CN103258942A - 光学结构体以及发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发光装置包括基底、发光组件与第一光学结构体。发光组件设置在基底的上表面上。第一光学结构体设置在发光组件上，且第一光学结构体包括多个第一纳米微细结构以及多个第一量子点单元。各第一量子点单元设置在第一纳米微细结构中。各第一量子点单元是用以被发光组件产生的第一颜色光激发而产生不同于第一颜色光的第二颜色光。

Description

光学结构体以及发光装置

技术领域

本发明是涉及一种光学结构体以及发光装置，特别涉及一种利用发光组件激发光学结构体的纳米微细结构中的量子点单元来产生不同颜色光的发光装置。

背景技术

发光二极管由于具有耗电量低、元件寿命长、低驱动电压以及反应速度快等优点，目前已广泛地被应用交通号志、装饰灯具以及各式电子产品中。

在一般的发光装置中，通过可产生不同颜色光的发光二极管搭配进行混色可得到所需的颜色光。然而，利用可产生不同颜色光的发光二极管搭配进行混色的方式因为需就不同的发光二极管分别进行调整，故在技术上产生许多困扰。因此，近来有许多在发光装置中利用单一发光二极管产生的光线激发萤光层或量子点的方式来产生不同的颜色光的技术以及应用产生。在上述的技术中，有直接将量子点填充到发光二极管或有机发光二极管的填充材料中用以简化结构的做法，然而此方式的出光效率不佳，且量子点的激发不够充分，虽然上述缺失可进一步搭配一般常用的出光结构(如粗糙面、散射粒子)来改善出光效率，但此举仅能就有被激发的部分量子点所产生的光进行提高，故出光效率的提高仍旧有限。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种光学结构体以及发光装置，利用将量子点设置在光学结构体或基底的纳米微细结构中，通过发光组件所产生的颜色光来充分激发量子点产生不同的颜色光，借此达到提高出光效率的效果。

本发明提供一种发光装置。此发光装置包括一基底、一发光组件以及一第一光学结构体。基底具有一上表面与一下表面。发光组件是设置在基底的上表面上。第一光学结构体是设置在发光组件上，且第一光学结构体包括多个第一纳米微细结构以及多个第一量子点单元。各第一量子点单元是设置在第一纳米微细结构中。各第一量子点单元是用以被发光组件所产生的一第一颜色光激发而产生一不同于第一颜色光的第二颜色光。

本发明提供一种光学结构体。此光学结构体包括一基材、多个纳米微细结构以及多个第一量子点单元。纳米微细结构是设置在基材的一表面内。第一量子点单元是设置在纳米微细结构中。

