約２ｎｍから２０ｎｍでありうる。メソポーラス粒子は比表面積が大きく、そのため全無機ペロブスカイト量子ドットに対して高い吸着性を有することができる。全無機ペロブスカイト量子ドットは物理的吸着によってメソポーラス粒子の細孔中に収まることができる。諸実施形態において、メソポーラス粒子は、光透過率が高く、かつ全無機ペロブスカイト量子ドットからの発光効率を低下させない、二酸化ケイ素（シリカ）等を含む材料を有しうる。
無機シェル層封止材は、ＩＩ族、ＩＩＩ族、Ｖ族、ＶＩ族の元素、またはその組み合わせを含有する二元化合物もしくは三元化合物（例えば、ＣｕＩｎＳ2、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、またはその組み合わせ）、ＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＶＩ族の元素を含有する二元化合物もしくは三元化合物（例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＣｄＳ、ＩｎＰ、またはその組み合わせ）、の１種類以上を含む材料を有しうる。
諸実施形態において、配位子交換体は、全無機ペロブスカイト量子ドットの表面に対する配位子交換反応によって形成されうる。配位子交換反応は、配位子を提供する化合物（例えば、酸化トリ−ｎ−オクチルホスフィン（ＴＯＰＯ）、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド（ＤＯＰＯ）、オレイン酸、オリゴマー、硫黄含有化合物、またはその組み合わせを含む）との間で生じる。配位子の間で重合またはオリゴマー形成が起こりうる。
一実施形態において、配位子交換体は、全無機ペロブスカイト量子ドットの表面に対する硫化処理によって形成される。例えば、硫化処理は、全無機ペロブスカイト量子ドットと硫黄含有化合物との間の配位子交換反応を含む。例えば、硫化処理に用いられる硫黄含有化合物は、硫黄含有第４級アンモニウム塩を含みうる。
一実施形態において、例えば、配位子交換体を形成するための硫化処理は、オレイン酸を全無機ペロブスカイト量子ドットと混合する工程と、硫黄含有化合物を含む硫化剤を、オレイン酸および全無機ペロブスカイト量子ドットと（オレイン酸および全無機ペロブスカイト量子ドットを含有する混合物と）混合する工程と、を含みうる。一実施形態において、硫化剤は、硫化剤を得るために、ハロゲンを含有する第４級アンモニウム塩が溶解した有機溶液を、硫化アルカリ金属が（水溶媒に）溶解した水溶液と混合する工程を含む方法によって作製しうる。例えば、硫化処理に用いられる、ハロゲンを含有する第４級アンモニウム塩は、Ｒ4ＮＸの式（式中、Ｒは炭素数１から２０の炭素鎖を含むアルキル基、アルコキシル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基であり、Ｘは塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）、またはヨウ素（Ｉ）である）を有しうる。例えば、アルキルフェニル基の例として、トリル基、ｐ−キシリル基等、またはその組み合わせが挙げられうる。例えば、ハロゲンを含有する第４級アンモニウム塩の例として、ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド（ＤＤＡＢ）、セチルトリメチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミド等、またはその組み合わせが挙げられうる。例えば、硫化アルカリ金属の例として、硫化ナトリウム等が挙げられうる。
例えば、硫黄含有第４級アンモニウム塩の例として、ジドデシルジメチルアンモニウムスルフィド（ＳＤＤＡ）、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムスルフィド（ＳＨＴＡ）、テトラブチルアンモニウムスルフィド（ＳＴＢＡ）等、またはその組み合わせが挙げられうる。ジドデシルジメチルアンモニウムスルフィド（ＳＤＤＡ）は、ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド（ＤＤＡＢ）（カチオン）と硫化物イオン（アニオン）との反応によって形成されうる。ヘキサデシルトリメチルアンモニウムスルフィド（ＳＨＴＡ）は、セチルトリメチルアンモニウムクロリドと硫化物イオンとの反応によって形成されうる。テトラブチルアンモニウムスルフィド（ＳＴＢＡ）は、テトラブチルアンモニウムブロミドと硫化物イオンとの反応によって形成されうる。
マイクロカプセルは全無機ペロブスカイト量子ドットおよび／またはメソポーラス粒子を被覆しうる。また、マイクロカプセルは、マイクロエマルション法によって形成されて全無機ペロブスカイト量子ドットおよび／またはメソポーラス粒子を被覆するミセルでありうる。
ポリマー封止材は全無機ペロブスカイト量子ドットを被覆しうる。いくつかの実施形態において、ポリマー封止材は、全無機ペロブスカイト量子ドットがメソポーラス粒子の細孔内に埋入した状態でメソポーラス粒子を被覆しうる。例えば、ポリマー封止材は、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、ＰＶＤＦ、ＰＶＡＣ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＣ、ＰＩ、エポキシ、シリコーン、またはその組み合わせ等を含む材料を有しうる。一実施形態において、ポリマー封止材は、上記材料の混合状態にある１種類以上の重合反応によって形成されえ、それによって全無機ペロブスカイト量子ドット／メソポーラス粒子を被覆して量子ドット複合材料を形成しうる。ポリマー封止材は高分子封止材でありうる。
ケイ素含有材料封止材は、ＳｉＯＲ、ＳｉＯ2、Ｓｉ（ＯＲ）4、またはＳｉ（ＯＭｅ）3Ｃ3Ｈ6Ｓ、またはケイ素チタン酸化物（ｓｉｌｉｃｏｎ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）を含有する封止材、またはケイ素と酸化物を含有する他の材料（シリカ）、またはその組み合わせを含みうる。いくつかの実施形態において、ケイ素含有材料封止材は全無機ペロブスカイト量子ドットに対して化学変異保護膜を提供しうる。
酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材の例として、金属／メタロイド酸化物または金属／メタロイド窒化物（Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ3等）、またはその組み合わせが挙げられうる。
図１Ａから図４は、諸実施形態に係る量子ドット複合材料の構造を示したものである。
図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、量子ドット複合材料１１は、全無機ペロブスカイト量子ドット１３と、全無機ペロブスカイト量子ドット１３の表面上における変異保護膜と、を備えている。この例において、変異保護膜はメソポーラス粒子１５Ａである。全無機ペロブスカイト量子ドット１３は、メソポーラス粒子１５Ａの細孔内に埋入される。
図２に量子ドット複合材料３１を示す。量子ドット複合材料３１が図１に示す量子ドット複合材料１１と異なる点は、変異保護膜が、メソポーラス粒子１５Ａとメソポーラス粒子１５Ａの細孔内に埋入された全無機ペロブスカイト量子ドット１３とを被覆する封止材１５Ｂ、をさらに備えていることである。例えば、封止材１５Ｂは、ポリマー封止材（例えば、高分子ポリマー）、ケイ素含有材料封止材（例えば、ＳｉＯ2等）、酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材（例えば、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ3等）、マイクロカプセル、またはその組み合わせ、の１種類以上を含む。さらに、封止材１５Ｂは透明材料を有する。
図３Ａおよび図３Ｂを参照すると、量子ドット複合材料４１は、全無機ペロブスカイト量子ドット１３と、全無機ペロブスカイト量子ドット１３の表面上に形成された変異保護膜１５Ｃと、を備えている。変異保護膜１５Ｃは一種の無機シェル層封止材でありうる。図に示すように、量子ドット複合材料４１はコア／シェル構造を有する。このとき、全無機ペロブスカイト量子ドット１３がコアであり、無機シェル層封止材が、コア（全無機ペロブスカイト量子ドット１３）の表面を覆うシェルである。無機シェル層封止材は、ＩＩ族、ＩＩＩ族、Ｖ族、ＶＩ族の元素、またはその組み合わせを含有する二元化合物もしくは三元化合物（例えば、ＣｕＩｎＳ2、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、またはその組み合わせ）、ＩＩＩ−Ｖ族またはＩＩ−ＶＩ族の元素を含有する二元化合物もしくは三元化合物（例えば、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＴｅ、ＺｎＣｄＳ、ＩｎＰ、またはその組み合わせ）、の１種類以上を含む材料を有しうる。
一実施形態において、変異保護膜１５Ｃは配位子交換体を含みうる。図３Ｃに示すように、全無機ペロブスカイト量子ドット１３の表面上の配位子は、配位子の末端にある脱離基（例えば、Ｂｒ、Ｉ等）に対する重合によって改変され、配位子の末端においてオリゴマーもしくは高分子構造を形成しうる。
一実施形態において、変異保護膜１５Ｃはマイクロカプセルを含みうる。マイクロカプセルは、マイクロエマルション法によって形成されるミセルでありうる。その目的は、図３Ｄに示すように、全無機ペロブスカイト量子ドット１３を被覆すること、および全無機ペロブスカイト量子ドット１３の表面を親水性または疎水性にすることである。
一実施形態において、変異保護膜１５Ｃは、ケイ素含有材料封止材によって形成される単層膜（シェル層）または多層膜の構造を含みうる。ケイ素含有材料封止材は、ＳｉＯＲ、ＳｉＯ2、Ｓｉ（ＯＲ）4、またはＳｉ（ＯＭｅ）3Ｃ3Ｈ6Ｓ、またはケイ素チタン酸化物含有封止材、またはケイ素と酸化物を含有する他の材料（シリカ）、またはその組み合わせを含みうる。図３Ｅに示すように、全無機ペロブスカイト量子ドット１３はＳｉＯＲ材料によって改質される。図３Ｆに示すように、全無機ペロブスカイト量子ドット１３はＳｉＯ2材料によって被覆される。
図４に量子ドット複合材料７１を示す。量子ドット複合材料７１が図３に示す量子ドット複合材料４１と異なる点は、変異保護膜１５Ｄが２層の多層膜（シェル層）構造を有することである。多層膜構造の層はそれぞれ、無機シェル層封止材、配位子交換体、マイクロカプセル、ケイ素含有材料封止材、またはその組み合わせを含みうる。他の実施形態において、変異保護膜は、それよりも多層（例えば、３層、４層、等々）の多層膜（シェル層）構造を有しうる。
本開示の量子ドット複合材料は図１から図４に示す構造に限定されず、諸実施形態に係る概念に従って調整されうる。
諸実施形態において、例えば、量子ドット複合材料は、図３Ａから図３Ｆのいずれかまたは図４に示す構造を有する、またはそれよりも多層（例えば、３層、４層等）の変異保護膜を有する量子ドット複合材料を形成した後に、それをメソポーラス粒子の細孔内に埋入することによって、形成しうる。例えば、量子ドット複合材料は、全無機ペロブスカイト量子ドットの表面を配位子交換反応もしくは硫化処理で改質した後に、その表面上に配位子交換体を有する全無機ペロブスカイト量子ドットを、メソポーラス粒子の細孔内に埋入することによって形成しうる。
諸実施形態において、例えば、図３Ａから図３Ｆのいずれかまたは図４に示す構造を有する、またはそれよりも多層（例えば、３層、４層等）の変異保護膜を有する量子ドット複合材料を、メソポーラス粒子の細孔内に埋入した後に、メソポーラス粒子上を被覆して量子ドット複合材料を形成するように、封止材（例えば、ポリマー封止材、ケイ素含有材料封止材、酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材、またはその組み合わせ）を形成しうる。例えば、量子ドット複合材料は、その表面上に配位子交換体を有する全無機ペロブスカイト量子ドットを、メソポーラス粒子の細孔内に埋入した後に、メソポーラス粒子を被覆するように封止材を形成することによって形成しうる。
諸実施形態に係る量子ドット複合材料は、波長変換素子、発光装置、光電変換デバイス（例えば、発光ダイオードパッケージ）、量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）、工場照明、ディスプレイ、太陽電池、生物発光ラベル（バイオラベル）、イメージセンサ等の多様な用途に応用できる。諸実施形態に係る量子ドット複合材料は良好な発光特性と安定した属性を有する。そのため、かかる量子ドット複合材料を用いた製品は、効率、安定性、および寿命を向上させることができる。
諸実施形態において、発光装置は発光ダイオードチップと波長変換材料とを備えている。波長変換材料は量子ドット複合材料を含む。波長変換材料（または量子ドット複合材料）は、発光ダイオードチップから発せられる第１の光によって励起されて第１の光の波長と異なる波長を有する第２の光を発することができる。
変異保護膜は、少なくとも１種類の全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の表面上に形成しうる。それにより、装置の安定性と寿命が向上するように波長変換材料の量子ドット複合材料を形成しうる。
発光装置の波長変換材料（または波長変換層）は、１種類の量子ドット複合材料／全無機ペロブスカイト量子ドットを使用することに限定されない。言い換えると、発光装置の波長変換材料（または波長変換層）は、タイプの異なる複数の変異保護膜を有する量子ドット複合材料、および／または異なる特性を有する全無機ペロブスカイト量子ドット、の２種類以上（すなわち、２種類、３種類、４種類、またはそれより多種類を使用しうる。全無機ペロブスカイト量子ドットの特性は、材料の化学式および／またはサイズに応じて調整しうる。
例えば、全無機ペロブスカイト量子ドットは、互いに異なる特性を有し、かつ混合されている、第１の全無機ペロブスカイト量子ドットと第２の全無機ペロブスカイト量子ドットとを含みうる。他の実施形態において、全無機ペロブスカイト量子ドットは、それぞれが第１の全無機ペロブスカイト量子ドットおよび第２の全無機ペロブスカイト量子ドットの特性とは異なる特性を有し、かつ混合されている、第３の全無機ペロブスカイト量子ドット、第４の全無機ペロブスカイト量子ドット、等をさらに含みうる。
例えば、第１の全無機ペロブスカイト量子ドットと第２の全無機ペロブスカイト量子ドットとは、異なる粒子径を有しうる。他の実施形態において、全無機ペロブスカイト量子ドットは、第１の全無機ペロブスカイト量子ドットおよび第２の全無機ペロブスカイト量子ドットの物品直径（ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ）とは異なる粒子径を有する、第３の全無機ペロブスカイト量子ドット、第４の全無機ペロブスカイト量子ドット、等をさらに含みうる。
いくつかの実施形態において、第１の全無機ペロブスカイト量子ドットと第２の全無機ペロブスカイト量子ドットとは、ともにＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する。第１の全無機ペロブスカイト量子ドットと第２の全無機ペロブスカイト量子ドットは、異なるａ値、および／または異なるｂ値を有する。この概念は、３種類、４種類、またはそれより多種類の全無機ペロブスカイト量子ドットを用いる例にも適用されうる。
例えば、第１の全無機ペロブスカイト量子ドットおよび第２の全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式（ただし、０．５≦ｂ≦１）を有する赤色（全無機ペロブスカイト）量子ドット、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式（ただし、０≦ｂ＜０．５）を有する緑色（全無機ペロブスカイト）量子ドット、およびＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3の化学式（ただし、０＜ａ≦１）を有する青色（全無機ペロブスカイト）量子ドット、から成る群から選択されうる。任意選択として、第１の全無機ペロブスカイト量子ドットおよび第２の全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する赤色全無機ペロブスカイト量子ドット、約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する緑色全無機ペロブスカイト量子ドット、および約７ｎｍから１０ｎｍの範囲内の粒子径を有する青色全無機ペロブスカイト量子ドット、から成る群から選択してもよい。
波長変換材料（または波長変換層）は、全無機ペロブスカイト量子ドットと併用される無機リン光体材料および／または有機リン光体材料を含む、他の種類のリン光体材料をさらに含みうる。本書において、無機リン光体材料／有機リン光体材料は、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の全無機ペロブスカイト量子ドットとは異なる量子ドット構造および／または非量子ドット構造のリン光体材料を含みうる。
