JP6831827B2 - ルミネセント材料ならびにそれを用いた発光デバイスおよび表示デバイス - Google Patents

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Description

本開示は、一般的には、ルミネセント材料ならびにそれを用いた発光デバイスおよび表示デバイスに関し、特に、蛍光ルミネセント材料ならびにそれを用いた発光デバイスおよび表示デバイスに関する。
量子ドットは、良好な光吸収性およびルミネセント性質を有する材料である。量子ドットは、狭い半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する光を発しうるとともに高いルミネセンス効率および広い吸収スペクトルを有しうるので、高い色純度および彩度を有しうる。量子ドットは、近年、表示パネル技術に徐々に適用されてきた。現在、量子ドットを適用する場合、量子ドットは、溶媒中に直接分散され、次いで、所望の位置に被覆される。しかしながら、量子ドットのルミネセント特性は、そのサイズにかなり関連している。量子ドットは、溶媒中に一様に分布させることが難しいだけでなく、集まってミクロンサイズの量子ドットクラスターになる可能性もある。この場合には、発光均一性の向上が容易でなく、ミクロンサイズの量子ドットクラスターにより発光特性が損なわれるおそれがある。一方、液体形態で保存された量子ドットは、適用がきわめて困難であり、種々の処理設計で適用が容易でない。さらに、量子ドット外面およびポリマーたとえばそのリガンドは、高温耐久性が劣るという欠点を有するので、量子ドットの適用が制限されることにもなる。したがって、長寿命を有する量子ドット材料を得る方法を開発することは、重要な緊急課題である。
そのほか、発光ダイオード（ＬＥＤ）に適用される従来の既知の蛍光体は、量子ドットよりも低コストであるが、蛍光体は、量子ドットよりも演色性が劣る。さらに、蛍光体および量子ドットのサイズには、かなり大きな差がある。蛍光体および量子ドットを一緒に使用すると、混合不均一性および自己吸収の問題を生じる。したがって、有意な増加を伴わない製造コストと、蛍光体および量子ドットの両方を用いて向上させるＬＥＤの演色性および彩度と、のトレードオフを得ることもまた、重要な課題である。
台湾特許出願公開第２０１７４２９１０号明細書
本開示は、ルミネセント材料ならびにそれを用いた発光デバイスおよび表示デバイスに関する。
本開示の実施形態によれば、ルミネセント材料が開示される。ルミネセント材料は粒子と蛍光体とを含む。粒子は量子ドットを含みかつ０．０６μｍ〜３０μｍの平均直径を有する。
本開示の他の実施形態によれば、発光デバイスが開示される。発光デバイスはルミネセント材料を含む。ルミネセント材料は粒子と蛍光体とを含む。粒子は量子ドットを含みかつ０．０６μｍ〜３０μｍの平均直径を有する。
本開示のさらに他の実施形態によれば、表示デバイスが開示される。表示デバイスはルミネセント材料を含む。ルミネセント材料は粒子と蛍光体とを含む。粒子は量子ドットを含みかつ０．０６μｍ〜３０μｍの平均直径を有する。表示デバイスは、テレビ、ディジタルカメラ、ディジタルビデオカメラ、ディジタルフォトフレーム、モバイルフォン、ラップトップ、コンピューターモニター、ポータブルミュージックプレーヤー、ゲームコンソール、自動車モニター、スマートウォッチ、またはバーチャルリアリティーメガネである。
非限定的実施形態の以下の詳細な説明を参照すれば、本開示の以上および他の実施形態のより良い理解が得られるであろう。以下の説明は添付の図面を参照して行われる。
図１は、実施形態に係るルミネセント材料の模式図である。 図２は、実施形態の概念に係る粒子の模式図である。 図３は、実施形態に係る発光デバイスの断面図を例示する。 図４Ａは、実施形態の概念に係る表示デバイスの模式図である。 図４Ｂは、実施形態の概念に係る表示デバイスの模式図である。 図４Ｃは、実施形態の概念に係る表示デバイスの模式図である。 図４Ｄは、実施形態の概念に係る表示デバイスの模式図である。 図４Ｅは、実施形態の概念に係る表示デバイスの模式図である。 図４Ｆは、実施形態の概念に係る表示デバイスの模式図である。 図４Ｇは、実施形態の概念に係る表示デバイスの模式図である。 図４Ｈは、実施形態の概念に係る表示デバイスの模式図である。 図４Ｉは、実施形態の概念に係る表示デバイスの模式図である。 図４Ｊは、実施形態の概念に係る表示デバイスの模式図である。
以下に図面を添付して本開示の実施形態を詳細に開示する。図に示される要素は、実際のスケールに従って描かれていなくてもよく、本開示の特徴を明確に示すために任意選択的にサイズを拡大または縮小して描かれてもよいことに留意すべきである。本明細書および図面において、同一または類似の要素は、同一または類似の記号で示されてもよい。
以下の各種実施形態または実施例に要素およびその配置を記述して、本開示の各種特徴を開示する。当然のことながら、その実施形態および実施例は、本開示を例示するために用いられるものであり、本開示は、それに限定されるものではない。そのほか、異なる実施形態が同一の記号またはマークで例示されてもよいが、繰り返される記号またはマークは、単に本開示を単純かつ明確に開示するためのものであり、例示された異なる実施形態および／または構造の間の具体的な関係を示唆するものではない。
さらに、本開示に開示される工程の前、実施時、または後に追加の工程が存在しうることを理解すべきである。そのほか、一つの実施形態に係るいくつかの工程は、他の実施形態で置き換えうるかまたは省略しうる。
図１および図２を参照されたい。図１は、一つの実施形態に係るルミネセント材料１００の模式図である。図２は、粒子１７０の模式図を示す。ルミネセント材料１００は、粒子１７０と蛍光体１４０とを含む。粒子１７０は、コア１１０と量子ドット１２０と封止層１３０とを含む。封止層１３０はコア１１０を覆う。量子ドット１２０は、コア１１０と封止層１３０との間に配設される。
一つの実施形態では、粒子１７０は、０．０６μｍ〜３０μｍの平均直径を有し、それにより、量子ドット１２０を効率的に分散可能であり、かつ多量の量子ドット１２０を吸着可能である。したがって、粒子１７０のサイズおよびルミノシティーを蛍光体１４０に一致させることが可能であり、高い混合均一性および所望のルミネセント性質の要件を達成可能である。たとえば、粒子１７０の平均直径は、０．１０μｍ〜３０μｍ、または０．１５μｍ〜３０μｍ、または０．０６μｍ〜１０μｍ、または０．１０μｍ〜１０μｍ、または０．１５μｍ〜１０μｍ、または０．０６μｍ〜３μｍ、または０．１０μｍ〜３μｍ、または０．１５μｍ〜３μｍでありうる。拡大図では、本実施形態の粒子１７０は粒子形状を有する。粒子１７０は互いにいくらか異なりうる。しかしながら、本実施形態では、粒子１７０の直径は、０．０６μｍ〜３０μｍであるかまたは以上に開示された範囲内である。粒子１７０の平均直径は、少なくとも２０個の粒子の直径の平均値である。粒子１７０があまりにも小さいと、量子ドット１２０の分散効率は低くなりすぎるであろう。それとは対照的に、粒子１７０があまりにも大きいと、それに吸着される量子ドット１２０の量は不十分であるので、ルミノシティーを蛍光体１４０に十分一致させることができなくなる。
本実施形態の粒子１７０の平均直径は０．０６μｍ〜３０μｍであり、量子ドット自体のナノメートルレベルのサイズよりも大きいので、粒子１７０は、固体状態の形態で使用可能であるかまたは溶媒中に添加して液体状態の形態で使用可能であり、かつ０．０６μｍ〜３０μｍの平均直径を有する粒子１７０の分布の均一性は、使用時に容易に制御可能である。粒子１７０を均一に分散した後、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過電子顕微鏡法（ＴＥＭ）を用いて粒子１７０の平均直径の観測および測定を行うことが可能であり、かつＩｍａｇｅ−ｐｒｏＰｌｕｓ６．０などのソフトウェアを用いて粒子の選択および平均直径などの定量値の計算を行うことが可能である。たとえば、粒子１７０は、エタノールまたはポリマーカプセル材料を用いて均一に分散可能である。
本実施形態では、たとえば、量子ドット１２０は、Ｓｉ系ナノ結晶、ペロブスカイトナノ結晶、第１２−１６族化合物半導体ナノ結晶、第１３−１５族化合物半導体ナノ結晶、および第１４−１６族化合物半導体ナノ結晶からなる群から選択される。しかしながら、本開示はそれらに限定されるものではない。
実施形態では、ペロブスカイトナノ結晶は、ＲＮＨ3ＰｂＸ3の有機金属ハロゲン化物またはＣｓＰｂＸ3の純粋無機ペロブスカイトである。ＲＮＨ3ＰｂＸ3中、ＲはＣnＨ2n+1でありうるとともに、ｎは１〜１０の範囲内である。ペロブスカイトナノ結晶のＸは、塩素、臭素、ヨウ素、およびそれらの組合せからなる群から選択される。たとえば、ペロブスカイトナノ結晶は、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ3、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＣｌ3、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＢｒ3、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ2Ｃｌ、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩＣｌ2、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩ2Ｂｒ、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩＢｒ2、ＣＨ3ＮＨ3ＰｂＩＣｌＢｒ、ＣｓＰｂＩ3、ＣｓＰｂＣｌ3、ＣｓＰｂＢｒ3、ＣｓＰｂＩ2Ｃｌ、ＣｓＰｂＩＣｌ2、ＣｓＰｂＩ2Ｂｒ、ＣｓＰｂＩＢｒ2、およびＣｓＰｂＩＣｌＢｒからなる群から選択される。しかしながら、本開示はそれらに限定されるものではない。
