JP6478964B2 - 波長変換材料およびその用途 - Google Patents
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Description
（発明の分野）
本発明は、概して、波長変換材料およびその用途に関し、特に、全無機ペロブスカイト量子ドットを含む波長変換材料およびその用途に関する。
本発明は、概して、波長変換材料およびその用途に関し、特に、全無機ペロブスカイト量子ドットを含む波長変換材料およびその用途に関する。
（関連技術の説明）
現在、一般的な発光材料には、多くの場合、蛍光体粉末および量子ドットが用いられている。しかし、蛍光体粉末の市場はほぼ飽和状態に近い。蛍光体粉末の発光スペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）は、大抵広く、飛躍的に向上させることが困難である。これは、デバイスへの用途に技術的限界をもたらす。それゆえ、研究動向は量子ドットの分野へと向かっている。
現在、一般的な発光材料には、多くの場合、蛍光体粉末および量子ドットが用いられている。しかし、蛍光体粉末の市場はほぼ飽和状態に近い。蛍光体粉末の発光スペクトルの半値全幅（ＦＷＨＭ）は、大抵広く、飛躍的に向上させることが困難である。これは、デバイスへの用途に技術的限界をもたらす。それゆえ、研究動向は量子ドットの分野へと向かっている。
ナノ材料の粒径は、１ｎｍ〜１００ｎｍであり、大きさに応じ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）と呼ばれており、その粒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、バイオマーカーなどの用途に広く用いられている。ナノ材料は、その光学的、電気的および磁気的な特徴の独特の特性ゆえに、新たに発展した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。そのため、量子ドットは、発光ダイオードデバイスに適用されて従来の蛍光体粉末の不十分な広色域の問題を解決することができ、大いに注目を集めている。
Ｌｏｒｅｄａｎａ Ｐｒｏｔｅｓｅｓｃｕら著、「Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｏｆ Ｃｅｓｉｕｍ Ｌｅａｄ Ｈａｌｉｄｅ Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓ（ＣｓＰｂＸ3，Ｘ＝Ｃｌ，Ｂｒ，ａｎｄ Ｉ）：Ｎｏｖｅｌ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｈｏｗｉｎｇ Ｂｒｉｇｈｔ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｗｉｔｈ Ｗｉｄｅ Ｃｏｌｏｒ Ｇａｍｕｔ」、ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ．２０１５、１５、３６９２―３６９６。
Ｄａｎｄａｎ Ｚｈａｎｇら著、「Ｓｏｌｕｔｉｏｎ−Ｐｈａｓｅ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｃｅｓｉｕｍ Ｌｅａｄ Ｈａｌｉｄｅ Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ Ｎａｎｏｗｉｒｅｓ」、ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１５、１３７、９２３０―９２３３。
Ｇｅｏｒｇｉａｎ Ｎｅｄｅｌｃｕら著、「Ｆａｓｔ Ａｎｉｏｎ−Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｉｎ Ｈｉｇｈｌｙ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ ｏｆ Ｃｅｓｉｕｍ Ｌｅａｄ Ｈａｌｉｄｅ Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅｓ（ＣｓＰｂＸ3，Ｘ＝Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ）」、ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｉｎ Ｎａｎｏ Ｌｅｔｔ．２０１５、１５、５６３５―５６４０。
本開示は、波長変換材料およびその用途に関する。
本開示の概念によれば、発光デバイスが提供される。発光デバイスは、発光ダイオードチップと波長変換材料とを含む。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光により励起されて、第１光の波長とは異なる波長を有する第２光を発することができる。波長変換材料は、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-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を含み、式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１である。
本開示の別の概念によれば、波長変換材料が提供される。波長変換材料は、異なる特徴を有しＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式を有する、少なくとも２種類の全無機ペロブスカイト量子ドットを含み、式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１である。
本発明の上記およびその他の態様は、好ましいが限定はされない実施形態（複数可）についての以下の詳細な説明に関してよりよく理解されるであろう。以下では添付の図面を参照して説明する。
（発明の詳細な説明）
本開示の実施形態は、波長変換材料およびその用途に関する。波長変換材料は、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-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を含む。全無機ペロブスカイト量子ドットの組成および／または大きさに従って全無機ペロブスカイト量子ドットからの出射光の波長を調節することができ、それゆえ、全無機ペロブスカイト量子ドットは広い用途に適している。さらに、全無機ペロブスカイト量子ドットは、半値全幅（ＦＷＨＭ）が狭く良好な色純度を有する発光スペクトルを呈することができる。したがって、光源などの発光デバイスの使用、またはディスプレイデバイス用の使用等において全無機ペロブスカイト量子ドットを適用して、演色性、色精度、色域などの発光効果を向上させることができる。
本開示の実施形態は、波長変換材料およびその用途に関する。波長変換材料は、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-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を含む。全無機ペロブスカイト量子ドットの組成および／または大きさに従って全無機ペロブスカイト量子ドットからの出射光の波長を調節することができ、それゆえ、全無機ペロブスカイト量子ドットは広い用途に適している。さらに、全無機ペロブスカイト量子ドットは、半値全幅（ＦＷＨＭ）が狭く良好な色純度を有する発光スペクトルを呈することができる。したがって、光源などの発光デバイスの使用、またはディスプレイデバイス用の使用等において全無機ペロブスカイト量子ドットを適用して、演色性、色精度、色域などの発光効果を向上させることができる。
図は必ずしも縮尺どおりには描かれていない場合があり、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する場合がある。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として考慮されるべきである。さらに、詳細な構成、製造工程および材料選択など、本開示の実施形態において開示される記載は、例示のためのものに過ぎず、本開示の保護範囲を限定するためのものではない。実施形態の詳細における工程および要素は、実用的用途の実際の必要性に応じて改変または変更することができよう。本開示は実施形態の記載に限定されるものではない。図では、同一／類似の要素を示すのに同一／類似の符号を使用する。
実施形態において、発光デバイスは、発光ダイオードチップと波長変換材料とを含む。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光により励起されて、第１光の波長とは異なる波長を有する第２光を発することができる。
実施形態において、波長変換材料は、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-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を含み、式中、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１である。実施形態において、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、狭い半値全幅（ＦＷＨＭ）および良好な色純度を有する発光スペクトルを呈し、発光デバイスに適用されたときに発光効果を向上させることができる。
用途に応じて、出射光の色（第２光の波長）、例えば青色域、緑色域、赤色域を変更するために、全無機ペロブスカイト量子ドットの組成および／またはサイズを調節してバンドギャップを改変してもよい。
全無機ペロブスカイト量子ドットは、ナノメートルの大きさを有する。例えば、全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内、例えば約１ｎｍ〜２０ｎｍの粒径を有する。
例えば、全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3の化学式を有し、式中、０≦ａ≦１である。あるいは、全無機ペロブスカイト量子ドットは、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式を有し、式中、０≦ｂ≦１である。
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）であってもよい。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を満たし、かつ／または約７ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の粒径を有する場合、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発せられる（第２）光は、約４００ｎｍ〜５００ｎｍの位置に波ピークを有し、かつ／または約１０ｎｍ〜３０ｎｍの半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する。
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）であってもよい。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を満たし、かつ／または約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する場合、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発せられる（第２）光は、約５７０ｎｍ〜７００ｎｍの位置に波ピークを有し、かつ／または約２０ｎｍ〜６０ｎｍのＦＷＨＭを有する。