附图说明

图1所示为本发明第一优选实施例的发光装置的侧视示意图。

图2到图5所示为本发明第一优选实施例的发光装置的第一纳米微细结构的图形的上视示意图。

图6所示为本发明第二优选实施例的发光装置的示意图。

图7所示为本发明第三优选实施例的发光装置的示意图。

图8所示为本发明第四优选实施例的发光装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

100    发光装置            101    光学结构体

101G   纳米微细结构        102    基材

110    基底                110G   第二纳米微细结构

111    上表面              112    下表面

120    发光组件            130    第一光学结构体

130G   第一纳米微细结构    140    第二光学结构体

140G   第三纳米微细结构    200    发光装置

300    发光装置            400    发光装置

BL1    第一颜色光          BL2    第一颜色光

D1     宽度                D2     宽度

GL1    第三颜色光        GL2    第五颜色光

GL3    第七颜色光        P1     周期

P2     周期              QG1    第二量子点单元

QG2    第四量子点单元    QG3    第六量子点单元

QR1    第一量子点单元    QR2    第三量子点单元

QR3    第五量子点单元    RL1    第二颜色光

RL2    第四颜色光        RL3    第六颜色光

T1     深度              T2     深度

具体实施方式

请参考图1。图1所示为本发明第一优选实施例的发光装置的侧视示意图。为了方便说明，本实施例的各附图仅为示意用以容易了解本发明，其详细的比例可依照设计的需求进行调整。如图1所示，本实施例提供一发光装置100，此发光装置100包括一基底110、一发光组件120以及一第一光学结构体130。基底110具有一上表面111与一下表面112。发光组件120是设置在基底110的上表面111上。第一光学结构体130是设置在发光组件120上，且第一光学结构体130包括多个第一纳米微细结构130G、多个第一量子点单元QR1以及多个第二量子点单元QG1。第一量子点单元QR1与第二量子点单元QG1是分别设置在不同的第一纳米微细结构130G中。在本实施例中，第一量子点单元QR1与第二量子点单元QG1可包括II-VI族化合物例如硫化锌镉(zinc cadmium sulphide，ZnCdS)、硫化锌(zinc sulphide，ZnS)、硒化锌(zincselenide，ZnSe)、碲化锌(zinc telluride，ZnTe)、硫化镉(cadmium sulphide，CdS)、硒化镉(cadmium selenide，CdSe)、碲化镉(cadmium Telluride，CdTe)、硒硫化镉(cadmium sulphoselenide，CdSSe)、硫化锌镉(zinc cadmium sulfide，ZnCdS)、硒化锌镉(zinc Cadmium Selenium，ZnCdSe)或上述各化合物的复合材料，但并不以此为限。此外，在本实施例中，可通过例如一纳米压印(nano printing)工艺或一卷对卷(roll-to-roll)工艺来形成第一光学结构体130中的各第一纳米微细结构130G，并在各第一纳米微细结构130G中分别填入量子点材料，用以形成第一量子点单元QR1与第二量子点单元QG1，但本发明并不以此为限而可利用其他适合的方式形成第一纳米微细结构130G、第一量子点单元QR1以及第二量子点单元QG1。值得说明的是，本实施例的基底110可包括一玻璃基底或塑胶基底，但并不以此为限。此外，为了减少发光组件120所产生的光线被第一光学结构体130形成全反射，第一光学结构体130的折射率优选是介在1.5到1.9之间，用以与一般折射率约为1.7到1.9的发光组件120搭配。此外，第一量子点单元QR1是用以被发光组件120所产生的一第一颜色光BL1激发而产生一不同于第一颜色光BL1的第二颜色光RL1，而第二量子点单元QG1是用以被发光组件120所产生的第一颜色光BL1激发而产生一不同于第一颜色光BL1与第二颜色光RL1的第三颜色光GL1。在本实施例中，第一颜色光BL1、第二颜色光RL1以及第三颜色光GL可分别为一蓝色光、一红色光以及一绿色光，用以使发光装置100可为一白光发光装置，但本发明并不以此为限而可视需要调整发光组件120、第一量子点单元QR1以及第二量子点单元QG1的成分用以形成不同颜色的发光与混光需求。换句话说，本实施例的发光组件120可为一蓝光发光二极管或一蓝光有机发光二极管，第一量子点单元QR1可为一红光量子点单元，而第二量子点单元QG1可为一绿光量子点单元，但并不以此为限。

在本实施例的发光装置100中，基底110可包括多个第二纳米微细结构110G、多个第三量子点单元QR2以及多个第四量子点单元QG2。本实施例的各第二纳米微细结构110G是设置在基底110的下表面112，且第三量子点单元QR2与第四量子点单元QG2是分别设置在不同的第二纳米微细结构110G中。第三量子点单元QR2是用以被发光组件120所产生的第一颜色光BL2激发而产生一第四颜色光RL2，且第四量子点单元QG2是用以被发光组件120所产生的第一颜色光BL2激发而产生一第五颜色光GL2。本实施例的第一颜色光BL2、第四颜色光RL2以及第五颜色光GL2可分别为一蓝色光、一红色光以及一绿色光，但并不以此为限。换句话说，第三量子点单元QR2可为一红光量子点单元，而第四量子点单元QG2可为一绿光量子点单元，但并不以此为限。此外，在本实施例中，可通过例如一光刻工艺在基底110上形成各第二纳米微细结构110G，并在各第二纳米微细结构110G中分别填入不同的量子点材料，用以形成第三量子点单元QR2与第四量子点单元QG2，但本发明并不以此为限而可利用其他适合的方式形成第二纳米微细结构110G、第三量子点单元QR2以及第四量子点单元QG2。

