CN110023825A - 用于显示器件的背光单元 - Google Patents

Abstract

描述了显示器件的实施方案。所述显示器件包括具有光源、量子点膜和辐射吸收元件的背光单元。量子点膜光学耦合到光源并配置为处理从光源接收的光。辐射吸收元件光学耦合到量子点膜并配置为调整从量子点膜接收的经处理的光的光谱发射宽度以实现标准RGB颜色空间超过90％的色域覆盖。

Description

用于显示器件的背光单元

技术领域

本发明涉及显示器件，其包括基于发光二极管(LED)的背光单元和包含发光纳米结构如量子点(QD)的磷光体膜。

背景技术

显示器件(例如，液晶显示器(LCD))被用作广泛的电子器件的屏幕或显示器，并且通常需要某种形式的背光以使图像在正常或减少的周围光环境中可见。在显示器件的BLU中，通常采用LED作为光源。LED可以以二维阵列布置在显示器件的观看区域后面或者围绕显示器件的边缘或周围。BLU也可采用磷光体，如钇-铝-石榴石(YAG)磷光体。

发光纳米结构代表一类磷光体，通常用于磷光体可放置在LED外部的配置中。从LED发出的光可通过显示器件的磷光体膜处理而产生白光，该白光可被分布在显示器件的显示屏上。

例如，可将发光纳米结构包埋在可放置在显示器件中的柔性膜/片材(例如，使用由Nanosys,Inc,Milpitas,California供应的量子点的自3M Company,St.Paul,Minnesota商业供应的量子点增强膜)中(参见例如美国专利公开号2010/0110728和2012/0113672，其以引用其全文的方式并入本文)。QDEF是Nanosys,Inc.的注册商标。

用来定义显示器件的图像质量的因素之一为显示器件提供的标准RGB颜色空间如Rec.2020、Rec.709、DCI P3、NTSC或sRGB的色域覆盖。图1示意了显示器件的色域覆盖的定义。在图1中，在1976CIE色坐标101a-101c之间形成的区域101表示1976CIE u’-v’色度图100上标准RGB颜色空间(例如，Rec.2020)的色域。在1976CIE色坐标102a-102c之间形成的区域102表示1976CIE u’-v’色度图100上显示器件的色域。显示器件的色域覆盖可定义为区域101和102之间的重叠区域103与区域101的比率。假定有助于图像质量的其他因素得到优化，则显示器件的色域覆盖越宽，将允许显示器件呈现更宽范围的人眼可识别的颜色(即，可见光谱)并因此改善显示器件的图像质量。

当前的显示器件遭受在实现期望的亮度(例如，高动态范围(HDR)成像标准所需的亮度)和标准RGB颜色空间的期望色域覆盖(例如，大于85％)之间所作的折衷。例如，为了实现超过90％的DCI P3色域覆盖，一些显示器件将遭受约30％的亮度损失。因此，使用当前的技术，为了实现比DCI P3甚至更宽的颜色空间(例如，Rec.2020)的色域覆盖，显示器件中的亮度损失将显著更高。

发明内容

因此，需要在实现宽RGB颜色空间的期望色域覆盖和期望的亮度之间作较少折衷的显示器件。

根据一个实施方案，显示器件的背光单元(BLU)包括光源、量子点膜和辐射吸收元件。量子点膜光学耦合到光源并配置为处理从光源接收的光。辐射吸收元件光学耦合到量子点膜并配置为调整从量子点膜接收的经处理的光的光谱发射宽度以实现标准RGB颜色空间超过90％的色域覆盖。

根据另一个实施方案，显示器件包括背光单元(BLU)和图像生成单元(IGU)。BLU包括具有顶侧、底侧和侧壁的光学腔及耦合到光学腔的光源阵列。BLU还包括量子点膜，该量子点膜位于光学腔内并配置为处理从光源阵列接收的光。BLU中还包括辐射吸收元件，其位于光学腔内并配置为调整从量子点膜接收的经处理的光的光谱发射宽度以实现Rec.2020颜色空间超过90％的色域覆盖。BLU配置为向IGU传输经调整的光。

下面结合附图详细描述本发明的其他特征和优点，以及本发明的各种实施方案的结构和操作。应指出，本发明不限于本文所述的具体实施方案。这些实施方案仅出于示意性目的而在此呈现。基于本文所含的教导，其他实施方案对于相关领域的技术人员将是显而易见的。