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）であってもよい。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を満たし、かつ／または約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する場合、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発せられる第２光は、約５００ｎｍ〜５７０ｎｍの位置に波ピークを有し、かつ／または約１５ｎｍ〜４０ｎｍのＦＷＨＭを有する。
実施形態において、発光デバイスで用いられる波長変換材料（または波長変換層）は、１種類の全無機ペロブスカイト量子ドットに限定されない。換言すれば、異なる特徴を有する１種類を超える（すなわち、２種類、３種類、４種類、またはより多い種類）の全無機ペロブスカイト量子ドットを用いてもよい。全無機ペロブスカイト量子ドットの特徴は、化学式および／または大きさによって調節することができる。
例えば、全無機ペロブスカイト量子ドットは、互いに異なる特徴を有して混ざり合わさった第１全無機ペロブスカイト量子ドットと第２全無機ペロブスカイト量子ドットとを含み得る。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さらに、各々が第１全無機ペロブスカイト量子ドットおよび第２全無機ペロブスカイト量子ドットの特徴とは異なる特徴を有して混ざり合わさった第３全無機ペロブスカイト量子ドット、第４全無機ペロブスカイト量子ドットなどを含み得る。
例えば、第１全無機ペロブスカイト量子ドットと第２全無機ペロブスカイト量子ドットとは、粒径が異なっていてもよい。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さらに、粒径が第１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粒径（ａｒｔｉｃｌｅ ｄｉａｍｅｔｅｒ）とは異なっている第３全無機ペロブスカイト量子ドット、第４全無機ペロブスカイト量子ドットなどを含み得る。
いくつかの実施形態では、第１全無機ペロブスカイト量子ドットと第２全無機ペロブスカイト量子ドットとがいずれもＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3の化学式を有し、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１である。第１全無機ペロブスカイト量子ドットと第２全無機ペロブスカイト量子ドットとは、異なるａ、および／または異なるｂを有する。この概念は、３種類、４種類、またはより多い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し得る。
例えば、第１全無機ペロブスカイト量子ドットおよび第２全無機ペロブスカイト量子ドットは、０．５≦ｂ≦１であるＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式を有する赤色（全無機ペロブスカイト）量子ドット、０≦ｂ＜０．５であるＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式を有する緑色（全無機ペロブスカイト）量子ドット、および０＜ａ≦１であるＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3の化学式を有する青色（全無機ペロブスカイト）量子ドットからなる群より選択され得る。場合によって、第１全無機ペロブスカイト量子ドットおよび第２全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する赤色全無機ペロブスカイト量子ドット、約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒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〜１０ｎｍの範囲内の粒径を有する青色全無機ペロブスカイト量子ドットからなる群より選択され得る。
全無機ペロブスカイト量子ドットは、発光デバイスの様々な用途、例えば、スマートフォンやテレビ画面などのディスプレイ画面用のディスプレイの照明灯もしくは発光モジュール（フロントライトモジュール、バックライトモジュール）、またはディスプレイパネル用のピクセルもしくはサブピクセルに用いられ得る。さらに、様々な組成を有する（すなわち、より多様な発光波長の）より多くの種類の全無機ペロブスカイト量子ドットを用いる場合、発光デバイスは、より広い発光スペクトルを達成でき、要望に対して完全なスペクトルを達成することさえできる。したがって、ディスプレイデバイスに本開示による全無機ペロブスカイト量子ドットを用いることにより、色域、色純度、色忠実度、ＮＴＳＣなどを向上させることができる。
例えば、いくつかの実施形態において発光デバイスは、９０％以上のＮＴＳＣを有するように、特徴の異なるＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式を有する少なくとも２種類の全無機ペロブスカイト量子ドットを含み得る。いくつかの実施形態において、発光デバイスは、少なくとも７５の平均演色評価数（Ｒａ）を呈するように、特徴の異なるＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式を有する少なくとも４種類の全無機ペロブスカイト量子ドットを含み得る。
例えば、発光デバイスは、発光ダイオードパッケージ構造体において適用され得る。白色発光ダイオードパッケージ構造体の一例において、波長変換材料は、青色発光ダイオードにより励起される、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得；または、波長変換材料は、青色発光ダイオードにより励起される、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットおよび黄色蛍光体粉末を含み得；または、波長変換材料は、青色発光ダイオードにより励起される、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットおよび赤色蛍光体粉末を含み得；または、波長変換材料は、紫外発光ダイオードにより励起される、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み得る。
波長変換材料（または波長変換層）は、さらに、全無機ペロブスカイト量子ドットと一緒に使用される無機蛍光体材料および／または有機蛍光体材料を含むその他の種類の蛍光体材料を含んでいてもよい。本明細書において、無機蛍光体材料／有機蛍光体材料は、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蛍光体材料を含み得る。
例えば、無機蛍光体材料は、アルミン酸塩蛍光体粉末（ＬｕＹＡＧ、ＧａＹＡＧ、ＹＡＧなど）、珪酸塩蛍光体粉末、硫化物蛍光体粉末、窒化物蛍光体粉末、フッ化物蛍光体粉末などを含んでいてもよい。有機蛍光体材料は、単一分子構造体、高分子構造体、オリゴマーまたはポリマーを含み得る。有機蛍光体材料の合成物は、ペリレン群、ベンゾイミダゾール群、ナフタレン群、アントラセン群、フェナントレン群、フルオレン群、９−フルオレノン群、カルバゾール群、グルタルイミド群、１，３−ジフェニルベンゼン群、ベンゾピレン群、ピレン群、ピリジン群、チオフェン群、２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ベンゾ［ｄｅ］イソキノリン−１，３−ジオン群、ベンゾイミダゾール群、またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。例えば、ＹＡＧ：Ｃｅなどの黄色蛍光体材料および／または、酸窒化物、珪酸塩もしくは窒化物の成分を含む無機黄色蛍光体粉末、および／または有機黄色蛍光体粉末。例えば、赤色蛍光体粉末は、Ａ2［ＭＦ6］：Ｍｎ4+（式中、ＡはＬｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、ＮＨ４およびそれらの組み合わせからなる群より選択され、ＭはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｚｒおよびそれらの組み合わせからなる群より選択される）を含むフッ化物を含んでいてもよい。場合によって、赤色蛍光体粉末は、（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕを含んでいてもよい。
図１は、一実施形態による発光ダイオードチップ１０２を示す。発光ダイオードチップ１０２は、基板１０４、エピタキシャル構造体１０６、第１電極１１４および第２電極１１６を含む。エピタキシャル構造体１０６には、第１種半導体層１０８、活性層１１０および第２種半導体層１１２が基板１０４からこの順に積層されて含まれている。第１電極１１４および第２電極１１６はそれぞれ、第１種半導体層１０８および第２種半導体層１１２に接続されている。基板１０４は、絶縁材料（サファイア材料など）または半導体材料を含み得る。第１種半導体層１０８と第２種半導体層１１２とは、相反する導電型を有する。例えば、第１種半導体層１０８はｎ型半導体層を有し、その一方で第２種半導体層１１２はｐ型半導体層を有し、第１電極１１４はｎ電極であり、第２電極１１６はｐ電極である。例えば、第１種半導体層１０８はｐ型半導体層を有し、その一方で第２種半導体層１１２はｎ型半導体層を有し、第１電極１１４はｐ電極であり、第２電極１１６はｎ電極である。発光ダイオードチップ１０２は、フェースアップ方式またはフリップチップ方式で配置され得る。フリップチップ方式に関する一例において、発光ダイオードチップ１０２は、第１電極１１４と第２電極１１６とが回路基板などの基部板に面して半田によりコンタクトパッドに接合されるように、上下逆に配置される。
図２は、別の実施形態による発光ダイオードチップ２０２を示す。発光ダイオードチップ２０２は、垂直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とエピタキシャル構造体１０６とを含む。エピタキシャル構造体１０６には、第１種半導体層１０８、活性層１１０および第２種半導体層１１２が基板２０４からこの順に積層されて含まれている。第１電極２１４および第２電極２１６はそれぞれ、基板２０４および第２種半導体層１１２に接続されている。基板２０４の材料は、金属、合金、導電体（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ）、半導体、またはそれらの組み合わせを含む。基板２０４は、第１種半導体層１０８の導電型と同じ導電型を有する半導体材料；または、第１種半導体層１０８へのオーミック接触（Ｏｈｍｉ ｃｏｎｔａｃｔ）を形成できる導電性材料、例えば金属などを含んでいてもよい。例えば、第１種半導体層１０８はｎ型半導体層を有し、その一方で第２種半導体層１１２はｐ型半導体層を有し、第１電極２１４はｎ電極であり、第２電極２１６はｐ電極である。例えば、第１種半導体層１０８はｐ型半導体層を有し、その一方で第２種半導体層１１２はｎ型半導体層を有し、第１電極２１４はｐ電極であり、第２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材料であってもよく、ｎ型半導体層はｎ型ＧａＮ材料であってもよい。一実施形態において、ｐ型半導体層はｐ型ＡｌＧａＮ材料であってもよく、ｎ型半導体層はｎ型ＡｌＧａＮ材料であってもよい。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から発せられた第１光は、約２２０ｎｍ〜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〜４００ｎｍの波長を有する第１光を発することのできる紫外発光ダイオードチップであってもよい。一実施形態において、発光ダイオードチップ１０２、２０２は、約４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する第１光を発することのできる青色発光ダイオードチップであってもよい。
