(57)【要約】  装置及びその形成方法の実施形態が説明されている。装置は、バックライトユニット及び画像生成ユニットを含む。バックライトユニットは、上側部、底側部、及び側壁を有する光共振器を含む。バックライトユニットは、更に、光共振器に結合された光源のアレイと、光共振器内に位置決めされた量子ドットフィルムとを含む。量子ドットフィルムは、光源のアレイから受けた光を処理するように構成され、バックライトユニットは、処理された光を画像生成ユニットへと通過させるように構成されている。方法は、上側部、底側部、及び側壁を有する光共振器を提供することを含む。方法は、更に、光共振器に光源のアレイを結合すること及び光共振器内で量子ドットフィルムを支持することを含む。
2019503558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置であって、
上側部、底側部、及び側壁を有する光共振器、
前記光共振器に結合された光源のアレイ、並びに
前記光共振器内に位置決めされ、前記光源のアレイから受けた光を処理するように構成された量子ドット（ＱＤ）フィルム
を含む、バックライトユニット（ＢＬＵ）と、
前記バックライトユニットに結合された画像生成ユニット（ＩＧＵ）であって、前記バックライトユニットは、前記処理された光を前記ＩＧＵへと通過させるように構成されている、画像生成ユニット（ＩＧＵ）と、
を含む、表示装置。
【請求項２】
前記ＱＤフィルムが、前記上側部の底面に結合されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記ＢＬＵが、光透過性であり、かつ前記光共振器内で前記ＱＤフィルムを支持するように構成されている第１のプレートを更に含む、請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記ＢＬＵが、前記第１のプレートを支持する支柱を更に含む、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記ＢＬＵが、第１のプレート及び第２のプレートを更に含み、
前記ＱＤフィルムが、前記第１のプレートと第２のプレートとの間に置かれ、
前記第１のプレートが、前記ＱＤフィルムを支持するように構成されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記第２のプレートが光拡散材料を含む、請求項５に記載の表示装置。
【請求項７】
前記第２のプレートが、光学的に透明な材料、及び光学的に半透明な材料を含む、請求項５に記載の表示装置。
【請求項８】
前記第２のプレートが、光学的に半透明な材料、及び直径のサイズが異なる細孔を含む、請求項５に記載の表示装置。
【請求項９】
前記ＱＤフィルムが、ＱＤフィルムのアレイを含む、請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記ＱＤフィルムのアレイの各ＱＤフィルムが、前記光源のアレイの対応する列を覆うように構成されている、請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記ＱＤフィルムが、ＱＤフィルムのアレイを含み、
前記ＱＤフィルムのアレイの各ＱＤフィルムが、前記底側部の上面に結合され、前記光源のアレイの対応する列を包むように構成されている、請求項１に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記各ＱＤフィルムが、前記光源のアレイの前記対応する列を取り囲む体積部を形成するように構成されている、請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記体積部が、アーチ、半円形、方形、台形、三角形、又はそれらの組み合わせの断面形状を含む、請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記光共振器の前記上側部が光拡散材料を含む、請求項１乃至１３のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記光共振器の前記上側部が、光学的に透明な材料、及び光学的に半透明な材料を含む、請求項１乃至１３のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記光共振器の前記上側部が、光学的に半透明な材料、及び直径のサイズが異なる細孔を含む、請求項１乃至１３のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記ＱＤフィルムが、赤色光を放射するように構成された複数の量子ドットを含む、請求項１乃至１６のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項１８】
前記ＱＤフィルムが、緑色光を放射するように構成された複数の量子ドットを含む、請求項１乃至１６のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項１９】
前記ＱＤフィルムは、
赤色光を放射するように構成された第１の複数のＱＤ、及び
緑色光を放射するように構成された第２の複数のＱＤ
を含む、請求項１乃至１６のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項２０】
前記光源のアレイが、前記光共振器の前記底側部の上面に結合されている、請求項１乃至１９のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項２１】
前記光源のアレイが、発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイを含む、請求項１乃至２０のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項２２】
前記ＢＬＵが、光学的処理ユニットを更に含み、前記光学的処理ユニットは、
輝度向上フィルム、及び
前記輝度向上フィルムに結合された偏光フィルム
を含む、請求項１乃至２１のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項２３】
前記ＩＧＵは、
液晶モジュール、及び
前記液晶モジュールに結合されたタッチスクリーンディスプレイ
を含む、請求項１乃至２２のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項２４】
前記表示装置は、液晶ディスプレイ装置、コンピュータ、タブレット、ハンドヘルドデバイス、電話、ウェアラブルデバイス、及びＴＶのうちの少なくとも１つを含む、請求項１乃至２３のうち何れか１項に記載の表示装置。
【請求項２５】
光源ユニットであって、
上側部、底側部、及び側壁を有する光共振器と、
前記底側部の上面に結合された光源のアレイと、
前記上側部と前記光源のアレイとの間に位置決めされ、前記光源のアレイから受けた光を処理するように構成された量子ドット（ＱＤ）フィルムと、
を含む、光源ユニット。
【請求項２６】
第１のプレート及び第２のプレートを更に含み、
前記ＱＤフィルムは、前記第１のプレートと第２のプレートとの間に置かれ、
前記第１のプレートは、前記ＱＤフィルムを支持するように構成されている、請求項２５に記載の光源ユニット。
【請求項２７】
前記ＱＤフィルムが、ＱＤフィルムのアレイを含む、請求項２５又は２６に記載の光源ユニット。
【請求項２８】
前記ＱＤフィルムのアレイの各ＱＤフィルムが、前記光源のアレイの対応する列を覆うように構成されている、請求項２７に記載の光源ユニット。
【請求項２９】
前記ＱＤフィルムが、ＱＤフィルムのアレイを含み、
前記ＱＤフィルムのアレイの各ＱＤフィルムが、前記底側部の上面に結合され、前記光源のアレイの対応する列を包むように構成されている、請求項２５に記載の光源ユニット。
【請求項３０】
前記各ＱＤフィルムが、前記光源のアレイの前記対応する列を取り囲む体積部を形成するように構成されている、請求項２９に記載の光源ユニット。
【請求項３１】
前記体積部が、アーチ、半円形、方形、台形、三角形、又はそれらの組み合わせの断面形状を含む、請求項３０に記載の光源ユニット。
【請求項３２】
形成方法であって、
上側部、底側部、及び側壁を有する光共振器を提供すること、
前記光共振器に光源のアレイを結合すること、並びに
前記光共振器内で量子ドット（ＱＤ）フィルムを支持すること、
を含む、表示装置の形成方法。
【請求項３３】
前記光共振器の前記上側部として光拡散層を設けることを更に含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ＱＤフィルムの前記支持は、前記ＱＤフィルムを前記光共振器の前記上側部に結合することを含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記ＱＤフィルムの前記支持が：
前記光共振器内に位置決めされた第１のプレートを提供すること；及び
前記ＱＤフィルムを前記第１のプレートに結合すること
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記ＱＤフィルムの前記支持が、
前記光共振器内に位置決めされた第１のプレート及び第２のプレートを提供すること、及び
前記第１のプレートと第２のプレートとの間に前記ＱＤフィルムを置くこと、
を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記第２のプレートとして、光拡散層を設けることを更に含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記光共振器の前記底側部の上面に前記光源のアレイを結合することを含む、請求項３２乃至３７のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項３９】