第１２−１６族化合物半導体ナノ結晶では、第１２族元素は、亜鉛、カドミウム、水銀、およびそれらの組合せからなる群から選択され、第１６族元素は、酸素、硫黄、セレン、テルル、およびそれらの組合せからなる群から選択され、第１２−１６族化合物は、たとえば、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＨｇＯ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＣｄＳｅＳ、ＣｄＳｅＴｅ、ＣｄＳＴｅ、ＺｎＳｅＳ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＳＴｅ、ＨｇＳｅＳ、ＨｇＳｅＴｅ、ＨｇＳＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＨｇＳ、ＣｄＨｇＳｅ、ＣｄＨｇＴｅ、ＨｇＺｎＳ、ＨｇＺｎＳｅ、ＨｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ、およびＨｇＺｎＳＴｅからなる群から選択される。しかしながら、本開示はそれらに限定されるものではない。第１３−１５族化合物半導体ナノ結晶では、第１３族元素は、アルミニウム、ガリウム、インジウム、およびそれらの組合せからなる群から選択され、第１５族元素は、窒素、リン、ヒ素、およびそれらの組合せからなる群から選択され、第１３−１５族化合物は、たとえば、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＰＡｓ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＰＡｓ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ、ＩｎＣｕＳｅ、およびＩｎＡｌＰＡｓからなる群から選択される。しかしながら、本開示はそれらに限定されるものではない。第１４−１６族化合物半導体ナノ結晶では、第１４族元素は、スズ、鉛、およびそれらの組合せからなる群から選択され、第１６族元素は、硫黄、セレン、テルル、およびそれらの組合せからなる群から選択され、第１４−１６族化合物は、たとえば、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＳｎＳｅＳ、ＳｎＳｅＴｅ、ＳｎＳＴｅ、ＰｂＳｅＳ、ＰｂＳｅＴｅ、ＰｂＳＴｅ、ＳｎＰｂＳ、ＳｎＰｂＳｅ、ＳｎＰｂＴｅ、ＳｎＰｂＳＳｅ、ＳｎＰｂＳｅＴｅ、およびＳｎＰｂＳＴｅからなる群から選択される。しかしながら、本開示はそれらに限定されるものではない。
さらに、ナノ粒子形状を有する量子ドット１２０は、二元コア、三元コア、または四元コアの構造でありうることを、当業者は理解すべきである。代替的に、ナノ粒子形状を有する量子ドット１２０は、コア−シェル構造またはコア−マルチシェル構造を有しうる。代替的に、ナノ粒子形状を有する量子ドット１２０は、ドーピングまたは分級により処理されたナノ粒子でありうる。本実施形態では、量子ドット１２０は、好ましくは、ＣｄＳｅ／ＺｎＳのコア／シェル構造を有するナノ粒子である。
無機表面原子を有する量子ドット１２０は、封止剤を用いて表面改質処理を行いうるので、量子ドットのアグリゲーションの抑制効果を向上させうるとともに、量子ドット１２０の周りの電子環境および化学環境から量子ドット１２０を適正に分離可能である。封止剤は有機類である。封止剤は、ルイス塩基化合物を含みうるかまたは本質的にそれから構成されうる。封止剤は、単官能性または多官能性のリガンドを含みうる。たとえば、封止剤は、ホスフィン（たとえば、トリオクチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ−ｔｅｒｔ−ブチルホスフィンなど）、ホスフィンオキシド（たとえば、トリオクチルホスフィンオキシド、トリフェニルホスフィンオキシドなど）、アルキルホスホン酸、アルキルアミン（たとえば、ヘキサデシルアミン、オクチルアミンなど）、アリールアミン、ピリジン、長鎖脂肪酸、チオフェンなどを含みうるが、これらに限定されるものではない。
量子ドットから発せられる光の波長は、量子ドットの平均直径により変化しうる。したがって、量子ドットから発せられる光のピーク波長は、量子ドットの材料およびサイズにより制御しうる。本実施形態では、たとえば、量子ドット１２０の平均直径は、１ｎｍ〜２５ｎｍ、または１ｎｍ〜１５ｎｍ、または１ｎｍ〜１０ｎｍである。本実施形態では、量子ドット１２０は、赤色光を発する赤色量子ドット、緑色光を発する緑色量子ドット、青色光を発する青色量子ドット、またはそれらの組合せを含みうる。たとえば、赤色量子ドットは、３ｎｍ〜２５ｎｍ、４ｎｍ〜１５ｎｍ、または５ｎｍ〜１０ｎｍの平均直径を有しうる。たとえば、緑色量子ドットは、２ｎｍ〜２０ｎｍ、３ｎｍ〜１５ｎｍ、または４ｎｍ〜９ｎｍの平均直径を有しうる。たとえば、青色量子ドットは、１ｎｍ〜１５ｎｍ、２ｎｍ〜１０ｎｍ、または２ｎｍ〜８ｎｍの平均直径を有しうる。
フォトルミネセンス（ＰＬ）は、材料のエネルギーレベル構造および遷移挙動を迅速かつ確実に分析可能な技術である。フォトルミネセンスの励起スペクトルを分析して、材料の重要な情報、たとえば、ドーパントの種類、エネルギーギャップ、および材料中の化合物成分または材料中の量子ドットのサイズ、キャリヤー伝達路、寿命などを得ることができる。量子ドット材料では、量子ドットのモルフォロジー、量子ドットのサイズ、エネルギーレベル間の電子遷移の光エネルギー値、各種信頼性などを測定するために、フォトルミネセンス分析を使用可能である。したがって、フォトルミネセンスは量子ドットの好適な評価ツールである。
励起光源にかかわらず、原子励起により電子を励起すると、電子は、高エネルギー励起状態から低エネルギー基底状態に落ちて電子エネルギーレベル間のエネルギー差を発光の形態で放出する。量子ドットの発光スペクトルを分析する場合、次のパラメーター、すなわち、（１）発光スペクトルのピークの波長および強度、（２）半値幅の２つの側に対応する波長、（３）半値全幅（ＦＷＨＭ）が注目に値する。
本開示の実施形態では、３５０ｎｍ以上かつ粒子１７０から発せられる光の波長未満の波長の光を粒子１７０に照射した場合、たとえば、３９０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を照射した場合、粒子１７０は、たとえば、４００ｎｍ〜７００ｎｍのピーク波長および１５ｎｍ〜６０ｎｍまたは２０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有する光を発する。
本開示の実施形態では、３５０ｎｍ以上かつ量子ドット１２０から発せられる光の波長未満の波長の光を量子ドット１２０に照射した場合、たとえば、３９０ｎｍ〜５００ｎｍの波長の光を照射した場合、量子ドット１２０は、たとえば、４００ｎｍ〜７００ｎｍのピーク波長および１５ｎｍ〜６０ｎｍまたは２０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有する光を発する。本開示の実施形態では、たとえば、赤色量子ドットに照射した後、赤色量子ドットは、６００ｎｍ〜７００ｎｍ、６０５ｎｍ〜６８０ｎｍ、または６１０ｎｍ〜６６０ｎｍのピーク波長を有する、かつ１５ｎｍ〜６０ｎｍまたは２０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有する、光を発する。本開示の実施形態では、たとえば、緑色量子ドットに照射した後、緑色量子ドットは、５００ｎｍ〜６００ｎｍ、５１０ｎｍ〜５６０ｎｍ、または５２０ｎｍ〜５５０ｎｍのピーク波長を有する、かつ１５ｎｍ〜６０ｎｍまたは２０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有する、光を発する。本開示の実施形態では、たとえば、青色量子ドットに照射した後、青色量子ドットは、４００ｎｍ〜５００ｎｍ、４３０ｎｍ〜４７０ｎｍ、または４４０ｎｍ〜４６０ｎｍのピーク波長を有する、かつ１５ｎｍ〜６０ｎｍまたは２０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有する、光を発する。たとえば、量子ドットから発せられる光のピーク波長、強度、および半値全幅は、Ｈｏｒｉｂａ社製の定常状態蛍光分光計（型番ＦｌｕｏｒｏＭａｘ−３）を用いてフォトルミネセンス分析により得られる。
本開示の実施形態では、粒子１７０中の量子ドット１２０の重量パーセントは０．１％〜５０％でありうるとともに、かかる粒子１７０は安定なルミネセンス効果を有する。本開示では、粒子１７０中の量子ドット１２０の重量パーセントは、全粒子１７０の重量に対する量子ドット１２０の重量のパーセントを意味する。さらに、粒子１７０中の量子ドット１２０の重量パーセントは、１％〜４５％または２％〜４０％でもありうる。粒子１７０中の量子ドット１２０の重量パーセントが０．１％未満である場合、粒子１７０中の量子ドット１２０の濃度が比較的低いので、全ルミネセンス効率は不十分となる。粒子１７０中の量子ドット１２０の重量パーセントが５０％超である場合、量子ドット１２０で自己吸収現象が容易に起こるので、全ルミネセンス効率は減少し、発光はレッドシフトする。重量パーセントは、必要な分析、たとえば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）スペクトル分析法などにより得ることが可能である。
本実施形態では、コア１１０の材料は、ポリマー、たとえば、有機ポリマー、無機ポリマー、水溶性ポリマー、有機溶媒溶性ポリマー、バイオポリマー、および合成ポリマーからなる群から選択されるものでありうる。たとえば、コア１１０の材料は、ポリシロキサン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ポリオレフィン、ポリアセチレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリ（ビニリデンフルオリド）、ポリ（ビニルクロリド）、エチレンビニルアセテート、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、およびセルロースポリマーからなる群から選択しうる。本開示では、コア１１０の材料は、無機媒体、たとえば、シリカゲル、ベントナイト、ガラス、石英、カオリン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、および酸化亜鉛からなる群から選択されるものでありうる。本開示では、封止層１３０およびコア１１０は、同一の材料または異なる材料を有しうる。本開示では、コア１１０の材料は、好ましくは、酸化ケイ素、たとえば、ポリシロキサン、ガラス、水ガラス、および二酸化ケイ素からなる群から選択されるものである。本開示では、コア１１０の材料は、非フォトルミネセント材料であり、かつ非フォトルミネセント材料は、短いピーク波長（たとえば、３９０ｎｍ〜５００ｎｍ）の光を照射したときに上記の短いピーク波長よりも長いピーク波長（たとえば、４００ｎｍ〜７００ｎｍ）を有する光を発することができる量子ドット１２０や蛍光体１４０などのフォトルミネセント材料ではない。したがって、本開示では、コア１１０は、量子ドット１２０や蛍光体１４０のルミネセント性質に影響しない。