例えば、無機リン光体材料の例として、アルミン酸塩のリン光体粉末（例えば、ＬｕＹＡＧ、ＧａＹＡＧ、ＹＡＧ等）、ケイ酸塩のリン光体粉末、硫化物のリン光体粉末、窒化物のリン光体粉末、フッ化物のリン光体粉末等が挙げられうる。有機リン光体材料の例として、単分子構造体、多分子構造体、オリゴマー、またはポリマーが挙げられうる。有機リン光体材料の化合物の例として、一群のペリレン、一群のベンゾイミダゾール、一群のナフタレン、一群のアントラセン、一群のフェナントレン、一群のフルオレン、一群の９−フルオレノン、一群のカルバゾール、一群のグルタルイミド、一群の１，３−ジフェニルベンゼン、一群のベンゾピレン、一群のピレン、一群のピリジン、一群のチオフェン、一群の２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ベンゾ［ｄｅ］イソキノリン−１，３−ジオン、一群のベンゾイミダゾール、またはその組み合わせが挙げられうる。例えば、黄色リン光体材料（例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ）、および／または酸窒化物、ケイ酸塩、または窒化物の成分を含有する無機黄色リン光体粉末、および／または有機黄色リン光体粉末。例えば、赤色リン光体粉末は、Ａ2［ＭＦ6］：Ｍｎ4+を含むフッ化物を含みうる。式中、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、ＮＨ4、およびその組み合わせから成る群から選択され、ＭはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒ、およびその組み合わせから成る群から選択される。任意選択として、赤色リン光体粉末は、（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕを含んでもよい。
一実施形態において、例えば、発光装置は青色発光ダイオードチップを使用し、波長変換材料は、量子ドット複合材料（化学式ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3（ただし、０≦ｂ＜０．５）（例えば、ＣｓＰｂＢｒ3）を有する、かつ／または約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する、緑色量子ドットを有するもの）と、赤色リン光体粉末Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ4+との混合物を使用する。
量子ドット複合材料は発光装置のさまざまな用途、例えば、照明灯のほか、スマートフォンの表示画面向けのディスプレイやテレビ画面等の発光モジュール（フロントライトモジュール、バックライトモジュール）、ディスプレイパネル向けの画素またはサブ画素、に用いられうる。また、異なる組成（すなわち、より多くの異なる発光波長）を有する、より多種類の全無機ペロブスカイト量子ドットを使用する場合、発光装置は、より幅広い発光スペクトル、ときに要望に応じたフルスペクトルを実現することができる。したがって、本開示による全無機ペロブスカイト量子ドットを備えた量子ドット複合材料を表示装置に使用することにより、色域、色純度、色忠実性（ｃｏｌｏｒ ｔｒｕｅｎｅｓｓ）、ＮＴＳＣ比等を向上させることができる。
例えば、発光装置は、発光ダイオードパッケージ構造体内に適用しうる。白色発光ダイオードパッケージ構造体に関する例において、波長変換材料は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットおよび赤色全無機ペロブスカイト量子ドットを含みうる（これらは青色発光ダイオードによって励起される）。あるいは、波長変換材料は、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットおよび黄色リン光体粉末を含みうる（これらは青色発光ダイオードによって励起される）。あるいは、波長変換材料は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットおよび赤色リン光体粉末を含みうる（これらは青色発光ダイオードによって励起される）。あるいは、波長変換材料は、赤色全無機ペロブスカイト量子ドット、緑色全無機ペロブスカイト量子ドット、および青色全無機ペロブスカイト量子ドットを含む（これらはＵＶ発光ダイオードによって励起される）。
図５は、一実施形態に係る発光ダイオードチップ１０２を示したものである。発光ダイオードチップ１０２は、基板１０４、エピタキシャル層１０６、第１の電極１１４、および第２の電極１１６を備えている。エピタキシャル層１０６は、基板１０４側から順に積層された、第１の型の半導体層１０８、活性層１１０、および第２の型の半導体層１１２を含んでいる。第１の電極１１４および第２の電極１１６は、第１の型の半導体層１０８および第２の型の半導体層１１２にそれぞれ接続されている。基板１０４は絶縁材料（例えば、サファイア材料）または半導体材料を含みうる。第１の型の半導体層１０８と第２の型の半導体層１１２とは逆の導電型を有する。例えば、第１の型の半導体層１０８はＮ型半導体層を有し、第２の型の半導体層１１２はＰ型半導体層を有する。このとき第１の電極１１４はＮ電極であり、第２の電極１１６はＰ電極である。例えば、第１の型の半導体層１０８はＰ型半導体層を有し、第２の型の半導体層１１２はＮ型半導体層を有する。このとき第１の電極１１４はＰ電極であり、第２の電極１１６はＮ電極である。発光ダイオードチップ１０２はフェイスアップ方式で搭載してもよいし、フリップチップ方式で搭載してもよい。フリップチップ方式に関する例において、発光ダイオードチップ１０２は上面を下に向けて載置される。その結果、第１の電極１１４および第２の電極１１６は回路基板等のベースプレートの方向を向き、はんだを介してコンタクトパッドに接合される。
図６は、別の実施形態に係る発光ダイオードチップ２０２を示したものである。発光ダイオードチップ２０２は縦型発光ダイオードチップである。発光ダイオードチップ２０２は、基板２０４とエピタキシャル層１０６とを備えている。エピタキシャル層１０６は、基板２０４から順に積層された、第１の型の半導体層１０８、活性層１１０、および第２の型の半導体層１１２を含んでいる。第１の電極２１４および第２の電極２１６は、基板２０４および第２の型の半導体層１１２にそれぞれ接続されている。基板２０４の材料は、金属、合金、導体、半導体、またはその組み合わせを含む。基板２０４は、第１の型の半導体層１０８の導電型と同じ導電型の半導体材料を含んでもよいし、第１の型の半導体層１０８とオーミ（Ｏｈｍｉ）接触を形成することができる導電材料（例えば、金属等）を含んでもよい。例えば、第１の型の半導体層１０８はＮ型半導体層を有し、第２の型の半導体層１１２はＰ型半導体層を有する。このとき第１の電極２１４はＮ電極であり、第２の電極２１６はＰ電極である。例えば、第１の型の半導体層１０８はＰ型半導体層を有し、第２の型の半導体層１１２はＮ型半導体層を有する。このとき第１の電極２１４はＰ電極であり、第２の電極２１６はＮ電極である。
一実施形態において、Ｐ型半導体層はＰ型ＧａＮ材料でありえ、Ｎ型半導体層はＮ型ＧａＮ材料でありうる。一実施形態において、Ｐ型半導体層はＰ型ＡｌＧａＮ材料でありえ、Ｎ型半導体層はＮ型ＡｌＧａＮ材料でありうる。活性層１１０は多重量子井戸構造を有する。
一実施形態において、発光ダイオードチップ１０２、２０２から発せられる第１の光は、約２２０ｎｍから４８０ｎｍの波長を有する。一実施形態において、発光ダイオードチップ１０２、２０２は、約２００ｎｍから４００ｎｍの波長を有する第１の光を発することができるＵＶ発光ダイオードチップでありうる。一実施形態において、発光ダイオードチップ１０２、２０２は、約４３０ｎｍから４８０ｎｍの波長を有する第１の光を発することができる青色発光ダイオードチップでありうる。
諸実施形態において、発光装置の波長変換材料は、波長変換層によって含有されうる、かつ／または透明材料中にドープされうる。いくつかの実施形態において、波長変換材料は発光ダイオードチップの発光側に施されうる。波長変換材料を用いる発光装置の例を以下にいくつか開示する。
図７に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体３１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体３１８は、発光ダイオードチップ３０２、基体３２０、波長変換層３２４、および反射壁３２６を備える。基体３２０は、ダイボンディング領域３２１と、ダイボンディング領域３２１を包囲するとともに受け入れ空間３２３の境界を規定する壁３２２を有する。発光ダイオードチップ３０２は受け入れ空間３２３内に設けられ、基体３２０のダイボンディング領域３２１上に接着剤によって取り付けられうる。波長変換層３２４は発光ダイオードチップ３０２の発光側に存在する。特に、波長変換層３２４は、受け入れ空間３２３の上の、発光ダイオードチップ３０２の光放出面３０２ｓに対応する部分に設けられるほか、壁３２２の上面に設けられる。反射壁３２６は、波長変換層３２４の外部側壁を取り囲む形で、および壁３２２の上面に、設けられうる。反射壁３２６は、光反射特性を有しかつ低漏光性の材料（例えば、反射ガラス、石英、光反射性付着シート、高分子プラスチック材料、または他の好適な材料）を含みうる。高分子プラスチック材料は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、エポキシ、シリコーン等、またはその組み合わせを含みうる。反射壁３２６の光反射率は追加的な充填剤粒子を添加することによって調整しうる。充填剤粒子は、異なる粒子径または異なる材料を有する複数の材料から形成される複合材料でありうる。例えば、充填剤粒子の材料は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＺｎＯ等を含みうる。この概念は他の実施形態にも適用しうる。そのため、説明は繰り返さない。本実施形態において、発光ダイオードチップ３０２は、壁３２２によって境界が規定される受け入れ空間３２３内のエアギャップによって、波長変換層３２４から離して設けられる。例えば、液体または固体状態の物質が発光ダイオードチップ３０２と接触するように受け入れ空間３２３に充填されることはない。
諸実施形態において、波長変換層３２４は１種類の波長変換材料または複数種類の波長変換材料を含む。したがって、発光ダイオードパッケージ構造体３１８の発光特性を波長変換層３２４によって調整しうる。いくつかの実施形態において、波長変換層３２４は、波長変換材料をドープした透明材料を含みうる。例えば、波長変換層３２４は、透明材料にドープした少なくとも１種類の全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3を含む。諸実施形態において、透明材料は透明ゲルを含む。透明ゲルは、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、エポキシ、シリコーン、またはその組み合わせ等を含む材料、を含みうる。諸実施形態において、透明材料は、ガラス材料またはセラミック材料を含みうる。量子ドットのガラス薄膜は、全無機ペロブスカイト量子ドットとガラス材料とを混合する工程を含む方法、によって形成しうる。あるいは、量子ドットのセラミック薄膜は、全無機ペロブスカイト量子ドットとセラミック材料とを混合する工程を含む方法、によって形成しうる。
いくつかの実施形態において、波長変換層３２４と発光ダイオードチップ３０２とは互いに分離され（本例では受け入れ空間３２３による）、波長変換層３２４が発光ダイオードチップ３０２の近くに位置することを防止している。したがって、波長変換層３２４は所望の熱安定性および化学安定性を有することができる。上記構成がなければ、これらは発光ダイオードチップ３０２による影響を受けるだろう。また、波長変換層３２４の寿命を延ばすことができる。発光ダイオードパッケージ構造体の製品信頼性を高めることができる。以後、同様の概念については繰り返さない。
変形可能な他の実施形態において、壁３２２によって境界が規定される受け入れ空間３２３のエアギャップには、透明な封止化合物（図示せず）が充填されうる。透明な封止化合物は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、エポキシ、シリコーン等、またはその組み合わせ、または他の好適な材料を含みうる。いくつかの実施形態において、透明な封止化合物は波長変換材料の１種類以上でドープしうる。変形可能な他の実施形態において、波長変換材料の１種類以上が発光ダイオードチップ３０２の光放出面に施されうる。したがって、発光ダイオードパッケージ構造体の発光特性は、波長変換層３２４の他にも、波長変換材料が（透明な）封止化合物中にドープされた（透明な）封止化合物によっても調整されうる、かつ／または発光ダイオードチップ３０２の光放出面上の波長変換材料を含む被覆層によっても調整されうる。波長変換層３２４および／または封止化合物および／または被覆層の波長変換材料の種類は、製品に対する実際の要望に従って適切に調整しうる。同様の概念は他の実施形態にも適用できるため、以下では繰り返さない。
図８に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体４１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体４１８と図７に示す発光ダイオードパッケージ構造体３１８との違いについて以下に開示する。発光ダイオードパッケージ構造体４１８は、波長変換層３２４を支持、パッケージング、または保護するための構造要素４２８をさらに含みうる。図に示すように、構造要素４２８は、波長変換層３２４をその内部に受け入れて波長変換層３２４の上面、下面を覆う受け入れ領域４２８ａを有する。構造要素４２８は、壁３２２の上面設けられる（ｄｉｓｐｏｓｅｄ ｔｈｅ ｔｏｐ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ）。このとき、波長変換層３２４が受け入れ空間３２３の上の、発光ダイオードチップ３０２の光放出面３０２ｓに対応する部分に来るように支持する。波長変換層３２４からの発光光が遮断されないよう、構造要素４２８は透明材料または透光性材料によって形成しうる。構造要素４２８は封止材料としての特性を有しうる。例えば、構造要素４２８は、石英、ガラス、高分子プラスチック材料等を含みうる。このほか、構造要素４２８は、波長変換層３２４の属性に不利な影響を与えることになる外来物質（例えば、水分、酸素ガス等）から波長変換層３２４を保護するために用いられうる。諸実施形態において、構造要素４２８は、外来物質（例えば、水分、酸素ガス等）を回避するために波長変換層３２４の表面上に設けられる保護膜および／またはケイ素チタン酸化物でありうる。ケイ素チタン酸化物は、光透過特性および抗酸化性を有するガラス材料（例えば、ＳｉＴｉＯ4等）を含みえ、被覆による方法または粘着による方法によって波長変換層３２４の表面上に膜として設けられうる。保護膜は、無機材料（例えば、金属／メタロイド酸化物（例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等）、または金属／メタロイド窒化物（例えば、Ｓｉ3Ｎ3等））を含みうる。保護膜は、被覆による方法または粘着による方法によって波長変換層３２４の表面上に膜として設けられる多層保護膜でありうる。同様の概念は他の実施形態にも適用できるため、以下では繰り返さない。反射壁３２６は、構造要素４２８の外部側壁を取り囲む形で、および壁３２２の上面に、設けられうる。
図９は、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体５１８を示したものである。発光ダイオードパッケージ構造体５１８と図８に示す発光ダイオードパッケージ構造体４１８との違いについて以下に開示する。発光ダイオードパッケージ構造体５１８は、反射壁３２６および構造要素４２８の上に設けられた光学層５３０をさらに含む。光学層５３０は、発光光の経路を調整するのに用いられうる。例えば、光学層５３０は内部に拡散用粒子を含む透明ゲルでありうる。透明ゲルは、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、エポキシ、シリコーン等、およびその組み合わせ等の１種類以上を含む。拡散用粒子はＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＺｎＯ等を含みうる。拡散用粒子は一様な直径を有してもよいし、さまざまな直径を有してもよい。同様の概念は他の実施形態にも適用できるため、以下では繰り返さない。例えば、光学層５３０は、図７の発光ダイオードパッケージ構造体３１８、図１０の発光ダイオードパッケージ構造体６１８、図１４の発光ダイオードパッケージ構造体１０１８、または他の構造体等の用途において、発光光の経路を調整するために波長変換層３２４の上に設けられうる。
図１０に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体６１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体６１８と図７に示す発光ダイオードパッケージ構造体３１８との違いについて以下に開示する。発光ダイオードパッケージ構造体６１８は、発光ダイオードチップ３０２の全体にわたって波長変換層３２４を受け入れて支持する受け入れ領域６２８ａを有し、かつ壁３２２の上に設けられる、構造要素６２８をさらに含む。波長変換層３２４の下面にある構造要素６２８は、波長変換層３２４からの発光光が遮断されないよう、透明材料または透光性材料によって形成されうる。例えば、構造要素６２８は、石英、ガラス、高分子プラスチック材料、または他の好適な材料を含みうる。同様の概念は他の実施形態にも適用できるため、以下では繰り返さない。
図１１に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体７１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体７１８と図７に示す発光ダイオードパッケージ構造体３１８との違いについて以下に開示する。発光ダイオードパッケージ構造体７１８では、図７の波長変換層３２４および反射壁３２６が省略されている。また、発光ダイオードパッケージ構造体７１８は、受け入れ空間３２３を充填する波長変換層７２４を含む。波長変換層７２４は、透明ゲルおよび波長変換材料を含みうる。透明ゲルは封止化合物として使用されえ、波長変換材料は透明ゲル中にドープされうる。波長変換層７２４は発光ダイオードチップ３０２上を被覆してもよいし、基体３２０上をさらに被覆してもよい。波長変換層７２４の透明ゲルは、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、エポキシ、シリコーン等、およびその組み合わせ等の１種類以上を含みうる。