前記ＱＤフィルムとして、ＱＤフィルムのアレイを設けることを更に含む、請求項３２乃至３８のうち何れか１項に記載の方法。
【請求項４０】
前記ＱＤフィルムとして、ＱＤフィルムのアレイを設けること、及び
前記ＱＤフィルムのアレイの各ＱＤフィルムを使用して、前記光源のアレイの対応する列を取り囲む、囲み体積部を形成すること、
を更に含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項４１】
前記囲み体積部の前記形成が、
前記光源のアレイの前記対応する列にわたって、前記各ＱＤフィルムを曲げること、及び
前記光共振器の前記底側部の上面に前記各ＱＤフィルムを結合すること、
を含む、請求項４０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
分野
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースのバックライトユニット（ＢＬＵ）と、量子ドット（ＱＤ）などの発光性ナノ結晶を含む蛍光体膜とを含む、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
表示装置（例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ））は、スクリーン又はディスプレイとして多種多様な電子装置に使用されており、及び典型的には、画像を、通常の周辺光環境又は周辺光が減少した環境で見えるようにするために、何らかの形態のバックライティングを必要とする。表示装置のＢＬＵでは、ＬＥＤは、一般に、光源として用いられる。ＬＥＤは、表示装置の表示領域の後ろ側又は表示装置の縁の周囲又は周辺に２次元アレイで配置され得る。ＢＬＵはまた、イットリウム−アルミニウム−ガーネット（ＹＡＧ）蛍光体などの蛍光体を用いてもよい。
【０００３】
発光性ナノ結晶は、ＬＥＤの外部に蛍光体が配置され得る構成において使用されることが多い蛍光体の、新しい代替的な種類を表す。ＬＥＤから生じる光は、表示装置の蛍光体膜によって処理されて白色光を生じ、これが、表示装置の表示スクリーンにわたって分布され得る。
【０００４】
例えば、発光性ナノ結晶は、軟質フィルム／シート（例えば、Nanosys, Inc, （Milpitas, California）によって供給される量子ドットを使用している、3M Company（St. Paul, Minnesota）から市販されている量子ドット増強フィルム（ＱＤＥＦ（登録商標）：quantum dot enhancement film））に埋め込まれ得、これが、表示装置内に配置され得る（例えば、米国特許出願公開第２０１０／０１１０７２８号及び同第２０１２／０１１３６７２号を参照、これらの全体を本明細書に援用する）。ＱＤＥＦは、Nanosys, Inc.の登録商標である。他の例では、発光性ナノ結晶は、容器、例えば毛管の中に入れられ得る（例えば、米国特許出願公開第２０１０／０１１０７２８号を参照）。
【０００５】
ＱＤＥＦを使用する現在の表示装置では、表示スクリーンにわたって分布された光の白色点値は、ＱＤＥＦ内のＱＤ集団サイズに依存する。ＱＤ集団サイズは、ＱＤＥＦ内のＱＤの密集度（concentration）を変更することによって、及び／又はＱＤＥＦの厚さを変更することによって、調整され得る。更に、所与の白色点を達成するためにＱＤ集団サイズを小さくすることによって、ＱＤＥＦを使用する表示装置のコストを削減し得る。しかしながら、ＱＤＥＦの最大厚さは、表示装置の厚さによって制限され得、及び最大ＱＤ密集度は、現在の技術によって制限され得る。これらの制限は、製造者によって規定された白色点値の達成及び／又は表示装置のコストの削減に課題を示し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
要約
本明細書には、表示装置の上述の制限を克服する実施形態が開示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、表示装置は、ＢＬＵ及び画像生成ユニット（ＩＧＵ）を含む。ＢＬＵは、上側部、底側部、及び側壁を有する光共振器を含む。ＢＬＵは、更に、光共振器に結合された光源（例えば、ＬＥＤ）のアレイと、光共振器内に位置決めされたＱＤフィルムとを含む。ＱＤフィルムは、光源のアレイから受けた光を処理するように構成され、及びＢＬＵは、処理された光を画像生成ユニットへと通過させるように構成されている。
【０００８】
実施形態によれば、ＱＤフィルムは、上側部の底面に結合されている。
【０００９】
実施形態によれば、ＢＬＵは、更に、光透過性でありかつ光共振器内でＱＤフィルムを支持するように構成された第１のプレートを含む。
【００１０】
実施形態によれば、ＢＬＵは、更に、第１のプレートを支持するように構成された支柱を含む。
【００１１】
実施形態によれば、ＢＬＵは、更に、第１のプレート及び第２のプレートを含む。ＱＤフィルムは、第１のプレートと第２のプレートとの間に置かれる。第１のプレートは、ＱＤフィルムを支持するように構成されている。
【００１２】
実施形態によれば、第２のプレートは光拡散材料を含む。
【００１３】
実施形態によれば、第２のプレートは、光学的に透明な材料、及び光学的に半透明な材料を含む。
【００１４】
実施形態によれば、第２のプレートは、光学的に半透明な材料、及び直径のサイズが異なる細孔を含む。
【００１５】
実施形態によれば、ＱＤフィルムは、ＱＤフィルムのアレイを含む。
【００１６】
実施形態によれば、ＱＤフィルムのアレイの各ＱＤフィルムは、光源のアレイの対応する列を覆うように構成されている。
【００１７】
実施形態によれば、ＱＤフィルムは、ＱＤフィルムのアレイを含む。ＱＤフィルムのアレイの各ＱＤフィルムは、底側部の上面に結合され、かつ光源のアレイの対応する列を包むように構成されている。
【００１８】
実施形態によれば、各ＱＤフィルムは、光源のアレイの対応する列を取り囲む体積部を形成するように構成されている。
【００１９】
実施形態によれば、体積部は、アーチ、半円形、方形、台形、三角形、又はそれらの組み合わせの断面形状を含む。
【００２０】
実施形態によれば、光共振器の上側部は光拡散材料を含む。
【００２１】
実施形態によれば、光共振器の上側部は、光学的に透明な材料、及び光学的に半透明な材料を含む。
【００２２】
実施形態によれば、光共振器の上側部は、光学的に半透明な材料、及び直径のサイズが異なる細孔を含む。
【００２３】
実施形態によれば、ＱＤフィルムは、赤色光を放射するように構成された複数の量子ドットを含む。
【００２４】
実施形態によれば、ＱＤフィルムは、緑色光を放射するように構成された複数の量子ドットを含む。
【００２５】
実施形態によれば、ＱＤフィルムは、赤色光を放射するように構成された第１の複数のＱＤ、及び緑色光を放射するように構成された第２の複数のＱＤを含む。
【００２６】
実施形態によれば、光源のアレイは、光共振器の底側部の上面に結合されている。
【００２７】
実施形態によれば、光源のアレイは、発光ダイオード（ＬＥＤ）のアレイを含む。
【００２８】
実施形態によれば、ＢＬＵは、更に、輝度向上フィルム（brightness enhancing film）を有する光学的処理ユニット、及び輝度向上フィルムに結合された偏光フィルムを含む。
【００２９】
実施形態によれば、ＩＧＵは、液晶モジュールと、液晶モジュールに結合されたタッチスクリーンディスプレイとを含む。
【００３０】
実施形態によれば、表示装置は、液晶ディスプレイ装置、コンピュータ、タブレット、ハンドヘルドデバイス、電話、ウェアラブルデバイス、及びＴＶのうちの少なくとも１つを含む。
【００３１】
実施形態によれば、光源ユニットは、上側部、底側部、及び側壁を有する光共振器を含む。光源ユニットは、更に、底側部の上面に結合された光源のアレイ、及び上側部と光源のアレイとの間に位置決めされたＱＤフィルムを含む。ＱＤフィルムは、光源のアレイから受けた光を処理するように構成されている。
【００３２】
実施形態によれば、光源ユニットは、更に、第１のプレート及び第２のプレートを含む。ＱＤフィルムは、第１のプレートと第２のプレートとの間に置かれる。第１のプレートは、ＱＤフィルムを支持するように構成されている。
【００３３】
実施形態によれば、ＱＤフィルムは、ＱＤフィルムのアレイを含む。
【００３４】
実施形態によれば、ＱＤフィルムのアレイの各ＱＤフィルムは、光源のアレイの対応する列を覆うように構成されている。
【００３５】
実施形態によれば、ＱＤフィルムは、ＱＤフィルムのアレイを含む。ＱＤフィルムのアレイの各ＱＤフィルムは、底側部の上面に結合され、かつ光源のアレイの対応する列を包むように構成されている。
【００３６】
実施形態によれば、各ＱＤフィルムは、光源のアレイの対応する列を取り囲む体積部を形成するように構成されている。
【００３７】
実施形態によれば、体積部は、アーチ、半円形、方形、台形、三角形、又はそれらの組み合わせの断面形状を含む。
【００３８】
実施形態によれば、表示装置の形成方法が、上側部、底側部、及び側壁を有する光共振器を提供することを含む。方法は、更に、光共振器に光源のアレイを結合すること、及び光共振器内でＱＤフィルムを支持することを含む。
【００３９】
実施形態によれば、方法は、更に、光共振器の上側部として光拡散層を設けることを含む。
【００４０】
実施形態によれば、ＱＤフィルムの支持は、光共振器の上側部にＱＤフィルムを結合することを含む。
【００４１】
実施形態によれば、ＱＤフィルムの支持は、光共振器内に位置決めされた第１のプレートを提供すること、及びＱＤフィルムを第１のプレートに結合することを含む。
【００４２】
実施形態によれば、ＱＤフィルムの支持は、光共振器内に位置決めされた第１のプレート及び第２のプレートを提供すること、及び第１のプレートと第２のプレートとの間にＱＤフィルムを置くことを含む。
【００４３】
実施形態によれば、方法は、更に、第２のプレートとして光拡散層を設けることを含む。