如图1所示，本实施例的发光组件120可用以产生第一颜色光BL1与第一颜色光BL2，其中第一颜色光BL1是背向基底110而第一颜色光BL2是射向基底110。第一量子点单元QR1可用以被发光组件120所产生的第一颜色光BL1激发而产生一第二颜色光RL1，且第二量子点单元QG1可用以被发光组件120所产生的第一颜色光BL1激发而产生一第三颜色光GL1。上述的第二颜色光RL1、第三颜色光GL1以及未直接射向第一量子点单元QR1或第二量子点单元QG1的第一颜色光BL1可进行混色而在第一光学结构体130的一表面上，也可说是在发光装置100的一上方呈现出混色的发光效果。依据相同的原理，位在各第二纳米微细结构110G的第三量子点单元QR2可用以被发光组件120所产生的第一颜色光BL2激发而产生一第四颜色光RL2，且第四量子点单元QG2可用以被发光组件120所产生的第一颜色光BL2激发而产生一第五颜色光GL2。上述的第四颜色光RL2、第五颜色光GL2以及未直接射向第三量子点单元QR2或第四量子点单元QG2的第一颜色光BL2可进行混色而在基底110的下表面112上，也可说是在发光装置100的一下方呈现出混色的发光效果。换句话说，本实施例的发光装置100可在其上方与下方同时产生混色的发光效果，而达到双面发光的目的。举例来说，当第一颜色光BL1、第二颜色光RL1以及第三颜色光GL可分别为一蓝色光、一红色光以及一绿色光，且第一颜色光BL2、第四颜色光RL2以及第五颜色光GL2分别为一蓝色光、一红色光以及一绿色光时，发光装置100可视为一双面发白光的发光装置。还请注意，在本发明的其他优选实施例中，也可选择性地仅包括第一光学结构体130以及其第一量子点单元QR1与第二量子点单元QG1或仅包括第三量子点单元QR2与第四量子点单元QG2，而达到单面发混色光的效果。

此外，如图1所示，为了达到较佳的显示效果，各第一纳米微细结构130G的一宽度D1与各第二纳米微细结构110G的一宽度D2分别可介在200纳米到800纳米之间，各第一纳米微细结构130G间的一周期P1与各第二纳米微细结构110G间的一周期P2分别可介在200纳米到800纳米之间，且各第一纳米微细结构130G的一深度T1与各第二纳米微细结构110G的一深度T2分别可介在40纳米到200纳米之间，但本发明并不以此为限而可视需要适当地调整各纳米微细结构的宽度、周期以及深度的状况用以获得所需的发光效果。

请参考图2到图5，并请一并参考图1。图2到图5所示为本发明第一优选实施例的发光装置的第一纳米微细结构的图形的上视示意图。如图2到图5所示，本实施例的发光装置100的第一纳米微细结构130G可为一矩形微细结构(如图2所示)、一圆形微细结构(如图3所示)、一长条形微细结构(如图4所示)、一呈同心圆方式排列的微细结构(如图5所示)或其他具有适合形状的纳米微细结构，用以达到较佳的混光或白光发光的效果。各位在第一纳米微细结构130G中的第一量子点单元QR1与第二量子点单元QG1是均匀分布用以达到较佳的混色效果，但并不以此为限。本实施例的第二纳米微细结构110G的图形设计方式以及对应的量子点单元的设置方式可与第一纳米微细结构130G相似，在此并不再赘述。