図１２に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体８１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体８１８と図１１に示す発光ダイオードパッケージ構造体７１８との違いについて以下に開示する。発光ダイオードパッケージ構造体８１８は、波長変換層７２４を横断し、壁３２２の上に設けられる、構造要素６２８をさらに含む。構造要素６２８は、波長変換層７２４の波長変換材料を、損傷効果をもたらすことになる外来物質（例えば、水分、酸素ガス等）から保護するために用いられうる。諸実施形態において、構造要素６２８は、外来物質（例えば、水分、酸素ガス等）を回避するために波長変換層７２４の表面上に設けられる保護膜および／またはケイ素チタン酸化物でありうる。ケイ素チタン酸化物は、光透過特性および抗酸化性を有するガラス材料（例えば、ＳｉＴｉＯ4等）を含みえ、被覆による方法または粘着による方法によって波長変換層７２４の表面上に膜として設けられうる。保護膜は、無機材料（例えば、金属／メタロイド酸化物（例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等）、または金属窒化物（例えば、Ｓｉ3Ｎ3等））を含みうる。保護膜は、被覆による方法または粘着による方法によって波長変換層７２４の表面上に膜として設けられる多層保護膜でありうる。
図１３に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体９１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体９１８は、基体３２０、発光ダイオードチップ３０２、波長変換層３２４、および反射壁３２６を備えている。発光ダイオードチップ３０２は基体３２０のダイボンディング領域に設けられる。波長変換層３２４は発光ダイオードチップ３０２の光放出面に設けられる。反射壁３２６は波長変換層３２４の側壁に設けられる。発光ダイオードチップ３０２は、波長変換層３２４の開口（図示せず）を通るワイヤボンディングによって基体３２０に電気的に接続されうる。
図１４に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体１０１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体１０１８と図１３に示す発光ダイオードパッケージ構造体９１８との違いについて以下に開示する。発光ダイオードパッケージ構造体１０１８は、波長変換層３２４および反射壁３２６の上に設けられた光学層５３０をさらに含む。発光ダイオードチップ３０２は、波長変換層３２４および光学層５３０の開口（図示せず）を通るワイヤボンディングによって基体３２０に電気的に接続されうる。ワイヤボンディングは光学層５３０の上面または側面を通って引き出されうる。
図１５に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体１１１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体１１１８は、発光ダイオードチップ３０２、波長変換層３２４、および反射壁３２６を備えている。反射壁３２６は発光ダイオードチップ３０２の側壁を取り囲み、空隙部１１３４の境界を規定する。反射壁３２６の高さは発光ダイオードチップ３０２より高い。波長変換層３２４は反射壁３２６の上面３２６ｓに設けられている。波長変換層３２４と発光ダイオードチップ３０２とは空隙部１１３４によって離間距離をあけて互いに分離され、波長変換層３２４が発光ダイオードチップ３０２の近くに位置することを防止している。したがって、波長変換層３２４は所望の熱安定性および化学安定性を有することができる。上記構成がなければ、これらは発光ダイオードチップ３０２による影響を受けるだろう。また、波長変換層３２４の寿命を延ばすことができる。発光ダイオードパッケージ構造体の製品信頼性を高めることができる。以後、同様の概念については繰り返さない。
図１６に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体１２１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体１２１８は、波長変換層３２４が反射壁３２６の内部側壁に設けられている点で、図１５に示す発光ダイオードパッケージ構造体１１１８と異なっている。
図１７に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体１３１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体１３１８と図１５に示す発光ダイオードパッケージ構造体１１１８との違いについて以下に開示する。発光ダイオードパッケージ構造体１３１８は、構造要素４２８によって境界が規定される受け入れ領域４２８ａ内に波長変換層３２４が設けられ、波長変換層３２４を支持、パッケージング、または保護するための、構造要素４２８をさらに含む。波長変換層３２４を覆う構造要素４２８は、空隙部１１３４によって発光ダイオードチップ３０２から離れるように、反射壁３２６の上面３２６ｓに設けられている。波長変換層３２４からの発光光が遮断されないよう、構造要素４２８は透明材料または透光性材料によって形成しうる。構造要素４２８は封止材料としての特性を有しうる。例えば、構造要素４２８は、石英、ガラス、高分子プラスチック材料等を含みうる。このほか、構造要素４２８は、波長変換層３２４の属性に不利な影響を与えることになる外来物質（例えば、水分、酸素ガス等）から波長変換層３２４を保護するために用いられうる。諸実施形態において、構造要素４２８は、外来物質（例えば、水分、酸素ガス等）を回避するために波長変換層３２４の表面上に設けられる保護膜および／またはケイ素チタン酸化物でありうる。ケイ素チタン酸化物は、光透過特性および抗酸化性を有するガラス材料（例えば、ＳｉＴｉＯ4等）を含みえ、被覆による方法または粘着による方法によって波長変換層３２４の表面上に膜として設けられうる。保護膜は、無機材料（例えば、金属／メタロイド酸化物（例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等）、または金属窒化物（例えば、Ｓｉ3Ｎ3等））を含みうる。保護膜は、被覆による方法または粘着による方法によって波長変換層３２４の表面上に膜として設けられる多層保護膜でありうる。
一実施形態において、空隙部１１３４は液体または固体状態の物質で充填されていない空の空間でありうる。波長変換層３２４からの発光光が遮断されないよう、空隙部１１３４は透明材料または透光性材料によって形成しうる。例えば、空隙部１１３４は、石英、ガラス、高分子プラスチック材料、または他の好適な材料を含みうる。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体３１８、４１８、５１８、６１８、７１８、８１８、９１８、１０１８、１１１８、１２１８、または１３１８は白色光を発するためのものである。一例において、発光ダイオードチップ３０２は青色発光ダイオードチップでありうる。波長変換層３２４／波長変換層７２４は、黄色リン光体粉末ＹＡＧ：Ｃｅと、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、を含みうる。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす、かつ／または約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3は、その上に形成された変異保護膜を有しうる。言い換えると、波長変換層３２４／波長変換層７２４は赤色量子ドット複合材料を含む。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体３１８、４１８、５１８、６１８、７１８、８１８、９１８、１０１８、１１１８、１２１８、または１３１８は白色光を発するためのものである。一例において、発光ダイオードチップ３０２は青色発光ダイオードチップでありうる。波長変換層３２４／波長変換層７２４は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、を含みうる。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは０≦ｂ＜０．５を満たす。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。諸実施形態において、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類が、量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類の表面上に形成される。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体３１８、４１８、５１８、６１８、７１８、８１８、９１８、１０１８、１１１８、１２１８、または１３１８は白色光を発するためのものである。一例において、発光ダイオードチップ３０２はＵＶ発光ダイオードチップでありうる。波長変換層３２４／波長変換層７２４は、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含みうる。それに加えて／任意選択で、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは０＜ａ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは０≦ｂ＜０．５を満たす。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは約７ｎｍから１０ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。諸実施形態において、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類が、量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類の表面上に形成される。
図１８は、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体１４１８を示したものである。発光ダイオードパッケージ構造体１４１８は、発光ダイオードチップ３０２、反射壁３２６、および波長変換層３２４を備えている。反射壁３２６は発光ダイオードチップ３０２の側面に設けられている。波長変換層３２４は発光ダイオードチップ３０２の上面（光放出面）に設けられている。波長変換層３２４は、互いに異なる特性を有する第１の波長変換層３２４Ａと第２の波長変換層３２４Ｂとを含みうる。一実施形態において、例えば、約５７０ｎｍから７００ｎｍまでの波長位置に波形ピークを有する光を発するために、第１の波長変換層３２４Ａは赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含む。約５００ｎｍから５７０ｎｍまでの波長位置に波形ピークを有する光を発するために、第２の波長変換層３２４Ｂは緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含む。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは０≦ｂ＜０．５を満たす。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。ただし、本開示はこれには限定されない。諸実施形態において、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類が、量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類の表面上に形成される。発光ダイオードチップ３０２は、第１の電極３０２ａおよび第２の電極３０２ｂによってフリップチップ方式で基体または回路基板（図示せず）に電気的に接続されうる。
図１９に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体１５１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体１５１８は、基体３２０、発光ダイオードチップ３０２、波長変換層７２４、および反射壁３２６を備えている。反射壁３２６は基体３２０上に設けられ、受け入れ空間１５２３の境界を規定する。発光ダイオードチップ３０２は受け入れ空間１５２３内に設けられ、基体３２０上の導電要素１５３６にフリップチップ方式で電気的に接続されている。波長変換層７２４は受け入れ空間１５２３に充填され、発光ダイオードチップ３０２と接触している。
図２０に、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体１６１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体１６１８と図１９に示す発光ダイオードパッケージ構造体１５１８との違いについて以下に開示する。発光ダイオードパッケージ構造体１６１８は、波長変換層７２４および反射壁３２６の上に設けられた構造要素６２８をさらに含む。これは、パッケージングのため、または損傷効果をもたらすことになる外来物質（例えば、水分、酸素ガス等）から波長変換層７２４を保護するためのものである。諸実施形態において、構造要素６２８は、外来物質（例えば、水分、酸素ガス等）を回避するために波長変換層７２４の表面上に設けられる保護膜および／またはケイ素チタン酸化物でありうる。ケイ素チタン酸化物は、光透過特性および抗酸化性を有するガラス材料（例えば、ＳｉＴｉＯ4等）を含みえ、被覆による方法または粘着による方法によって波長変換層７２４の表面および反射壁３２６の表面上に膜として設けられうる。保護膜は、無機材料（例えば、金属／メタロイド酸化物（例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3等）、または金属／メタロイド窒化物（例えば、Ｓｉ3Ｎ3等））を含みうる。保護膜は、被覆による方法または粘着による方法によって波長変換層７２４の表面上に膜として設けられる多層保護膜でありうる。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体１５１８または１６１８は、白色光を発するためのものである。この例において、発光ダイオードチップ３０２は青色発光ダイオードチップでありうる。波長変換層７２４は、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、黄色リン光体粉末ＹＡＧ：Ｃｅと、を含みうる。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす、かつ／または約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。諸実施形態において、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3が量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の表面上に形成される。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体１５１８または１６１８は、白色光を発するためのものである。この例において、発光ダイオードチップ３０２は青色発光ダイオードチップでありうる。波長変換層７２４は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、を含みうる。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは０≦ｂ＜０．５を満たす。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。諸実施形態において、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類が、量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類の表面上に形成される。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体１５１８または１６１８は、白色光を発するためのものである。この例において、発光ダイオードチップ３０２はＵＶ発光ダイオードチップでありうる。波長変換層７２４は、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含みうる。それに加えて／任意選択で、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは０＜ａ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは０≦ｂ＜０．５を満たす。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは約７ｎｍから１０ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。諸実施形態において、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類が、量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類の表面上に形成される。