【００４４】
実施形態によれば、方法は、光共振器の底側部の上面に光源のアレイを結合することを含む。
【００４５】
実施形態によれば、方法は、更に、ＱＤフィルムとしてＱＤフィルムのアレイを設けることを含む。
【００４６】
実施形態によれば、方法は、更に、ＱＤフィルムとしてＱＤフィルムのアレイを設けること、及びＱＤフィルムのアレイの各ＱＤフィルムを使用して、光源のアレイの対応する列を取り囲む、囲み体積部（enclosed volume）を形成することを含む。
【００４７】
実施形態によれば、囲み体積部の形成は、光源のアレイの対応する列にわたって各ＱＤフィルムを曲げること、及び光共振器の底側部の上面に各ＱＤフィルムを結合することを含む。
【００４８】
本発明のさらなる特徴及び利点、ならびに本発明の様々な実施形態の構造及び動作について、添付図面を参照して下記で詳細に説明する。本発明は、本明細書で説明する具体的な実施形態に限定されないことに留意されたい。そのような実施形態は、説明のために提示されるにすぎない。追加的な実施形態は、当業者には、本明細書に含まれる教示に基づいて、明白であろう。
【００４９】
図面の簡単な説明
本明細書に組み込まれかつその一部をなす添付図面は、本実施形態を図示し、かつ、説明とともに、更に、本実施形態の原理を説明しかつ当業者が本実施形態を作製及び使用できるようにする働きをする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】ある実施形態による表示装置の分解断面図の概略図を示す。
【図２】別の実施形態による表示装置の光源ユニットの断面図の概略図を示す。
【図３】別の実施形態による表示装置の光源ユニットの断面図の概略図を示す。
【図４】別の実施形態による表示装置の光源ユニットの断面図の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
本発明の特徴及び利点は、下記で説明する詳細な説明から、同様の参照文字が全体を通して対応する要素を特定する図面と併せて、より明らかになる。図面では、同様の参照符号は、一般的に、同一の、機能的に同様の、及び／又は構造的に同様の要素を示す。要素が最初に現れる図面は、対応する参照符号の一番左側の桁によって示される。別段の指定がない限り、本開示を通して提供される図面は、縮尺通りの図面であると解釈されるべきではない。
【００５２】
発明の詳細な説明
特定の構成及び配置構成が説明され得るが、これは、説明のためにのみ行われることを理解するべきである。当業者は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の構成及び配置構成が使用され得ることを認識する。当業者には、本発明はまた、本明細書で具体的に述べたものを越える様々な他の適用例に用いられ得ることが明らかである。図示の及び本明細書で説明する特定の実装例は、例であり、及び本出願をなんら限定するものではないことを認識されるべきである。
【００５３】
本明細書において、「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的な実施形態」などへの言及は、説明する実施形態が、特定の特徴、構造、又は特性を含み得るが、全ての実施形態が必ずしも特定の特徴、構造、又は特性を含まなくてもよいことを示すことに留意されたい。更に、そのような語句は、必ずしも、同じ実施形態を指すわけではない。更に、特定の特徴、構造、又は特性を実施形態に関連して説明するとき、これは、明白に説明するか否かに関わらず、他の実施形態に関連してそのような特徴、構造、又は特性をもたらすように、当業者の知識内にある。
【００５４】
量、材料の比、材料の物理的特性、及び／又は使用を示す、この説明における全ての数字は、明白にそうではないと示す場合を除き、語「約」によって修飾されると理解される。
【００５５】
実施形態では、用語「表示装置」は、表示スクリーン上でのデータの可視表現を可能にする要素の配置構成を指す。好適な表示スクリーンは、ユーザに情報を視覚的に表示するための、様々なフラット、曲面又は他の形状のスクリーン、フィルム、シート又は他の構造体を含み得る。本明細書で説明する表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、テレビ、コンピュータ、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ゲーム機、電子書籍端末（electronic reading device）、デジタルカメラ、タブレット、ウェアラブルデバイス、カーナビなどを含む表示システムに含まれ得る。
【００５６】
本明細書では、用語「約」は、列挙した数字±１０％を含む。それゆえ、例えば、「約１０」は、９〜１１を意味する。
【００５７】
実施形態では、用語「光学的に結合された」は、光が、実質的な干渉なく、１つの構成要素から別の構成要素へ移ることができるように、構成要素が位置決めされていることを意味する。
【００５８】
実施形態では、用語「輝度（luminance）」及び「明るさ（brightness）」は同じ意味で使用され、かつ光源又は被照面の単位面積当たりの光度の光度測定値を指す。
【００５９】
実施形態では、用語「鏡面反射体」、「鏡面反射面」、及び「反射面」は、本明細書では、鏡面反射できる要素、材料、及び／又は表面を指すために使用される。
【００６０】
実施形態では、用語「鏡面反射」は、入射光が表面に当たるときの、表面からの、光（又は他の種類の波）の鏡のような反射を指すために使用される。
【００６１】
実施形態では、用語「白色点値」は、１組の色度座標、例えば、ＣＩＥ  １９７６色空間におけるｕ’及びｖ’座標に関して白い色を指し、ここで、ＣＩＥは、Commission Internationale de l’Eclairage（国際照明委員会）の略語である。
【００６２】
実施形態では、用語「未処理光」は、蛍光体膜によって処理されていない、いずれの光も指す。
【００６３】
実施形態では、用語「処理された光」は、蛍光体膜を少なくとも１度は通過したいずれの光も指す。
【００６４】
本明細書で言及する、公開特許、特許出願、ウェブサイト、会社名、及び科学文献は、それぞれが参照することにより援用するように具体的かつ個別に示されている場合と同じ程度で、それら全体を参照することにより援用する。本明細書で引用するいずれかの参照文献と本明細書の具体的な教示のいずれの対立見解も、後者を支持して解決されるものとする。同様に、語又は語句の当業界で理解されている定義と本明細書で具体的に教示するような語又は語句の定義のいずれの対立見解も、後者を支持して解決されるものとする。
【００６５】
本明細書で使用される技術用語及び科学用語は、そうではないと定義されない限り、本出願が関連する当業者によって一般に理解されている意味を有する。本明細書では、当業者に公知の様々な方法論及び材料を参照する。
【００６６】
表示装置の例示的な実施形態ａ
図１は、ある実施形態による、表示装置１００の分解断面図の概略図を示す。表示装置１００は、光源ユニット（ＬＳＵ）１０２を含むＢＬＵ１０１を含み得る。ＢＬＵ１０１は、更に、任意選択的に、光学的処理ユニット（ＯＰＵ）１０４を含み得る。表示装置１００は、更に、画像生成ユニット（ＩＧＵ）１０６を含み得る。
【００６７】
ＬＳＵ１０２は、光共振器１１０と、光共振器１１０に結合されたＬＥＤ１１２のアレイ（例えば、白色ＬＥＤ又は青色ＬＥＤ）と、蛍光体膜１１４とを含み得る。光共振器１１０は、上側部１０３と、底側部１０５と、側壁１０７とを含み、及び上側部１０３、底側部１０５、及び側壁１０７によって閉じ込められている閉鎖体積部を含み得る。ＬＥＤ１１２のアレイは、閉鎖体積部内で底側部１０５の上面１０５ａに結合され得る。ＬＥＤ１１２のアレイは、一次光（例えば、青色光又は白色光）を提供するように構成され得、一次光は、ＯＰＵ１０４によって処理され、その後、ＩＧＵ１０６に伝達されて、ＩＧＵ１０６の表示スクリーン１３０にわたって分布され得る。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１１２のアレイは、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍの範囲で放射する青色ＬＥＤとし得る。いくつかの実施形態では、ＬＥＤ１１２のアレイは、約４４０ｎｍ〜約７００ｎｍの範囲又は他の考えられる光波長範囲で放射する白色ＬＥＤとし得る。ある実施形態では、ＬＥＤ１１２のアレイは、上面１０５ａの領域にわたって広がっているＬＥＤの２次元アレイとしてもよく、及びこの領域は、表示スクリーン１３０の表面領域と等しいとし得る。
【００６８】
図１においては２つの側壁１０７が示されるが、様々な実施形態によれば、当業者が、光共振器１１０は任意の数の側壁１０７を含み得ることを理解していることに留意すべきである。例えば、光共振器１１０は、直方体形状を有してもよく、及び側壁１０７と同様の４つの側壁を含み得る。光共振器１１０は、形状が直方体であること、又は他の直線の面の形状を有することに限定されない。様々な実施形態によれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、光共振器１１０は、任意のタイプの幾何学的形状、例えば、限定されるものではないが、シリンダー状、台形、球形、又は楕円形となるように構成され得る。また、図１に示すような光共振器１１０の矩形の断面形状は、説明のためのものであり、限定ではないことに留意されるべきである。様々な実施形態によれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、光共振器１１０は、他の断面形状（例えば、台形、長円形（oblong）、ひし形）を有し得る。
【００６９】