附图说明

附图并入本文并形成说明书的一部分，示意了本发明的实施方案并与说明书一起进一步用于解释本发明的实施方案的原理，并且使相关领域的技术人员能够实现和使用本发明的实施方案。

图1为Rec.2020色域和显示器件的色域的CIE 1976u’v’色度图。

图2-3为根据各种实施方案的背光式显示器件的分解横截面视图。

图4为根据一个实施方案的背光式显示器件的光源单元的横截面视图的示意图。

图5为根据一个实施方案的侧光式显示器件的横截面视图的示意图。

图6为根据一个实施方案的包覆有阻挡层的QD的横截面视图的示意图。

图7为根据一个实施方案的包覆有阻挡层的QD膜的示意图。

通过下文结合附图给出的详细描述，本发明的特征和优点将变得更加明显，在附图中，相同的参考字符始终标识的是相应的要素。在附图中，相同的参考编号通常表示相同的、功能相似的和/或结构相似的要素。要素首次出现于的附图由相应参考编号中最左边的数字表示。除非另有指出，否则在整个本公开中提供的附图均不应理解为按比例绘制。

具体实施方式

尽管可能讨论到具体的配置和布置，但应理解，这仅出于示意性目的而进行。相关领域的技术人员应认识，可在不偏离本发明的精神和范围的情况下使用其他配置和布置。对于相关领域的技术人员显而易见的是，本发明还可用于除本文具体提到的那些之外的各种其他应用中。应理解，本文示出和描述的特定实施方式为实例而非意在以任何方式限制本申请的范围。

应指出，说明书中“一个实施方案”、“实施方案”、“实例实施方案”等的提及指示所描述的实施方案可包括特定的特征、结构或特性，但不一定每一个实施方案都包括此特定的特征、结构或特性。而且，此类表述不一定是指同一个实施方案。此外，当结合实施方案描述特定的特征、结构或特性时，无论是否明确描述，结合其他实施方案实现这样的特征、结构或特性将在本领域技术人员的知识范围内。

除非另有明确指出，否则本说明书中指示材料的量、材料比率、材料的物理性质和/或用途的所有数字均应理解为受词语“约”修饰。

在实施方案中，术语“显示器件”是指允许在显示屏上可视地呈现数据的元件的布置。合适的显示屏可包括用于以视觉方式向用户显示信息的各种平坦、弯曲或其他形状的屏幕、膜、片材或其他结构。本文描述的显示器件可被包括在例如显示系统中，涵盖液晶显示器(LCD)、电视机、计算机、移动电话机、智能电话机、个人数字助理(PDA)、游戏设备、电子阅读设备、数码相机、平板电脑、可穿戴设备、汽车导航系统等。

如本文所用，术语“约”指示给定量的值在该值的基础上变化±10％。例如，“约100nm”涵盖90nm至110nm的一系列尺寸，包括端值。

在实施方案中，术语“形成反应混合物”或“形成混合物”是指在容器中于适合于组分的条件下合并至少两种组分以彼此反应而形成第三组分。

在实施方案中，术语“导光板”、“光导”和“导光面板”可互换地使用并且是指适合于将电磁辐射(光)从一个位置引导至另一个位置的光学部件。

在实施方案中，术语“光学耦合”指的是部件被定位为使得光能够在无实质性干涉的情况下从一个部件传送到另一个部件。

如本文所用，术语“纳米结构”是指具有至少一个尺寸小于约500nm的区域或特征性维度的结构。在一些实施方案中，纳米结构具有小于约200nm、小于约100nm、小于约50nm、小于约20nm或小于约10nm的维度。通常，所述区域或特征性维度将沿着结构的最小轴。这样的结构的实例包括纳米线、纳米棒、纳米管、支化纳米结构、纳米四足体、三足体、二足体、纳米晶、纳米点、QD、纳米颗粒等。纳米结构可以是例如基本上结晶的、基本上单晶的、多晶的、非晶的或它们的组合。在一些实施方案中，纳米结构的三个维度中的每一个具有小于约500nm、小于约200nm、小于约100nm、小于约50nm、小于约20nm、或小于约10nm的尺寸。