実施形態において、発光デバイスの波長変換材料は、波長変換層によって内包され、かつ／または透明材料中にドープされ得る。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被覆されてもよい。波長変換材料を用いる発光デバイスの例を、以下のとおり開示する。
図３は、一実施形態によ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、基部３２０、波長変換層３２４および反射壁３２６を含む。基部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を取り囲みかつ収容空間３２３を定義する壁３２２とを有する。発光ダイオードチップ３０２は、収容空間３２３内に配置されており、基部３２０のダイボンディング領域３２１に接着剤で取り付けられてもよい。波長変換層３２４は、発光ダイオードチップ３０２の発光側にある。特に、波長変換層３２４は、発光ダイオードチップ３０２の発光面３０２ｓに対応して収容空間３２３の上に配置され、壁３２２の頂面に配置される。反射壁３２６は、波長変換層３２４の外部側壁を囲むように、壁３２２の頂面に配置され得る。反射壁３２６は、光反射性の特徴を有しかつ光漏れの少ない材料、例えば、反射性ガラス、石英、光反射貼付シート、ポリマープラスチック材料、またはその他の適切な材料を含み得る。ポリマープラスチック材料は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（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、シリコーンなど、またはそれらの組み合わせを含んでもよい。反射壁３２６の光反射性は、付加的なフィラー粒子の添加によって調節され得る。フィラー粒子は、様々な粒径を有する材料または様々な材料によって形成される複合材料であってもよい。例えば、フィラー粒子用の材料は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＺｎＯなどを含んでもよい。この概念は他の実施形態に適用され得、再度の説明はしないことにする。実施形態において、発光ダイオードチップ３０２は、壁３２２により定義された収容空間３２３内の空隙によって波長変換層３２４から間隔を空けて配置されている。例えば、収容空間３２３内に充填されて発光ダイオードチップ３０２に接触する液体または固体の状態の物質は、存在しない。
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、またはより多くの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の発光特性は、波長変換層３２４によって調節され得る。いくつかの実施形態において、波長変換層３２４は、波長変換材料が中にドープされている透明材料を含み得る。例えば、波長変換層３２４は、透明材料中にドープされた少なくとも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。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、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（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、またはそれらの組み合わせなどを含む材料を含んでもよい。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んでもよい。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ことを含む方法によって、量子ドットのガラス薄膜を形成してもよい。あるいは、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ことを含む方法によって、量子ドットのセラミック薄膜を形成してもよい。
いくつかの実施形態では、波長変換層３２４と発光ダイオードチップ３０２とが（この例では収容空間３２３によって）互いに離れており、波長変換層３２４が発光ダイオードチップ３０２に近接することを防止している。それゆえ、波長変換層３２４は、発光ダイオードチップ３０２によって影響を受けるであろうところが、所望の熱安定性および化学的安定性を有することができる。その上、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度を高めることができる。以下では、同様の概念については繰り返し述べないことにする。
他の変形可能な実施形態では、壁３２２によって定義された収容空間３２３の空隙に、透明封入化合物（図示せず）を充填してもよい。透明封入化合物は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（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、シリコーンなど、またはそれらの組み合わせ、またはその他の適切な材料を含み得る。いくつかの実施形態では、透明封入化合物に１種類以上の波長変換材料がドープされ得る。他の変形可能な実施形態では、１種類以上の波長変換材料で発光ダイオードチップ３０２の発光面を被覆してもよい。したがって、波長変換層３２４に加えて、（透明）封入化合物中に波長変換材料のドープされた（透明）封入化合物物によっても、かつ／または発光ダイオードチップ３０２の発光面上の波長変換材料を含む被覆層によっても発光ダイオードパッケージ構造体の発光特徴が調節され得る。波長変換層３２４の波長変換材料ならびに／または封入化合物および／もしくは被覆層の種類は、製品に対する実際の要望に応じて（ａｃｃｏｒｄｉｎｇ）適度に調節され得る。同様の概念は他の実施形態に適用され得、以下では繰り返し述べないことにする。
図４は、一実施形態によ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３に示す発光ダイオードパッケージ構造体３１８との差異を、以下のとおり開示する。発光ダイオードパッケージ構造体４１８は、波長変換層３２４を支持し、包み込み、または保護するための構造要素４２８をさらに含み得る。図に示すように、構造要素４２８は、波長変換層３２４を中に収容して波長変換層３２４の上下面を覆うための収容領域４２８ａを有する。発光ダイオードチップ３０２の発光面３０２ｓに対応して収容空間３２３の上にあるように波長変換層３２４を支持するために、構造要素４２８は壁３２２の頂面に配置されている。構造要素４２８は、波長変換層３２４から出射する光の遮断を防ぐために、透明材料または透光性材料によって形成され得る。構造要素４２８は、封入材としての特徴を有し得る。例えば、構造要素４２８は、石英、ガラス、ポリマープラスチック材料などを含んでもよい。その他の点では、構造要素４２８は、波長変換層３２４の特性に不利な影響を与えるであろう異物、例えば水分や酸素ガスなどから波長変換層３２４を保護するために用いられ得る。実施形態において、構造要素４２８は、水分や酸素ガスなどの異物を防ぐために波長変換層３２４の表面に配置されたバリア膜および／または酸化チタンケイ素であってもよい。酸化チタンケイ素は、透光性の特徴および抗酸化特性を有するＳｉＴｉＯ4などのガラス材料を含んでもよく、塗工法や貼り合わせ法によって波長変換層３２４の表面に膜として配置されてもよい。バリア膜は、金属酸化物／半金属酸化物（ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3など）などの無機材料、または金属窒化物／半金属窒化物（Ｓｉ3Ｎ3など）を含んでもよい。バリア膜は、塗工法や貼り合わせ法によって波長変換層３２４の表面に膜として配置された多層バリア膜であってもよい。同様の概念は他の実施形態に適用され得、以下では繰り返し述べないことにする。反射壁３２６は、構造要素４２８の外部側壁を取り囲んで壁３２２の頂面に配置され得る。
図５は、一実施形態による発光ダイオードパッケージ構造体５１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体５１８と図４に示す発光ダイオードパッケージ構造体４１８との差異を、以下のとおり開示する。発光ダイオードパッケージ構造体５１８は、さらに、反射壁３２６上および構造要素４２８上に配置された光学層５３０を含む。光学層５３０は、出射光の進路を調節するために用いられ得る。例えば、光学層５３０は、拡散粒子を中に有する透明ゲルであってもよい。透明ゲルは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（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、シリコーンなど、およびそれらの組み合わせなどのうちの１つ以上を含む。拡散粒子は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＺｎＯなどを含んでもよい。拡散粒子は、均一または様々な直径を有し得る。同様の概念は他の実施形態に適用され得、以下では繰り返し述べないことにする。例えば、図３の発光ダイオードパッケージ構造体３１８、図６の発光ダイオードパッケージ構造体６１８、図１０の発光ダイオードパッケージ構造体１０１８、またはその他の構造体などの適用のために、出射光の進路を調節するために波長変換層３２４上に光学層５３０を配置してもよい。
図６は、一実施形態によ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３に示す発光ダイオードパッケージ構造体３１８との差異を、以下のとおり開示する。発光ダイオードパッケージ構造体６１８は、さらに、発光ダイオードチップ３０２をまたいで波長変換層３２４を受容および支持するための収容領域６２８ａを有し、かつ壁３２２上に配置された、構造要素６２８を含む。波長変換層３２４の下面上の構造要素６２８は、波長変換層３２４から出射する光の遮断を防ぐために、透明材料または透光性材料によって形成され得る。例えば、構造要素６２８は、石英、ガラス、ポリマープラスチック材料、またはその他の適切な材料を含んでもよい。同様の概念は他の実施形態に適用され得、以下では繰り返し述べないことにする。
図７は、一実施形態によ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３に示す発光ダイオードパッケージ構造体３１８との差異を、以下のとおり開示する。発光ダイオードパッケージ構造体７１８は、図３での波長変換層３２４および反射壁３２６を除外している。さらに、発光ダイオードパッケージ構造体７１８は、収容空間３２３内に充填された波長変換層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んでもよい。透明ゲルを封入化合物として用いてもよく、透明ゲル中に波長変換材料をドープしてもよい。波長変換層７２４は、発光ダイオードチップ３０２上を覆っていてもよく、または基部３２０上をさらに覆っていてもよい。波長変換層７２４の透明ゲルは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（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、シリコーンなど、およびそれらの組み合わせなどのうちの１つ以上を含んでもよい。