光共振器１１０の上側部１０３は、光拡散及び透過層となるように構成されて、ＬＥＤ１１２のアレイからの光が、蛍光体膜１１４を通過した後、上側部１０３を通って光共振器１１０から射出するようにし得る。光共振器１１０から射出する光は、上側部１０３の上面１０３ａにわたって実質的に均一な明るさ分布を有し、かつＯＰＵ１０４及び／又はＩＧＵ１０６を経て通過し得る。ある実施形態では、上側部１０３は、光学的に透明な領域及び光学的に半透明な領域を含み得、これら領域は、上側部１０３を射出する光の明るさに実質的に均一な分布を提供するように戦略的に配置される。別の実施形態では、上側部１０３は、直径が様々なサイズの細孔、及び上側部１０３を射出する光の明るさに実質的に均一な分布を提供するように戦略的に配置される光学的に半透明な領域を含み得る。上側部１０３は、限定されるものではないが、プラスチック、ガラス、及び／又は被覆ガラスなどの材料を含み得る。
【００７０】
光共振器１１０の底側部１０５及び／又は側壁１０７は、１種以上の材料（例えば、金属、非金属、及び／又は合金）から構成されて、これらは、散乱、鏡面反射、又はそれらの組み合わせの上面１０５ａ及び／又は鏡面反射の側壁内面１０７ａをそれぞれ有するように構成され得る。いくつかの実施形態では、上面１０５ａ及び／又は側壁内面１０７ａは、散乱特性を有する白色表面、鏡のような反射特性を有する鏡のような表面、又はそれらの組み合わせとし得る。いくつかの実施形態では、上面１０５ａ及び／又は側壁内面１０７ａは、完全に鏡面反射としてもよいし、又は部分的に鏡面反射でありかつ部分的に散乱してもよい。いくつかの実施形態によれば、上側部１０３、底側部１０５、及び／又は側壁１０７は、光共振器１１０の、互いに対して取り外し式の構成要素とし得る。
【００７１】
蛍光体膜１１４は、発光性ナノ結晶を含むＱＤＥＦとし得る。例示的な実施形態では、蛍光体膜１１４は、同じ波長、例えば、可視スペクトルの緑色光又は赤色光に対応する波長で放射する複数の蛍光体（例えば、発光性ナノ結晶）を含み得る。別の例示的な実施形態では、蛍光体膜１１４は、第１の波長（例えば、緑色光に対応する波長）で放射する第１の複数の蛍光体（例えば、発光性ナノ結晶）と、第１の波長とは異なる第２の波長（例えば、赤色光に対応する波長）で放射する第２の複数の蛍光体（例えば、発光性ナノ結晶）とを含み得る。
【００７２】
蛍光体膜１１４は、ダウンコンバータとしてもよく、ここでは、例えば、蛍光体膜１１４内のＱＤによってＬＥＤ１１２のアレイからの一次光の少なくとも一部分が吸収され、かつ、一次光よりも低いエネルギー又はそれよりも長い波長を有する二次光として再放射され得る。例えば、第１の複数の蛍光体及び第２の複数の蛍光体は、ＬＥＤ１１２のアレイからの青色光の一部分を吸収し、かつそれぞれ緑色及び赤色の二次光として放射するように励起され得る。青色一次光の吸収されなかった部分、及び放射された緑色及び赤色の二次光は、予め決められた比で混合されて、所望の白色点値を有する白色光を生じ得る。例示的な実施形態によれば、白色光は、光共振器１１０から放射された後、表示装置１００のバックライトとしての機能を果たし、ＩＧＵ１０６を通って伝達され、及び表示スクリーン１３０にわたって分布され得る。
【００７３】
蛍光体膜１１４は、光共振器１１０の閉鎖体積部内に配置され得る。ある実施形態では、蛍光体膜１１４は、光学的に透明な接着剤、機械的な締結具、又は任意の他の締結機構を使用して上側部１０３に結合されて、蛍光体膜１１４の上面１１４ａが、上側部１０３の底面１０３ｂと実質的に接触するようにし得る。別の実施形態では、蛍光体膜１１４は、光学的に透明な接着剤、機械的な締結具、又は任意の他の締結機構を使用して側壁１０７に結合され得る。光学的に透明な接着剤は、蛍光体膜１１４と側壁１０７及び／又は底面１０３ｂとの間に配置された、テープ、様々なグルー、ポリマー組成物、例えばシリコーンなどを含み得る。様々な例によれば、追加的な光学的に透明な接着剤は、限定されるものではないが、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（ビニルアセテート）、エポキシ、及びウレタンを含む、様々なポリマー；限定されるものではないが、ポリフェニルメチルシロキサン、ポリフェニルアルキルシロキサン（polyphenylalkylsiloxane）、ポリジフェニルシロキサン、ポリジアルキルシロキサン（polydialkylsiloxane）、フッ素化シリコーン、及びビニル及び水素化物で置換されたシリコーンを含む、シリコーン及びシリコーン誘導体；限定されるものではないが、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、及びラウリルメタクリレートを含む、モノマーから形成されたアクリルポリマー及びコポリマー；スチレンベースのポリマー；及び二官能性モノマーで架橋されるポリマー、例えばジビニルベンゼンを含み得る。
【００７４】
光共振器１１０内での蛍光体膜１１４の位置、例えば、ＬＥＤ１１２のアレイと蛍光体膜１１４との間の距離１１４ｔは、光共振器１１０の厚さ１１０ｔ及び／又は上側部１０３の光拡散率に依存し得る。例示的な実施形態では、距離１１４ｔは、約３０ｍｍ〜約４０ｍｍの範囲の光共振器１１０の厚さ１１０ｔでは、約２０ｍｍ〜約３０ｍｍの範囲とし得る。
【００７５】
光共振器１１０内での蛍光体膜１１４の配置は、表示装置１００が、現在の表示装置における光共振器の外部に配置された蛍光体膜のＱＤ集団サイズよりも小さなＱＤ集団サイズを蛍光体膜１１４に使用することによって、現在の表示装置の白色点値と実質的に同様の、表示スクリーン１３０にわたって分布された光の白色点値を生じることができるようにする。例えば、現在の表示装置における光共振器の外部に配置された蛍光体膜のＱＤ集団サイズよりも約４０％小さいＱＤ集団サイズを蛍光体膜１１４に使用する表示装置１００は、現在の表示装置と実質的に同じ白色点値を生じ得る。
【００７６】
例示的な実施形態では、約（０．２１９９，０．１９０８）の白色点値が、蛍光体膜（例えば、蛍光体膜１１４）が表示装置の光共振器（例えば、光共振器１１０）の外部に配置された表示装置（例えば、表示装置１００）から測定された。表示装置の白色点値は、蛍光体膜が光共振器の外部から内部へシフトされたときに、約（０．２７２８，０．２６０９）へシフトした。より暖色の白色点値へ向かう白色点値座標のそのような増加は、表示装置において光共振器の外部に配置された蛍光体膜におけるＱＤ集団サイズの約５０％の増加に対応する。換言すると、いくつかの実施形態によれば、蛍光体膜が、現在の表示装置におけるような光共振器の外部の代わりに、光共振器の内部に配置される場合、実質的に同様の白色点値は、蛍光体膜において約５０％小さいＱＤ集団サイズで達成され得る。
【００７７】
蛍光体膜を光共振器内に配置することによって蛍光体膜のＱＤ集団サイズを減少させて、現在の表示装置に匹敵し得る白色点値を得る能力は、表示装置（例えば、表示装置１００）において達成され得る白色点値の範囲を増大させる。そのような減少はまた、表示装置における蛍光体膜のコストを低くするのを助け得る。
【００７８】
図１を参照して説明すると、ＯＰＵ１０４は、ＬＳＵ１０２から受けた光を更に処理して所望の特性にして、ＩＧＵ１０６へ透過するように構成され得る。ＯＰＵ１０４は、限定されるものではないが、輝度向上フィルム（ＢＥＦ）１２２、拡散体１２４、及び反射偏光フィルム（ＲＰＦ）１２６を含み得る。ＯＰＵ１０４は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、当業者によって理解されるように、２つ以上の拡散体、ＢＥＦ、及び／又はＲＰＦを含み得ることに留意すべきである。ＯＰＵ１０４のこれらの要素の向き、それらの製造、及び表示装置への組み込みは、当業界で公知である。
【００７９】
ＢＥＦ１２２は、当業界で公知の反射及び／又は屈折フィルム、反射偏光フィルム、プリズムフィルム、溝フィルム、溝付プリズムフィルム、プリズム、ピッチ、溝、又は任意の好適なＢＥＦ又は輝度向上特徴を含み得る。例えば、ＢＥＦ１２２は、3M（商標）から入手可能なVikuiti（商標）又はＢＥＦなどの従来のＢＥＦを含み得る。様々な実施形態によれば、ＯＰＵ１０４は、少なくとも１つのＢＥＦ、少なくとも２つのＢＥＦ、又は少なくとも３つのＢＥＦを含み得る。例示的な実施形態では、少なくとも１つのＢＥＦは、例えば、そうでなければＲＰＦ１２６によって吸収される光をリサイクルするために、反射偏光ＢＥＦを含む。輝度向上特徴及びＢＥＦ１２２は、当業界で公知の反射体及び／又は屈折体（refractor）、偏光子、反射偏光子、光取出し（light extraction）特徴、光リサイクル特徴、又は任意の輝度向上特徴を含み得る。ある実施形態によれば、ＢＥＦ１２２は、第１のピッチ角を有するピッチ又はプリズムを有する第１の層を含み得る。それに加えて又は任意選択的に、ＯＰＵ１０４内の別のＢＥＦ（図示せず）は、第１のピッチ角とは異なる第２のピッチ角を有するピッチ又はプリズムを有する第２の層を含み得る。
【００８０】
ＢＥＦ１２２の輝度向上特徴は、ＬＳＵ１０２から放射される、処理された光の一部分を、光共振器１１０内の蛍光体膜１１４へ戻すように反射し、それにより、光共振器１１０へ戻る光のリサイクルをもたらすように構成され得る。ＢＥＦ１２２を透過した光は、光がＢＥＦ１２２に入射する角度に依存し得る。例えば、光共振器１１０から上方へ移動する光は、光がＢＥＦ１２２に対して垂直又は直角である場合、ＢＥＦ１２２を透過し得る。しかしながら、そのような光は、光がより大きい角度を有する場合、光共振器１１０の方へ下方に反射され得る。ＢＥＦ１２２は、ＬＳＵ１０２からの処理された光の所望のリサイクルを達成するために、異なる角度の光に対して複数の反射角を有するように選択され得る。
【００８１】
拡散体１２４は、本明細書で説明される散乱特徴とは異なり、散乱特徴を補足するものである。この実施形態の例によれば、拡散体１２４は、利得拡散（gain diffusion）フィルムを含む当業界で公知の任意の拡散フィルムを含み得、及びＢＥＦ１２２、又は表示装置１００の他の光学フィルムの上又は下に配置され得る。