本実施形態では、封止層１３０の材料は、ポリマー、たとえば、有機ポリマー、無機ポリマー、水溶性ポリマー、有機溶媒溶性ポリマー、バイオポリマー、および合成ポリマーからなる群から選択されるものでありうる。たとえば、封止層１３０の材料は、ポリシロキサン、ポリアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリルアミド、ポリオレフィン、ポリアセチレン、ポリイソプレン、ポリブタジエン、ポリ（ビニリデンフルオリド）、ポリ（ビニルクロリド）、エチレンビニルアセテート、ポリエチレンテレフタレート、ポリウレタン、およびセルロースポリマーからなる群から選択しうる。本実施形態では、封止層１３０の材料は、無機媒体、たとえば、シリカゲル、ベントナイト、ガラス、石英、カオリン、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、および酸化亜鉛からなる群から選択されるものでありうる。本実施形態では、封止層１３０の材料は、好ましくは、酸化ケイ素、たとえば、ポリシロキサン、ガラス、および二酸化ケイ素からなる群から選択される。
ポリシロキサンは、以下の式（Ｉ）：
Ｒa nＳｉ（ＯＲb）4-n ｎ＝０〜３ 式（Ｉ）
のシロキサン化合物に水を添加することにより行われる加水分解および縮合反応を介して得られる。
Ｒaは、炭素数６〜１５の芳香族基を表す。Ｒbは、炭素数１〜５のアルキル基を表す。たとえば、Ｒaは、フェニル基、トリル基、ｐ−ヒドロキシフェニル基、１−（ｐ−ヒドロキシフェニル）エチル基、２−（ｐ−ヒドロキシフェニル）エチル基、４−ヒドロキシル−５−（ｐ−ヒドロキシフェニルカルボニルオキシ）ペンチル基、またはナフチル基であるが、それらに限定されるものではない。たとえば、Ｒbは、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、またはｎ−ブチル基であるが、それらに限定されるものではない。本実施形態では、ポリシロキサンは、好ましくは、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）に水を添加することにより行われる加水分解および縮合反応を介して得られる。
本実施形態では、封止層１３０は、量子ドット１２０を完全にカプセル化するのに十分な厚さを有する。たとえば、封止層１３０は、０．１ｎｍ〜２５ｎｍまたは０．５ｎｍ〜２５ｎｍの厚さを有しうる。以上の範囲内の厚さを有する封止層１３０は、量子ドット１２０に十分な保護効果を提供可能であり、かつ粒子１７０の外表面から量子ドット１２０までの距離が離れすぎることから生じる不十分なルミネセンス効率を回避可能である。
本実施形態では、たとえば、コア１１０は、０．０５μｍ〜３０μｍ、０．０９μｍ〜１０μｍ、または０．１４μｍ〜３μｍの平均直径を有する。実施形態では、コア１１０が０．０６μｍ〜３０μｍの平均直径を有する場合、ルミネセント材料１００中の粒子１７０は、好ましいルミネセンス保持率を維持可能である。本実施形態では、コア１１０の材料は、多孔特性を有しうるとともに、コア１１０は、３ｎｍ〜１００ｎｍの平均表面開口直径を有する。コア１１０は多孔性コアであるので、量子ドット１２０を均一かつ安定にコア１１０上に吸着させたり、量子ドット１２０間の距離が近すぎることに起因する発光特性損失を回避するために量子ドット１２０間に好適な距離を持たせたりするのに有益でありうる。一つの実施形態では、たとえば、量子ドット１２０が赤色量子ドットである場合、コア１１０は、７ｎｍ〜４０ｎｍ、７ｎｍ〜３５ｎｍ、または７ｎｍ〜３０ｎｍの平均表面開口直径を有する。たとえば、量子ドット１２０が緑色量子ドットである場合、コア１１０は、５ｎｍ〜３０ｎｍ、５ｎｍ〜２５ｎｍ、または５ｎｍ〜２０ｎｍの平均表面開口直径を有する。たとえば、量子ドット１２０が青色量子ドットである場合、コア１１０は、３ｎｍ〜２５ｎｍ、３ｎｍ〜２０ｎｍ、または３ｎｍ〜１５ｎｍの平均表面開口直径を有する。たとえば、コア１１０は、１００ｍ2／ｇ〜１０００ｍ2／ｇの比表面積を有する。本開示の一つの実施形態では、コア１１０は、二酸化ケイ素粒子などの多孔性マイクロ粒子を使用する。コアは、疎水性（すなわち親脂性）を有しうるとともに、多孔性マイクロ粒子は、疎水性を有する二酸化ケイ素粒子でありうる。疎水性コアは、以下の式（ＩＩ）：
Ｒc mＳｉ（ＯＲd）4-m ｍ＝１〜３ 式（ＩＩ）
に示される有機シラン化合物を用いて表面上に親水性シラノール基を有する二酸化ケイ素粒子の表面を改質することにより得られうる。
Ｒcは、炭素数３〜２０のアルキル基を表す。Ｒdは、炭素数１〜５のアルキル基を表す。本実施形態では、たとえば、Ｒcは、プロピル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、またはヘキサデシル基である。たとえば、Ｒdは、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、イソプロピル基、またはｎ−ブチル基である。
他の実施形態では、コア１１０はヒュームドシリカでありうる。これは一次粒子が集まって一体化された互いに分離不能な凝集体でありうる。コア１１０は疎水性を有しうる。たとえば、コア１１０は、コア１１０に疎水性を付与する炭素数３〜２０、炭素数３〜１８、または炭素数３〜１６のアルキル基を有しうる。一つの実施形態では、アルキル基は、凝集体の表面上に親水性シラノール基を有する凝集体の表面を有機シランを用いて改質することにより形成され、これにより、アルキル基は、コア１１０を形成するように凝集体上にグラフトされる。かかる実施形態では、コア１１０の表面は、以下の化学式ＩＩＩ：
の末端官能基を有する。
Ｒ1は−ＯＣＨ3である。Ｒ2は−ＯＣＨ3である。Ｒ3は、炭素数３〜２０のアルキル基、たとえば、炭素数３〜１８のアルキル基または炭素数３〜１６のアルキル基である。それに対応して、改質に使用される有機シランは、炭素数３〜２０のアルキル基を有する有機シラン、たとえば、炭素数３〜１８のアルキル基を有する有機シランまたは炭素数３〜１６のアルキル基を有する有機シランでありうる。たとえば、改質に使用される有機シランは、プロピルトリメトキシシラン、オクチルトリメトキシシラン、ヘキサデシルトリメトキシシランなどでありうる。
多孔性コア１１０の材料として二酸化ケイ素を用いる実施形態では、コア１１０は、１μｍ〜５μｍの平均直径、５ｎｍ〜１５ｎｍの平均表面開口直径、５００ｍ2／ｇ〜９００ｍ2／ｇの比表面積を有する多孔性コアでありうる。代替的に、コア１１０は、１μｍ〜５μｍの平均直径、１０ｎｍ〜３０ｎｍの平均表面開口直径、２５０ｍ2／ｇ〜７５０ｍ2／ｇの比表面積を有する多孔性コアでありうる。代替的に、コア１１０は、０．５μｍ〜１．５μｍの平均直径、５ｎｍ〜１５ｎｍの平均表面開口直径、２００ｍ2／ｇ〜６００ｍ2／ｇの比表面積を有する多孔性コアでありうる。代替的に、コア１１０は、０．１μｍ〜０．５μｍの平均直径、３ｎｍ〜１２ｎｍの平均表面開口直径、１００ｍ2／ｇ〜５００ｍ2／ｇの比表面積を有する多孔性コアでありうる。
本実施形態では、２５０℃の高温下で粒子１７０を２時間試験した後、高温で処理する前のＰＬ測定強度に対して５０〜７５％のフォトルミネセンス（ＰＬ）強度の保持比を呈する。一方、同一の高温試験後、処理なし（すなわち、コアへの吸着なし、封止なし）の従来の量子ドットのルミネセンス効率の保持比は、わずか２％にすぎない。したがって、本開示の粒子の構造は、量子ドットの耐高温性能を向上させるのに役立つことが証明される。
蛍光体１４０は、量子ドット１２０と同一のまたは異なる蛍光体材料を有しうる。たとえば、蛍光体１４０は、ガーネット系、硫化物系、チオメタレート系、シリケート系、酸化物系、酸窒化物系、窒化物系、およびセレン化物系の蛍光体からなる群から選択しうる。
蛍光体１４０は、無機蛍光体材料および／または有機蛍光体材料を含みうる。たとえば、無機蛍光体材料は、アルミネート蛍光体粉末（たとえば、ＬｕＹＡＧ、ＧａＹＡＧ、ＹＡＧなど）、シリケート蛍光体粉末、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でありうる。有機蛍光体材料は、単分子構造、多分子構造、オリゴマー、ポリマー、またはそれらの組合せを含みうる。有機蛍光体材料の化合物は、ペリレン類、ベンゾイミダゾール類、ナフタレン類、アントラセン類、フェナントレン類、フルオレン類、９−フルオレノン類、カルバゾール類、グルタルイミド類、１，３−ジフェニルベンゼン類、ベンゾピレン類、ピレン類、ピリジン類、チオフェン類、２，３−ジヒドロ−１Ｈ−ベンゾ［ｄｅ］イソキノリン−１，３−ジオン類、またはそれらの組合せを含みうる。たとえば、緑色蛍光体粉末は、β−ＳｉＡｌＯＮ、γ−ＡｌＯＮ、またはそれらの組合せでありうる。たとえば、黄色蛍光体材料は、ＹＡＧ：Ｃｅ、および／または酸窒化物、シリケート、もしくは窒化物の無機黄色蛍光体粉末、および／また有機黄色蛍光体粉末でありうる。たとえば、赤色蛍光体粉末は、マンガンドープフッ化物蛍光体粉末を含みうる。代替的に、赤色蛍光体粉末は、（Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ（ＣＡＳＮともいう）、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕ、およびＳｒ（ＬｉＡｌ3Ｎ4）：Ｅｕ2+（ＳＬＡともいう）を含みうる。本実施形態では、蛍光体１４０の材料は、好ましくは、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍのメインピーク波長、４０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有する緑色蛍光体β−ＳｉＡｌＯＮである。実施形態では、緑色蛍光体β−ＳｉＡｌＯＮは、５４２ｎｍのメインピーク波長および５４ｎｍの半値全幅を有する。他の実施形態では、蛍光体１４０は、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍのメインピーク波長および７０ｎｍ〜１０８ｎｍの半値全幅を有する緑色蛍光体ＹＡＧである。一つの実施形態では、緑色蛍光体ＹＡＧは、５３２ｎｍのメインピーク波長および１０６ｎｍの半値全幅を有する。