図８は、一実施形態によ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７に示す発光ダイオードパッケージ構造体７１８との差異を、以下のとおり開示する。発光ダイオードパッケージ構造体８１８は、さらに、波長変換層７２４をまたいで壁３２２上に配置される構造要素６２８を含む。構造要素６２８は、損傷作用をもたらすであろう異物、例えば水分や酸素ガスなどから波長変換層７２４の波長変換材料を保護するために用いられ得る。実施形態において、構造要素６２８は、水分や酸素ガスなどの異物を防ぐために波長変換層７２４の表面に配置されたバリア膜および／または酸化チタンケイ素であってもよい。酸化チタンケイ素は、透光性の特徴および抗酸化特性を有するＳｉＴｉＯ4などのガラス材料を含んでもよく、塗工法や貼り合わせ法によって波長変換層７２４の表面に膜として配置されてもよい。バリア膜は、金属酸化物／半金属酸化物（ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3など）などの無機材料、または金属窒化物／半金属窒化物（Ｓｉ3Ｎ3など）を含んでもよい。バリア膜は、塗工法や貼り合わせ法によって波長変換層７２４の表面に膜として配置された多層バリア膜であってもよい。
図９は、一実施形態によ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、基部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を含む。発光ダイオードチップ３０２は、基部３２０のダイボンディング領域に配置されている。波長変換層３２４は、発光ダイオードチップ３０２の発光面に配置されている。反射壁３２６は、波長変換層３２４の側壁に配置されている。発光ダイオードチップ３０２は、波長変換層３２４の開口部（図示せず）を通り抜けるワイヤボンディングによって基部３２０に電気的に接続され得る。
図１０は、一実施形態によ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９に示す発光ダイオードパッケージ構造体９１８との差異を、以下のとおり開示する。発光ダイオードパッケージ構造体１０１８は、さらに、波長変換層３２４上および反射壁３２６上に配置された光学層５３０を含む。発光ダイオードチップ３０２は、波長変換層３２４の開口部（図示せず）および光学的層５３０を通り抜けるワイヤボンディングによって基部３２０に電気的に接続され得る。ワイヤボンディングは、光学層５３０の上面または側面から引き出され得る。
図１１は、一実施形態によ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を含む。反射壁３２６は、発光ダイオードチップ３０２の側壁を取り囲み、隔離空間１１３４を定義する。反射壁３２６は、発光ダイオードチップ３０２よりも高い。波長変換層３２４は、反射壁３２６の頂面３２６ｓ上に配置されている。波長変換層３２４と発光ダイオードチップ３０２とは互いに隔離空間１１３４によって間隙距離で分離されており、波長変換層３２４が発光ダイオードチップ３０２に近接するのを防いでいる。それゆえ、波長変換層３２４は、発光ダイオードチップ３０２によって影響を受けるであろうところが、所望の熱安定性および化学的安定性を有することができる。その上、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度を高めることができる。以下では、同様の概念については繰り返し述べないことにする。
図１２は、一実施形態によ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の内側壁に配置されているという点で、図１１に示した発光ダイオードパッケージ構造体１１１８とは異なる。
図１３は、一実施形態によ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１１に示す発光ダイオードパッケージ構造体１１１８との差異を、以下のとおり開示する。発光ダイオードパッケージ構造体１３１８は、さらに、波長変換層３２４を支持し、包み込み、または保護するために、構造要素４２８によって定義された収容領域４２８ａ内に波長変換層３２４が配置された状態で構造要素４２８を含む。波長変換層３２４を覆っている構造要素４２８は、反射壁３２６の頂面３２６ｓに配置されて、隔離空間１１３４によって発光ダイオードチップ３０２から間隔を空けて配置されている。構造要素４２８は、波長変換層３２４から出射する光の遮断を防ぐために、透明材料または透光性材料によって形成され得る。構造要素４２８は、カプセル化材としての特徴を有し得る。例えば、構造要素４２８は、石英、ガラス、ポリマープラスチック材料などを含んでいてもよい。その他の点では、構造要素４２８は、波長変換層３２４の特性に不利な影響を与えるであろう異物、例えば水分や酸素ガスなどから波長変換層３２４を保護するために用いられ得る。実施形態において、構造要素４２８は、水分や酸素ガスなどの異物を防ぐために波長変換層３２４の表面に配置されたバリア膜および／または酸化チタンケイ素であってもよい。酸化チタンケイ素は、透光性の特徴および抗酸化特性を有するＳｉＴｉＯ4などのガラス材料を含んでもよく、塗工法や貼り合わせ法によって波長変換層３２４の表面に膜として配置されてもよい。バリア膜は、金属酸化物／半金属酸化物（ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3など）などの無機材料、または金属窒化物／半金属窒化物（Ｓｉ3Ｎ3など）を含んでもよい。バリア膜は、塗工法や貼り合わせ法によって波長変換層３２４の表面に膜として配置された多層バリア膜であってもよい。
一実施形態において、隔離空間１１３４は、液体または固体の状態の物質が充填されていない空の空間であってもよい。隔離空間１１３４は、波長変換層３２４から出射する光の遮断を防ぐために、透明材料または透光性材料によって形成されてもよい。例えば、隔離空間１１３４は、石英、ガラス、ポリマープラスチック材料、またはその他の適切な材料を含んでもよい。
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得る。波長変換層３２４／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および黄色蛍光体粉末ＹＡＧ：Ｃｅを含み得る。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、０．５≦ｂ≦１を満たし；かつ／または約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
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得る。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および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含んでもよい。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
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、紫外発光ダイオードチップであり得る。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を含み得る。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約７ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
図１４は、一実施形態による発光ダイオードパッケージ構造体１４１８を示す。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を含む。反射壁３２６は、発光ダイオードチップ３０２の側面に配置されている。波長変換層３２４は、発光ダイオードチップ３０２の上面（発光面）に配置されている。波長変換層３２４は、互いに異なる特徴を有する第１波長変換層３２４Ａと第２波長変換層３２４Ｂとを含み得る。一実施形態において、例えば、第１波長変換層３２４Ａは、約５７０ｎｍ〜７００ｎｍの波長位置に波ピークを有する光を発するために、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含む。第２波長変換層３２４Ｂは、約５００ｎｍ〜５７０ｎｍの波長位置に波ピークを有する光を発するために、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含む。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。しかしながら、本開示はそれに限定されない。発光ダイオードチップ３０２は、第１電極３０２ａおよび第２電極３０２ｂによって基部すなわち回路基板（図示せず）にフリップチップ方式で電気的に接続され得る。
図１５は、一実施形態によ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、基部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を含む。反射壁３２６は、基部３２０上に配置され、収容空間１５２３を定義する。発光ダイオードチップ３０２は、収容空間１５２３内に配置され、フリップチップ方式で基部３２０上の導電要素１５３６に電気的に接続される。波長変換層７２４は、収容空間１５２３内に充填され、発光ダイオードチップ３０２と接触する。
図１６は、一実施形態によ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１５に示す発光ダイオードパッケージ構造体１５１８との差異を、以下のとおり明らかにする。発光ダイオードパッケージ構造体１６１８は、損傷作用をもたらすであろう水分や酸素ガスなどの異物から波長変換層７２４を包み込み、または保護するために、波長変換層７２４上および反射壁３２６上に配置された構造要素６２８をさらに含む。実施形態において、構造要素６２８は、水分や酸素ガスなどの異物を防ぐために波長変換層７２４の表面に配置されたバリア膜および／または酸化チタンケイ素であってもよい。酸化チタンケイ素は、透光性の特徴および抗酸化特性を有するＳｉＴｉＯ4などのガラス材料を含んでもよく、塗工法や貼り合わせ法によって波長変換層７２４の表面および反射壁３２６の表面に膜として配置されてもよい。バリア膜は、金属酸化物／半金属酸化物（ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3など）などの無機材料、または金属窒化物／半金属窒化物（Ｓｉ3Ｎ3など）を含んでもよい。バリア膜は、塗工法や貼り合わせ法によって波長変換層７２４の表面に膜として配置された多層バリア膜であってもよい。