図２１は、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体１７１８を示したものである。発光ダイオードパッケージ構造体１７１８は、基体３２０、発光ダイオードチップ３０２、波長変換層３２４、および透明ゲル１７３７を備えている。発光ダイオードチップ３０２はフリップチップ方式によって基体３２０に電気的に接続される。波長変換層３２４は発光ダイオードチップ３０２の上面および側面に設けられ、これは基体３２０の上面にまで伸びうる。一実施形態において、例えば、約５７０ｎｍから７００ｎｍまでの波長位置に波形ピークを有する光を発するために、第１の波長変換層３２４Ａは、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含む。約５００ｎｍから５７０ｎｍまでの波長位置に波形ピークを有する光を発するために、第２の波長変換層３２４Ｂは緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含む。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは０≦ｂ＜０．５を満たす。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。ただし、本開示はこれには限定されない。諸実施形態において、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類が、量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類の表面上に形成される。透明ゲル１７３７は、波長変換層３２４および基体３２０を覆う封止化合物として使用しうる。
図２２に、一実施形態に係る側方型バックライトモジュール１８３８を示す。側方型バックライトモジュール１８３８は、フレーム１８２０と、光源１８２２と、導光板１８４２と、を備えている。光源１８２２はフレーム１８２０上に回路基板１８５５を備え、回路基板１８５５上に図１７に示す発光ダイオードパッケージ構造体１３１８を複数個備えている。発光ダイオードパッケージ構造体１３１８の光放出面は導光板１８４２の光入射面１８４２ａと対向する。フレーム１８２０は反射シート１８４０を含む。反射シート１８４０は、発光ダイオードパッケージ構造体１３１８から発せられた光を導光板１８４２に集束するのを促進することができる。導光板１８４２の光放出面１８４２ｂから発せられた光は光学層１８３０（またはディスプレイパネル）を上方に進む。例えば、光学層１８３０は、光学層１８３０Ａ、光学層１８３０Ｂ、光学層１８３０Ｃ、および光学層１８３０Ｄを含みうる。例えば、光学層１８３０Ａと光学層１８３０Ｄは拡散シートでありうる。光学層１８３０Ｂと光学層１８３０Ｃは輝度向上シートでありうる。光が上方の光学層１８３０Ａ、光学層１８３０Ｂ、光学層１８３０Ｃ、光学層１８３０Ｄ（またはディスプレイパネル、図示せず）に向かうよう、導光板１８４２の下に反射シート１８４４を設けてもよい。諸実施形態において、側方型バックライトモジュールは図１７の発光ダイオードパッケージ構造体１３１８を使用することに限定されない。他の実施形態において開示される発光ダイオードパッケージ構造体を使用しうる。
図２３に、一実施形態に係る直進型バックライトモジュール１９３８を示す。直進型バックライトモジュール１９３８は発光ダイオードパッケージ構造体１３１８上に二次光学要素１９４６を備えている。発光ダイオードパッケージ構造体１３１８の光放出面は光学層１８３０と対向する。反射シート１８４０は、発光ダイオードパッケージ構造体１３１８から発せられた光を光学層１８３０（またはディスプレイパネル）に集束するのを促進することができる。諸実施形態において、直進型バックライトモジュールは図１７に示す発光ダイオードパッケージ構造体１３１８を使用することに限定されない。他の実施形態において開示される発光ダイオードパッケージ構造体を使用しうる。
図２４および図２５は、それぞれ一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体２０１８の立体図と透視図である。発光ダイオードパッケージ構造体２０１８は、外部部品と電気的に接続する（例えば、回路基板２１５５の接続用パッド２１５７に接続される）ように、第１の電極２０４８および第２の電極２０５０を備えている。図に示すように、第１の電極２０４８および第２の電極２０５０はＬ字型を有する。第１の電極２０４８および第２の電極２０５０の立ち上がり部分２０５１は基体３２０の底面にあり、基体３２０によって露出している。立ち上がり部分２０５１と接続される横向き部分２０５３は壁３２２に埋め込まれ、かつ壁３２２によって露出している。発光ダイオードチップ３０２の正電極と負電極は、第１の電極２０４８および第２の電極２０５０の立ち上がり部分２０５１とワイヤボンディングによって電気的に接続されうる。波長変換層７２４は、基体３２０および壁３２２によって境界が規定される受け入れ空間３２３に充填されている。
図２６は、一実施形態に係る発光ダイオードパッケージ構造体２２１８の立体図である。発光ダイオードパッケージ構造体２２１８は、Ｌ字型を有する第１の電極２０４８および第２の電極２０５０の立ち上がり部分２０５１が基体３２０および壁３２２を越えて伸びている点で、図２４、図２５に示す発光ダイオードパッケージ構造体２０１８と異なっている。また、立ち上がり部分２０５１と接続される横向き部分２０５３は壁３２２の背後の方向に向かって伸び、回路基板２１５５の接続用パッド２１５７に電気的に接続されている。
いくつかの実施形態において、図２４および図２５に示す発光ダイオードパッケージ構造体２０１８、図２６の発光ダイオードパッケージ構造体２２１８、の基体３２０および壁３２２は、透明材料によって形成される。そのため、発光ダイオードチップ３０２から発せられた光は、光放出面を通って直接（不透明材料によって遮断されることなく、また反射材によって反射されることなく）発光ダイオードパッケージ構造体２０１８、２２１８から外に出ることができる。例えば、光は、基体３２０に垂直な方向に沿って発光ダイオードパッケージ構造体２０１８、２２１８の上面および下面から（例えば、１８０度より大きい）広角に放出されうる。
図２７から図３０に、一実施形態に係る、発光装置の製造方法を示す。
図２７を参照すると、互いに分離された導電ストリップ２３５４を形成するために、導電プレート２３５２がパターニングされている。導電プレート２３５２のパターニングは、エッチング法を含む方法によって行いうる。次に、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８の第１の電極および第２の電極（図示せず）が導電ストリップ２３５４に対応し、それにより、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８を導電プレート２３５２に電気的に接続した状態で、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８を導電プレート２３５２上に載置する。一実施形態において、第１の電極および第２の電極は、互いに離れた異なる導電ストリップ２３５４にリフロー処理によって接続しうる。その後、導電プレート２３５２を切断し、図２８に示すような差し込み型発光ユニット２４５６を形成する。一実施形態において、切断工程は打ち抜き法を含みうる。
図２９を参照すると、その後、差し込み型発光ユニット２４５６が回路基板２５５５に差し込まれ、ライトバー構造を有する発光装置２５３８を形成する。差し込み型発光ユニット２４５６は、導電ストリップ２３５４（これらは第１の電極および第２の電極として使用される）を介して回路基板２５５５に電気的に接続されうる。一実施形態において、回路基板２５５５は、差し込み型発光ユニット２４５６が動作するのに必要な電力を供給する駆動回路を備える。
図３０を参照すると、ライトバー構造を有する発光装置２５３８が熱分散部２６６０の上に設けられている。また、ランプケーシング２６５８が発光装置２５３８を覆い、管状ランプ構造を有する発光装置２６３８を形成するように設けられている。
諸実施形態において、例えば、図７から図２１に示す発光ダイオードパッケージ構造体３１８、４１８、５１８、６１８、７１８、８１８、９１８、１０１８、１１１８、１２１８、１３１８、１４１８、１５１８、１６１８、１７１８は、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８に対して適用しうる。いくつかの実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８は、図７から図１２の発光ダイオードパッケージ構造体３１８、４１８、５１８、６１８、７１８、８１８を、透明材料によって形成される基体３２０および壁３２２とともに使用する。したがって、発光ダイオードチップ３０２から発せられた光は、光放出面を通って直接（不透明材料によって遮断されることなく、また反射材によって反射されることなく）発光ダイオードパッケージ構造体３１８、４１８、５１８、６１８、７１８、８１８、２３１８から外に出ることができる。例えば、光は、基体３２０に垂直な方向に沿って発光ダイオードパッケージ構造体３１８、４１８、５１８、６１８、７１８、８１８、２３１８の上面および下面から（例えば、１８０度より大きい）広角に放出されうる。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８／差し込み型発光ユニット２４５６は、白色光を発するためのものである。この例において、発光ダイオードチップ３０２は青色発光ダイオードチップでありうる。波長変換材料は、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、黄色リン光体粉末ＹＡＧ：Ｃｅと、を含みうる。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす、かつ／または約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。諸実施形態において、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3が量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の表面上に形成される。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８／差し込み型発光ユニット２４５６は、白色光を発するためのものである。この例において、発光ダイオードチップ３０２は青色発光ダイオードチップでありうる。波長変換材料は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、を含みうる。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは０≦ｂ＜０．５を満たす。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。諸実施形態において、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類が、量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類の表面上に形成される。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８／差し込み型発光ユニット２４５６は、白色光を発するためのものである。この例において、発光ダイオードチップ３０２はＵＶ発光ダイオードチップでありうる。波長変換材料は、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含みうる。それに加えて／任意選択で、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは０＜ａ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは０≦ｂ＜０．５を満たす。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは約７ｎｍから１０ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。諸実施形態において、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類が、量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類の表面上に形成される。
図３１に、一実施形態に係る差し込み型発光ユニット２７５６を示す。差し込み型発光ユニット２７５６は、発光ダイオードチップ３０２と、基体２７６１と、第１の電極挿入脚２７６６と、第２の電極挿入脚２７６８と、を備えている。基体２７６１は、第１のベースプレート２７６２と、第２のベースプレート２７６４と、絶縁層２７７４と、を備えている。絶縁層２７７４は第１のベースプレート２７６２と第２のベースプレート２７６４との間に設けられ、第１のベースプレート２７６２と第２のベースプレート２７６４とを電気的に絶縁する。発光ダイオードチップ３０２は、ダイボンディングプレートとして用いられる基体２７６１に含まれるダイボンディング領域に設けられる。絶縁層２７７４を横切る発光ダイオードチップ３０２は、第１のベースプレート２７６２および第２のベースプレート２７６４上にフリップチップ方式で設けられている。発光ダイオードチップ３０２の正電極および負電極は、第１の電極挿入脚２７６６および第２の電極挿入脚２７６８（これらは第１のベースプレート２７６２および第２のベースプレート２７６４からそれぞれ伸びる）と電気的に接続するように、第１のベースプレート２７６２の第１のコンタクトパッド２７７０および第２のベースプレート２７６４の第２のコンタクトパッド２７７２に電気的に接続される。発光ダイオードチップ３０２は、第１のコンタクトパッド２７７０および第２のコンタクトパッド２７７２に、はんだ（図示せず）を介して電気的に接続されうる。
図３２に、別の実施形態に係る差し込み型発光ユニット２８５６を示す。差し込み型発光ユニット２８５６は、透明ゲル２８３７と、図３１に示す差し込み型発光ユニット２７５６と、を含む。透明ゲル２８３７は、発光ダイオードチップ３０２と基体２７６１の全体を覆うほか、第１の電極挿入脚２７６６と第２の電極挿入脚２７６８の一部を覆う。
図３３に、別の実施形態に係る差し込み型発光ユニット２９５６を示す。差し込み型発光ユニット２９５６が図３２に示す差し込み型発光ユニット２８５６と異なる点は、透明ゲル２８３７が発光ダイオードチップ３０２の全体を覆うとともに、発光ダイオードチップ３０２が載置される基体２７６１の表面の一部を覆うが、第１の電極挿入脚２７６６および第２の電極挿入脚２７６８は覆わないことである。
諸実施形態において、差し込み型発光ユニット２８５６または２９５６は、透明ゲル２８３７中にドープされた状態で波長変換材料を含みうるか、または波長変換材料を含み、かつ発光ダイオードチップ３０２の表面上に設けられる波長変換層を含みうる。諸実施形態において、透明ゲル２８３７は、任意の好適な透明なポリマー材料（例えば、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＣ、ＰＩ、ＰＤＭＳ、エポキシ、シリコーン）、または他の好適な材料、またはその組み合わせを含みうる。発光光特性を実際の要望に従って変更するために、透明ゲル２８３７に他の物質をドープしてもよい。例えば、発光光の経路を変更するために透明ゲル２８３７中に拡散用粒子をドープしうる。拡散用粒子はＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＺｎＯ等を含みえ、かつ／または同一の粒子径または異なる粒子径を有しうる。
図３４に、一実施形態に係る発光装置３０３８を示す。電球構造を有する発光装置３０３８は、図３３に示す差し込み型発光ユニット２９５６と、ケーシング本体３０７６と、透明なランプカバー３０７８と、回路基板３０８０と、を備えている。差し込み型発光ユニット２９５６は回路基板３０８０に挿入され、回路基板３０８０の駆動回路３０８２と電気的に接続するように、回路基板３０８０に電気的に接続される。差し込み型発光ユニット２９５６は、回路基板３０８０とともに受け入れ空間（これは、ケーシング本体３０７６と、ケーシング本体３０７６に接続される透明なランプカバー３０７８と、によって境界が規定されている）内に設けられる。
本開示に示す透明ゲルは、任意の好適な透明なポリマー材料（例えば、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＣ、ＰＩ、ＰＤＭＳ、エポキシ、シリコーン）、または他の好適な材料、またはその組み合わせを含みうる。
発光光特性を実際の要望に従って変更するために、透明ゲルに他の物質をドープしてもよい。例えば、発光光の経路を変更するために透明ゲル中に拡散用粒子をドープしうる。拡散用粒子はＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＺｎＯ等を含みえ、かつ／または同一の粒子径または異なる粒子径を有しうる。
本開示の発光装置は上記の諸実施形態に限定されず、他の種類の発光ダイオードパッケージ構造体を含みえ、表示装置の発光モジュール（例えば、バックライトモジュールまたはフロントライトモジュール）、または照明装置（例えば、管形電灯、電球）に対して適用しうる、または他の種類の構造を有しうる。
１ユニットの発光ダイオードパッケージ構造体は１ユニットの発光ダイオードチップのみに限定されず、同一の色／波長もしくは異なる色／波長の光を発するために複数ユニットの発光ダイオードチップを使用しうる。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体２０１８、２２１８、および差し込み型発光ユニット２８５６、２９５６は、白色光を発するためのものである。この例において、発光ダイオードチップ３０２は青色発光ダイオードチップでありうる。波長変換材料は、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、黄色リン光体粉末ＹＡＧ：Ｃｅと、を含みうる。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす、かつ／または約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。諸実施形態において、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3は量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の表面上に形成される。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体２０１８、２２１８、および差し込み型発光ユニット２８５６、２９５６は、白色光を発するためのものである。この例において、発光ダイオードチップ３０２は青色発光ダイオードチップでありうる。波長変換材料は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、を含みうる。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは０≦ｂ＜０．５を満たす、それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。諸実施形態において、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類が、量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類の表面上に形成される。