【００８２】
ＩＧＵ１０６は、ＬＣＤモジュール１２８及び表示スクリーン１３０を含んでもよく、及び表示スクリーン１３０上に画像を生成するように構成され得る。例示的な実施形態によれば、表示スクリーン１３０は、タッチスクリーンディスプレイとし得る。
【００８３】
表示装置１００は、更に、表示装置１００内の隣接する要素のいずれかの間に、例えば光共振器１１０とＢＥＦ１２２との間；ＯＰＵ１０４内の任意の異なる層又は領域間；蛍光体膜１１４とＬＥＤ１１２のアレイとの間；及び表示装置１００内の任意の他の要素間に配置される１種以上の媒質材料（図示せず）を含み得る。１種以上の媒質材料は、限定されるものではないが、真空、空気、気体、光学材料、接着剤、光学接着剤、ガラス、ポリマー、固体、液体、ゲル、硬化物、光結合材料、屈折率整合又は屈折率不整合材料、屈折率勾配材料、クラッディング又は抗クラッディング材料、スペーサ、エポキシ、シリカゲル、シリコーン、本明細書で説明する任意のマトリックス材、輝度向上材料、散乱又は拡散材料、反射又は反射防止材料、波長選択材料、波長選択・反射防止材料、カラーフィルター、又は当業界で公知の他の好適な媒質材料を含む、任意の好適な材料を含み得る。媒質材料はまた、光学的に透明な非黄変の感圧光学接着剤を含み得る。好適な材料は、シリコーン、シリコーンゲル、シリカゲル、エポキシ（例えば、Loctite（商標）Epoxy E-30CL）、アクリレート（例えば、3M（商標）Adhesive 2175）、及び本明細書で述べるマトリックス材を含み得る。１種以上の媒質材料は、硬化性ゲル又は液体として適用され、及び堆積中又は堆積後に硬化され得るか、又は堆積前に予め形成されかつ予め硬化され得る。硬化方法は、ＵＶ硬化、熱硬化、化学硬化、又は当業界で公知の他の好適な硬化方法を含み得る。屈折率整合媒質材料は、ＢＬＵ１０１の要素間の光学的損失を最小限にするように、選択され得る。
【００８４】
表示装置１００は、本明細書で説明した以外の構成要素を含み得ることに留意すべきである。様々な実施形態によれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、表示装置１００は、任意のタイプの幾何学的形状、例えば、限定されるものではないが、シリンダー状、台形、球形、又は楕円形とし得る。表示装置１００は、形状が直方体であること、又は他の直線の面の形状を有することに限定されない。図１に示すような表示装置１００の方形断面形状は、説明のためであり、限定ではないことに留意されるべきである。様々な実施形態によれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、表示装置１００は、他の断面形状（例えば、台形、長円形、ひし形）を有し得る。図１では、光共振器１１０、ＢＥＦ１２２、拡散体１２４、ＲＰＦ１２６、ＬＣＤモジュール１２８、及び表示スクリーン１３０がＸ方向に沿って同様の寸法を有するように示すが、様々な実施形態によれば、当業者は、これらの構成要素のそれぞれは、１つ以上の方向において互いに異なる寸法を有し得ることを理解するであろうことに留意されるべきである。
【００８５】
光源ユニットの例示的な実施形態
図２は、ある実施形態によるＬＳＵ２０２の断面図の概略図を示す。この実施形態の例によれば、ＬＳＵ２０２は、表示装置１００の一部として実装され得る。ＬＳＵ２０２は、下記で説明する違いを除いて、構造及び機能がＬＳＵ１０２と同様とし得る。
【００８６】
ＬＳＵ２０２は、光共振器１１０内で蛍光体膜２１４を支持するように構成された第１のプレート２１６を含み得る。蛍光体膜２１４は、構造、組成、及び機能が蛍光体膜１１４と同様とし得る。蛍光体膜２１４の底面２１４ｂは、第１のプレート２１６と実質的に接触し得る。いくつかの実施形態では、ＬＳＵ２０２は、更に、第１のプレート２１６を光共振器１１０内の適所に保持するために支柱２２０．１及び２２０．２、機械的な締結具、及び／又は任意の他の締結機構を含み得る。あるいは、ＬＳＵ２０２は、第２のプレート２１８を含んでもよく、これは、蛍光体膜２１４の上部に位置決めされ、かつ蛍光体膜２１４を光共振器内の適所に保持するために、光学的に透明な接着剤、機械的な締結具、及び／又は任意の他の締結機構を使用して蛍光体膜２１４に結合されている。蛍光体膜２１４の上面２１４ａは、第２のプレート２１８と実質的に接触し得る。ＬＳＵ２０２内に支柱２２０．３及び２２０．４、機械的な締結具、及び／又は任意の他の締結機構も含まれ、第２のプレート２１８を光共振器１１０内の適所に保持する。いくつかの実施形態では、支柱２２０．１〜２２０．４は、部分的に又は完全に光学的に透明とし得る。いくつかの実施形態では、支柱２２０．１〜２２０．４は、散乱及び／又は鏡面反射面を有し得る。図２に示すような支柱２２０．１〜２２０．４の方形の断面形状は説明のためであり、限定ではないことに留意すべきである。様々な実施形態によれば、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、支柱２２０．１〜２２０．４は、他の断面形状（例えば、三角形、台形）を有し得る。
【００８７】
代替的な実施形態では、ＬＳＵ２０２は、第１及び第２のプレート２１６及び２１８の双方を含んでもよく、及び蛍光体膜２１４は、第１のプレート２１６と第２のプレート２１８との間に置かれて、介在構造２４０を形成し得る。ある実施形態では、上面及び底面２１４ａ及び２１４ｂは、第２のプレート２１８及び第１のプレート２１６とそれぞれ実質的に接触し得る。別の実施形態では、底面２１４ｂは、第１のプレート２１６と実質的に接触し得、及び上面２１４ａと第２のプレート２１８との間には間隙（図示せず）が存在し得る。介在構造２４０は、支柱２２０．１〜２２０．４、光学的に透明な接着剤、機械的な締結具、及び／又は任意の他の締結機構を使用して、光共振器１１０内の適所に保持され得る。
【００８８】
図２には、４つの支柱２２０．１〜２２０．４を示すが、様々な実施形態によれば、光共振器１１０は任意の数の支柱を含み得ることを当業者は理解するであろうことに留意すべきである。
【００８９】
第１のプレート２１６は、光透過性であり、ＬＥＤ１１２のアレイからの光を蛍光体膜２１４へ透過させるように構成され得る。それに加えて又は任意選択的に、第１のプレート２１６は、光拡散性であり、実質的に全表面領域２１４ｂにわたって、ＬＥＤ１１２のアレイからの光の実質的に均一な分布を受光するように構成され得る。光のそのような均一な分布は、蛍光体膜２１４によって受光されるピーク光束を減少させ、かつ蛍光体膜２１４の性能、完全性、及び寿命を最大にするのを支援し得る。
【００９０】
第２のプレート２１８は、光透過性及び拡散性であり、蛍光体膜２１４からの処理された光が、第２のプレート上面２１８ａにわたって実質的に均一な明るさ分布で、第２のプレート２１８を通過し得るように構成され得る。いくつかの実施形態では、第２のプレート２１８は、光学的に透明な領域、及び光学的に半透明な領域、又は直径が様々なサイズの細孔、及び第２のプレート２１８にそのような拡散性をもたらすように戦略的に配置される光学的に半透明な領域を含み得る。
【００９１】
図２には、２つのプレート２１６及び２１８を示すが、様々な実施形態によれば、光共振器１１０は、蛍光体膜２１４とＬＥＤ１１２のアレイとの間、及び蛍光体膜２１４と上側部１０３との間に、任意の数の光透過プレート及び／又は光拡散プレートを含み得ることを当業者は理解するであろうことに留意すべきである。
【００９２】
光共振器１１０内での蛍光体膜２１４の位置、例えば、ＬＥＤ１１２のアレイと蛍光体膜２１４との間の距離２１４ｔは、光共振器１１０の厚さ１１０ｔ、及び／又は第１のプレート２１６、第２のプレート２１８、及び／又は上側部１０３の光拡散率に依存し得る。光共振器１１０内への蛍光体膜２１４の配置は、光共振器１１０内への蛍光体膜１１４の配置に関して上述した利点と同様の利点を有し得る。
【００９３】
図３は、ある実施形態によるＬＳＵ３０２の断面図の概略図を示す。ＬＳＵ３０２は、ある実施形態によれば、表示装置１００の一部として実装され得る。ＬＳＵ３０２は、下記で説明する違いを除いて、構造及び機能がＬＳＵ１０２及び２０２と同様とし得る。
【００９４】
ＬＳＵ３０２は、光共振器１１０の閉鎖体積部内に配置された蛍光体膜３１４のアレイを含み得る。蛍光体膜３１４のそれぞれは、Ｘ及び／又はＹ方向に沿って間隙３１５だけ、互いに離間され得る。蛍光体膜３１４のそれぞれは、組成及び機能は蛍光体膜１１４及び２１４と同様とし得るが、蛍光体膜１１４及び２１４と比較して、例えば、Ｘ及び／又はＹ方向に沿った寸法は、小さいとし得る。ある実施形態では、蛍光体膜３１４のアレイの各列は、ＬＥＤ１１２のアレイの対応する列と実質的に整列されるように配置され得る。別の実施形態では、蛍光体膜３１４のそれぞれは、Ｙ方向に沿って、Ｙ方向に沿ったＬＥＤ１１２のアレイの対応する列を覆うのに十分な大きさの寸法を有し得る。
【００９５】
表示スクリーン（例えば、表示スクリーン１３０）の表面領域と等しい領域を覆うために、単一の蛍光体膜（例えば、蛍光体膜１１４、２１４）の代わりに蛍光体膜３１４のアレイを使用することは、蛍光体膜の製造コストを削減し、大きな表示スクリーンに対する蛍光体膜のサイズの制限を克服し、及び／又は実質的に欠陥のない、より小さい蛍光体膜を生産することによって生産収率を改善し、及びその結果として、表示装置の収率を改善するのを助け得る。
【００９６】
蛍光体膜３１４のアレイは、図１及び図２を参照してそれぞれ上述したような蛍光体膜１１４及び／又は２１４と同様の方法で、上側部１０３、第１のプレート２１６及び／又は第２のプレート２１８及び支柱２２０．１〜２２０．４、光学的に透明な接着剤、機械的な締結具、及び／又は任意の他の締結機構を使用して、光共振器１１０内の適所に支持及び保持され得る。
【００９７】