いくつかの実施形態では、量子ドット１２０は、封止層１３０により蛍光体１４０および外部環境から分離可能であるので、量子ドット１２０のルミネセント性質は、外部物質や蛍光体１４０との反応による影響を受けない。したがって、ルミネセント材料１００およびそれを用いた製品デバイスの信頼性を向上させることが可能である。
本実施形態では、ルミネセント材料１００に関して、粒子１７０に含まれる量子ドット１２０の材料は、好ましくは緑色量子ドットであり、かつ蛍光体１４０の材料は、好ましくは緑色蛍光体である。輝度および光度の増加ならびにルミネセント材料の半値全幅の減少を考慮して、緑色蛍光体は、５１０ｎｍ〜５６０ｎｍのメインピーク波長および４０ｎｍ〜１０８ｎｍの半値全幅を有する。本実施形態では、ルミネセント材料は、好ましくは、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍのメインピーク波長および４０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有する緑色蛍光体を有する。他の実施形態では、ルミネセント材料は、好ましくは、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍのメインピーク波長および７０ｎｍ〜１０８ｎｍの半値全幅を有する緑色蛍光体を有する。
実施形態では、ルミネセント材料の蛍光体は、粒子および蛍光体の全重量を１００ｗｔ％として０．１ｗｔ％〜４０ｗｔ％の含有率を有しうる。そのほか、コストが実質的に増加しないようにかつＬＥＤの演色性および彩度が増加するように全体的に考慮して、蛍光体は、粒子および蛍光体の全重量を１００ｗｔ％として、好ましくは５ｗｔ％〜４０ｗｔ％の含有率を有する。さらに、輝度および光度が増加するようにかつルミネセント材料の半値全幅が減少するように全体的に考慮して、蛍光体は、粒子および蛍光体の全重量を１００ｗｔ％として、好ましくは５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の含有率を有する。
本実施形態では、量子ドット１２０は、ルミネセント材料１００の光学透明媒体（コア１１０、封止層１３０）に組み込まれる。したがって、量子ドット１２０は、光源から発せられた一次光により励起された後で二次光を発するように光源に光学接続可能である。たとえば、光源は、ＬＥＤ、レーザー光源、アーク灯、黒体光源などでありうるが、それらに限定されるものではない。いくつかの実施形態では、全デバイスから発せられる光の所要の光度および波長は、二次光のみにより達成しうる。代替的に、全デバイスから発せられる光の所要の光度および波長は、一次光と二次光との適正な色混合により達成しうる。代替的に、光学透明媒体のサイズ、形状、および組成、ならびに光学透明媒体中の各種量子ドットのサイズおよび量を調整することにより、ルミネセント材料から発せられる光および後続の光混合を制御して所要の色および光度の光を生成しうる。
本実施形態では、ルミネセント材料は、ＬＥＤをパッケージするためのカプセル材料中に適用しうる。たとえば、カプセル材料は、エポキシ樹脂、ポリシロキサン樹脂、アクリレート樹脂、ガラスなどでありうるが、それらに限定されるものではない。この類のＬＥＤは、他の類の発光デバイスのバックライトユニットまたは発光素子に使用しうる。この類のＬＥＤは、それぞれ１ピクセルに対応する複数のＬＥＤのアレイを用いた量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）表示デバイスに適用しうる。
図３は、本開示の実施形態に係る発光デバイスの断面図を示す。発光デバイスは、発光ユニット２１と蛍光体層２２とカプセル化層２３とを含む。発光ユニット２１は、導電特性を有し、かつ支承凹表面２１２を有するベース２１１と、支承凹表面２１２内に配設され、かつベース２１１に電気接続された発光素子２１３と、発光素子２１３に電気接続された接続線２１４と、接続線２１４に電気接続された導線２１５と、を含む。ベース２１１および導線２１５は、発光素子２１３に外部電気エネルギーを供給するように協同可能である。発光素子２１３は、電気エネルギーを光エネルギーに変換してそれを放出可能である。一つの実施形態では、発光素子２１３は、４５５ｎｍの発光波長の市販のＩｎＧａＮ発光素子（ＥＰＩＳＴＡＲ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を使用し、導電性銀ペースト（ＢＱ６８８６、Ｕｎｉｎｗｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）を用いてベース２１１の支承凹表面２１２上に接着される。発光素子２１３は、発光素子２１３のトップ表面から延在する接続線２１４を介して導線２１５に電気接続される。蛍光体層２２は発光素子２１３を覆う。蛍光体層２２に含まれるルミネセント材料１００が発光素子２１３から発せられた光により励起された後、ルミネセント材料１００は、発光素子２１３から発せられた光を変換して励起光の波長と異なる波長を有する光を発する。本実施形態では、蛍光体層２２は、ルミネセント材料１００を含有するポリシロキサン樹脂で発光素子２１３の外表面を被覆してから乾燥および硬化を行うことにより形成される。
本開示では、ルミネセント材料は、種々の色および材料の量子ドットおよび蛍光体を使用しうる。異なる組成を有するより多くの種類の量子ドットおよび蛍光体（すなわち、多様な発光波長）を使用した場合、発光デバイスは、より広い発光スペクトルを達成可能であり、要求に応じてフルスペクトルさえも達成可能である。したがって、本開示に係るルミネセント材料を表示デバイスに使用することにより、色域、色純度、色真度、ＮＴＳＣなどを効果的に向上させることが可能である。いくつかの実施形態では、表示デバイスのＮＴＳＣは、ＮＴＳＣ１００％を達成するようにかつ製造コストを削減するようにＬＥＤ素子のＬＥＤチップ上に配設された蛍光体により調整しうる。
一つの実施形態では、発光デバイスは、ルミネセント材料と赤色光変換材料と青色ＬＥＤチップとを含むことにより、ＮＴＳＣ１００％の要件を達成可能である。ルミネセント材料は、緑色粒子（すなわち、緑色用の粒子）と緑色蛍光体（すなわち、緑色用の蛍光体）とを含む。赤色光変換材料は、６００ｎｍ〜７００ｎｍのピーク波長を有する赤色光を発するものである。赤色光変換材料は、赤色蛍光体粉末または赤色粒子を含む。赤色蛍光体粉末は、６２０ｎｍ〜６７０ｎｍのピーク波長および８ｎｍ〜８２ｎｍの半値全幅を有する一次光を発するものである。本実施形態では、赤色蛍光体粉末は、好ましくは、６２０ｎｍ〜６５０ｎｍのピーク波長および８ｎｍ〜３０ｎｍの半値全幅を有する一次光を発するものである。一つの実施形態では、赤色蛍光体粉末はＰＦＳを使用し、６３１ｎｍのピーク波長および１０ｎｍの半値全幅を有する一次光を発するものである。本実施形態では、他の赤色蛍光体粉末は、好ましくは、６５５ｎｍ〜６７０ｎｍのピーク波長および５０ｎｍ〜８２ｎｍの半値全幅を有する一次光を発するものである。一つの実施形態では、赤色蛍光体粉末はＣＡＳＮを使用し、６５９ｎｍのピーク波長および８０ｎｍの半値全幅を有する一次光を発するものである。赤色蛍光体粉末の材料は、好ましくは、ＰＦＳの赤色蛍光体粉末でありうる。赤色粒子は赤色量子ドットを含み、赤色粒子は、好ましくは、６３２ｎｍ〜６７２ｎｍのピーク波長および２０ｎｍ〜４０ｎｍの半値全幅を有する一次光を発するものである。一つの実施形態では、赤色粒子は、６５２ｎｍのピーク波長および３５ｎｍの半値全幅を有する一次光を発するものである。
本実施形態では、発光デバイスは、ルミネセント材料と赤色蛍光体粉末と青色ＬＥＤチップとを含む。ルミネセント材料は、緑色粒子と緑色蛍光体とを含む。ＮＴＳＣ１００％の要件を達成のために、ルミネセント材料に混合される緑色蛍光体の最大量は、ルミネセント材料の２７．２ｗｔ％でありうる。
本実施形態では、発光デバイスは、ルミネセント材料と赤色粒子と青色ＬＥＤチップとを含む。ルミネセント材料は、緑色粒子と緑色蛍光体とを含む。ＮＴＳＣ１００％の要件を達成のために、ルミネセント材料に混合される緑色蛍光体の最大量は、ルミネセント材料の３７．９ｗｔ％でありうる。
本開示では、ルミネセント材料は、各種表示デバイス、たとえば、テレビ３０１（テレビ受像機ということもある）（図４Ａに示される）、ディジタルカメラ３０２（図４Ｂに示される）、ディジタルビデオカメラ３０３（図４Ｃに示される）、ディジタルフォトフレーム３０４（図４Ｄに示される）、モバイルフォン３０５（図４Ｅに示される）、ラップトップ３０６（図４Ｆに示される）、モバイルコンピューター、コンピューターモニター３０７（図４Ｇに示される）、ポータブルゲームコンソール、ポータブル情報ターミナル、ポータブルミュージックプレーヤー３０８（図４Ｈに示される）、ゲームコンソール３０９（図４Ｉに示される）、自動車モニター３１０（図４Ｊに示される）、およびウェアラブルデバイス（たとえば、スマートウォッチまたはバーチャルリアリティーメガネ）に適用しうる。
本開示のルミネセント材料は、ＬＥＤ用のカプセル材料に限定されるものではなく、光学フィルム、光学プレート、透明素子、光学パーツ、バックライトユニット、発光デバイス、色変換材料、光学材料、オイルインク、標識剤などに適用しうることを理解すべきである。
本実施形態では、ルミネセント材料は、以下の工程を含む方法により製造しうる。
量子ドット溶液およびコア溶液は、混合されて量子ドットが装着されたコアを生成する。量子ドットが装着されたコアおよび封止材料は、溶媒に混合導入されて、コアと、コアをカプセル化する封止層と、封止層とコアとの間に配設された量子ドットと、を有する粒子を生成する。粒子および蛍光体は溶媒に混合導入されて、ルミネセント材料を生成する。