諸実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体２０１８、２２１８、および差し込み型発光ユニット２８５６、２９５６は、白色光を発するためのものである。この例において、発光ダイオードチップ３０２は、ＵＶ発光ダイオードチップでありうる。波長変換材料は、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含みうる。それに加えて／任意選択で、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは０＜ａ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは０≦ｂ＜０．５を満たす。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは０．５≦ｂ≦１を満たす。それに加えて／任意選択で、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは約７ｎｍから１０ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する。それに加えて／任意選択で、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する。諸実施形態において、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類が、量子ドット複合材料に含有される。言い換えると、変異保護膜は、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3、および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の少なくとも１種類の表面上に形成される。
諸実施形態に係る量子ドット複合材料は、波長変換膜の使用に適用できる。
図３５に、一実施形態に係る波長変換膜３５７７を示す。波長変換膜３５７７は、量子ドット複合材料（例えば、図１から図４に示す量子ドット複合材料１１、３１、４１、７１、または別のタイプの量子ドット複合材料）と、透明な基材３５７９と、を備えている。量子ドット複合材料は透明な基材３５７９中に混合される。透明な基材３５７９は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、エポキシ、およびシリコーンの１種類以上、またはその組み合わせ等を含む材料を有しうる。諸実施形態において、透明な基材３５７９はガラス材料またはセラミック材料を含みうる。量子ドット複合材料は、ガラス量子ドット薄膜またはセラミック量子ドット薄膜を形成するために、ガラス材料またはセラミック材料と混合されうる。透明な基材３５７９は可撓性材料であってもよいし、非可撓性材料であってもよい。
図３６に、別の実施形態に係る波長変換膜３６７７を示す。波長変換膜３６７７は、量子ドット複合材料（例えば、図１から図４に示す量子ドット複合材料１１、３１、４１、７１、または別のタイプの量子ドット複合材料）と、透明なベースプレート３６８７と、を備えている。例えば、量子ドット複合材料は、被覆による方法によって透明なベースプレート３６８７上に設けられ、透明なベースプレート３６８７の上に量子ドット薄層３６８９を形成しうる。波長変換膜３６７７は可撓性ベースプレートであってもよいし、非可撓性ベースプレートであってもよい。透明なベースプレート３６８７は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、エポキシ、およびシリコーンの１種類以上、またはその組み合わせ等を含む材料を有しうる。諸実施形態において、透明なベースプレート３６８７はガラス材料またはセラミック材料を含みうる。
諸実施形態において、図３５の波長変換膜３５７７および図３６の波長変換膜３６７７は、太陽光を吸収して太陽光のうち植物の生育に無益な（元の）波長を有する部分光（ｐｏｒｔｉｏｎ ｌｉｇｈｔ）を、植物によって吸収されて植物の生育を益するのに好適な（変換後の）波長を有する光に変換することができ、かつ（変換後の）波長を有する光を発することができるように、設計されうる。例えば、約６００ｎｍから７００ｎｍの範囲内の波長を有する赤色光はクロロフィルによって吸収できるうえ、植物の生育または開花を向上させ、かつ開花期間を伸ばすことができる。例えば、上記波長変換膜の量子ドット複合材料は、約６２０ｎｍから６８０ｎｍの範囲内の波長を有する赤色光を発するために、０．５≦ｂ≦１を満たす、かつ／または約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を使用する。量子ドット複合材料は全無機ペロブスカイト量子ドット上に変異保護膜を備え、それにより、全無機ペロブスカイト量子ドットは太陽光に対する耐性が向上するとともに、製品の安定性および寿命が向上する。
諸実施形態において、量子ドット複合材料を含む波長変換材料は、マイクロサイズのデバイスに適用しうる。以下の説明では、ある量子ドット発光ダイオードおよび画素構成を例に挙げて実施形態を説明する。
図３７は、一実施形態に係る量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）の立体図である。量子ドット発光ダイオードは発光層３７６３を含む。発光層３７６３は、全無機ペロブスカイト量子ドットを含む量子ドット複合材料（例えば、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットを含む赤色量子ドット複合材料、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットを含む緑色量子ドット複合材料、青色全無機ペロブスカイト量子ドットを含む青色量子ドット複合材料、またはその組み合わせ）を含む。発光層３７６３は、正孔注入層３７６５と電子注入層３７６７との間に設けられうる。正孔注入層３７６５に接してアノード３７６９（例えば、透明なアノード）が設けられうる。電子注入層３７６７の上にはカソード３７７５が設けられうる。赤色量子ドット複合材料は、０．５≦ｂ≦１を満たす、かつ／または約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含む。また、変異保護膜は赤色全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上に存在する。緑色量子ドット複合材料は、０≦ｂ＜０．５を満たす、かつ／または約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含む。また、変異保護膜は緑色全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上に存在する。青色量子ドット複合材料は、０＜ａ≦１を満たす、かつ／または約７ｎｍから１０ｎｍの範囲内の粒子径を有する、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3を含む。また、変異保護膜は青色全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上に存在する。
諸実施形態において、量子ドット複合材料を含む波長変換材料は、マイクロサイズの発光装置（例えば、従来の発光ダイオードよりサイズの小さいマイクロ発光ダイオード（マイクロＬＥＤ））に適用しうる。
例えば、図３８および図３９は、それぞれ一実施形態に係る発光装置３１８４の立体図と断面図である。諸実施形態において、発光装置３１８４は、発光ダイオードチップ３１０２と、波長変換層３１２４と、間隙層Ｓと、を備えたマイクロ発光ダイオード素子でありうる。発光ダイオードチップ３１０２は、対向する表面３１０２Ｓ１と表面３１０２Ｓ２とを含む。表面３１０２Ｓ１は発光ダイオードチップ３１０２の光放出面である。波長変換層３１２４は、発光ダイオードチップ３１０２の発光側に存在する。波長変換層３１２４は互いに離れた状態で、発光ダイオードチップ３１０２の表面３１０２Ｓ１上に設けられている。発光ダイオードチップ３１０２の表面３１０２Ｓ１の間隙層Ｓは、波長変換層３１２４の間にそれぞれ設けられている。
一実施形態において、発光ダイオードチップ３１０２は、表面３１０２Ｓ１上に第１の電極３２１４を、また表面３１０２Ｓ２上に第２の電極３２１６を、それぞれ備えた縦型発光ダイオードチップでありうる。発光ダイオードチップ３１０２の発光側と第１の電極３２１４とは、発光装置３１８４の同じ側にある。
一実施形態において、波長変換層３１２４は、少なくとも波長変換層３１２４Ｒ、波長変換層３１２４Ｇ、波長変換層３１２４Ｂを含む。波長変換層３１２４Ｒは発光ダイオードチップ３１０２によって励起されて赤色光を発することができる。波長変換層３１２４Ｇは発光ダイオードチップ３１０２によって励起されて緑色光を発することができる。波長変換層３１２４Ｂは発光ダイオードチップ３１０２によって励起されて青色光を発することができる。ディスプレイの用途においてこの構成は画素として使用しうる。このとき、個々の波長変換層３１２４は個々のサブ画素として機能する。言い換えると、波長変換層３１２４Ｒは赤色サブ画素に対応し、波長変換層３１２４Ｇは緑色サブ画素に対応し、波長変換層３１２４Ｂは青色サブ画素に対応する。
諸実施形態において、波長変換層３１２４は白色サブ画素に対応する波長変換層３１２４Ｗをさらに含みうる。波長変換層３１２４Ｗは間隙層Ｓによって波長変換層３１２４Ｒ、３１２４Ｇ、３１２４Ｂから分離されえ、発光ダイオードチップ３１０２の表面３１０２Ｓ１上に設けられうる。
画素は、少なくとも赤色サブ画素、緑色サブ画素、および青色サブ画素を含む。画素は設計に従って白色サブ画素をさらに含みうる。複数の上記画素もしくはサブ画素をアレイ構成で配列してもよい。
諸実施形態において、間隙層Ｓは光吸収材または／および反射材を含有する材料を含みえ、それにより、異なる色のサブ画素の光どうしの影響を回避し、ディスプレイの表示効果を向上させうる。例えば、光吸収材は、黒色ゲル等、またはその組み合わせを含みうる。例えば、反射材は、白色ゲル等、またはその組み合わせを含みうる。
さらに、第１の電極３２１４は、第１の電極３２１４Ｒ、第１の電極３２１４Ｇ、第１の電極３２１４Ｂ、および第１の電極３２１４Ｗを含みうる。これらはそれぞれ、赤色サブ画素、緑色サブ画素、青色サブ画素、および白色サブ画素に対応する。第２の電極３２１６は、赤色サブ画素、緑色サブ画素、青色サブ画素、および白色サブ画素の共通電極でありうる。他の実施形態において、異なる色のサブ画素に対応する、互いに分離された電極（第１の電極群３２１４と同様のもの）を使用しうる。異なる色のサブ画素は、対応する個々の電極によって独立に制御されて、光を発するように指定または派生されうる。
諸実施形態において、例えば、発光ダイオードチップ３１０２は、約２００ｎｍから４００ｎｍの波長を有する第１の光を発するＵＶ発光ダイオードチップでありうる。このほか、発光ダイオードチップ３１０２は、約４３０ｎｍから４８０ｎｍの波長を有する第１の光を発する青色発光ダイオードチップでありうる。
諸実施形態において、赤色サブ画素に対応する波長変換層３１２４Ｒの波長変換材料は、０．５≦ｂ≦１を満たす、かつ／または約１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有する、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、を含む赤色量子ドット複合材料、を含みうる。緑色サブ画素に対応する波長変換層３１２４Ｇの波長変換材料は、０≦ｂ＜０．５を満たす、かつ／または約８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有する、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3と、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、を含む緑色量子ドット複合材料、を含みうる。青色サブ画素に対応する波長変換層３１２４Ｂの波長変換材料は、０＜ａ≦１を満たす、かつ／または約７ｎｍから１０ｎｍの範囲内の粒子径を有する、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3と、青色全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜、および／または青色リン光体粉末と、を含む青色量子ドット複合材料、を含みうる。波長変換材料は透明材料中にドープされうる。
青色発光ダイオードチップである発光ダイオードチップ３１０２の一例において、青色サブ画素に対応する波長変換層３１２４Ｂは透明材料でありえ、そのため、青色サブ画素から発せられる青色光が発光ダイオードチップ３１０２によって直接供給される。白色サブ画素に対応する波長変換層３１２４Ｗは、黄色リン光体粉末（例えば、ＹＡＧ：Ｃｅ）を含みうる。この黄色リン光体粉末は、発光ダイオードチップ３１０２から発せられる第１の光（約４３０ｎｍから４８０ｎｍの波長を有する青色光）の一部によって励起されることによって黄色光を発することができる。黄色光は残りの青色光と混合されて、発光白色光を生成する。
諸実施形態において、図３８および図３９に示すマイクロ発光ダイオードは、マイクロ発光ダイオードディスプレイ（マイクロＬＥＤディスプレイ）に適用しうる。マイクロ発光ダイオードは従来の発光ダイオード技術に比べてサイズが小さく、隣接する２画素間の離間距離をミリメートルのサイズレベルからマイクロメートルのサイズレベルに縮めることができる。したがって、高密度かつ微細な加工寸法の発光ダイオードのアレイを１つの集積回路チップ上に形成することが可能になる。色の正確な制御がより容易になる。発光ダイオードの利点（例えば、高い効率、高い輝度、高い信頼性、および短い応答時間、等）を利用することにより、デバイスは寿命の向上、輝度の向上、安定した材料安定性または寿命、焼き付きの低減等の利点を得ることができる。バックライト光源を用いない自己発光素子は、省エネルギー、単純な構造、小型、薄型モジュール等の利点を得ることができる。また、マイクロ発光ダイオード技術の使用により、高い解像度を実現することができる。
本開示は以下の実施形態を参照することによって理解が深まりうる。
〔全無機ペロブスカイト量子の作製〕
〔全無機ペロブスカイト量子の作製〕
０．８１４ｇのＣｓ2ＣＯ3、４０ｍＬのオクタデセン（ＯＤＥ）、および２．５ｍＬのオレイン酸（ＯＡ）を１００ｍＬの三つ口ボトルに入れ、真空かつ１２０℃の条件下で１時間にわたって脱水工程を実施した。次に、その三つ口ボトルを窒素ガス系統中で１５０℃に加熱し、Ｃｓ2ＣＯ3とオレイン酸を完全に反応させてＣｓ前駆体（オレイン酸セシウム前駆体）を得た。
次に、５ｍＬのＯＤＥと０．１８８ｍｍｏｌのＰｂＸ2（式中、Ｘ＝Ｃｌ、Ｂｒ、またはＩ、またはその組み合わせであり、全無機ペロブスカイト量子ドット中に含まれるハロゲン元素によって決まる）を２５ｍＬの三つ口ボトルに入れ、真空かつ１２０℃の条件下で１時間にわたって脱水工程を実施した。続いて、０．５ｍＬのオレイルアミンと０．５ｍＬのＯＡとをこの三つ口ボトルに注入した。溶液が透明になった後、加熱温度を１４０〜２００℃（全無機ペロブスカイト量子ドットの粒子径を調節するように決定される）に上げた。次に、０．４ｍＬのオレイン酸セシウム前駆体を三つ口ボトルに素早く注入した。５秒間待った後、反応系を冷水浴中で冷却した。続いて遠心精製を実施して全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3を得た。
〔赤色／緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3〕
〔赤色／緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3〕
図４０に、諸実施形態に係るＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の全無機ペロブスカイト量子ドットのＸ線回折パターンを示す。図４０に示すＸＲＤパターンは、上から順に、ＣｓＰｂＩ3、ＣｓＰｂ（Ｂｒ0.2Ｉ0.8）3、ＣｓＰｂ（Ｂｒ0.3Ｉ0.7）3、ＣｓＰｂ（Ｂｒ0.4Ｉ0.6）3、ＣｓＰｂ（Ｂｒ0.5Ｉ0.5）3、ＣｓＰｂ（Ｂｒ0.6Ｉ0.4）3に対応する。その核生成温度はすべて１８０℃である。ＢｒとＩのさまざまな比を有する、合成ペロブスカイト量子ドットのＸＲＤパターンを、立方相のＣｓＰｂＩ3およびＣｓＰｂＢｒ3の標準的なＸＲＤパターンと比較すると、合成した全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3のピーク位置のすべてが立方相の標準パターンに一致することがわかるだろう。このことは、合成した全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3がすべて立方相を有することを示している。
図４１は、約４６０ｎｍの発光光によって励起した全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の規格化フォトルミネセンス（ＰＬ）スペクトルを示したものである。ピーク位置（最大強度の位置）と半値全幅（ＦＷＨＭ）のデータを表１にまとめる。図４２に、ＣＩＥ色度図における全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の位置を示す。