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得る。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および黄色蛍光体粉末ＹＡＧ：Ｃｅを含み得る。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、０．５≦ｂ≦１を満たし；かつ／または約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
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得る。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および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含んでもよい。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
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、紫外発光ダイオードチップであり得る。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を含み得る。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約７ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
図１７は、一実施形態による発光ダイオードパッケージ構造体１７１８を示す。発光ダイオードパッケージ構造体１７１８は、基部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を含む。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部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配置されており、基部３２０の上面へと拡張されてもよい。一実施形態において、例えば、第１波長変換層３２４Ａは、約５７０ｎｍ〜７００ｎｍの波長位置に波ピークを有する光を発するために、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含む。第２波長変換層３２４Ｂは、約５００ｎｍ〜５７０ｎｍの波長位置に波ピークを有する光を発するために、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含む。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。しかしながら、本開示はそれに限定されない。透明ゲル１７３７は、波長変換層３２４と基部３２０とを覆うための封入化合物として用いられ得る。
図１８は、一実施形態によるサイドライト型バックライトモジュール１８３８を示す。サイドライト型バックライトモジュール１８３８は、枠体１８２０、光源１８２２、導光板１８４２を含む。光源１８２２は、枠体１８２０上の回路基板１８５５と、回路基板１８５５上の図１３によって示される複数の発光ダイオードパッケージ構造体１３１８とを含む。発光ダイオードパッケージ構造体１３１８の発光面は、導光板１８４２の光入射面１８４２ａに向かって面している。枠体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に向けて集中させるのに役立ち得る。導光板１８４２の発光面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）を上方へと進む。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を含み得る。例えば、光学層１８３０Ａおよび光学層１８３０Ｄは、拡散シートであってもよい。光学層１８３０Ｂおよび光学層１８３０Ｃは、輝度強化シートであってもよい。反射シート１８４４は、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））にまで光を上方へ差し向けるために、導光板１８４２の下に配置され得る。実施形態において、サイドライト型バックライトモジュールは、図１３の発光ダイオードパッケージ構造体１３１８の使用に限定されない。他の実施形態で開示された発光ダイオードパッケージ構造体を使用してもよい。
図１９は、一実施形態による直下型バックライトモジュール１９３８を示す。直下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上に第２光学要素１９４６を含む。発光ダイオードパッケージ構造体１３１８の発光面は、光学層１８３０に向かって面している。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）に向けて集中させるのに役立ち得る。実施形態において、直下型バックライトモジュールは、図１３に示す発光ダイオードパッケージ構造体１３１８の使用に限定されない。他の実施形態で開示された発光ダイオードパッケージ構造体を使用してもよい。
図２０および図２１はそれぞれ、一実施形態による発光ダイオードパッケージ構造体２０１８の３次元図および斜視図を示す。発光ダイオードパッケージ構造体２０１８は、回路基板２１５５の接続パッド２１５７に接続されるなどして外部部品に電気的に接続されるための第１電極２０４８および第２電極２０５０を含む。図に示すように、第１電極２０４８および第２電極２０５０は、Ｌ字形を有する。第１電極２０４８および第２電極２０５０の起立部２０５１は基部３２０の底部にあり、基部３２０の傍に見えている。起立部２０５１に連結している横部２０５３は、壁３２２に埋め込まれ、壁３２２の傍に見えている。発光ダイオードチップ３０２の正極および負極は、ワイヤボンディングを通じて第１電極２０４８および第２電極２０５０の起立部２０５１に電気的に接続され得る。波長変換層７２４は、基部３２０と壁３２２とによって定義された収容空間３２３内に充填されている。
図２２は、一実施形態による発光ダイオードパッケージ構造体２２１８の３次元図を示す。発光ダイオードパッケージ構成体２２１８は、Ｌ字形を有する第１電極２０４８および第２電極２０５０の起立部２０５１が基部３２０および壁３２２を超えて拡張されているという点で、図２０、図２１に示す発光ダイオードパッケージ構造体２０１８とは異なる。さらに、起立部２０５１に連結している横部２０５３は、壁部３２２へと後退する方向に向かって拡張されており、回路基板２１５５の接続パッド２１５７に電気的に接続される。
いくつかの実施形態において、図２０および図２１に示す発光ダイオードパッケージ構造体２０１８、図２２の発光ダイオードパッケージ構造体２２１８では、基部３２０および壁３２２が透明材料によって形成されている。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、発光面を通って直接（不透明材料によって遮断されることなく、または反射性材料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の外へ出ることができる。例えば、光は、基部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）広角で発せられ得る。
図２３は、一実施形態による発光デバイスの製造方法を示す。
図２４は、一実施形態による発光デバイスの製造方法を示す。
図２５は、一実施形態による発光デバイスの製造方法を示す。
図２６は、一実施形態による発光デバイスの製造方法を示す。
図２４は、一実施形態による発光デバイスの製造方法を示す。
図２５は、一実施形態による発光デバイスの製造方法を示す。
図２６は、一実施形態による発光デバイスの製造方法を示す。
図２３を参照して、導電板２３５２は、互いに隔てられた導電性細片２３５４を形成するようにパターニングされている。導電板２３５２は、エッチング法を含む方法によってパターニングされ得る。次に、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８は、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８の第１電極および第２電極（図示せず）が導電性細片２３５４に対応してそれにより発光ダイオードパッケージ構造体２３１８が導電板２３５２に電気的に接続される状態で、導電板２３５２上に配置される。一実施形態において、第１電極および第２電極は、互いから間隔を空けて配置された異なる導電性細片２３５４に、リフロー処理によって接続され得る。その後、導電板２３５２を切断して、図２４に示すプラグイン発光部２４５６を形成する。一実施形態において、切断工程には型押し法が含まれ得る。
図２５を参照して、プラグイン発光部２４５６はその後、回路基板２５５５上に挿入されて、ライトバー構造を有する発光デバイス２５３８を形成する。プラグイン発光部２４５６は、第１電極および第２電極として用いられる導電性細片２３５４を通じて回路基板２５５５に電気的に接続され得る。一実施形態において、回路基板２５５５は、プラグイン発光部２４５６によって必要とされる電力をワードに供給するための駆動回路を含む。
図２６を参照して、ライトバー構造を有する発光デバイス２５３８は散熱体２６６０上に配置され、発光デバイス２５３８を覆うために灯筐体２６５８が配置されて、管形灯構造を有する発光デバイス２６３８を形成する。
実施形態では、例えば、図３〜図１７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を、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８に適用してもよい。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、透明材料によって形成された基部３２０および壁３２２を有する図３〜図８の発光ダイオードパッケージ構造体３１８、４１８、５１８、６１８、７１８、８１８を用いる。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、発光面を通って直接（不透明材料によって遮断されることなく、または反射性材料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の外へ出ることができる。例えば、光は、基部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）広角で発せられ得る。
実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８／プラグイン発光部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得る。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および黄色蛍光体粉末ＹＡＧ：Ｃｅを含み得る。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、０．５≦ｂ≦１を満たし；かつ／または約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８／プラグイン発光部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得る。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および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含み得る。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