具体的には、量子ドットが装着されたコアを生成する工程は、量子ドットを含むまたは実質的に均一に分布した量子ドットを有する溶液と、コアを含むまたは実質的に均一に分布したコアを有する溶液と、を混合することである。コアと、コアをカプセル化する封止層と、封止層とコアとの間に配設された量子ドットと、を有する粒子を生成する工程は、量子ドットが装着されたコアを封止材料から構成された封止層で物理反応および／または化学反応によりカプセル化するように、前の工程から得られた量子ドットが装着されたコアと封止材料とを溶媒中で混合することである。量子ドットは、コアと量子ドットとの組成比ならびに溶液系の物理条件および化学条件（たとえば、材料比、温度変化、材料特性、および溶媒の種類）を適正に調整することにより、コア上に均一かつ効果的に吸着させることが可能である。同様に、封止層は、量子ドットが装着されたコアと封止材料との組成比ならびに溶液系の物理条件および化学条件（たとえば、材料比、温度変化、材料特性、および溶媒の種類）を適正に調整することにより、量子ドットに良好な保護効果を提供するように形成可能である。ルミネセント材料を生成する工程は、粒子と蛍光体とを均一混合してルミネセント材料を形成するように、前の工程から得られた粒子と蛍光体とを溶媒中で混合することである。ルミネセント材料は、粒子と蛍光体との組成比を適正に調整することにより、所要のルミネセント性質を有しうる。
本実施形態では、量子ドットが装着されたコアを生成する工程の量子ドット溶液は、量子ドットとｎ−ヘキサンとを混合することにより形成される溶液である。量子ドットは、量子ドット溶液の０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％を占める。本実施形態では、量子ドットが装着されたコアを生成する工程のコア溶液は、コアとｎ−ヘキサンとを混合することにより形成される溶液である。コアは、コア溶液の０．５ｗｔ％〜１０ｗｔ％を占める。本実施形態では、量子ドットが装着されたコアを生成する工程は、溶液を静置してから遠心濾過を行うことを含む。本実施形態では、コアと、コアをカプセル化する封止層と、封止層とコアとの間に配設された量子ドットと、を有する粒子を生成する工程において、粒子を生成するために量子ドットが装着されたコアと封止材料とを溶媒中で混合する工程は、量子ドットが装着されたコアが添加されたエタノール中にテトラエトキシシランおよび水酸化アンモニウムを添加することと、遠心分離、洗浄、遠心分離、および室温での溶液撹拌後の乾燥を逐次的に行うことと、を含む。本実施形態では、ルミネセント材料を形成するために粒子と蛍光体とを溶媒中で混合する工程は、粒子をトルエン溶媒中に分散することと、蛍光体を他のトルエン溶媒中に分散することと、次いで、２つの溶液を十分に撹拌混合することと、次いで、遠心分離および乾燥工程を逐次的に行うことと、を含む。
本開示の態様、特徴、および利点は、以下の特定の実施形態を参照することにより、よりよく理解しうる。
量子ドットの合成例１
１８ｍｇの酸化カドミウム（ＣｄＯ）、８１３ｍｇの酢酸亜鉛（ＺｎＡｃ）、および７ｍｇのオレイン酸を三口フラスコに添加した。次いで、１５ｍｌのオクタデセン（ＯＤＥ）を添加し、そして１２０℃の温度の真空環境で溶液を加熱混合して反応させた。次いで、窒素ガスを三口フラスコに充填し、温度を２９０℃に上昇させた。次いで、２．１ｍｌのトリオクチルホスフィンセレニド（ＴＯＰ−Ｓｅ）（０．０００９ｍｏｌ）および５８ｍｇの硫黄（Ｓ）を注入し、２９０℃の温度で溶液を加熱して反応させた。次いで、０．５ｍｌのｎ−ドデシルメルカプタン（ＤＤＴ）および２．４ｍｌのオクタデセンを注入し、５２５ｍｇの酢酸亜鉛、１．８３ｍｌのオレイン酸、および４ｍｌのオクタデセンを注入し、そして３０９ｍｇの硫黄および５ｍｌのトリオクチルホスフィンを注入した。次いで、溶液を撹拌して黄緑色懸濁液を生成させた。次いで、懸濁液を冷却し、そして沈殿物を得るために３００ｍｌのエタノールを用いて懸濁液の沈殿を行った。次いで、沈殿物に遠心分離を行って緑色量子ドットを生成した。これは、５２８ｎｍのピーク波長および２４ｎｍの半値全幅を有する光を発することが可能である。
量子ドットの合成例２
１．３６１ｇの酸化カドミウム（ＣｄＯ）および２０ｍｇのオレイン酸を三口フラスコに添加した。次いで、３０ｍｌのオクタデセン（ＯＤＥ）を添加し、そして１８０℃の温度の真空環境で溶液を加熱混合して反応させた。次いで、窒素ガスを三口フラスコに充填し、温度を２５０℃に上昇させた。次いで、０．７ｍｌのトリオクチルホスフィンセレニド（ＴＯＰＳｅ）（０．５６ｍｍｏｌ）を注入し、２５０℃の温度で溶液を加熱し、そして暗褐色溶液を生じるまで撹拌して反応させた。次いで、温度を１２０℃に冷却した。０．９６９ｇの酢酸亜鉛（Ｚｎ（Ａｃ）2）を溶液に添加し、次いで、真空にすることにより溶液を脱水した。窒素ガスを三口フラスコに充填し、温度を２５０℃に上昇させた。次いで、８ｍｌのトリオクチルホスフィン硫化物（ＴＯＰＳ）（１２ｍｍｏｌ）を溶液に注入した。溶液を２５０℃の窒素ガス下で反応させた。反応の終了後、溶液を室温に冷却した。次いで、沈殿物を得るために、３００ｍｌのエタノールを用いて溶液の沈殿を行った。次いで、沈殿物に遠心分離を行って赤色量子ドットを生成した。これは、６５０ｎｍのピーク波長および３５ｎｍの半値全幅を有する光を発することが可能である。
量子ドット溶液の作製
量子ドット溶液（１）
量子ドットの合成例１の緑色量子ドットから溶媒を除去し、次いで、ｎ−ヘキサンを添加して緑色量子ドットを１ｗｔ％の量子ドット溶液（１）にすることにより、量子ドット溶液（１）を作製した。
量子ドット溶液（２）
量子ドットの合成例２の赤色量子ドットから溶媒を除去し、次いで、ｎ−ヘキサンを添加して赤色量子ドットを１ｗｔ．％の量子ドット溶液（２）にすることにより、量子ドット溶液（２）を作製した。
コア溶液の作製
［コア溶液（１）］
３μｍの平均直径および疎水性を有する、かつ１０ｎｍの平均表面開口直径および７００ｍ2／ｇの比表面積の多孔性マイクロ粒子である、二酸化ケイ素粒子をコアとして使用し、５ｗｔ％のコアを有するコア溶液（１）を生成するようにｎ−ヘキサンと混合した。
［コア溶液（２）］
１μｍの平均直径および疎水性を有する、かつ１０ｎｍの平均表面開口直径および４００ｍ2／ｇの比表面積の多孔性マイクロ粒子である、二酸化ケイ素粒子をコアとして使用し、５ｗｔ％のコアを有するコア溶液（２）を生成するようにｎ−ヘキサンと混合した。
［コア溶液（３）］
０．１５μｍの平均直径および疎水性を有する、かつ５ｎｍの平均表面開口直径および１２０ｍ2／ｇの比表面積の多孔性マイクロ粒子である、二酸化ケイ素粒子をコアとして使用し、５ｗｔ％のコアを有するコア溶液（３）を生成するようにｎ−ヘキサンと混合した。
［コア溶液（４）］
５０μｍの平均直径および疎水性を有する、かつ１２ｎｍの平均表面開口直径および１２０ｍ2／ｇの比表面積の多孔性マイクロ粒子である、二酸化ケイ素粒子をコアとして使用し、５ｗｔ％のコアを有するコア溶液（４）を生成するようにｎ−ヘキサンと混合した。
［コア溶液（５）］
０．２５μｍの平均直径を有する１ｇのヒュームドシリカ（商品名：ＳＩＳ６９６０．０、Ｇｅｌｅｓｔ製）を４０ｇのジメチルスルホキシド中に分散し、改質剤として０．２ｇのヘキサデシルトリメトキシシランを添加した。窒素ガスの環境下で溶液を８５℃に加熱し、そして７２時間撹拌して反応させた。次いで、溶液を遠心分離処理し、エタノールで３回洗浄した。疎水性を有するヒュームドシリカマイクロ粒子をコアとして生成するように真空乾燥により溶液の溶媒を除去した。５ｗｔ％のコアを有するコア溶液（５）を生成するようにコアをｎ−ヘキサンと混合した。
粒子の作製
［粒子の実施形態１］
０．２５ｇの量子ドット溶液（１）と５ｇのコア溶液（１）とを混合して１０分間放置した。次いで、遠心分離法により溶液を濾過し、量子ドットが装着されたコアを得た。次いで、量子ドットが装着されたコアを２５０ｇのエタノール中に均一に分散した。次いで、０．５ｇのテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）および２．５ｇの２９ｗｔ％水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）を溶液に添加し、室温で４時間撹拌した。その間、溶液のｐＨ値は１０〜１１であった。遠心分離を行った。純水を用いて残渣を３回洗浄し、次いで、乾燥させてミクロンスケールの粒子を得た。粒子をエタノールと混合し、その中に均一に分散した。粒子を観察するために走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて溶液を分析し、Ｉｍａｇｅ−ｐｒｏＰｌｕｓ６．０のソフトウェアを用いて粒子の選択およびその性質たとえば平均直径などの測定を行った。ＰＬを用いて粒子を分析し、ピークの光度を測定した。ルミネセンス保持率（単位：％）は、ＰＬ250対ＰＬ25の比である。ＰＬ25は、室温２５℃で測定された粒子のＰＬピークの光度である。ＰＬ250は、２５０℃の環境下で粒子を２時間加熱した後に室温で測定された粒子のＰＬピークの光度である。
［粒子の実施形態２および３］
粒子の実施形態２および粒子の実施形態３は、粒子の実施形態１と異なり、表１に示される種類のコア溶液を用いた。
［粒子の実施形態４］
粒子の実施形態４は、粒子の実施形態１と異なり、表１に示される種類および量のコア溶液を用いた。
［粒子の実施形態５］
粒子の実施形態５は、粒子の実施形態５では量子ドット溶液（２）を用いたという点で粒子の実施形態４と異なっていた。
［粒子の比較例１］
粒子の比較例１は、粒子の実施形態１と異なり、表１に示される種類のコア溶液を用いた。
［粒子の比較例２］
粒子の比較例２は、粒子の比較例２では表１に示されるコア溶液を用いなかったという点で粒子の実施形態１と異なっていた。
［粒子の比較例３］
粒子の比較例３は、０．２５ｇの量子ドット溶液（１）から溶媒を除去することにより得られた粒子であった。
表１にはまた、粒子の平均直径およびルミネセンス保持率が列挙されている。ルミネセンス保持率（単位：％）は、ＰＬ250対ＰＬ25の比である。
上記の実験データから確認される少なくとも次の現象が存在する。比較例１のルミネセンス保持率は不十分である。なぜなら、コアの平均直径が大きすぎて同一体積下で量子ドットを吸着可能な有効表面積が小さいので、全量子ドットが容易に凝集するからである。コアなしで量子ドットおよび封止層のみを有する比較例２のルミネセンス保持率もまた不十分である。なぜなら、量子ドットが容易に凝集するので、ルミネセンス機能が失われるからである。コアも封止層もなしで量子ドットのみを有する比較例３のルミネセンス保持率は非常に悪い。なぜなら、封止層による保護効果が欠如し、量子ドットがより重度に凝集するので、ルミネセンス機能が失われるからである。比較例と比べて、本開示の概念に基づいて作製される粒子の実施形態１〜４はすべて、より良好なルミネセンス保持率およびより高い信頼性を有する。
ルミネセント材料