蛍光体膜１１４及び２１４と同様に、光共振器１１０内での蛍光体膜３１４のアレイの位置、例えば、ＬＥＤ１１２のアレイと蛍光体膜３１４のアレイとの間の距離３１４ｔは、光共振器１１０の厚さ１１０ｔ、及び／又は第１のプレート２１６、第２のプレート２１８、及び／又は上側部１０３の光拡散率に依存し得る。
【００９８】
光共振器１１０内の蛍光体膜３１４のアレイの位置はまた、間隙３１５の幅３１５ｗに依存し得る。ある実施形態では、実質的に細い幅３１５ｗ（例えば、１ｍｍ未満の幅３１５ｗ）のために、蛍光体膜３１４のアレイは、光学的に透明な接着剤、機械的な締結具、又は任意の他の締結機構を使用して上側部１０３に結合され得、蛍光体膜３１４のそれぞれの上面３１４ａが、底面１０３ｂと実質的に接触し得るようにする。幅３１５ｗをより広くすると、蛍光体膜３１４のアレイは光共振器１１０内で上側部１０３からより遠くに配置され得、及び蛍光体膜３１４のアレイと上側部１０３との間により大きい体積部３１４ｖが設けられ得る。間隙３１５が存在することによって、ＬＥＤからの光が、蛍光体膜３１４のアレイを通って処理されずに、間隙３１５を通して漏れ出て光共振器１１０から射出するようにし得る。未処理光は、光共振器１１０から射出する処理された光と混合し、その結果として、表示装置（例えば、表示装置１００）の白色点の均一性に悪影響を及ぼし得る。そのような悪影響を防止するために、ある実施形態によれば、体積部３１４ｖは、未処理光が体積部３１４ｖ内で広がることができ、かつ光共振器１１０から射出する前に、未処理光の強度を、表示装置の白色点均一性に悪影響を及ぼさないかもしれない値まで下げるように、提供され得る。ある例では、蛍光体膜３１４のアレイは、約３ｍｍの幅３１５ｗでは、上側部１０３の下側１０ｍｍに配置され得る。光共振器１１０への蛍光体膜３１４のアレイの配置はまた、蛍光体膜１１４及び２１４の配置に関して上述した利点と同様の利点を有し得る。
【００９９】
図４は、ある実施形態によるＬＳＵ４０２の断面図の概略図を示す。ＬＳＵ４０２は、ある実施形態によれば、表示装置１００の一部として実装され得る。ＬＳＵ４０２は、下記で説明する違いを除いて、構造及び機能がＬＳＵ１０２、２０２、及び３０２と同様とし得る。
【０１００】
ＬＳＵ４０２は、光共振器１１０の閉鎖体積部内に配置された蛍光体膜４１４のアレイを含み得る。蛍光体膜４１４のそれぞれは、組成及び機能は蛍光体膜１１４、２１４、及び３１４と同様とし得るが、蛍光体膜１１４及び２１４と比較して、例えば、Ｘ及び／又はＹ方向に沿った寸法は、小さいとし得る。蛍光体膜４１４のアレイを使用することは、蛍光体膜３１４のアレイを使用することについて上述した利点と同様の利点を有し得る。光共振器１１０内への蛍光体膜４１４のアレイの配置はまた、蛍光体膜１１４、２１４、及び３１４の配置に関して上述した利点と同様の利点を有し得る。
【０１０１】
蛍光体膜４１４のそれぞれは曲げられ、かつ光学的に透明な接着剤、機械的な締結具、及び／又は任意の他の締結機構を使用して底側部１０５の上面１０５ａに結合されて、体積部４１９のアレイを形成し得る。体積部４１９は、アーチ、半円形、三角形、方形、台形、又は任意の他の幾何学的形状の断面形状を有し得る。体積部４１９を同様の断面形状を有するとして示すが、体積部４１９のそれぞれは、互いに異なる断面形状を有してもよいことに留意すべきである。体積部４１９のそれぞれは、ＬＥＤ１１２のアレイからの対応するＬＥＤ、又はＹ方向に沿ったＬＥＤ１１２のアレイの対応する列を包み得る。蛍光体膜４１４のそのような配置構成では、蛍光体膜４１４のアレイ間の不連続な間隙４１５が、ＬＥＤ１１２の発光面４２１の下側にあるため、蛍光体膜３１４のアレイに関して上述したものなどの蛍光体膜のアレイ間のいずれかの不連続な間隙を通した未処理光の漏れが、最小限にされ得るか又は実質的になくされ得る。
【０１０２】
いくつかの実施形態では、体積部４１９の形状及びサイズは、蛍光体膜４１４上でのＬＥＤ１１２からの光の実質的に均一な分布を保証するように、及び／又は蛍光体膜４１４でのＬＥＤ１１２からの光の強度が、温度及び信頼性の許容誤差内にあることを保証するように、最適にされ得る。いくつかの実施形態では、発光面４２１は、それらに結合されたレンズを有し得る。これらレンズは、Ｘ及び／又はＹ方向に沿って円柱又は楕円対称性を有し得る。いくつかの実施形態では、ＬＳＵ４０２は、上側部１０３と蛍光体膜４１４のアレイとの間に配置されたプレート２１６及び／又は２１８などのプレートを有し得る。
【０１０３】
発光性ナノ結晶蛍光体の例示的な実施形態
本明細書には、蛍光体膜１１４、２１４、３１４、及び／又は４１４（図１〜４を参照して本明細書で説明するような）に含まれ得る発光性ナノ結晶を含む、ナノ結晶を含む様々な組成物が説明されている。吸収特性、発光特性及び屈折率特性を含む、発光性ナノ結晶の様々な特性は、様々な適用例にあつらえられて調整され得る。本明細書では、用語「ナノ結晶」は、実質的に単結晶であるナノ構造を指す。ナノ結晶は、約５００ｎｍ未満、及び約１ｎｍ未満にまで落ちる寸法の少なくとも１つの領域又は特性寸法を有し得る。用語「ナノ結晶」、「ナノドット」、「ドット」、及び「ＱＤ」は、同様の構造を表すと当業者には容易に理解され、及び本明細書では同じ意味で使用される。本発明はまた、多結晶又は非結晶のナノ結晶の使用を含む。本明細書では、用語「ナノ結晶」はまた、「発光性ナノ結晶」を含む。本明細書では、用語「発光性ナノ結晶」は、外部エネルギー源によって励起されると発光するナノ結晶を意味し得る。
【０１０４】
ナノ結晶の材料特性は、実質的に同質としても、又はいくつかの実施形態では、異質としてもよい。ナノ結晶の光学特性は、それらの粒径、化学又は表面組成によって決定され得る。発光性ナノ結晶サイズを約１ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲にあつらえるための能力は、演色においてかなりの多様性を提供するために、全可視スペクトルにおいて光電子放射有効範囲（photoemission coverage）を可能にし得る。粒子カプセル化は、化学及びＵＶ劣化する作用物質に対してロバストネスを提供し得る。
【０１０５】
本明細書で説明される実施形態で使用するための、発光性ナノ結晶を含むナノ結晶は、当業者に公知の任意の方法を使用して生産され得る。好適な方法及び例示的なナノ結晶は、米国特許第７，３７４，８０７号；２００４年３月１０日出願の米国特許出願第１０／７９６，８３２号；米国特許第６，９４９，２０６号；及び２００４年６月８日出願の米国仮特許出願第６０／５７８，２３６号に開示されており、これらそれぞれの開示全体を、参照することにより本書に援用する。
【０１０６】
本明細書で説明される実施形態で使用するための発光性ナノ結晶は、無機材料、及びより好適には無機導体又は半導体材料を含む、任意の好適な材料から生産され得る。好適な半導体材料は、米国特許出願第１０／７９６，８３２号に開示されているものを含んでもよく、及びＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＶ−ＶＩ族及びＩＶ族の半導体を含む任意のタイプの半導体を含み得る。好適な半導体材料は、限定されるものではないが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイアモンドを含む）、Ｐ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＢｅＳ、ＢｅＳｅ、ＢｅＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｕＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＦ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｇｅ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）２（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）３、Ａｌ２ＣＯ、及び２種以上のそのような半導体の適切な組み合わせを含み得る。
【０１０７】
いくつかの実施形態では、ナノ結晶は、ｐ型ドーパント又はｎ型ドーパントからなる群から選択されるドーパントを含み得る。本明細書で有用なナノ結晶はまた、ＩＩ−ＶＩ又はＩＩＩ−Ｖ族の半導体を含み得る。ＩＩ−ＶＩ又はＩＩＩ−Ｖ族の半導体のナノ結晶の例は、周期表のＩＩ族からの元素、例えばＺｎ、Ｃｄ及びＨｇと、ＶＩ族からの任意の元素、例えばＳ、Ｓｅ、Ｔｅ及びＰｏとの任意の組み合わせ；及び周期表のＩＩＩ族からの元素、例えばＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、及びＴｌと、Ｖ族からの任意の元素、例えばＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ及びＢｉとの任意の組み合わせを含み得る。
【０１０８】
本明細書で説明する、発光性ナノ結晶を含むナノ結晶はまた、更に、それらの表面に結合された（conjugated）、協調させた（cooperated）、関係させた、又は取り付けられた配位子を含み得る。好適な配位子は、米国特許第８，２８３，４１２号；米国特許出願公開第２００８／０２３７５４０号；米国特許出願公開第２０１０／０１１０７２８号；米国特許第８，５６３，１３３号；米国特許第７，６４５，３９７号；米国特許第７，３７４，８０７号；米国特許第６，９４９，２０６号；米国特許第７，５７２，３９３号；及び米国特許第７，２６７，８７５号（これらそれぞれの開示を本願明細書に援用する）に開示されているものを含む、当業者に公知の任意の基を含み得る。そのような配位子の使用は、ナノ結晶の、ポリマーを含む、様々な溶媒及びマトリックスと混ざる能力を高め得る。様々な溶媒及びマトリックスへのナノ結晶の混和性（すなわち、分離せずに混合される能力）の上昇は、それらをポリマー組成物全体に分布させることができるようにし、ナノ結晶が凝集しないようにし、それゆえ、光を散乱させないようにする。そのような配位子は、本明細書では「混和性増強」配位子と説明される。