如本文所用，术语“QD”或“纳米晶”是指基本上单晶的纳米结构。纳米晶具有至少一个尺寸小于约500nm并小到小于约1nm量级的区域或特征性维度。本领域普通技术人员易于理解，术语“纳米晶”、“QD”、“纳米点”和“点”表示相同的结构并在本文中可互换地使用。本发明还涵盖多晶或非晶纳米晶的使用。

当涉及纳米结构使用时，术语“异质结构”是指以至少两种不同和/或可区分的材料类型为特征的纳米结构。通常，纳米结构的一个区域包含第一材料类型，而纳米结构的第二区域包含第二材料类型。在某些实施方案中，纳米结构包含第一材料的芯和至少一个第二(或第三等等)材料的壳，其中不同的材料类型围绕例如纳米线的长轴、支化纳米线的臂的长轴或纳米晶的中心而放射状分布。壳可以但不需要完全覆盖相邻的材料以被认为是壳或使纳米结构被认为是异质结构；例如，以一种材料的芯覆盖有第二种材料的小岛为特征的纳米晶为异质结构。在其他实施方案中，不同的材料类型分布在纳米结构内不同的位置处；例如，沿着纳米线的主(长)轴或沿着支化纳米线的臂的长轴。异质结构内的不同区域可包含完全不同的材料，或者不同的区域可包含具有不同掺杂剂或不同浓度的相同掺杂剂的基础材料(例如，硅)。

如本文所用，纳米结构的术语“直径”是指垂直于纳米结构的第一轴的横截面的直径，其中第一轴相对于第二和第三轴具有最大的长度差异(第二和第三轴是长度最接近彼此相等的两个轴)。第一轴不一定是纳米结构的最长轴；例如，对于盘形纳米结构，横截面将是垂直于盘的短纵轴的基本圆形的横截面。在横截面不是圆形的情况下，直径为该横截面的主轴和副轴的平均值。对于细长或高纵横比的纳米结构如纳米线，在垂直于纳米线的最长轴的横截面上测量直径。对于球形纳米结构，通过球体的中心从一侧向另一侧测量直径。

在关于纳米结构使用时，术语“结晶的”或“基本上结晶的”是指该纳米结构通常在结构的一个或多个维度上呈现出长程有序的事实。本领域技术人员应理解，术语“长程有序”将取决于特定纳米结构的绝对尺寸，因为单晶的有序性不能延伸到晶体的边界之外。在这样的情况下，“长程有序”将指在纳米结构的至少多数尺寸上的实质性顺序。在一些情况下，纳米结构可带有氧化物或其他包覆层，或者可由芯和至少一个壳组成。在这样的情况下，应理解，氧化物、一个或多个壳或其他包覆层可以但不需要表现出这种有序性(例如，其可以是非晶的、多晶的或其他形式的)。在这样的情况下，表述“结晶的”、“基本上结晶的”、“基本上单晶的”或“单晶的”是指纳米结构的中心芯(不包括包覆层或壳)。如本文所用，术语“结晶的”或“基本上结晶的”意在还涵盖包含各种缺陷、堆垛层错、原子取代等的结构，只要该结构表现出实质性长程有序(例如，在纳米结构或其芯的至少一个轴的至少约80％的长度上有序)即可。另外，应理解，芯与纳米结构外部之间或者芯与邻近的壳之间或者壳与第二邻近的壳之间的界面可能含有非结晶区域并可甚至是非晶的。这不妨碍纳米结构是如本文所定义结晶的或基本上结晶的。

在关于纳米结构使用时，术语“单晶的”指示该纳米结构是基本上结晶的并包含基本上单个晶体。在关于包含芯和一个或多个壳的纳米结构异质结构使用时，“单晶的”指示芯是基本上结晶的并包含基本上单个晶体。

如本文所用，术语“配体”是指能够例如通过共价、离子、范德华力或与纳米结构表面的其他分子相互作用与纳米结构的一个或多个面(弱或强地)相互作用的分子。

如本文所用，术语“量子产率”(QY)是指例如由纳米结构或纳米结构的群体发射的光子对吸收的光子的比率。如本领域所知，量子产率通常使用具有已知量子产率值的充分表征标准样品通过对比方法确定。