表２には、ルミネセント材料の実施例１〜５の組成およびルミネセント性質が列挙されている。ルミネセント材料の組成は、粒子および蛍光体の全重量を基準にしてルミネセント材料に占める粒子および蛍光体の重量パーセントが互いに異なる。
ルミネセント材料の作製方法は、以下に開示されるルミネセント材料の実施例４の作製方法に基づいて理解される。ルミネセント材料の実施例４の作製方法では、Ｄｅｎｋａ型番ＧＲ２３０のβ−ＳｉＡｌＯＮ蛍光体粉末（５４２ｎｍの一次ピーク波長および５４ｎｍの半値全幅を有する）０．０５ｇを採取してトルエン溶媒１ｇ中に分散した。粒子の実施形態４に従って得られた粒子（５２９ｎｍの一次ピーク波長および２５ｎｍの半値全幅を有する）０．９５ｇを他のトルエン溶媒１９ｇ中に分散した。次いで、２つの溶液を均一に撹拌混合した。１００００ｒｐｍで混合物溶液に遠心分離処理を行い、次いで、上澄み液を除去した。次いで、真空乾燥法により混合物の溶液を除去し、β−ＳｉＡｌＯＮ緑色蛍光体粉末と緑色粒子とを含む緑色ルミネセント材料の粉末を得た。
表３には、ルミネセント材料の実施例６〜１０の組成およびルミネセント性質が列挙されている。表３に示されるルミネセント材料の実施例６〜１０の組成は、ルミネセント材料の実施例６〜１０の緑色蛍光体ではＣｈｉ Ｍｅｉ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの型番Ｙ２２Ｌ４００のＹＡＧ蛍光体粉末（５３２ｎｍの一次ピーク波長および１０６ｎｍの半値全幅を有する）を用いたという点でルミネセント材料の実施例１〜５の組成と異なる。
表２および表３に示される結果から、ルミネセント材料中の緑色粒子の含有率が減少すると、ルミネセント材料の輝度および光度が増加すると同時に、ルミネセント材料のＰＬピークの半値全幅もまた増加傾向にあることを見いだしうる。輝度および光度の増加とＰＬ半値全幅の減少とのトレードオフを考慮すると、１０ｗｔ％の蛍光体を有するルミネセント材料３およびルミネセント材料８が好ましい。
表４には、表２に列挙されたルミネセント材料の実施例１〜５の表示特性が列挙されている。ＮＴＳＣ測定では、ＣＩＥ１９３１色度座標のＲ（ｘ，ｙ）＝（０．６７，０．３３）とＧ（ｘ，ｙ）＝（０．２１，０．７１）とＢ（ｘ，ｙ）＝（０．１４，０．０８）とにより規定される三角形の面積は、ＮＴＳＣ１００％の標準三角形面積として使用される。ルミネセント材料の実施例１〜５のＮＴＳＣ％を得るために、ルミネセント材料の実施例１〜５の色度座標とＲ（ｘ，ｙ）＝（０．６７，０．３３）とＢ（ｘ，ｙ）＝（０．１４，０．０８）とにより規定される三角形の面積を標準三角形面積と比較する。
表４に示される結果によれば、できる限りＮＴＳＣ１００％に近づけるために、ルミネセント材料の緑色蛍光体（β−ＳｉＡｌＯＮ）の最大含有率は、ルミネセント材料の実施例３の１０ｗｔ％でありうると推定される。緑色蛍光体（β−ＳｉＡｌＯＮ）の含有率とルミネセント材料の実施例１〜５のＮＴＳＣ％の値とを示す分布図から得られる多項式回帰傾向線（次数：２）（ｙ＝４５．０４８ｘ2−８０．９９４ｘ＋１１０．４５、Ｒ2＝０．９９９２、式中、ｘは、ルミネセント材料中のβ−ＳｉＡｌＯＮの含有率を重量パーセントで表し、かつｙは、ＮＴＳＣ％を表す）を考慮すると、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は１３．９ｗｔ％でありうると推定される。ルミネセント材料では、緑色蛍光体と混合される緑色粒子の含有率とＮＴＳＣ％との関係は、直線関係でない。ＮＴＳＣ１００％を達成するためにルミネセント材料に混合導入される緑色蛍光体の最大含有率は、緑色粒子および緑色蛍光体のＮＴＳＣ％の２つの値に従って図を直接描いて線形比例関係などに従って類推して計算することにより、単純に得ることができない。したがって、ルミネセント材料では、緑色蛍光体の含有率は、緑色粒子および緑色蛍光体の全含有率を１００ｗｔ％として５ｗｔ％〜１３．９ｗｔ％でありうるとともに、緑色蛍光体は、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長および４０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有する。
表５には、表３に列挙されたルミネセント材料の実施例６〜１０の表示特性が列挙されている。ＮＴＳＣ測定では、ＣＩＥ１９３１色度座標のＲ（ｘ，ｙ）＝（０．６７，０．３３）とＧ（ｘ，ｙ）＝（０．２１，０．７１）とＢ（ｘ，ｙ）＝（０．１４，０．０８）とにより規定される三角形の面積は、ＮＴＳＣ１００％の標準三角形面積として使用される。ルミネセント材料の実施例６〜１０のＮＴＳＣ％を得るために、ルミネセント材料の実施例６〜１０の色度座標とＲ（ｘ，ｙ）＝（０．６７，０．３３）とＢ（ｘ，ｙ）＝（０．１４，０．０８）とにより規定される三角形の面積を標準三角形面積と比較する。
表５に示される結果によれば、できる限りＮＴＳＣ１００％に近づけるために、ルミネセント材料の緑色蛍光体（ＹＡＧ）の最大含有率は、５ｗｔ％でありうると推定される。緑色蛍光体（ＹＡＧ）の含有率とルミネセント材料の実施例７〜１０のＮＴＳＣ％の値とを示す分布図から得られる多項式回帰傾向線（次数：２）（ｙ＝５７６．７３ｘ2−２５７．１２ｘ＋１１０．４９、Ｒ2＝０．９９７９、式中、ｘは、ルミネセント材料中のＹＡＧの含有率を重量パーセントで表し、かつｙは、ＮＴＳＣ％を表す）を考慮すると、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は４．８ｗｔ％でありうると推定される。ルミネセント材料では、緑色蛍光体と混合される緑色粒子の含有率とＮＴＳＣ％との関係は、直線関係でない。ＮＴＳＣ１００％を達成するためにルミネセント材料に混合導入される緑色蛍光体の最大含有率は、緑色粒子および緑色蛍光体のＮＴＳＣ％の２つの値に従って図を直接描いて線形比例関係などに従って類推して計算することにより、単純に得ることができない。したがって、ルミネセント材料では、緑色蛍光体の含有率は、緑色粒子および緑色蛍光体の全含有率を１００ｗｔ％として０．１ｗｔ％〜４．８ｗｔ％でありうるとともに、緑色蛍光体は、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長および７０ｎｍ〜１０８ｎｍの半値全幅を有する。
発光デバイス
表６には、赤色蛍光体粉末（ＰＦＳ）および青色ＬＥＤチップを適用するＬＥＤ素子と共に表２の緑色ルミネセント材料の実施例１〜５をそれぞれ用いた発光デバイスの実施例１〜５の特性が列挙されている。青色ＬＥＤチップは、ＥＰＩＳＴＡＲ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製品型番ＥＳ−ＥＥＤＢＦ１１Ｐを使用する。これは、４５０ｎｍの波長および（ｘ，ｙ）＝（０．１４０９，０．０５４７）のＣＩＥ色度座標を有する光を発することが可能である。赤色蛍光体粉末は、ＧＥの製品モデルＴｒｉＧａｉｎのＫ2［ＳｉＦ6］：Ｍｎ4+（フルオロケイ酸カリウムＭｎ4+蛍光体、ＰＦＳ）を使用する。これは、（ｘ，ｙ）＝（０．６９１，０．３０７）のＣＩＥ色度座標、６３１ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および１０ｎｍの半値全幅を有する光を発することが可能である。
表６に示される結果によれば、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は、実際の使用時に赤色蛍光体粉末（ＰＦＳ）および青色ＬＥＤチップと共に適用した場合、できる限りＮＴＳＣ１００％に近づけるために、ルミネセント材料の実施例２の２０ｗｔ％でありうると推定される。ルミネセント材料の緑色蛍光体（β−ＳｉＡｌＯＮ）の混合含有率および発光デバイスのＮＴＳＣ％の値を示す分布図から得られる多項式回帰傾向線（次数：２）（ｙ＝４６．３０６ｘ2−８３．２４４ｘ＋１１９．２２、Ｒ2＝０．９９９２、式中、ｘは、ルミネセント材料中のβ−ＳｉＡｌＯＮの含有率を重量パーセントで表し、かつｙは、発光デバイスのＮＴＳＣ％を表す）を考慮すると、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は２７．２ｗｔ％でありうると推定される。したがって、発光デバイスは、６２０ｎｍ〜６５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長および８ｎｍ〜３０ｎｍの半値全幅を有する追加の赤色蛍光体粉末と、５ｗｔ％〜２７．２ｗｔ％の含有率、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および４０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有する緑色蛍光体と、７２．８ｗｔ％〜９５ｗｔ％の含有率、５２０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および１０ｎｍ〜３０ｎｍの半値全幅を有する緑色粒子と、を有しうる。
表７には、前記赤色蛍光体粉末（ＰＦＳ）および前記青色ＬＥＤチップを適用するＬＥＤ素子と共に表３の緑色ルミネセント材料の実施例７〜１０をそれぞれ用いた発光デバイスの実施例６〜９の特性が列挙されている。
表７に示される結果によれば、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は、実際の使用時に赤色蛍光体粉末（ＰＦＳ）および青色ＬＥＤチップと共に適用した場合、できる限りＮＴＳＣ１００％に近づけるために、ルミネセント材料の実施例９の５ｗｔ％でありうると推定される。ルミネセント材料の緑色蛍光体（ＹＡＧ）の混合含有率と発光デバイスのＮＴＳＣ％の値とを示す分布図から得られる多項式回帰傾向線（次数：２）（ｙ＝５９３．２７ｘ2−２６４．４６ｘ＋１１９．２５、Ｒ2＝０．９９７９、式中、ｘは、ルミネセント材料中のＹＡＧの含有率を重量パーセントで表し、かつｙは発光デバイスのＮＴＳＣ％を表す）を考慮すると、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は９．１ｗｔ％でありうると推定される。したがって、発光デバイスは、６２０ｎｍ〜６５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長および８ｎｍ〜３０ｎｍの半値全幅を有する追加の赤色蛍光体粉末と、０．１ｗｔ％〜９．１ｗｔ％の含有率、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および７０ｎｍ〜１０８ｎｍの半値全幅を有する緑色蛍光体と、９０．９ｗｔ％〜９９．９ｗｔ％の含有率、５２０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および１０ｎｍ〜３０ｎｍの半値全幅を有する緑色粒子と、を有しうる。