【０１０９】
いくつかの実施形態では、マトリックス材に分布させられたか又は埋め込まれたナノ結晶を含む組成物が提供される。好適なマトリックス材は、ポリマー材料、有機及び無機酸化物を含む、当業者に公知の任意の材料とし得る。本明細書で説明する組成物は、層、封入剤、コーティング、シート又はフィルムとし得る。本明細書で説明する実施形態では、層、ポリマー層、マトリックス、シート又はフィルムに言及する場合、これらの用語は同じ意味で使用され、及びそのように説明される実施形態は、いずれかの１種の組成物に限定されず、本明細書で説明する又は当業界で公知の任意のマトリックス材又は層を含むことを理解するべきである。
【０１１０】
ダウンコンバートするナノ結晶（例えば、米国特許第７，３７４，８０７号に説明されているような）は、特定の波長の光を吸収してから第２の波長で放射するようにあつらえられている発光性ナノ結晶の発光特性を使用し、それにより、アクティブな光源（例えば、ＬＥＤ）の性能及び効率を高める。
【０１１１】
当業者に公知の任意の方法を使用してナノ結晶（発光性ナノ結晶）を生じ得るが、無機ナノ材料蛍光体の制御成長のために溶液相のコロイド法が使用されてもよい。Alivisatos, A. P., “Semiconductor clusters, nanocrystals, and quantum dots,” Science 271:933 (1996); X. Peng, M. Schlamp, A. Kadavanich, A. P. Alivisatos, “Epitaxial growth of highly luminescent CdSe/CdS Core/Shell nanocrystals with photostability and electronic accessibility,” J. Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997); 及びC. B. Murray, D. J. Norris, M. G. Bawendi, “Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E=sulfur, selenium, tellurium) semiconductor nanocrystallites,” J Am. Chem. Soc. 115:8706 (1993)を参照（これらの開示全体を参照することにより本書に援用する）。この製造プロセス技術は、クリーンルーム及び高価な製造設備を必要とせずに、低コストの加工性を活用する。これらの方法では、高温で熱分解を受け得る金属前駆体が、有機界面活性剤分子の熱溶液中に迅速に注入される。これらの前駆体は、高温でバラバラになり、及びナノ結晶の核となるように反応し得る。この初期の核形成相後、成長中の結晶にモノマーを添加することによって、成長相が始まり得る。この結果は、それらの表面に有機界面活性剤分子コーティングを有し得る、溶液中の自立結晶ナノ粒子とし得る。
【０１１２】
この手法を用いて、合成は、数秒間にわたって発生する初期の核形成事象として生じ、これに、数分間の高温での結晶成長が続き得る。温度、存在する界面活性剤の種類、前駆体材料、及び界面活性剤対モノマーの比などのパラメータが、反応の性質及び進行を変化させるように修正され得る。温度は、核形成事象の構造相、前駆体の分解速度、及び成長速度を制御する。有機界面活性剤分子は、溶解性及びナノ結晶形状の制御の双方を調節し得る。界面活性剤対モノマーの比、界面活性剤の互いに対する比、モノマーの互いに対する比、及びモノマーの個々の濃度が、成長の動力学（kinetics of growth）に強く影響を与え得る。
【０１１３】
ある実施形態によれば、ＣｄＳｅは、一例では、この材料の合成の相対的な成熟度に起因して、可視光ダウンコンバージョンのためのナノ結晶材料として使用され得る。一般的な界面化学の使用に起因して、非カドミウム含有ナノ結晶に代えることも可能とし得る。
【０１１４】
半導体ナノ結晶では、光で誘起された発光が、ナノ結晶のバンド端状態から生じる。発光性ナノ結晶からのバンド端発光は、表面電子状態から生じる放射及び非放射減衰チャンネルと競合する。X. Peng, et al., J Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997)。その結果、ダングリングボンドなどの表面欠陥の存在は、非放射再結合中心を提供し、かつ放射効果の低下に寄与する。表面トラップ状態を不活性化しかつ除去するための効率的かつ永久的な方法は、ナノ結晶の表面上の無機シェル材料をエピタキシャルに成長させ得る。X. Peng, et al., J. Am. Chem. Soc. 30:701 9-7029 (1997)。シェル材料は、電子準位がコア材料に対してタイプ１となるように選択され得る（例えば、コアに対して電子及び成孔を局在化する電位ステップを提供するために、より大きなバンドギャップを備えている）。その結果、非放射再結合の確率が低下され得る。
【０１１５】
コア−シェル構造は、シェル材料を含有する有機金属前駆体を、コアナノ結晶を含有する反応混合物に添加することによって、獲得され得る。この場合、核形成事象の後に成長が続くのではなく、コアが核の機能を果たし、及びシェルは、それらの表面から成長し得る。反応の温度は低く保たれて、シェル材料モノマーのコア表面への添加に有利に働くようにする一方で、シェル材料のナノ結晶の独立した核形成を防止する。反応混合物中の界面活性剤は、シェル材料の制御成長を指示しかつ溶解性を保証するために存在する。均一に及びエピタキシャルに成長したシェルは、２種の材料間の格子不整合が低いときに、獲得され得る。
【０１１６】
コア−シェル発光性ナノ結晶を準備するための例示的な材料は、限定されるものではないが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイアモンドを含む）、Ｐ、Ｃｏ、Ａｕ、ＢＮ、ＢＰ、ＢＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＩｎＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＡｌＳｂ、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｃ、ＢｅＳ、ＢｃＳｅ、ＢｃＴｅ、ＭｇＳ、ＭｇＳｅ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＧｅＴｅ、ＳｎＳ、ＳｎＳｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＰｂＴｅ、ＣｕＰ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢｒ、ＣｕＩ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｇｅ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）２（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）３、ＡｌＣＯを含んでもよく、及び本発明の実施において使用されるシェル発光性ナノ結晶は、限定されるものではないが、（コア／シェルとして表わされる）、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＰｂＳｅ／ＰｂＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＺｎＳ、ならびに他のものを含む。
【０１１７】
全体を通して使用されるように、複数の蛍光体又は複数の発光性ナノ結晶は、２つ以上の蛍光体又は発光性ナノ結晶（すなわち、２個、３個、４個、５個、１０個、１００個、１，０００個、１，０００，０００個などのナノ結晶）を意味する。組成物は、同じ組成を有する蛍光体又は発光性ナノ結晶を好適に含むが、さらなる実施形態では、複数の蛍光体又は発光性ナノ結晶は、様々な異なる組成物としてもよい。例えば、発光性ナノ結晶は、全て同じ波長で発光してもよく、又はさらなる実施形態では、組成物は、異なる波長で発光する発光性ナノ結晶を含んでもよい。
【０１１８】
本明細書で説明する実施形態で使用するための発光性ナノ結晶は、サイズが約１００ｎｍ未満、及びサイズが約２ｎｍ未満にまで落ちてもよく、及び可視光を吸収し得る。本明細書では、可視光は、波長が約３８０〜約７８０ナノメートルの電磁放射線であり、人の眼で見える。可視光は、様々な色のスペクトル、例えば赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色及び紫色などに分離され得る。青色光は、波長が、約４３５ｎｍ〜約５００ｎｍの光を含み、緑色光は、約５２０ｎｍ〜５６５ｎｍの光を含み、及び赤色光は、約６２５ｎｍ〜約７４０ｎｍの光を含み得る。
【０１１９】
様々な実施形態によれば、発光性ナノ結晶は、紫外、近赤外、及び／又は赤外スペクトルにある光子を吸収するようなサイズ及び組成物を有し得る。紫外スペクトルは、約１００ｎｍ〜約４００ｎｍの光を含み、近赤外スペクトルは、波長が約７５０ｎｍ〜約１００μｍの光を含み、及び赤外スペクトルは、波長が約７５０ｎｍ〜約３００μｍの光を含み得る。
【０１２０】
任意の好適な材料の発光性ナノ結晶は、本明細書で説明する様々な実施形態において使用され得るが、いくつかの実施形態では、ナノ結晶は、ＺｎＳ、ＩｎＡｓ、ＣｄＳｅ、又はそれらの任意の組み合わせとして、本明細書で説明する実施形態において使用するためのナノ結晶の集団を形成し得る。上述の通り、さらなる実施形態では、発光性ナノ結晶は、コア／シェルナノ結晶、例えばＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ又はＩｎＰ／ＺｎＳとし得る。