如本文所用，术语“主要发射峰波长”是指发射光谱表现出最高强度的波长。

如本文所用，术语“半峰全宽”(FWHM)是指光谱宽度的量度。在发射光谱的情况下，FWHM可指在峰值强度值的一半处发射光谱的宽度。

本文使用的术语福斯特(Forster)半径在本领域中也称福斯特距离。

如本文所用，术语“发光度”和“亮度”可互换地使用并且是指每单位面积光源或被照射表面的发光强度的光度计测量值。

术语“镜面反射器”、“镜面反射表面”和“反射表面”在本文中用来指能够镜面反射的元件、材料和/或表面。

术语“镜面反射”在本文中用来指当入射光照射到表面时光(或其他种类的波)自表面的镜样反射。

本文提及的公开的专利、专利申请、网站、公司名称和科学文献在此以引用其全文的方式并入本文，其程度就好像每一个被具体地并一个一个单独地指示以引用方式并入。本文引用的任何参考文献与本说明书的具体教导之间的任何冲突都应以赞成后者的方式解决。同样，某词语或表述的技术领域理解的定义与本说明书中具体教导的该词语或表述的定义之间的任何冲突都应以赞成后者的方式解决。

除非另有定义，否则本文使用的技术和科学术语具有本申请所属领域技术人员通常理解的含义。本文参考了本领域技术人员已知的各种方法和材料。

概述

本公开提供了显示器件的基于QD的BLU的各种实施方案，其有助于改善或消除在显示器件中实现期望的亮度和期望的色域之间的目前存在的折衷。

具有辐射吸收元件的背光式显示器件的实例实施方案

图2示意了根据一个实施方案的背光式显示器件200的分解横截面视图的示意图。显示器件200可包括BLU 201，BLU 201具有光源单元(LSU)202、光学处理单元(OPU)204和图像生成单元(IGU)206。

LSU 202可包括光学腔212和耦合到光学腔212的LED 210(例如，白色LED或蓝色LED)的阵列。光学腔212可包括顶侧203、底侧205、侧壁207和由顶侧203、底侧205和侧壁207限定的封闭容积。LED 210可在该封闭容积内耦合到底侧205的顶表面205a。LED 210可配置为提供初级光(例如，蓝光或白光)，其可通过OPU 204处理并随后传输到IGU 206以分布在IGU 206的显示屏226上。在一些实施方案中，LED 210可包括在约440nm至约470nm的范围内发射的蓝色LED。在一些实施方案中，LED 210可包括在约440nm至约700nm的范围内或其他可能的光波长范围内发射的白色LED。在一个实施方案中，LED 210的阵列可包括二维LED阵列，其遍布顶表面205a的面积并且该面积可等于显示屏226的表面面积。

应指出，尽管图2中示出了两个侧壁207，但本领域技术人员应理解，根据各种实施方案，光学腔212可包括任何数量的侧壁207。例如，光学腔212可具有长方体形状并可包括与侧壁207相似的四个侧壁。光学腔212不限于长方体形状，也不限于具有其他直边形状。根据各种实施方案，光学腔212可配置为任何类型的几何形状，例如但不限于圆柱形、梯形、球形或椭圆形，而不偏离本发明的精神和范围。还应指出，如图2中所示光学腔212的矩形横截面形状是出于示意的目的而不是限制性的。根据各种实施方案，光学腔212可具有其他横截面形状(例如，梯形、长方形、长菱形)，而不偏离本发明的精神和范围。

光学腔212的顶侧203可配置为光学漫射和透射的层，使得来自LED 210的光可通过顶侧203离开光学腔212而在顶侧203的顶表面203a上具有基本均匀的亮度分布，并可穿过OPU 204和/或IGU 206。在一个实施方案中，顶侧203可包括光学透明区域和光学半透明区域，其策略性地布置在LED 210上方以提供从顶侧203出射的光亮度的基本均匀分布。在另一个实施方案中，顶侧203可包括不同直径尺寸的孔隙和光学半透明区域，其策略性地布置为提供离开顶侧203的光亮度的基本均匀分布。

底侧205和/或侧壁207可由一种或多种材料(例如，金属、非金属和/或合金)构造，这些材料分别配置为具有镜面反射的顶表面205a和/或镜面反射的侧壁内表面207a。例如，顶表面205a和/或侧壁内表面207a可为具有镜样反射性质的镜样表面。在一些实施方案中，顶表面205a和/或侧壁内表面207a可以是完全镜面反射的或者部分镜面反射、部分散射的。