図４１、図４２、および表１の結果から、Ｉ元素含有量が増加してＢｒ元素含有量が減少するように変化する、すなわちｂが０．４から１に増加する場合に、全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3が赤方偏移効果（すなわち、ピーク位置が約５５７ｎｍから約６８７ｎｍに徐々にシフトする現象）を有することがわかる。この現象は、量子閉じ込め効果で説明することができるだろう。言い換えると、全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の発光スペクトルの赤方偏移は、Ｉ元素含有量の増加に伴って材料サイズが増加することが原因である。なぜなら、Ｉイオンの直径はＢｒイオンの直径よりも大きいからである。
ｂ＝０．５〜１を満たす全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3は赤色量子ドットである。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ0.4Ｉ0.6）3は約６２５ｎｍにおいて最大発光位置を有する。これは一般的な市場状況において赤色発光波長範囲に準拠している。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ0.4Ｉ0.6）3は３５ｎｍのＦＷＨＭを有するが、これは一般的な商業用赤色リン光体粉末よりも狭い。このことは、色純度品質が向上していることを示す。したがって、全無機ペロブスカイト量子ドットを発光装置に適用すると、製品の発光効率を高めることができる。このほか、全無機ペロブスカイト量子ドットを他の種類のリン光体材料とともに発光装置に適用すると、製品の演色性を高めることができる。
全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3のうち、ｂ＝０．４を満たす全無機ペロブスカイト量子ドット（ＣｓＰｂ（Ｂｒ0.6Ｉ0.4）3）は緑色量子ドットである。緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ0.6Ｉ0.4）3は５５７ｎｍにおいて最大発光位置を有する。これは一般的な市場状況において緑色発光波長範囲に準拠している。緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ0.6Ｉ0.4）3は２７ｎｍのＦＷＨＭを有するが、これは一般的な商業用緑色リン光体粉末よりも狭い。このことは、色純度品質が向上していることを示す。したがって、全無機ペロブスカイト量子ドットを発光装置に適用すると、製品の発光効率を高めることができる。このほか、全無機ペロブスカイト量子ドットを他の種類のリン光体材料とともに発光装置に適用すると、製品の演色性を高めることができる。
〔全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3〕
〔全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3〕
図４３に、諸実施形態に係るＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3（ただし、ａ＝０，０．５，１）の全無機ペロブスカイト量子ドットのＸ線回折パターンを示す。合成したペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3のＸＲＤパターンと、立方相のＣｓＰＢｒ3およびＣｓＰｂＣｌ3の標準的なＸＲＤパターンを比較すると、合成した全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3のピーク位置のすべてが立方相の標準パターンに一致することがわかるだろう。このことは、合成した全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3がすべて立方相を有することを示している。全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3の核生成温度はすべて１８０℃である。
図４４は、波長３８０ｎｍの光によって励起した、諸実施形態に係るＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3（ａ＝０，０．５，１）の全無機ペロブスカイト量子ドットにおける規格化ＰＬスペクトルである。ピーク位置（最大強度の位置）と半値全幅（ＦＷＨＭ）のデータを表２にまとめる。図４５に、ＣＩＥ色度図における全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3の位置を示す。
図４４、図４５および表２の結果から、Ｃｌ元素含有量が減少してＢｒ元素含有量が増加するように変化する、すなわちｂが１から０に減少する場合に、全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3が赤方偏移効果（すなわち、ピーク位置が約４０６ｎｍから約５１４ｎｍに徐々にシフトする現象）を有することがわかる。この現象は、量子閉じ込め効果で説明することができるだろう。言い換えると、全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3の発光スペクトルの赤方偏移は、Ｃｌ元素含有量の減少に伴って材料サイズが増加することが原因である。なぜなら、Ｃｌイオンの直径はＢｒイオンの直径よりも小さいからである。全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3のうち、ａ＝０を満たす全無機ペロブスカイト量子ドット（ＣｓＰｂＢｒ3；ｂ＝１を満たす化学式ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3に等しい）は、緑色量子ドットである。また、ａ＝０．５，１を満たす全無機ペロブスカイト量子ドット（ＣｓＰｂ（Ｃｌ0.5Ｂｒ0.5）3、ＣｓＰｂＣｌ3）は青色量子ドットである。
図４６に示すのは、図４１と図４４の規格化ＰＬスペクトルを重ね合わせた規格化ＰＬスペクトルである。全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3が、異なるＣｌ、Ｂｒ、Ｉ含有量に応じてさまざまな発光特性を有することがわかる。これらの発光光は、赤、緑、および青の範囲を含み、それぞれのＦＷＨＭは狭い。したがって、全無機ペロブスカイト量子ドットの組成をしかるべく調整することによって、期待ピーク位置の発光光を得ることができる。全無機ペロブスカイト量子ドットを用いる発光装置は、良好なオプトエレクトロニック特性を示すことができる。
〔量子ドット複合材料−メソポーラス粒子の変異保護膜〕
〔量子ドット複合材料−メソポーラス粒子の変異保護膜〕
以下に示す工程によって量子ドット複合材料を形成した。合成した全無機ペロブスカイト量子ドット群（粒子径は約１０ｎｍの範囲内で、結晶面間隔は約５．７８Å）を非極性ヘキサン溶媒（１０ｍｇ／ｍｌ）中で混合し、全無機ペロブスカイト量子ドット溶液を作製した。次に、二酸化ケイ素メソポーラス粒子（約１２ｎｍ〜１４ｎｍのサイズを有する細孔を有する）を全無機ペロブスカイト量子ドット溶液に混合した。このとき、全無機ペロブスカイト量子ドットと二酸化ケイ素メソポーラス粒子との比率を約１：１０とした。混合物を約１時間にわたって攪拌した後、混合物に対して３０００ｒｐｍの遠心処理を１０分間、行い、量子ドット複合材料の粉末を得た。
図４７は、変異保護膜を有しない比較例の全無機ペロブスカイト量子ドット（ＰＱＤｓ）および一実施形態の量子ドット複合材料（ＭＰ−ＰＱＤｓ）のＰＬスペクトルである。この実施形態のスペクトルは比較例に比べて約１０ｎｍの赤方偏移を示している。赤方偏移の原因は、メソポーラス粒子の細孔のうちの同じものに全無機ペロブスカイト量子ドットが軽度に凝集することでありうる。実施形態と比較例における発光波形ピークのＦＷＨＭの差は非常に小さい。
図４８および図４９は、さまざまな実施例の発光ダイオードパッケージ構造体のＰＬスペクトルである。発光ダイオードパッケージ構造体の形成は、全無機ペロブスカイト量子ドットまたは量子ドット複合材料を透明な封止化合物（シリコーン／シリコーン樹脂）と混合して形成した接着剤を、青色発光ダイオードチップ（波長４５０ｎｍを有する光を発するもの）上に吐出した後、接着剤を硬化させることによって行った。
図４８に示す比較例の結果において、Ｇ−ＰＱＤｓの曲線は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3の使用を示す。Ｒ−ＰＱＤｓの曲線は、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ0.4Ｉ0.6）3の使用を示す。Ｇ−ＰＱＤｓ＋Ｒ−ＰＱＤｓの曲線は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3と赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ0.4Ｉ0.6）3との混合物の使用を示す。図４８のすべての比較例において、全無機ペロブスカイト量子ドット上に変異保護膜は形成されていない。図４８に示す結果から、曲線Ｇ−ＰＱＤｓ＋Ｒ−ＰＱＤｓの波形ピークの位置と、Ｇ−ＰＱＤｓおよびＲ−ＰＱＤｓの曲線の波形ピークの位置との間に相違があることがわかる。さらに、曲線Ｇ−ＰＱＤｓ＋Ｒ−ＰＱＤｓのＦＷＨＭは、Ｇ−ＰＱＤｓおよびＲ−ＰＱＤｓの曲線のＦＷＨＭより幅広い。このような結果は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットと赤色全無機ペロブスカイト量子ドットとの間で生じるイオン交換現象によるものと推定される。混合物のこの不安定性は製品用途にとって不適切である。
図４９において、Ｒ−ＰＱＤｓ（比較例）の曲線は、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ0.4Ｉ0.6）3の使用を示す。ＭＰ Ｇ−ＰＱＤｓ（実施形態）の曲線は、変異保護膜としての二酸化ケイ素メソポーラス粒子と緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3とによって形成される量子ドット複合材料の使用を示す。ＭＰ Ｇ−ＰＱＤ＋Ｒ−ＰＱＤｓ（実施形態）の曲線は、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットを含む量子ドット複合材料（ＭＰ Ｇ−ＰＱＤｓ）と赤色全無機ペロブスカイト量子ドット（Ｒ−ＰＱＤｓ）との混合物の使用を示す。図４９に示す結果から、変異保護膜を含む量子ドット複合材料を使用すると、組成が異なる全無機ペロブスカイト量子ドット間のイオン交換という混和現象を回避できることがわかる。したがって、組成が異なる全無機ペロブスカイト量子ドットのそれぞれが、期待される固有の発光特性（すなわち、狭いＦＷＨＭおよび高い発光強度）を依然として示すことができる。
図５０は、ＣＩＥ色度図における発光ダイオードパッケージ構造体の位置を示す。発光ダイオードパッケージは、青色発光ダイオードチップ（青色チップ）、ならびに緑色全無機ペロブスカイト量子ドットとメソポーラス粒子によって形成される量子ドット複合材料（ＭＰ Ｇ−ＰＱＤｓ）と赤色全無機ペロブスカイト量子ドット（Ｒ−ＰＱＤｓ）との混合物を含む。青色発光ダイオードチップは、青色光を供給して混合物を励起するためのものである。諸実施形態に係る変異保護膜を備えた量子ドット複合材料を用いるディスプレイは、１０４％に達するＮＴＳＣ比を有することができる。これは従来のリン光体粉末を用いたディスプレイのＮＴＳＣ比（８６％）より高い。諸実施形態に係る変異保護膜を備えた量子ドット複合材料を用いるディスプレイは、優れた表示効果を有する。
〔量子ドット複合材料−配位子交換体、メソポーラス粒子、ポリマー封止材の変異保護膜〕
〔量子ドット複合材料−配位子交換体、メソポーラス粒子、ポリマー封止材の変異保護膜〕
ここで論じる全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3は、〔全無機ペロブスカイト量子の作製〕の項に開示した方法に従って作製できる。
量子ドット複合材料（ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡで示す）を、全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3の表面に硫化処理を施すことによって生成した。硫化処理に用いた硫化剤（ＳＤＤＡ）の作製は、ジドデシルジメチルアンモニウムブロミド（ＤＤＡＢ）を有機トルエン溶媒に溶解させて有機溶液を作製するとともに、硫化ナトリウムを水溶媒に溶解させて水溶液を作製した後、有機溶液と水溶液とを混合して硫化剤を得ることによって作製した。有機溶液と水溶液との混合時には、水溶液中の硫化物イオン（アニオン）がジドデシルジメチルアンモニウムブロミド（ＤＤＡＢ）（カチオン）と結合し、水溶液から有機溶液（有機トルエン相）に移行する傾向がある。硫化処理方法は、１．５ｍＬの全無機ペロブスカイト量子ドット（ＣｓＰｂＢｒ3）溶液（１０ｍｇ／ｍＬ）と１０μＬのオレイン酸とを１０分間にわたって均一に混合した後、１．５ｍＬの硫化剤ＳＤＤＡを添加する、というものであった。硫化処理によって得た混合物に対して９０００ｒｐｍの遠心処理を行った後、ヘキサン中に分散させてＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡ溶液を得た。ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡ溶液を乾燥させて量子ドット複合材料ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡを得た。
以下に示す工程によって量子ドット複合材料（ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡで示す）を形成した。量子ドット複合材料ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡを非極性ヘキサン溶媒（１０ｍｇ／ｍｌ）中で混合して混合溶液を作製した。次に、二酸化ケイ素メソポーラス粒子をこの混合溶液に混合した。このとき、全無機ペロブスカイト量子ドットと二酸化ケイ素メソポーラス粒子との比率を約１：１０とした。混合物を約１時間にわたって攪拌した後、４０００ｒｐｍの遠心処理を３０分間、行い、量子ドット複合材料ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡの粉末を得た。
量子ドット複合材料（ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡ＠ＰＭＭＡで示す）を下記の要領で作製した。２０ｍｇの量子ドット複合材料ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡ、３ｍＬのメタクリル酸メチル、および１０ｍｇのＢＡＳＦ触媒を混合して混合物を作製し、混合物を１０分間にわたって攪拌した後、鋳型に入れた混合物をオーブンによって５０℃で１０分間、乾燥させた。本開示では、量子ドット複合材料を表す記号の末尾の用語「＠ＰＭＭＡ」は、その量子ドット複合材料がポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）ポリマー封止材を最外層として有することを意味する。
図５１は、全無機ペロブスカイト量子ドットおよび量子ドット複合材料のＰＬスペクトルを示す。緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3（比較例）の曲線は、５１５ｎｍの発光位置と約２１ｎｍのＦＷＨＭを有する。表面を硫化処理で改質した一実施形態の緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3の曲線（ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡの記号で示す）は、５１５ｎｍの発光位置と約２１ｎｍのＦＷＨＭを有する。物理吸着反応を相互に起こす二酸化ケイ素メソポーラス粒子を含んだ一実施形態の量子ドット複合材料ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡの曲線（ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡの記号で示す）は、５２４ｎｍの赤方偏移発光位置と約２２ｎｍのＦＷＨＭを有する。これは、全無機ペロブスカイト量子ドットの凝集現象によるものと考えられる。量子ドット複合材料ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡの二酸化ケイ素メソポーラス粒子がメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）ポリマー封止材によって覆われる、一実施形態の量子ドット複合材料ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡの曲線（ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡ＠ＰＭＭＡの記号で示す）は、５２３ｎｍの赤方偏移発光位置と約２２ｎｍのＦＷＨＭを有する。
図５２に、全無機ペロブスカイト量子ドットと量子ドット複合材料の熱安定性に関する試験結果を示す。量子ドット複合材料ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡ＠ＰＭＭＡは１００℃で７０％に達する発光強度を有し、それ以外の材料より良好な熱安定性を有する。
図５３に、量子ドット複合材料の熱回復に関する試験結果を示す。量子ドット複合材料ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡ＠ＰＭＭＡは、高温加熱後も室温において９５％の発光強度を有し、安定した特性を示す。