【０１２１】
様々な実施形態によれば、発光性ナノ結晶は、青色／ＵＶ光源によって励起されると、赤色光を発光できる発光性ナノ結晶の少なくとも１つの集団及び／又は緑色光を発光できる発光性ナノ結晶の少なくとも１つの集団を含み得る。発光性ナノ結晶の波長及び密集度は、必要とされる光学性能に適合するように調整され得る。他の実施形態では、発光性ナノ結晶の蛍光体材料は、望ましくない発光波長を有する光の波長を吸収しかつ望ましい発光波長を有する二次光を再放射し得る発光性ナノ結晶の集団を含み得る。このようにして、本明細書で説明する発光性ナノ結晶フィルムは、カラーフィルタリング発光性ナノ結晶の少なくとも１つの集団を含み、更にＢＬＵ発光を調整しかつカラーフィルタリングの必要性を低下させるか又はなくし得る。
【０１２２】
好適な発光性ナノ結晶、様々な溶解性増強配位子の添加を含む発光性ナノ結晶を準備する方法は、米国特許出願公開第２０１２／０１１３６７２号に見出すことができ、この開示全体を参照することにより本書に援用する。
【０１２３】
蛍光体の組成物の例示的な実施形態
本明細書では、用語「蛍光体」は、合成蛍光又は燐光物質を指す。例示的な蛍光体は、本明細書で説明するように、セリウム（ＩＩ）ドープＹＡＧ蛍光体（ＹＡＧ：Ｃｅ３＋、又はＹ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）、ならびに発光性ナノ結晶などの伝統的な材料を含む。本明細書で説明する、表示装置１００などの表示装置において使用され得る追加的な蛍光体は、限定されるものではないが、シリケート蛍光体、ガーネット蛍光体、アルミネート蛍光体、窒化物蛍光体、ＮＹＡＧ蛍光体、ＳｉＡｌＯＮ蛍光体及びＣａＡｌＳｉＮ３ベースの（ＣＡＳＮ）蛍光体、ならびに当業界で公知の他の蛍光体を含む。
【０１２４】
全体を通して説明するように、例えば、蛍光体膜１１４、２１４、３１４、及び／又は４１４（図１〜４を参照して本明細書で説明するような）において使用するための蛍光体を含む組成物は、例えば、フィルム又はシートを含む多数の形状を有し得る。さらなる実施形態では、組成物は、蛍光体、好適には発光性ナノ結晶を受け入れる様々な容器又はレセプタクルとし得る。
【０１２５】
好適には、蛍光体、及び具体的には発光性ナノ結晶は、好適なポリマー材料に分散されるか又は埋め込まれ、かつマトリックスの両側で１つ以上のバリア層間に挟まれて、フィルム又はシート、例えば量子ドット増強フィルム（ＱＤＥＦ）とも呼ばれる蛍光体膜１１４、２１４、３１４、及び／又は４１４を形成し得る。そのようなフィルムは、例えば、米国特許出願公開第２０１０／０１１０７２８号及び同第２０１２／０１１３６７２号に説明されており、これらそれぞれの開示全体を参照することにより本書に援用する。
【０１２６】
蛍光体膜１１４、２１４、３１４、及び／又は４１４の発光性ナノ結晶は、１つ以上の配位子コーティングで被覆され、１つ以上のフィルム又はシートに埋め込まれ、及び／又は１つ以上のバリア層によって密封され得る。そのような配位子、フィルム、及びバリアは、発光性ナノ結晶に光安定性をもたらし、かつ高温、高強度光、外部ガス、湿度を含む環境条件、及び他の有害な環境条件から発光性ナノ結晶を保護し得る。ホストフィルム材料の所望の屈折率、ホストフィルム材料の所望の粘度又は発光性ナノ結晶分散／混和性、及び他の所望の効果を含む、追加的な効果は、これらの材料を用いて達成され得る。実施形態では、配位子及びフィルム材料は、十分に低い熱膨張係数を有するように選択されて、熱硬化が発光性ナノ結晶蛍光体材料に実質的に影響を及ぼさないようにする。
【０１２７】
蛍光体膜１１４、２１４、３１４、及び／又は４１４の発光性ナノ結晶は、それらの表面に結合された、それと協働させた、それに関係させた、又はそれに取り付けられた配位子を含み得る。ある実施形態では、発光性ナノ結晶は、配位子を含むコーティング層を含み、外部湿度及び酸化から発光性ナノ結晶を保護し、凝集を制御し、及びマトリックス材への発光性ナノ結晶の分散を可能にし得る。配位子及びマトリックス材、ならびにそのような材料を提供するための方法について、本明細書で説明する。追加的な配位子及びフィルム材料、ならびにそのような材料を提供するための方法は、米国特許出願公開第２０１２／０１１３６７２号；米国特許第８，２８３，４１２号；米国特許出願公開第２００８／０２３７５４０号；米国特許出願公開第２０１０／０１１０７２８号；米国特許第８，５６３，１３３号；米国特許第７，６４５，３９７号；米国特許第７，３７４，８０７号；米国特許第６，９４９，２０６号；米国特許第７，５７２，３９３号；及び米国特許第７，２６７，８７５号（これらの開示全体を本願明細書に援用する）に開示しているものを含む、当業者に公知の任意の基を含む。更に、配位子及びマトリックス材は、当業界の任意の好適な材料を含み得る。
【０１２８】
ポリマー材料へ発光性ナノ結晶を分散することによって、ナノ結晶を密封しかつ発光性ナノ結晶の様々な組成物及びサイズを混合するための機構を提供するための方法を提供する。全体を通して使用されるように、「分散される」は、発光性ナノ結晶の均一な（すなわち、実質的に均質な）ならびに不均一な（すなわち、実質的に異質な）分散又は配置を含む。
【０１２９】
発光性ナノ結晶を含む組成物（例えば、蛍光体膜１１４、２１４、３１４、及び／又は４１４）において使用するための材料は、ポリマー、及び有機及び無機酸化物を含み得る。ポリマーは、そのような目的のために使用され得る、当業者に公知の任意のポリマーを含み得る。ある実施形態では、ポリマーは、実質的に半透明又は実質的に透明とし得る。マトリックス材は、限定されるものではないが、エポキシ；アクリレート；ノルボレン（norborene）；ポリエチレン；ポリ（ビニルブチラール）：ポリ（ビニルアセテート）；ポリ尿素；ポリウレタン；限定されるものではないが、アミノシリコーン（ＡＭＳ）、ポリフェニルメチルシロキサン、ポリフェニルアルキルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリジアルキルシロキサン、シルセスキオキサン、フッ素化シリコーン、及びビニル及び水素化物で置換されたシリコーンを含む、シリコーン及びシリコーン誘導体；限定されるものではないが、メチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、及びラウリルメタクリレートを含む、モノマーから形成されたアクリルポリマー及びコポリマー；ポリスチレン、アミノポリスチレン（ＡＰＳ）、及びポリ（アクリロニトリルエチレンスチレン）（ＡＥＳ）などのスチレンベースのポリマー；二官能性モノマーと架橋されたポリマー、例えばジビニルベンゼン；配位子材料を架橋するのに好適な架橋剤；エポキシを形成するために配位子アミン（例えば、ＡＰＳ又はＰＥＩ配位子アミン）と結合するエポキシドなどを含み得る。
【０１３０】
本明細書で説明するような発光性ナノ結晶は、任意の好適な方法、例えば、発光性ナノ結晶をポリマー中で混合し、及びフィルムをキャストする；発光性ナノ結晶をモノマーと一緒に混合し、及びそれらを重合する；発光性ナノ結晶をゾル−ゲル中で混合する、又は当業者に公知の任意の他の方法を使用して、ポリマー（又は他の好適な材料、例えば、ワックス、オイル）マトリックスに埋め込まれ得る。本明細書では、用語「埋め込まれる」は、発光性ナノ結晶がポリマーで包まれる又はそこに包み込まれることを示すために使用される。発光性ナノ結晶は、組成物中に均一に分布され得るが、さらなる実施形態では、それらは、特定応用の均一分布機能に従って分布され得ることに留意すべきである。
【０１３１】
本明細書で説明するような発光性ナノ結晶を含む組成物（例えば、蛍光体膜１１４、２１４、３１４、及び／又は４１４）の厚さは、スピンコーティング及びスクリーン印刷などの当業界で公知の任意の方法によって制御され得る。本明細書で説明するような発光性ナノ結晶組成物（例えば、蛍光体膜１１４、２１４、３１４、及び／又は４１４）は、任意の所望のサイズ、形状、構成及び厚さとし得る。例えば、組成物（例えば、蛍光体膜１１４、２１４、３１４、及び／又は４１４）は、層の形態、ならびに他の形状、例えば、ディスク、球形、立方体又はブロック、チューブ状構成などにあるとし得る。組成物（例えば、蛍光体膜１１４、２１４、３１４、及び／又は４１４）は、厚さが、すなわち、一次元において、約１００μｍ程度とし得る。他の実施形態では、ポリマーフィルムは、厚さが十数〜百数十ミクロン（10’s to 100’s of microns）程度とし得る。発光性ナノ結晶は、所望の機能に適切である任意の配合率（loading ratio）で様々な組成で埋め込まれ得る。例えば、発光性ナノ結晶は、適用例、ポリマー、及び使用されるナノ結晶のタイプに依存して、約０．００１容積％〜約７５容積％の比で配合され得る。適切な配合率は、当業者によって簡単に決定され得、及び特定の適用例に関して本明細書で更に説明される。ある実施形態では、発光性ナノ結晶組成物に（例えば、蛍光体膜１１４、２１４、３１４、及び／又は４１４に）配合されるナノ結晶の量は、約１０容積％程度から、百万分率（ｐｐｍ）レベルとし得る。
【０１３２】
いくつかの実施形態を本明細書で図示しかつ説明したが、特許請求の範囲は、説明及び図示した部分の特定の形態又は配置構成に限定されないことを理解されたい。本明細書では、説明に役立つ実施形態を開示し、かつ、特定の用語が使用されるが、それらは、限定のためではなく、一般的な及び説明の意味で使用されるにすぎない。実施形態の修正例及び変形例は、上述の教示に照らして可能である。それゆえ、実施形態は、具体的に説明されたもの以外でも実施され得ることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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