実施形態において、発光ダイオードパッケージ構造体２３１８／プラグイン発光部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、紫外発光ダイオードチップであり得る。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を含み得る。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約７ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
図２７は、一実施形態によるプラグイン発光部２７５６を示す。プラグイン発光部２７５６は、発光ダイオードチップ３０２、基部２７６１、第１電極挿入脚部２７６６および第２電極挿入脚部２７６８を含む。基部２７６１は、第１基部板２７６２、第２基部板２７６４および絶縁層２７７４を含む。絶縁層２７７４は、第１基部板２７６２と第２基部板２７６４との間に配置されて、第１基部板２７６２を第２基部板２７６４から電気的に絶縁する。発光ダイオードチップ３０２は、ダイボンディング板として用いられる基部２７６１内に含まれるダイボンディング領域に配置されている。絶縁層２７７４を横切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第１基部板２７６２上および第２基部板２７６４上に配置されている。発光ダイオードチップ３０２の正極および負極は、第１基部板２７６２および第２基部板２７６４からそれぞれ拡張された第１電極挿入脚部２７６６および第２電極挿入脚部２７６８に電気的に接続されるように、第１基部板２７６２および第２基部板２７６４の第１コンタクトパッド２７７０および第２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、半田（図示せず）を通じて第１コンタクトパッド２７７０および第２コンタクトパッド２７７２に電気的に接続され得る。
図２８は、別の実施形態によるプラグイン発光部２８５６を示す。図２７によって示されるように、プラグイン発光部２８５６は、透明ゲル２８３７およびプラグイン発光部２７５６を含む。透明ゲル２８３７は、発光ダイオードチップ３０２と基部２７６１との全体を覆い、第１電極挿入脚部２７６６と第２電極挿入脚部２７６８との一部を覆っている。
図２９は、別の実施形態によるプラグイン発光部２９５６を示す。プラグイン発光部２９５６は、透明ゲル２８３７が、発光ダイオードチップ３０２の全体を覆い、発光ダイオードチップ３０２の付いている基部２７６１の表面の一部を覆うが、しかし第１電極挿入脚部２７６６および第２電極挿入脚部２７６８を覆っていない、という点で、図２８に示されるプラグイン発光部２８５６とは異なる。
実施形態において、プラグイン発光部２８５６または２９５６は、透明ゲル２８３７内にドープされた波長変換材料を含んでもよく、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の表面に配置された、波長変換層を含んでもよい。実施形態において、透明ゲル２８３７は、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＣ、ＰＩ、ＰＤＭＳ、エポキシ、シリコーン、またはその他の適切な材料、またはそれらの組み合わせなど、いかなる適切な透明高分子材料を含んでもよい。透明ゲル２８３７は、実際の要望に応じて出射光特性を変化させるために他の物質でドープされてもよい。例えば、出射光の進路を変更するために拡散粒子を透明ゲル２８３７中にドープしてもよい。拡散粒子は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＺｎＯなどを含んでもよく、かつ／または同じ粒径もしくは異なる粒子径を有してもよい。
図３０は、一実施形態による発光デバイス３０３８を示す。電球構造を有する発光デバイス３０３８は、図２９に示すようなプラグイン発光部２９５６、筐体３０７６、透明灯カバー３０７８、および回路基板３０８０を含む。プラグイン発光部２９５６は、回路基板３０８０内に挿入され、回路基板３０８０の駆動回路３０８２に電気的に接続されるように回路基板３０８０に電気的に接続される。プラグイン発光部２９５６は、筐体３０７６と筐体３０７６に連結している透明灯カバー３０７８とによって定義された収容空間内に回路基板３０８０と一緒に配置されている。
本開示で示した透明ゲルは、ＰＭＭＡ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＳ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＣ、ＰＩ、ＰＤＭＳ、エポキシ、シリコーン、またはその他の適切な材料、またはそれらの組み合わせなど、いかなる適切な透明高分子材料を含んでもよい。
透明ゲルは、実際の要望に応じて出射光特性を変化させるために他の物質でドープされてもよい。例えば、出射光の進路を変更するために拡散粒子を透明ゲル中にドープしてもよい。拡散粒子は、ＴｉＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＺｎＯなどを含んでもよく、かつ／または同じ粒径もしくは異なる粒子径を有してもよい。
本開示における発光デバイスは、上記実施形態に限定されるものではなく、他の種類の発光ダイオードパッケージ構造体を含んでもよく、バックライトモジュールやフロントライトモジュールなどのディスプレイデバイスの発光モジュール、もしくは管形灯や電球などの照明デバイスに適用されてもよく、またはその他の種類の構造を有していてもよい。
単体の発光ダイオードパッケージ構造体は、１単位の発光ダイオードチップのみに限定されず、同じ色／波長または異なる色／波長の光を発するための２単位以上の発光ダイオードチップを使用するものであってもよい。
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、およびプラグイン発光部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得る。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および黄色蛍光体粉末ＹＡＧ：Ｃｅを含み得る。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、０．５≦ｂ≦１を満たし；かつ／または約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
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、およびプラグイン発光部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得る。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および赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含み得る。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
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、およびプラグイン発光部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、紫外発光ダイオードチップであり得る。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を含み得る。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、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。さらに／場合によって、青色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約７ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する。さらに／場合によって、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットは、約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する。
実施形態において、全無機ペロブスカイト量子ドットを含む波長変換材料は、大きさが従来の発光ダイオードよりも小さいマイクロ発光ダイオード（マイクロＬＥＤ）などの、微小な大きさの発光デバイスに適用されてもよい。
例えば、図３１および図３２はそれぞれ、実施形態による発光デバイス３１８４の３次元図および断面図を示す。実施形態において、発光デバイス３１８４は、発光ダイオードチップ３１０２、波長変換層３１２４および隔離層Ｓを含む、マイクロ発光ダイオードデバイスであってもよい。発光ダイオードチップ３１０２は、対向する面３１０２Ｓ１および面３１０２Ｓ２を含む。面３１０２Ｓ１は、発光ダイオードチップ３１０２の発光面である。波長変換層３１２４は、発光ダイオードチップ３１０２の発光側にある。波長変換層３１２４は、互いに間隔を空けて発光ダイオードチップ３１０２の面３１０２Ｓ１上に配置されている。発光ダイオードチップ３１０２の面３１０２Ｓ１上の隔離層Ｓは、個別に波長変換層３１２４の間に配置されている。
一実施形態において、発光ダイオードチップ３１０２は、面３１０２Ｓ１上および面３１０２Ｓ２上にそれぞれ第１電極３２１４および第２電極３２１６を含む垂直発光ダイオードチップであってもよい。発光ダイオードチップ３１０２の発光側と第１電極３２１４とは、発光デバイス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により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により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により励起されて青色光を発することができる。この構成は、個別の波長変換層３１２４を個別のサブピクセルとして、ディスプレイにおいて適用するためにピクセルとして用いられ得る。換言すれば、波長変換層３１２４Ｒは、赤色サブピクセルに相当する。波長変換層３１２４Ｇは、緑色サブピクセルに相当する。さらに、波長変換層３１２４Ｂは、青色サブピクセルに相当する。
実施形態において、波長変換層３１２４は、さらに、白色サブピクセルに相当する波長変換層３１２４Ｗを含んでもよい。波長変換層３１２４Ｗは、隔離層Ｓによって波長変換層３１２４Ｒ、３１２４Ｇ、３１２４Ｂから分離され得、発光ダイオードチップ３１０２の面３１０２Ｓ１上に配置され得る。
ピクセルは、少なくとも、赤色サブピクセル、緑色サブピクセルおよび青色サブピクセルを含む。ピクセルは、設計に応じて白色サブピクセルをさらに含んでもよい。複数のピクセルまたはサブピクセルは、アレイ設計で配列され得る。
実施形態において、隔離層Ｓは、光吸収性材料および／または反射性材料を含む材料を含み得、異なる色のサブピクセルの光同士の作用を防いでディスプレイの表示効果を向上させる。例えば、光吸収性材料は、黒色ゲルなど、またはその組み合わせを含み得る。例えば、反射性材料は、白色ゲルなど、またはその組み合わせを含み得る。