此外，如图1到图5所示，本发明提供一光学结构体101，光学结构体101包括一基材102、多个纳米微细结构101G、多个第一量子点单元QR1以及多个第二量子点单元QG1。纳米微细结构101G是设置在基材102的一表面内。各第一量子点单元QR1以及各第二量子点单元QG1是分别设置在不同的纳米微细结构101G中。光学结构体101的折射率是介在1.5到1.9之间。各纳米微细结构101G可为一矩形微细结构(如图2所示)、一圆形微细结构(如图3所示)、一长条形微细结构(如图4所示)、一呈同心圆方式排列的微细结构(如图5所示)或其他具有适合形状的纳米微细结构。各纳米微细结构101G的一宽度D1优选是介在200纳米到800纳米之间，各纳米微细结构101G间的一周期P1优选是介在200纳米到800纳米之间，且各纳米微细结构101G的一深度T1优选是介在40纳米到200纳米之间，但本发明并不以此为限而可视需要适当地调整各纳米微细结构101G的宽度、周期以及深度的状况。此外，光学结构体101的各部件材料特性与上述第一光学结构体相似，故在此并不再赘述。值得说明的是，基材102可包括塑胶材料例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚苯醚砜(polyethersulfone，PES)、聚亚酰胺(polyimide，PI)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)或其他适合的材料。

下文将针对本发明的发光装置的不同实施例进行说明，且为简化说明，以下说明主要针对各实施例不同的部分进行详述，而不再对相同的部分作重复赘述。此外，各实施例中的各相同的元件是以相同标号进行标示用以方便进行对照。

请参考图6。图6所示为本发明第二优选实施例的发光装置的示意图。如图6所示，本实施例的发光装置200与上述第一优选实施例的发光装置100不同处在于，在本实施例中，各第二纳米微细结构110G是设置在基底110的上表面111，而各第三量子点单元QR2与各第四量子点单元QG2是分别设置在不同的第二纳米微细结构110G中。本实施例的发光装置200除了第二纳米微细结构110G以及其对应的第三量子点单元QR2与第四量子点单元QG2的设置位置之外，其余各部件的设置、材料特性以及发光方式与上述第一优选实施例的发光装置100相似，故在此并不再赘述。

请参考图7。图7所示为本发明第三优选实施例的发光装置的示意图。如图7所示，本实施例的发光装置300还包括一第二光学结构体140，设置在基底110的下表面112上。第二光学结构体140包括多个第三纳米微细结构140G、多个第五量子点单元QR3以及多个第六量子点单元QG3。第五量子点单元QR3与第六量子点单元QG3是分别设置在不同的第三纳米微细结构140G中。本实施例的第二光学结构体140的结构、材料特性以及制作方式是与上述的第一光学结构体130相似，在此并不再赘述。在本实施例的发光装置300中，发光组件120所产生的射向基底110的第一颜色光BL2穿过基底110后，部分可用来激发第二光学结构体140中的第五量子点单元QR3以及第六量子点单元QG3，而分别产生一第六颜色光RL3与一第七颜色光GL3。在本实施例中，第一颜色光BL2、第六颜色光RL3以及第七颜色光GL3可分别为一蓝色光、一红色光以及一绿色光，但并不以此为限。通过上述的第六颜色光RL3、第七颜色光GL3以及未直接射向第五量子点单元QR3或第六量子点单元QG3的第一颜色光BL2可进行混色而在发光装置300的下方呈现出混色的发光效果。本实施例的第二光学结构体140的折射率优选是介在1.5到1.9之间，用以降低产生全反射的现象，但并不以此为限。此外，值得说明的是，本实施例的发光装置300是利用第二光学结构体140以及其中的第五量子点单元QR3与第六量子点单元QG3，在发光装置300的下方产生混光的发光效果。因此，可不需在基底110中设置纳米微细结构与量子点单元即可达到双面发混色光的效果，故可降低整体制造工艺的复杂度。