表８には、赤色蛍光体粉末（ＣＡＳＮ）および青色ＬＥＤチップを適用するＬＥＤ素子と共に表２の緑色ルミネセント材料の実施例１〜５をそれぞれ用いた発光デバイスの実施例１０〜１４の特性が列挙されている。青色ＬＥＤチップは、ＥＰＩＳＴＡＲ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製品型番ＥＳ−ＥＥＤＢＦ１１Ｐを使用する。これは、４５０ｎｍの波長および（ｘ，ｙ）＝（０．１４０９，０．０５４７）のＣＩＥ色度座標を有する光を発することが可能である。赤色蛍光体粉末は、三菱ケミカル株式会社のＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（窒化物蛍光体、ＣＡＳＮ）製品型番ＢＲ−１０１Ｂを使用する。これは、（ｘ，ｙ）＝（０．６８２，０．３１８）のＣＩＥ色度座標、６５９ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および８０ｎｍの半値全幅を有する光を発することが可能である。
表８に示される結果によれば、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は、実際の使用時に赤色蛍光体粉末（ＣＡＳＮ）および青色ＬＥＤチップと共に適用した場合、できる限りＮＴＳＣ１００％に近づけるために、ルミネセント材料の実施例２の２０ｗｔ％でありうると推定される。ルミネセント材料の緑色蛍光体（β−ＳｉＡｌＯＮ）の混合含有率と発光デバイスのＮＴＳＣ％の値とを示す分布図から得られる多項式回帰傾向線（次数：２）（ｙ＝４６．５５４ｘ2−８３．６９６ｘ＋１１７．０６、Ｒ2＝０．９９９２、式中、ｘは、ルミネセント材料中のβ−ＳｉＡｌＯＮの含有率を重量パーセントで表し、かつｙは発光デバイスのＮＴＳＣ％を表す）を考慮すると、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は２３．４ｗｔ％でありうると推定される。したがって、発光デバイスは、６５５ｎｍ〜６７０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長および５０ｎｍ〜８２ｎｍの半値全幅を有する追加の赤色蛍光体粉末と、５ｗｔ％〜２３．４ｗｔ％の含有率、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および４０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有する緑色蛍光体と、７６．６ｗｔ％〜９５ｗｔ％の含有率、５２０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および１０ｎｍ〜３０ｎｍの半値全幅を有する緑色粒子と、を有しうる。
表９には、前記赤色蛍光体粉末（ＣＡＳＮ）および前記青色ＬＥＤチップを適用するＬＥＤ素子と共に表３の緑色ルミネセント材料の実施例７〜１０をそれぞれ用いた発光デバイスの実施例１５〜１８の特性が列挙されている。
表９に示される結果によれば、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は、実際の使用時に赤色蛍光体粉末（ＣＡＳＮ）および青色ＬＥＤチップと共に適用した場合、できる限りＮＴＳＣ１００％に近づけるために、ルミネセント材料の実施例９の５ｗｔ％でありうると推定される。ルミネセント材料の緑色蛍光体（ＹＡＧ）の混合含有率と発光デバイスのＮＴＳＣ％の値とを示す分布図から得られる多項式回帰傾向線（次数：２）（ｙ＝５９５．３６ｘ2−２６５．３１ｘ＋１１７．０９、Ｒ2＝０．９９７９、式中、ｘは、ルミネセント材料中のＹＡＧの含有率を重量パーセントで表し、かつｙは発光デバイスのＮＴＳＣ％を表す）を考慮すると、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は７．８ｗｔ％でありうると推定される。したがって、発光デバイスは、６５５ｎｍ〜６７０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長および５０ｎｍ〜８２ｎｍの半値全幅を有する追加の赤色蛍光体粉末と、０．１ｗｔ％〜７．８ｗｔ％の含有率、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および７０ｎｍ〜１０８ｎｍの半値全幅を有する緑色蛍光体と、９２．２ｗｔ％〜９９．９ｗｔ％の含有率、５２０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および１０ｎｍ〜３０ｎｍの半値全幅を有する緑色粒子と、を有しうる。
表１０には、赤色粒子（赤色量子ドットを有する）および青色ＬＥＤチップを適用するＬＥＤ素子と共に表２の緑色ルミネセント材料の実施例１〜５をそれぞれ用いた発光デバイスの実施例１９〜２３の特性が列挙されている。青色ＬＥＤチップは、ＥＰＩＳＴＡＲ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの製品型番ＥＳ−ＥＥＤＢＦ１１Ｐを使用する。これは、４５０ｎｍの波長および（ｘ，ｙ）＝（０．１４０９，０．０５４７）のＣＩＥ色度座標を有する光を発することが可能である。赤色粒子は、粒子の実施形態５で作製された粒子を使用する。これは、６５２ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、３５ｎｍの半値全幅、および（ｘ，ｙ）＝（０．７１４５，０．２８３７）のＣＩＥ色度座標を有する光を発することが可能である。
表１０に示される結果によれば、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は、実際の使用時に赤色粒子（赤色量子ドットを有する）および青色ＬＥＤチップと共に適用した場合、できる限りＮＴＳＣ１００％に近づけるために、ルミネセント材料の実施例２の２０ｗｔ％でありうると推定される。ルミネセント材料の緑色蛍光体（β−ＳｉＡｌＯＮ）の混合含有率と発光デバイスのＮＴＳＣ％の値とを示す分布図から得られる多項式回帰傾向線（次数：２）（ｙ＝４５．９８９ｘ2−８２．６８７ｘ＋１２４．７７、Ｒ2＝０．９９９２、式中、ｘは、ルミネセント材料中のβ−ＳｉＡｌＯＮの含有率を重量パーセントで表し、かつｙは発光デバイスのＮＴＳＣ％を表す）を考慮すると、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は３７．９ｗｔ％でありうると推定される。したがって、発光デバイスは、６３２ｎｍ〜６７２ｎｍの一次ルミネセントピーク波長および２０ｎｍ〜４０ｎｍの半値全幅を有する追加の赤色粒子と、５ｗｔ％〜３７．９ｗｔ％の含有率、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および４０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有する緑色蛍光体と、６２．１ｗｔ％〜９５ｗｔ％の含有率、５２０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および１０ｎｍ〜３０ｎｍの半値全幅を有する緑色粒子と、を有しうる。
表１１には、前記赤色粒子（赤色量子ドットを有する）および前記青色ＬＥＤチップを適用するＬＥＤ素子と共に表３の緑色ルミネセント材料の実施例７〜１０をそれぞれ用いた発光デバイスの実施例２４〜２７の特性が列挙されている。
表１１に示される結果によれば、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は、実際の使用時に赤色粒子（赤色量子ドットを有する）および青色ＬＥＤチップと共に適用した場合、できる限りＮＴＳＣ１００％に近づけるために、ルミネセント材料の実施例８の１０ｗｔ％でありうると推定される。ルミネセント材料の緑色蛍光体（ＹＡＧ）の混合含有率と発光デバイスのＮＴＳＣ％の値とを示す分布図から得られる多項式回帰傾向線（次数：２）（ｙ＝５９２．３６ｘ2−２６４．１８ｘ＋１２４．８、Ｒ2＝０．９９７９、式中、ｘは、ルミネセント材料中のＹＡＧの含有率を重量パーセントで表し、かつｙは発光デバイスのＮＴＳＣ％を表す）を考慮すると、ルミネセント材料の緑色蛍光体の最大含有率は１３．４ｗｔ％でありうると推定される。したがって、発光デバイスは、６３２ｎｍ〜６７２ｎｍの一次ルミネセントピーク波長および２０ｎｍ〜４０ｎｍの半値全幅を有する追加の赤色粒子と、０．１ｗｔ％〜１３．４ｗｔ％の含有率、５３０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および７０ｎｍ〜１０８ｎｍの半値全幅を有する緑色蛍光体と、８６．６ｗｔ％〜９９．９ｗｔ％の含有率、５２０ｎｍ〜５５０ｎｍの一次ルミネセントピーク波長、および１０ｎｍ〜３０ｎｍの半値全幅を有する緑色粒子と、を有しうる。
例として例示的な実施形態に関して本開示を説明してきたが、本開示はそれに限定されるものではないことを理解すべきである。それとは対照的に、各種変更ならびに類似の構成および手順を対象として含むことが意図されるので、添付の特許請求の範囲は、かかる変更ならびに類似の構成および手順をすべて包含するように最広義の解釈が与えられるべきである。
２１ 発光ユニット
２２ 蛍光体層
２３ カプセル化層
１００ ルミネセント材料
１２０ 量子ドット
１３０ 封止層
１４０ 蛍光体
１７０ 粒子
２１１ ベース
２１２ 支承凹表面
２１３ 発光素子
２１４ 接続線
２１５ 導線

Claims (5)

  1. 緑色量子ドットを含みかつ０．０６μｍ〜３０μｍの平均直径を有する緑色粒子および前記緑色粒子と混合された緑色蛍光体β−ＳｉＡｌＯＮを含むルミネセント材料であって、
    前記緑色粒子の１つはコアおよび前記コアを覆う封止層を含み、
    前記緑色量子ドットは前記コアと前記封止層との間に配設され、
    前記緑色蛍光体β−ＳｉＡｌＯＮの含有率は、前記緑色粒子および前記緑色蛍光体β−ＳｉＡｌＯＮの全含有率を１００ｗｔ％として５ｗｔ％〜１３．９ｗｔ％であり、