〔発光ダイオードパッケージ構造体〕
〔発光ダイオードパッケージ構造体〕
図５４は、異なる波長変換材料を用いた発光ダイオードパッケージ構造体の、ある時間内における光出力パワー（ＬＯＰ）曲線を示す。波長変換材料はそれぞれ、参照用である商業用ＹＡＧリン光体粉末（商業用ＹＡＧ）；変異保護膜が形成されていない、比較例の全無機ペロブスカイト量子ドット（保護のないＱＤ）；変異保護膜としてポリマー封止材が全無機ペロブスカイト量子ドット上に形成された、実施形態の量子ドット複合材料（ポリマー封止材保護膜付きのＱＤ）；二層構造の変異保護膜を全無機ペロブスカイト量子ドット上に有する、実施形態の量子ドット複合材料（Ｓｉ基体およびポリマー封止材保護膜付きのＱＤ）であって、二層構造の変異保護膜のうちの内層がケイ素含有材料封止材であり、二層構造の変異保護膜のうちの外層がポリマー封止材のもの、である。本開示において、記号「Ｗ／Ｏ」は「なし（ｗｉｔｈｏｕｔ）」を、記号「Ｗ」は「あり（ｗｉｔｈ）」を意味する。図５４に示す結果から、諸実施形態に係る量子ドット複合材料を用いた発光ダイオードパッケージ構造体は、ある時間内における光出力パワーの減少量が、全無機ペロブスカイト量子ドット上に変異保護膜がない比較例に比べて緩和されていることがわかる。したがって、諸実施形態は製品信頼性が向上している。
〔白色発光ダイオードパッケージ構造体〕
〔白色発光ダイオードパッケージ構造体〕
以下に示す工程によって白色発光ダイオードパッケージ構造体を形成した。緑色リン光体材料（緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3／緑色リン光体粉末β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+）と赤色リン光体材料（Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ4+）とをシリコーン接着剤（ダウコーニングＯＥ６６３１；Ａ接着剤：Ｂ接着剤＝１：２）中で均一に混合して接着剤混合物を得た。次に、この接着剤混合物を真空脱泡機で脱泡してリン光体ペーストを得た。リン光体ペーストを青色発光ダイオードチップに滴下した後、オーブンに入れて１５０℃で２時間かけて硬化し、白色発光ダイオードパッケージ構造体を得た。
図５５に、各白色発光ダイオードパッケージ構造体に用いられる、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3を含む量子ドット複合材料（ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡ＠ＰＭＭＡ）と、従来の緑色リン光体粉末β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+とについての、発光スペクトルの比較を示す。実施形態の量子ドット複合材料ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡ＠ＰＭＭＡは比較例より狭い約２３ｎｍのＦＷＨＭを有し、実施形態の波形ピークの位置は５２３ｎｍである。
図５６に、実施形態の白色発光ダイオードパッケージ構造体（上図、ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡ＠ＰＭＭＡと記載のもの）と、比較例の従来の白色発光ダイオードパッケージ構造体（下図、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+と記載のもの）とについての、エレクトロルミネセンススペクトルの比較を示す。実施形態の白色発光ダイオードパッケージ構造体の緑色範囲における光波形のＦＷＨＭは、比較例よりも狭い。
図５７に、実施形態の白色発光ダイオードパッケージ構造体（ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3／ＳＤＤＡ＠ＰＭＭＡで示す）と、比較例の従来の白色発光ダイオードパッケージ構造体（β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ2+で示す）とについての、ＮＴＳＣ比の比較を示す。実施形態の白色発光ダイオードパッケージ構造体のほうが広い色域のＮＴＳＣ比を有する。
〔熱安定性試験〕
〔熱安定性試験〕
図５８に、実施形態の量子ドット複合材料（ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3）と比較例の全無機ペロブスカイト量子ドット（ＣｓＰｂＢｒ3）の熱安定性結果を示す。試験は、熱制御器によって２５℃から１００℃の温度範囲で実施した。温度が上昇するにつれ、実施形態の量子ドット複合材料（全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3が二酸化ケイ素メソポーラス粒子の変異保護膜中に埋入したもの、ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3で示した曲線）は、相対発光強度の低下量が、比較例（変異保護膜のない全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3。ＣｓＰｂＢｒ3で示した曲線）よりも小さい。したがって、実施形態の量子ドット複合材料のほうが良好な熱安定性を有する。
図５９Ａおよび図５９Ｂは、それぞれ実施形態の量子ドット複合材料（ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3）と比較例の全無機ペロブスカイト量子ドット（ＣｓＰｂＢｒ3）との熱サイクル試験結果である。実施形態の量子ドット複合材料は、熱サイクル実施後の室温での発光強度が、熱サイクル実施前の室温での発光強度にほぼ等しい。また、図５９Ａと図５９Ｂの結果の比較から、実施形態の量子ドット複合材料が比較例より良好な熱安定性を有することがわかる。
図６０、図６１、および図６２に、各実施形態の発光ダイオードパッケージ構造体の温度許容度試験の曲線を示す。波長変換材料には、異なるタイプの変異保護膜を備えた、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットの量子ドット複合材料を用いている。変異保護膜はそれぞれ、ポリマー封止材（ポリマー封止材保護膜付きの緑色ＱＤ、と記載）；内層がケイ素含有材料封止材で外層がポリマー封止材の二層構造のもの（Ｓｉ基体およびポリマー封止材保護膜付き緑色ＱＤ、と記載）；およびメソポーラス粒子（メソポーラスを備えた緑色ＱＤ、と記載）である。図６３は、変異保護膜が形成されていない緑色全無機ペロブスカイト量子ドットを用いた、比較例の発光ダイオードパッケージ構造体（保護のない緑色ＱＤ、と記載）の温度許容度試験の曲線を示す。規格化曲線は、加熱過程前の最大出力パワーを１００％として得たものである。曲線に関するデータを表３に示す。図６０、図６１、図６２、図６３、および表３の結果から、全無機ペロブスカイト量子ドット上に変異保護膜を有する、実施形態の量子ドット複合材料が、比較例より良好な温度許容特性を有することがわかる。
〔光安定性試験〕
図６４は、実施形態の量子ドット複合材料（ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3）と比較例の全無機ペロブスカイト量子ドット（ＣｓＰｂＢｒ3）における光安定性の試験結果である。試験方法は、ＵＶ光（波長３６５ｎｍ、パワー６Ｗ）を用いて、ヘキサン溶媒中に分散した実施形態の量子ドット複合材料ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3と比較例の全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3とに照射を行う、というものである。９６時間の光照射後における比較例の全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3の相対発光強度は、照射前の条件を基準として４０％まで低下している。９６時間の光照射後における実施形態の量子ドット複合材料ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3の相対発光強度は、照射前の条件を基準として８０％に低下している。したがって、実施形態の量子ドット複合材料ＭＰ−ＣｓＰｂＢｒ3は比較例より良好な光安定性を有する。
〔波長変換膜〕
〔波長変換膜〕
図６５に、実施形態の波長変換膜の発光スペクトル（λex＝４６０ｎｍ）と、クロロフィルａおよびクロロフィルｂの吸収スペクトルとの比較を示す。この波長変換膜は、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットと、赤色全無機ペロブスカイト量子ドット上に変異保護膜として存在する二酸化ケイ素メソポーラス粒子と、によって形成される、量子ドット複合材料を有する。図６６Ａから図６６Ｃは、比較例の赤色リン光体粉末の発光スペクトルと、クロロフィルａの吸収スペクトルとの比較を示す。比較例はそれぞれ、従来の赤色リン光体粉末であるＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ2+、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎ4+、ＣａＳ：Ｅｕ2+を使用している。図６５から図６６Ｃの結果によると、実施形態に係る赤色全無機ペロブスカイト量子ドットからの発光は赤色光の波長域であり、比較例に比べてクロロフィルａにおける赤色光吸収とよく一致している。
開示した実施形態により、全無機ペロブスカイト量子ドット上に変異保護膜を備えた量子ドット複合材料は、良好な発光特性と安定した特性を示すことができる。したがって、上記量子ドット複合材料の使用によって装置製品の効率、安定性、および寿命を向上させることができる。
これまで本発明を例示によって、また好ましい実施形態に沿って説明してきたが、本発明はそれらに限定されないことを理解するべきである。むしろ、本発明はさまざまな改変および類似の構成および手順をも包含することを想定している。したがって、かかる改変および類似の構成および手順をすべて含むよう、添付の特許請求の範囲の範囲は最も広範囲に解釈するべきである。
１１ 量子ドット複合材料
１３ 量子ドット
１５Ａ メソポーラス粒子
１５Ｂ 封止材
１５Ｃ 変異保護膜
１５Ｄ 変異保護膜
３１ 量子ドット複合材料
４１ 量子ドット複合材料
７１ 量子ドット複合材料
１０２ 発光ダイオードチップ
１０４ 基板
１０６ エピタキシャル層
１０８ 第１の型の半導体層
１１０ 活性層
１１２ 第２の型の半導体層
１１４ 第１の電極
１１６ 第２の電極
２０２ 発光ダイオードチップ
２０４ 基板
２１４ 第１の電極
２１６ 第２の電極
３０２ 発光ダイオードチップ
３０２ａ 第１の電極
３０２ｂ 第２の電極
３０２ｓ 光放出面
３１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
３２０ 基体
３２１ ダイボンディング領域
３２２ 壁
３２３ 受け入れ空間
３２４ 波長変換層
３２４Ａ 波長変換層
３２４Ｂ 波長変換層
３２６ 反射壁
３２６ｓ 上面
４１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
４２８ 構造要素
４２８ａ 受け入れ領域
５１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
５３０ 光学層
６１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
６２８ 構造要素
６２８ａ 受け入れ領域
７１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
７２４ 波長変換層
８１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
９１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１０１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１１１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１１３４ 空隙部
１２１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１３１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１４１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１５１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１５２３ 受け入れ空間
１５３６ 導電要素
１６１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１７１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１７３７ 透明ゲル
１８２０ フレーム
１８２２ 光源
１８３０ 光学層
１８３０Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｄ 光学層
１８３８ バックライトモジュール
１８４０ 反射シート
１８４２ 導光板
１８４２ａ 光入射面
１８４２ｂ 光放出面
１８４４ 反射シート
１８５５ 回路基板
１９３８ バックライトモジュール
１９４６ 二次光学要素
２０１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
２０４８ 第１の電極
２０５０ 第２の電極
２０５１ 立ち上がり部分
２０５３ 横向き部分
２１５５ 回路基板
２１５７ 接続用パッド
２２１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
２３１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
２３５２ 導電プレート
２３５４ 導電ストリップ
２４５６ 差し込み型発光ユニット
２５３８ 発光装置
２５５５ 回路基板
２６３８ 発光装置
２６５８ ランプケーシング
２６６０ 熱分散部
２７５６ 差し込み型発光ユニット
２７６１ 基体
２７６２ ベースプレート
２７６４ ベースプレート
２７６６ 電極挿入脚
２７６８ 電極挿入脚
２７７０ コンタクトパッド
２７７２ コンタクトパッド
２７７４ 絶縁層
２８３７ 透明ゲル
２８５６ 差し込み型発光ユニット
２９５６ 差し込み型発光ユニット
３０３８ 発光装置
３０７６ ケーシング本体
３０７８ ランプカバー
３０８０ 回路基板
３０８２ 駆動回路
３１０２ 発光ダイオードチップ
３１０２Ｓ１ 表面
３１０２Ｓ２ 表面
３１２４ 波長変換層
３１２４Ｒ／Ｇ／Ｂ／Ｗ 波長変換層
３１８４ 発光装置
３２１４ 第１の電極
３２１４Ｒ／Ｇ／Ｂ／Ｗ 第１の電極
３２１６ 第２の電極
３５７７ 波長変換膜
３５７９ 基材
３６７７ 波長変換膜
３６８７ ベースプレート
３６８９ 量子ドット薄層
３７６３ 発光層
３７６５ 正孔注入層
３７６７ 電子注入層
３７６９ アノード
３７７５ カソード
Ｓ 間隙層
１３ 量子ドット
１５Ａ メソポーラス粒子
１５Ｂ 封止材
１５Ｃ 変異保護膜
１５Ｄ 変異保護膜
３１ 量子ドット複合材料
４１ 量子ドット複合材料
７１ 量子ドット複合材料
１０２ 発光ダイオードチップ
１０４ 基板
１０６ エピタキシャル層
１０８ 第１の型の半導体層
１１０ 活性層
１１２ 第２の型の半導体層
１１４ 第１の電極
１１６ 第２の電極
２０２ 発光ダイオードチップ
２０４ 基板
２１４ 第１の電極
２１６ 第２の電極
３０２ 発光ダイオードチップ
３０２ａ 第１の電極
３０２ｂ 第２の電極
３０２ｓ 光放出面
３１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
３２０ 基体
３２１ ダイボンディング領域
３２２ 壁
３２３ 受け入れ空間
３２４ 波長変換層
３２４Ａ 波長変換層
３２４Ｂ 波長変換層
３２６ 反射壁
３２６ｓ 上面
４１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
４２８ 構造要素
４２８ａ 受け入れ領域
５１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
５３０ 光学層
６１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
６２８ 構造要素
６２８ａ 受け入れ領域
７１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
７２４ 波長変換層
８１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
９１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１０１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１１１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１１３４ 空隙部
１２１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１３１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１４１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１５１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１５２３ 受け入れ空間
１５３６ 導電要素
１６１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１７１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