さらに、第１電極３２１４は、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセルおよび白色サブピクセルにそれぞれ対応する第１電極３２１４Ｒ、第１電極３２１４Ｇ、第１電極３２１４Ｂおよび第１電極３２１４Ｗを含み得る。第２電極３２１６は、赤色サブピクセル、緑色サブピクセル、青色サブピクセルおよび白色サブピクセルの共通電極であってもよい。他の実施形態では、第１電極３２１４と同様に、異なる色のサブピクセルに対応して互いに離れた電極を用いてもよい。異なる色のサブピクセルは、光を発するように指定または誘導される別個の対応する電極によって、独立に制御され得る。
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〜４００ｎｍの波長を有する第１光を発するための紫外発光ダイオードチップであってもよい。そうでなければ、発光ダイオードチップ３１０２は、約４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する第１光を発するための青色発光ダイオードチップであってもよい。
実施形態において、赤色サブピクセルに相当する波長変換層３１２４Ｒの波長変換材料は、０．５≦ｂ≦１を満たしかつ／または約１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を有する、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含み得る。緑色サブピクセルに相当する波長変換層３１２４Ｇの波長変換材料は、０≦ｂ＜０．５を満たしかつ／または約８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を有する、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を含み得る。青色サブピクセルに相当する波長変換層３１２４Ｂの波長変換材料は、０＜ａ≦１を満たしかつ／もしくは約７ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の粒径を有する、青色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3；ならびに／または青色蛍光体粉末を含み得る。波長変換材料は、透明材料中にドープされてもよい。
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の例では、青色サブピクセルから発せられた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ように、青色サブピクセルに相当する波長変換層３１２４Ｂが透明材料であってもよい。白色サブピクセルに相当する波長変換層３１２４Ｗは、発光ダイオードチップ３１０２から発せられた第１光（約４３０ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する青色光）の一部により励起されることによって黄色光を発することのできるＹＡＧ：Ｃｅなどの黄色蛍光体粉末を含み得、当該黄色光は残りの青色光と混ざり合って発光白色光を形成する。
実施形態において、図３１および図３２に示される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）に適用され得る。従来の発光ダイオード技術に比べてマイクロ発光ダイオードは、大きさがより小さく、隣り合う２つのピクセル間の間隙距離をミリメートル級の大きさからマイクロメートル級の大きさに低減できる。それゆえ、高密度で小さな外観の発光ダイオードのアレイを単一の集積回路チップ上に形成することが可能である。色を正確に制御することがより簡単である。発光ダイオードの高効率、高輝度、高い信頼度、および速い応答時間などといった利点を用いて、デバイスは、より長い寿命、より高い輝度、安定した材料安定性または寿命、より少ない画像焼き付きなどといった利点を有することができる。バックライト源を使用しない自己発光デバイスは、省エネルギー、単純な構成、小さい容積、薄いモジュールなどといった利点を有することができる。加えて、マイクロ発光ダイオード技術を用いることによって高解像度を達成できる。
本開示は、以下の実施形態を参照することによって、よりよく理解され得る。
［全無機ペロブスカイト量子の製造］
［全無機ペロブスカイト量子の製造］
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の三つ口瓶に入れ、真空で１２０℃の条件でそれに脱水工程を１時間行った。その後、Ｃｓ前駆体（Ｃｓ−オレイン酸塩前駆体）を得るために、Ｃｓ2ＣＯ3とオレイン酸とが完全に反応するまで三つ口瓶を窒素ガス系中で１５０℃に加熱した。
次に、５ｍＬのＯＤＥと０．１８８ｍｍｏｌのＰｂＸ２（Ｘ＝Ｃｌ、ＢｒもしくはＩまたはそれらの組み合わせ、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応じて決定）とを２５ｍＬの三つ口瓶に入れ、真空で１２０℃の条件でそれに脱水工程を１時間行った。その後、０．５ｍＬのオレイルアミンと０．５ｍＬのＯＡとを三つ口瓶に注入した。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径を調節すべく決定された）に上げた。その後、０．４ｍＬのＣｓ−オレイン酸塩前駆体を三つ口瓶内へ速やかに注入した。５秒待った後、反応系を冷水浴中で冷却した。その後、全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3を得るために、遠心分離精製を行う。
［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３３は、実施形態による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３３のＸＲＤパターンは、下から上へと順に、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に対応し、それら核生成温度はいずれも１８０℃である。ＢｒおよびＩの種々の比率で合成されたペロブスカイト量子ドットのＸＲＤパターンと、立方相のＣｓＰｂＩ3およびＣｓＰｂＢｒ3の基準ＸＲＤパターンとの比較から、合成された全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3のピーク位置の全てが立方相の基準パターンと同一であることを見出すことができ、合成された全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3がいずれも立方相を有することを指し示していた。
図３４は、４６０ｎｍの出射光によって励起された全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の規格化された光ルミネセンス（ＰＬ）スペクトルを示す。ピーク位置（強度の最も強い位置）および半値全幅（ＦＷＨＭ）のデータを表１に一覧で示す。図３５は、ＣＩＥ色度図におけるＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3全無機ペロブスカイト量子ドットの位置を示す。
図３４、図３５および表１の結果から、全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3が、Ｉ元素含有量を増加させＢｒ元素含有量を減少させる変化、すなわちｂを０．４から１に増大させる変化に伴うレッドシフト効果（すなわち、５５７ｎｍから６８７ｎｍへのピーク位置の漸進的なシフト）を有することが分かる。当該現象は、量子閉じ込め効果によって説明することができよう。換言すれば、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レッドシフトは、ＩイオンがＢｒイオンよりも直径が大きいためＩ元素含有量が増加するにつれて材料の大きさが増大することによって生じる。
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、一般的な市場条件における赤色発光波長範囲に適合して６２５ｎｍに最も強い発光位置を有する。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ0.4Ｉ0.6）3は、一般的な市販の赤色蛍光体粉末よりも狭い３５ｎｍのＦＷＨＭを有しており、より良い色純度を有することを指し示している。それゆえ、全無機ペロブスカイト量子ドットを発光デバイスに適用した場合、製品の発光効率を向上させることができる。その他の点では、別の種類の蛍光体材料と一緒に全無機ペロブスカイト量子ドットを発光デバイスに適用した場合、製品の演色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、一般的な市場条件における緑色発光波長範囲に適合して５５７ｎｍに最も強い発光位置を有する。緑色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ0.6Ｉ0.4）3は、一般的な市販の緑色蛍光体粉末よりも狭い２７ｎｍのＦＷＨＭを有し、より良い色純度を有することを指し示している。それゆえ、全無機ペロブスカイト量子ドットを発光デバイスに適用した場合、製品の発光効率を向上させることができる。その他の点では、別の種類の蛍光体材料と一緒に全無機ペロブスカイト量子ドットを発光デバイスに適用した場合、製品の演色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ＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3］
［全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3］
図３６は、実施形態によるａ＝０、０．５、１のＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）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。合成され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の基準ＸＲＤパターンとの比較から、合成された全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3のピーク位置の全てが立方相の基準パターンと同一であることを見出すことができ、合成された全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3がいずれも立方相を有することを指し示していた。全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3の核生成温度はいずれも１８０℃である。
図３７は、波長３８０ｎｍの光で励起された実施形態による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の規格化されたＰＬスペクトルを示す。ピーク位置（強度の最も強い位置）および半値全幅（ＦＷＨＭ）のデータを表２に一覧で示す。図３８は、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３７、図３８および表２の結果から、全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3が、Ｃｌ元素含有量を減少させＢｒ元素含有量を増加させる変化、すなわちｂを１から０に低下させる変化に伴うレッドシフト効果（すなわち、４０６ｎｍから５１４ｎｍへのピーク位置の漸進的なシフト）を有することが分かる。当該現象は、量子閉じ込め効果によって説明することができよう。換言すれば、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レッドシフトは、ＣｌイオンがＢｒイオンよりも直径が小さいためＣｌ元素含有量が減少するにつれて材料の大きさが増大することによって生じる。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と等価）は緑色量子ドットであり、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３９は、図３４および図３７の規格化ＰＬスペクトルを合わせた規格化されたＰＬスペクトルを示す。全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-bＩb）3は様々なＣｌ、Ｂｒ、Ｉの含有量によって様々な発光特徴を有することが示されている。出射光には多くの範囲の赤色、緑色および青色が含まれ、各々のＦＷＨＭは狭い。それゆえ、全無機ペロブスカイト量子ドットの組成を適宜調節して、期待されるピーク位置を有する出射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た発光デバイスは、良好な光電子特性を発揮することができる。