请参考图8。图8所示为本发明第四优选实施例的发光装置的示意图。如图8所示，本实施例的发光装置400与上述第三优选实施例的发光装置300不同处在于，在本实施例中，第二光学结构体140是设置在基底110与发光组件120之间。本实施例的发光装置400除了第二光学结构体140的设置位置之外，其余各部件的设置、材料特性以及发光方式与上述第三优选实施例的发光装置300相似，故在此并不再赘述。

还请注意，本发明的光学结构体除了可包括上述的第一光学结构体130外，也可包括图7与图8所示的第二光学结构体140。再者，在图1与图6中所示的基底110以及形成在基底110上的第二纳米微细结构110G搭配第三量子点单元QR2与第三量子点单元QG2也可视为本发明的光学结构体的变化实施样态。换句话说，光学结构体中的基材可包括一基底或一薄膜。

综合以上所述，本发明的发光装置是利用将量子点设置在光学结构体或基底的纳米微细结构中，并通过发光组件所产生的颜色光来激发量子点而产生不同的颜色光，故可通过不同的颜色光进行混色而达到所需的混色或白光发光的效果。值得一提的是，纳米微细结构的设置可使量子点受到充分的激发，也就是可使得光在发光装置内部的出光效率就先获得提高，故可选择性地不需搭配一般常用的出光结构；当然，如进一步搭配一般常用的出光结构，则出光效率将可进一步提高。同时，还可利用纳米微细结构的形成方式、设置位置以及图形的调整变化，用以有效率地达到双面混色发光的效果。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种发光装置，其特征在于，包括：

一基底，该基底具有一上表面与一下表面；

一发光组件，设置在该基底的该上表面上；以及

一第一光学结构体，设置在该发光组件之上，该第一光学结构体包括：

多个第一纳米微细结构；以及

多个第一量子点单元，设置在该多个第一纳米微细结构中；

其中各该第一量子点单元是用以被该发光组件所产生的一第一颜色光激发而产生一不同于该第一颜色光的第二颜色光。

2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该第一光学结构体还包括多个第二量子点单元设置在该多个第一纳米微细结构中，且各该第二量子点单元是用以被该发光组件所产生的该第一颜色光激发而产生一不同于该第一颜色光与该第二颜色光的第三颜色光。

3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，该基底还包括：

多个第二纳米微细结构；以及

多个第三量子点单元与多个第四量子点单元，分别设置在不同的该多个第二纳米微细结构中；

其中各该第三量子点单元是用以被该发光组件所产生的该第一颜色光激发而产生一第四颜色光，且各该第四量子点单元是用以被该发光组件产生的该第一颜色光激发而产生一第五颜色光。

4.如权利要求3所述的发光装置，其特征在于，该多个第二纳米微细结构是设置在该基底的该上表面。

5.如权利要求3所述的发光装置，其特征在于，该多个第二纳米微细结构是设置在该基底的该下表面。

6.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于，还包括一第二光学结构体，该第二光学结构体包括：

多个第三纳米微细结构；以及

多个第五量子点单元与多个第六量子点单元，分别设置在不同的该多个第三纳米微细结构中；

其中各该第五量子点单元是用以被该发光组件产生的该第一颜色光激发而产生一第六颜色光，且各该第六量子点单元是用以被该发光组件产生的该第一颜色光激发而产生一第七颜色光。

7.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于，该第二光学结构体是设置在该基底与该发光组件之间。

8.如权利要求6所述的发光装置，其特征在于，该第二光学结构体是设置在该基底的该下表面上。

9.一种光学结构体，其特征在于，包括：

一基材；

多个纳米微细结构，设置在该基材的一表面内；以及

多个第一量子点单元设置在该多个纳米微细结构中。

10.如权利要求9所述的光学结构体，其特征在于，还包括多个第二量子点单元设置在该多个纳米微细结构中。

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