１７３７ 透明ゲル
１８２０ フレーム
１８２２ 光源
１８３０ 光学層
１８３０Ａ／Ｂ／Ｃ／Ｄ 光学層
１８３８ バックライトモジュール
１８４０ 反射シート
１８４２ 導光板
１８４２ａ 光入射面
１８４２ｂ 光放出面
１８４４ 反射シート
１８５５ 回路基板
１９３８ バックライトモジュール
１９４６ 二次光学要素
２０１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
２０４８ 第１の電極
２０５０ 第２の電極
２０５１ 立ち上がり部分
２０５３ 横向き部分
２１５５ 回路基板
２１５７ 接続用パッド
２２１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
２３１８ 発光ダイオードパッケージ構造体
２３５２ 導電プレート
２３５４ 導電ストリップ
２４５６ 差し込み型発光ユニット
２５３８ 発光装置
２５５５ 回路基板
２６３８ 発光装置
２６５８ ランプケーシング
２６６０ 熱分散部
２７５６ 差し込み型発光ユニット
２７６１ 基体
２７６２ ベースプレート
２７６４ ベースプレート
２７６６ 電極挿入脚
２７６８ 電極挿入脚
２７７０ コンタクトパッド
２７７２ コンタクトパッド
２７７４ 絶縁層
２８３７ 透明ゲル
２８５６ 差し込み型発光ユニット
２９５６ 差し込み型発光ユニット
３０３８ 発光装置
３０７６ ケーシング本体
３０７８ ランプカバー
３０８０ 回路基板
３０８２ 駆動回路
３１０２ 発光ダイオードチップ
３１０２Ｓ１ 表面
３１０２Ｓ２ 表面
３１２４ 波長変換層
３１２４Ｒ／Ｇ／Ｂ／Ｗ 波長変換層
３１８４ 発光装置
３２１４ 第１の電極
３２１４Ｒ／Ｇ／Ｂ／Ｗ 第１の電極
３２１６ 第２の電極
３５７７ 波長変換膜
３５７９ 基材
３６７７ 波長変換膜
３６８７ ベースプレート
３６８９ 量子ドット薄層
３７６３ 発光層
３７６５ 正孔注入層
３７６７ 電子注入層
３７６９ アノード
３７７５ カソード
Ｓ 間隙層
Claims (43)
- ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する全無機ペロブスカイト量子ドットと、
前記全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、
を備えた量子ドット複合材料。 - 前記変異保護膜は、メソポーラス粒子、無機シェル層封止材、配位子交換体、マイクロカプセル、ポリマー封止材、ケイ素含有材料封止材、酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材、またはその組み合わせを含む、請求項１に記載の量子ドット複合材料。
- 前記ケイ素含有材料封止材は、ケイ素チタン酸化物（ｓｉｌｉｃｏｎ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）含有封止材を含む、請求項２に記載の量子ドット複合材料。
- 前記変異保護膜は前記メソポーラス粒子を含み、前記メソポーラス粒子は細孔を有する表面を有し、前記全無機ペロブスカイト量子ドットは前記細孔内に埋入される、請求項２に記載の量子ドット複合材料。
- 前記変異保護膜は前記配位子交換体をさらに含み、前記配位子交換体は、前記メソポーラス粒子の前記細孔内に埋入される前記全無機ペロブスカイト量子ドットの前記表面上に存在する、請求項４に記載の量子ドット複合材料。
- 配位子交換体は、前記全無機ペロブスカイト量子ドットの前記表面に対して実施される硫化処理によって形成される、請求項５に記載の量子ドット複合材料。
- 前記変異保護膜は、前記メソポーラス粒子を被覆する、前記ポリマー封止材、前記ケイ素含有材料封止材、または前記酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材をさらに含む、請求項５に記載の量子ドット複合材料。
- 前記メソポーラス粒子は２００ｎｍから１０００ｎｍの範囲内の粒子径を有し、前記メソポーラス粒子は１ｎｍから１００ｎｍのサイズを有する細孔を有する、請求項２および４から７のいずれか一項に記載の量子ドット複合材料。
- 前記細孔は２ｎｍから２０ｎｍの前記サイズを有する、請求項８に記載の量子ドット複合材料。
- 前記メソポーラス粒子は、二酸化ケイ素を含む材料を有し、
前記無機シェル層封止材は、ＩＩ族、ＩＩＩ族、Ｖ族、ＶＩ族の元素、またはその組み合わせを含有する二元化合物もしくは三元化合物を含む材料を有し、
前記ケイ素含有材料封止材は、ＳｉＯＲ、ＳｉＯ2、Ｓｉ（ＯＲ）4、またはＳｉ（ＯＭｅ）3Ｃ3Ｈ6Ｓ、またはその組み合わせを含み、
前記配位子交換体は、配位子を提供する、酸化トリ−ｎ−オクチルホスフィン（ＴＯＰＯ）、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド（ＤＯＰＯ）、オレイン酸、オリゴマー、硫黄含有化合物、またはその組み合わせを含み、
前記ポリマー封止材は、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、ＰＶＤＦ、ＰＶＡＣ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＣ、ＰＩ、エポキシ、シリコーン、またはその組み合わせを含む材料を有し、
前記酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材は、金属酸化物、金属窒化物、またはその組み合わせを含む材料を有する、
請求項２に記載の量子ドット複合材料。 - 前記硫黄含有化合物は硫黄含有第４級アンモニウム塩を含む、請求項１０に記載の量子ドット複合材料。
- 前記全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式（ただし、０．５≦ｂ≦１）を有する赤色全無機ペロブスカイト量子ドット、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式（ただし、０≦ｂ＜０．５）を有する緑色全無機ペロブスカイト量子ドット、またはＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3の化学式（ただし、０＜ａ≦１）を有する青色全無機ペロブスカイト量子ドット、またはその組み合わせを含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の量子ドット複合材料。
- 前記赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは１０ｎｍから１４ｎｍの範囲内の粒子径を有し、前記緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは８ｎｍから１２ｎｍの範囲内の粒子径を有し、前記青色全無機ペロブスカイト量子ドットは７ｎｍから１０ｎｍの範囲内の粒子径を有する、請求項１２に記載の量子ドット複合材料。
- 発光ダイオードパッケージ、量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）、工場照明、ディスプレイ、太陽電池、生物発光ラベル、イメージセンサに用いるための、請求項１から１３のいずれか一項に記載の量子ドット複合材料。
- 量子ドット複合材料を含む波長変換膜であって、前記量子ドット複合材料は、
ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する全無機ペロブスカイト量子ドットと、
前記全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、
を備え、
前記変異保護膜は、メソポーラス粒子、無機シェル層封止材、配位子交換体、マイクロカプセル、ポリマー封止材、ケイ素含有材料封止材、酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材、またはその組み合わせを含む、
波長変換膜。 - 透明な基材をさらに含み、前記量子ドット複合材料は前記透明な基材中に混合される、請求項１５に記載の波長変換膜。
- 透明なベースプレートをさらに含み、前記量子ドット複合材料は前記透明なベースプレート上に設けられる、請求項１５に記載の波長変換膜。
- 前記全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式（ただし、０．５≦ｂ≦１）を有する赤色量子ドットを含み、前記波長変換膜は太陽光を吸収することによって励起されて、植物に吸収されるために６２０ｎｍから６８０ｎｍの波長を有する赤色光を発する、請求項１５から１７のいずれか一項に記載の波長変換膜。
- ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する全無機ペロブスカイト量子ドットを提供する工程と、
前記全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上に変異保護膜を形成する工程と、
を含む、量子ドット複合材料の製造方法。 - 前記全無機ペロブスカイト量子ドットの前記表面上に前記変異保護膜を形成する前記工程は、前記全無機ペロブスカイト量子ドットをメソポーラス粒子の表面の細孔に埋入する工程を含む、請求項１９に記載の、量子ドット複合材料の製造方法。
- 前記全無機ペロブスカイト量子ドットの前記表面に前記変異保護膜を形成する前記工程は、
前記全無機ペロブスカイト量子ドットを前記メソポーラス粒子の前記表面の前記細孔に埋入する前記工程の前に、前記全無機ペロブスカイト量子ドットの前記表面に対して硫化処理を実施する工程と、
前記メソポーラス粒子をポリマー封止材で被覆する工程と、
をさらに含む、請求項２０に記載の、量子ドット複合材料の製造方法。 - 前記硫化処理は、配位子交換反応によって前記全無機ペロブスカイト量子ドットを硫黄含有化合物と反応させる工程を含む、請求項２１に記載の、量子ドット複合材料の製造方法。
- 前記硫黄含有化合物は硫黄含有第４級アンモニウム塩を含む、請求項２２に記載の、量子ドット複合材料の製造方法。
- 前記硫化処理は、
前記全無機ペロブスカイト量子ドットをオレイン酸と混合する工程と、
前記オレイン酸と前記全無機ペロブスカイト量子ドットとを、前記硫黄含有化合物を有する硫化剤と混合する工程と、
を含み、
前記硫化剤は、ハロゲンを含有する第４級アンモニウム塩が溶解した有機溶液と、硫化アルカリ金属が溶解した水溶液と、を混合する工程を含む方法によって作製される、
請求項２２に記載の、量子ドット複合材料の製造方法。 - 前記ハロゲンを含有する第４級アンモニウム塩はＲ4ＮＸ（Ｒは炭素数１から２０の炭素鎖を含む、アルキル基、アルコキシル基、フェニル基、またはアルキルフェニル基であり、Ｘは塩素、臭素、またはヨウ素である）の式を有する、請求項２４に記載の、量子ドット複合材料の製造方法。
- 発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップから発せられる第１の光によって励起されて前記第１の光の波長と異なる波長を有する第２の光を発することができる、波長変換材料であって、量子ドット複合材料を含む波長変換材料と、
を備える発光装置であって、
前記量子ドット複合材料は、
ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する全無機ペロブスカイト量子ドットと、
前記全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、
を備え、
前記変異保護膜は、メソポーラス粒子、無機シェル層封止材、配位子交換体、マイクロカプセル、ポリマー封止材、ケイ素含有材料封止材、酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材、またはその組み合わせを含む、
発光装置。 - 前記変異保護膜は前記メソポーラス粒子を含み、前記メソポーラス粒子は細孔を有する表面を有し、前記全無機ペロブスカイト量子ドットは前記細孔内に埋入される、請求項２６に記載の発光装置。
- 前記メソポーラス粒子は、二酸化ケイ素を含む材料を有し、
前記無機シェル層封止材は、ＩＩ族、ＩＩＩ族、Ｖ族、ＶＩ族の元素、またはその組み合わせを含有する二元化合物もしくは三元化合物を含む材料を有し、
前記ケイ素含有材料封止材は、ＳｉＯＲ、ＳｉＯ2、Ｓｉ（ＯＲ）4、またはＳｉ（ＯＭｅ）3Ｃ3Ｈ6Ｓ、またはその組み合わせを含み、
前記配位子交換体は、配位子を提供する、酸化トリ−ｎ−オクチルホスフィン（ＴＯＰＯ）、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド（ＤＯＰＯ）、オレイン酸、オリゴマー、硫黄含有化合物、またはその組み合わせを含み、
前記ポリマー封止材は、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、ＰＶＤＦ、ＰＶＡＣ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＣ、ＰＩ、エポキシ、シリコーン、またはその組み合わせを含む材料を有し、
前記酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材は、金属酸化物、金属窒化物、またはその組み合わせを含む材料を有する、
請求項２６に記載の発光装置。 - 前記全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式（ただし、０．５≦ｂ≦１）を有する赤色全無機ペロブスカイト量子ドット、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式（ただし、０≦ｂ＜０．５）を有する緑色全無機ペロブスカイト量子ドット、またはＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3の化学式（ただし、０＜ａ≦１）を有する青色全無機ペロブスカイト量子ドット、またはその組み合わせを含む、請求項２６から２８のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂＢｒ3の化学式を有する前記緑色量子ドットを含み、
前記波長変換材料はＫ2ＳｉＦ6：Ｍｎ4+をさらに含み、
前記発光ダイオードチップは青色発光ダイオードチップを含む、
請求項２９に記載の発光装置。 - 前記発光ダイオードチップの発光側に波長変換層を備え、
前記波長変換層は前記波長変換材料を含む、
請求項２６から３０のいずれか一項に記載の発光装置。 - 互いに分離された状態で前記発光ダイオードチップの前記発光側に設けられる、複数の前記波長変換層と、
前記複数の前記波長変換層の間に設けられる複数の間隙層であって、光吸収材または反射材を含む複数の間隙層と、
を含む、請求項３１に記載の発光装置。 - マイクロ発光ダイオードである、請求項２６から３２のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記発光ダイオードチップの向き合う面に第１の電極と第２の電極とを有する前記発光ダイオードチップ、前記発光ダイオードチップの前記発光側と前記第１の電極とは、前記発光ダイオードチップの同じ側にある、請求項３２から３３のいずれか一項に記載の発光装置。
- ディスプレイに対して適用され、少なくとも赤色サブ画素、緑色サブ画素、および青色サブ画素をそれぞれ含む画素を含み、
前記赤色サブ画素、前記緑色サブ画素、および前記青色サブ画素のそれぞれは、前記複数の前記波長変換層の１つを含み、
前記画素の１つの前記赤色サブ画素、前記緑色サブ画素、および前記青色サブ画素に対応する前記複数の前記波長変換層は、前記複数の前記間隙層によって互いに分離された状態で前記発光ダイオードチップの前記発光側に設けられる、
請求項３２から３４のいずれか一項に記載の発光装置。 - 前記画素の前記それぞれは、前記複数の前記波長変換層の別の１つを含み、かつ前記複数の前記間隙層によって前記赤色サブ画素、前記緑色サブ画素、および前記青色サブ画素から分離される白色サブ画素、をさらに含む、請求項３５に記載の発光装置。
- 前記波長変換層と前記発光ダイオードチップとは互いに接触しているか、または互いに分離している、請求項３１に記載の発光装置。
- 前記波長変換層は透明ゲルをさらに含み、前記波長変換材料は前記透明ゲル中にドープされる、請求項３１に記載の発光装置。
- 積層され、かつ互いに異なる発光波長を有する複数の前記波長変換層を含む、請求項３１に記載の発光装置。
- 前記波長変換層および前記発光ダイオードチップをパッケージングする透明ゲルをさらに含む、請求項３１に記載の発光装置。
- 構造要素をさらに備え、
前記構造要素は、前記波長変換層がその内部に受け入れられる受け入れ領域を有し、前記波長変換層を支持、パッケージング、保護するために前記波長変換層の上面および下面を覆う設計、
前記構造要素は、前記波長変換層の前記下面に存在し、前記波長変換層がその内部に受け入れられる前記受け入れ領域を有し、前記波長変換層を支持する設計、または
前記構造要素は、前記波長変換層を保護するために前記波長変換層の前記上面に存在する設計、
を含む構成によって前記構造要素が設けられる、
請求項３１に記載の発光装置。 - 前記波長変換層の外側に反射壁をさらに備える、請求項２６に記載の発光装置。
- 量子ドット複合材料を含む発光層を備え、前記量子ドット複合材料は、
ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式（式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）を有する全無機ペロブスカイト量子ドットと、
前記全無機ペロブスカイト量子ドットの表面上の変異保護膜と、
を備え、
前記変異保護膜は、メソポーラス粒子、無機シェル層封止材、配位子交換体、マイクロカプセル、ポリマー封止材、ケイ素含有材料封止材、酸化物もしくは窒化物の誘電体封止材、またはその組み合わせを含む、
量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）。
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