［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４０は、一実施形態による市販の黄色蛍光体粉末ＹＡＧ：Ｃｅと一緒にＣｓＰｂ（Ｂｒ0.4Ｉ0.6）3の赤色全無機ペロブスカイト量子ドットを有する青色発光ダイオードチップを含む発光ダイオードパッケージ構造体の規格化されたＰＬスペクトルを示す。赤色全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ0.4Ｉ0.6）3は、６２５ｎｍの発光波長を有する。黄色蛍光体粉末ＹＡＧ：Ｃｅは、５６０ｎｍの発光波長を有する。図４１は、発光ダイオードパッケージ構造体のＣＩＥ色度図における色域を示し、それは黒体放射に類似しており、商業的利用に適している。表３に一覧で示すように、発光ダイオードパッケージ構造体は、暖かみのある白色に相当する４０１０Ｋの相関色温度（ＣＣＴ）、５６ｌｍ／Ｗの発光効率、８３．９の平均演色評価数（ＣＲＩ Ｒａ）、４０の演色性Ｒ９を有する。したがって、パッケージ製品は、向上した演色性を有することができる。
［様々な種類の全無機ペロブスカイト量子ドットの使用］
表４に、実施形態１〜実施形態５の条件および発光結果を一覧で示す。各実施形態において、発光ダイオードチップは、様々な種類の全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の組み合わせを励起するのに用いられる（ｉｓ ｕｓｅｄ ｅｘｃｉｔｅ）。表４に示すように、実施形態１は、それぞれｂ＝０．３〜０．４およびｂ＝０．７〜０．８である２種類の全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を使用し、平均演色評価数（Ｒａ）が４０のスペクトルを呈する。実施形態２は、それぞれｂ＝０．１〜０．２、ｂ＝０．５〜０．６およびｂ＝０．６〜０．７である３種類の全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を使用し、Ｒａが６０のスペクトルを呈する。実施形態３は、それぞれｂ＝０〜０．１、ｂ＝０．２〜０．３、ｂ＝０．４〜０．５およびｂ＝０．６〜０．７である４種類の全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を使用し、Ｒａが７５のスペクトルを呈する。実施形態４は、それぞれｂ＝０〜０．１、ｂ＝０．３〜０．４、ｂ＝０．５〜０．６、ｂ＝０．７〜０．８およびｂ＝０．８〜０．９である５種類の全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を使用し、Ｒａが９０のスペクトルを呈する。実施形態５は、それぞれｂ＝０〜０．１、ｂ＝０．２〜０．３、ｂ＝０．５〜０．６、ｂ＝０．６〜０．７、ｂ＝０．７〜０．８およびｂ＝０．９〜１である６種類の全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を使用し、Ｒａが９５のスペクトルを呈する。
他の実施形態において、図４２および図４３に示すように、実施形態による発光ダイオードチップにより励起された全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂＢｒ3およびＣｓＰｂＩ3のＰＬスペクトルと、ＣＩＥ色度図における色域とをそれぞれ示す。発光ダイオードチップにより励起された少なくとも２種類の組成を有する全無機ペロブスカイト量子ドットＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3を用いることによって、９０％以上のＮＴＳＣを達成することができる。例えば、発光ダイオードチップにより励起された２種類の全無機ペロブスカイト量子ドット（ＣｓＰｂＢｒ3およびＣｓＰｂＩ3）の組み合わせによって、１１９％のＮＴＳＣを達成することができる。
開示された実施形態によれば、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１を満たすＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a-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は、狭いＦＷＨＭと色の純度とを有する発光スペクトルの良好な特性を呈することができ、発光デバイスに適用された場合に発光デバイスの発光効果を向上させることができる。
例を通じて、好ましい実施形態（複数可）に関して本発明を説明してきたが、本発明はそれらに限定されるものではないことを理解されたい。逆に、様々な改変ならびに類似の配置および手順を含むことを意図しており、したがって、添付の特許請求の範囲には、あらゆるそのような改変ならびに類似の配置および手順を包含するように最も広い解釈を与えられるべきである。
Claims (17)
- 発光デバイスであって、
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と、
光吸収性材料または反射性材料を含む隔離層と、
複数の波長変換層と、
を含み、
該複数の波長変換層は、各々が該発光ダイオードチップから発せられる第１光によって励起されて該第１光の波長とは異なる波長を有する第２光を発することができ、
該複数の波長変換層は、１つは赤色用であり、他の１つは緑色用であり、該複数の波長変換層のうちの該１つと該他の１つのうち、少なくとも１つは全無機ペロブスカイト量子ドットを含み、該複数の波長変換層のうちの該１つの全無機ペロブスカイト量子ドットは、赤色全無機ペロブスカイト量子ドットであって、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式を有し、式中、０．５≦ｂ≦１であり、該複数の波長変換層のうちの該他の１つの全無機ペロブスカイト量子ドットは、緑色全無機ペロブスカイト量子ドットであって、ＣｓＰｂ（Ｂｒ1-bＩb）3の化学式を有し、式中、０≦ｂ＜０．５であり、
該複数の波長変換層のうちさらに別の１つは、透明材料、青色蛍光体粉末、青色全無機ペロブスカイト量子ドット、またはそれらの組合せを含み、該青色全無機ペロブスカイト量子ドットはＣｓＰｂ（ＣｌaＢｒ1-a）3の化学式を有し、式中、０＜ａ≦１であり、
前記複数の波長変換層の各々は、前記発光ダイオードチップ単体の同一の発光面と接触するとともに、互いに前記隔離層により隔てられている、
発光デバイス。 - 前記赤色全無機ペロブスカイト量子ドットから発せられる前記第２光が、５７０ｎｍ〜７００ｎｍの波ピーク、２０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記緑色全無機ペロブスカイト量子ドットから発せられる前記第２光が、５００ｎｍ〜５７０ｎｍの波ピーク、１５ｎｍ〜４０ｎｍのＦＷＨＭを有する、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記青色全無機ペロブスカイト量子ドットから発せられる前記第２光が、４００ｎｍ〜５００ｎｍの波ピーク、１０ｎｍ〜３０ｎｍのＦＷＨＭを有する、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記赤色全無機ペロブスカイト量子ドットが、１０ｎｍ〜１４ｎｍの範囲内の粒径を、または前記緑色全無機ペロブスカイト量子ドットが、８ｎｍ〜１２ｎｍの範囲内の粒径を、または前記青色全無機ペロブスカイト量子ドットが、７ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内の粒径を有する、請求項１に記載の発光デバイス。
- マイクロ発光ダイオードである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発光デバイス。
- 前記発光ダイオードチップが、前記発光ダイオードチップの対向する面に第１電極および第２電極を有し、前記発光ダイオードチップの発光面と該第１電極とが前記発光ダイオードチップの同じ側にある、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光デバイス。
- ディスプレイに適用され、少なくとも赤色サブピクセル、緑色サブピクセルおよび青色サブピクセルが各々に含まれているピクセルを含み、
前記複数の波長変換層のうちの前記１つは、該赤色サブピクセルに対応し、前記複数の波長変換層のうちの前記他の１つは、該緑色サブピクセルに対応し、前記複数の波長変換層のうちの前記さらに別の１つは、該青色サブピクセルに対応する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の発光デバイス。 - 前記ピクセルの各々が、前記複数の波長変換層のうちのもう１つを含みかつ前記隔離層によって前記赤色サブピクセル、前記緑色サブピクセルおよび前記青色サブピクセルから分離されている白色サブピクセルをさらに含む、請求項８に記載の発光デバイス。
- 前記赤色全無機ペロブスカイト量子ドット又は前記緑色全無機ペロブスカイト量子ドットが、別の透明材料にドープされている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発光デバイス。
- バックライトモジュール、照明デバイス又はマイクロＬＥＤディスプレイに適用される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の発光デバイス。
- ＮＴＳＣが９０％以上である、請求項１に記載の発光デバイス。
- ７５以上の平均演色評価数（Ｒａ）を有する、請求項１に記載の発光デバイス。
- 前記複数の波長変換層のうちの前記１つが、前記赤色全無機ペロブスカイト量子ドットを含み、前記複数の波長変換層のうちの前記他の１つが、前記緑色全無機ペロブスカイト量子ドットを含む、
請求項１〜１３に記載の発光デバイス。 - 前記発光ダイオードチップ単体は、前記複数の波長変換層にそれぞれ対応する複数の第１電極を含み、前記発光面と該複数の第１電極は前記発光ダイオードチップ単体の同じ側にある、
請求項１〜１４に記載の発光デバイス。 - 前記発光ダイオードチップ単体は、前記発光ダイオードチップ単体の前記発光面の反対側に第２の電極をさらに含み、該第２の電極は前記複数の波長変換層の共通電極である、
請求項１５に記載の発光デバイス。 - 前記複数の波長変換層は、前記発光ダイオードチップ単体の前記発光面上に直接配置され、前記複数の波長変換層の上面は、前記複数の第１電極の上面より高い位置にある、
請求項１〜１５に記載の発光デバイス。
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