    前記緑色蛍光体β−ＳｉＡｌＯＮは５３０ｎｍ〜５５０ｎｍのメインピーク波長および４０ｎｍ〜６０ｎｍの半値全幅を有し、
    前記緑色粒子は５２０ｎｍ〜５５０ｎｍのメインピーク波長および１０ｎｍ〜３０ｎｍの半値全幅を有する、
    前記ルミネセント材料。
  2. 前記コアが非フォトルミネセント材料である、請求項１に記載のルミネセント材料。
  3. 請求項１または２に記載のルミネセント材料を含む発光デバイス。
  4. 請求項３に記載の発光デバイスであって、
    前記発光デバイスが赤色光変換材料および青色ＬＥＤチップを含み；
    前記赤色光変換材料が６００ｎｍ〜７００ｎｍのピーク波長を有する一次光を有し、かつ赤色蛍光体または赤色粒子を含む、前記発光デバイス。
  5. 請求項１または２に記載のルミネセント材料を含む表示デバイスであって、
    前記表示デバイスが、テレビ、ディジタルカメラ、ディジタルビデオカメラ、ディジタルフォトフレーム、モバイルフォン、ラップトップ、コンピューターモニター、ポータブルミュージックプレーヤー、ゲームコンソール、自動車モニター、スマートウォッチ、またはバーチャルリアリティーメガネである、前記表示デバイス。
JP2018227046A 2017-12-08 2018-12-04 ルミネセント材料ならびにそれを用いた発光デバイスおよび表示デバイス Active JP6831827B2 (ja)

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI686459B (zh) * 2017-12-12 2020-03-01 奇美實業股份有限公司 發光材料及應用其之具有顯示功能的電子裝置
US11552228B2 (en) * 2018-08-17 2023-01-10 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic component and method for producing an optoelectronic component
TWI808178B (zh) * 2019-05-21 2023-07-11 隆達電子股份有限公司 波長轉換物質及發光裝置
CN110752284A (zh) * 2019-10-16 2020-02-04 马鞍山微晶光电材料有限公司 一种量子点微晶发光基片及其制备方法和应用
TW202122557A (zh) 2019-12-04 2021-06-16 國立臺灣科技大學 鈣鈦礦量子點膜的合成方法
US11189757B2 (en) * 2019-12-12 2021-11-30 Lumileds Llc Light emitting diodes with reflective sidewalls comprising porous particles

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7195905B2 (en) 2001-12-10 2007-03-27 Baxter Healthcare S.A. Enveloped virus vaccine and method for production
JP4009722B2 (ja) * 2003-05-28 2007-11-21 独立行政法人産業技術総合研究所 ナノ粒子で装飾された無機成形体及びその製造方法
US7742322B2 (en) 2005-01-07 2010-06-22 Invisage Technologies, Inc. Electronic and optoelectronic devices with quantum dot films
US7405002B2 (en) * 2004-08-04 2008-07-29 Agency For Science, Technology And Research Coated water-soluble nanoparticles comprising semiconductor core and silica coating
US20060082296A1 (en) * 2004-10-14 2006-04-20 Chua Janet Bee Y Mixture of alkaline earth metal thiogallate green phosphor and sulfide red phosphor for phosphor-converted LED
US7495383B2 (en) 2005-08-01 2009-02-24 Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte. Ltd. Phosphor based on a combination of quantum dot and conventional phosphors
KR100745745B1 (ko) * 2006-02-21 2007-08-02 삼성전기주식회사 나노복합재료 및 그 제조방법
US20080012001A1 (en) * 2006-07-12 2008-01-17 Evident Technologies Shaped articles comprising semiconductor nanocrystals and methods of making and using same
KR101290251B1 (ko) 2006-08-21 2013-07-30 삼성전자주식회사 복합 발광 재료 및 그를 포함하는 발광 소자
KR100982991B1 (ko) * 2008-09-03 2010-09-17 삼성엘이디 주식회사 양자점 파장변환체, 양자점 파장변환체의 제조방법 및 양자점 파장변환체를 포함하는 발광장치
US20100224831A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-09 Kyoungja Woo Nanoparticle-doped porous bead and fabrication method thereof
KR101651798B1 (ko) * 2009-07-17 2016-08-29 서울대학교산학협력단 양자점 함유 입자 및 이의 제조 방법
JP2011040486A (ja) 2009-08-07 2011-02-24 Sharp Corp 発光装置および画像表示装置
TWI398700B (zh) * 2009-12-30 2013-06-11 Au Optronics Corp 使用量子點螢光粉之顯示裝置及其製造方法
WO2011109782A1 (en) * 2010-03-04 2011-09-09 Altarock Energy, Inc. Colloidal-crystal quantum dots as tracers in underground formations
WO2013001685A1 (ja) * 2011-06-29 2013-01-03 パナソニック株式会社 複合蛍光体および発光装置
CN102690658A (zh) * 2012-05-28 2012-09-26 广东普加福光电科技有限公司 一种镶嵌量子点的多孔二氧化硅复合材料及其制备方法和应用
US20140101980A1 (en) * 2012-06-17 2014-04-17 Best Fit Frames, LLC Method and Apparatus of Mounting Advertising to a Display
TW201403878A (zh) * 2012-07-06 2014-01-16 Formosa Epitaxy Inc 一種發光元件
JP6360150B2 (ja) * 2013-03-20 2018-07-18 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 多孔質粒子内の封止量子ドット
CN103869536B (zh) * 2014-03-06 2016-05-11 京东方科技集团股份有限公司 显示用基板及其制造方法、显示装置
CN105219373B (zh) * 2014-06-05 2019-06-25 中翰盛泰生物技术股份有限公司 一种载体颗粒及其制备方法
JP6264218B2 (ja) * 2014-06-06 2018-01-24 日本電気硝子株式会社 発光デバイス、波長変換部材及び波長変換部材の製造方法
US9466771B2 (en) * 2014-07-23 2016-10-11 Osram Sylvania Inc. Wavelength converters and methods for making the same
KR20170011616A (ko) 2015-07-23 2017-02-02 주식회사 아모그린텍 청색광원용 광확산기능 일체형 양자점 시트, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 백라이트 유닛
CN105385449B (zh) * 2015-12-22 2018-04-10 莫婉玲 一种含有脂肪酸脂的量子点复合微球及其制备方法
US10563122B2 (en) * 2016-03-18 2020-02-18 Osaka University Semiconductor nanoparticles and method of producing semiconductor nanoparticles
TWI615457B (zh) 2016-06-08 2018-02-21 奇美實業股份有限公司 發光材料與發光材料的製備方法
US10988685B2 (en) 2016-11-25 2021-04-27 Samsung Display Co., Ltd. Quantum dots, a composition or composite including the same, and an electronic device including the same
WO2018235580A1 (ja) * 2017-06-19 2018-12-27 日本電気硝子株式会社 ナノ蛍光体付着無機粒子及び波長変換部材
JP2019059802A (ja) * 2017-09-25 2019-04-18 日本電気硝子株式会社 波長変換部材

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