任选地，光学腔212可包括耦合到侧壁内表面207a的镜面反射器209。镜面反射器209可使用光学透明的粘合剂耦合到侧壁内表面207a。光学透明的粘合剂可包括胶带、各种胶水、聚合物组合物如有机硅等。根据各种实施例，另外的光学透明的粘合剂可包括各种聚合物，包括但不限于聚(乙烯醇缩丁醛)、聚(乙酸乙烯酯)、环氧树脂和聚氨酯；有机硅和有机硅衍生物，包括但不限于聚苯基甲基硅氧烷、聚苯基烷基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、聚二烷基硅氧烷、氟化有机硅及乙烯基和氢化物取代的有机硅；由包括但不限于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸月桂酯的单体形成的丙烯酸类聚合物和共聚物；基于苯乙烯的聚合物；以及与二官能单体如二乙烯基苯交联的聚合物。

镜面反射的顶表面205a和侧壁内表面207a及镜面反射器209可大大减少来自LED210的光通过底侧205和/或侧壁207的吸收，并因此大大减少光学腔212内的亮度损失而增加LSU 202的光输出效率。

OPU 204可配置为将从LSU 202接收的光处理至所需的特性以便传输到IGU 206。OPU 204可包括但不限于磷光体膜214(如上述的QDEF膜)、辐射吸收元件215、增亮膜(BEF)216、漫射器220和反射偏振膜(RPF)222。应指出，如本领域技术人员应理解的，OPU 204可包括不止一个漫射器、BEF和/或RPF而不偏离本发明的精神和范围。

磷光体膜214可以是包含发光纳米结构如QD(例如，结合图6描述的QD 600)的QDEF。在一个实例实施方案中，磷光体膜214可包含多个以相同的波长发射的发光纳米结构，例如，以对应于可见光谱中的绿光或红光的波长发射。在另一个实例实施方案中，磷光体膜214可包含以第一波长(例如，对应于绿光的波长)发射的第一多个发光纳米结构和以不同于第一波长的第二波长(例如，对应于红光的波长)发射的第二多个发光纳米结构。

磷光体膜214可为下转换器，其中来自光学腔212的初级光中的至少一部分可例如被磷光体膜214中的发光纳米结构吸收并以具有比初级光更低能量或更长波长的次级光重新发射。例如，第一多个发光纳米结构和第二多个发光纳米结构可从光学腔212吸收一部分蓝光并被激发以分别发射绿色和红色次级光。蓝色初级光的未吸收部分以及绿色和红色次级光可以以预定的比率混合，以产生具有所需白点值的白光，该白光将透射通过IGU 206并分布在显示屏226上以用作显示器件200的背光。

辐射吸收元件215可配置为调整传送通过辐射吸收元件215的任何经处理和/或未经处理的光的光谱发射宽度(也称发射光谱的宽度)以实现显示器件200的期望色域覆盖。如本文所用，术语“经处理的光”是指从磷光体膜214发射的任何光，并且如本文所用，术语“未经处理的光”是指从LSU 202发射的任何光，其可绕过磷光体膜214而到达磷光体膜214上覆的任何层/结构。在一些实施方案中，辐射吸收元件215可配置为选择性地调整从磷光体膜214中的第一或第二多个发光纳米结构发射的光或者来自LED 210的未经处理的光(例如，蓝光)的光谱发射宽度。在一些实施方案中，辐射吸收元件215可配置为调整从磷光体膜214中的第一和第二多个发光纳米结构二者发射的光的光谱发射宽度。在一些实施方案中，辐射吸收元件215可配置为调整从磷光体膜214中的第一和第二多个发光纳米结构二者发射的光及来自LED 210的未经处理的光的光谱发射宽度。

光谱发射宽度的调整可能需要从经处理和/或未经处理的光吸收一个或多个波长以使它们的光谱发射宽度变窄来实现所需的色域覆盖而不显著降低亮度。例如，与无辐射吸收元件215的显示器件相比，由于该调整过程，亮度可能有不到10％(例如，约8％、约5％、约3％或约1％)的降低。由于来自具有QD的磷光体膜214的经处理的光通常表现出窄的光谱发射宽度，故为实现所需的色域覆盖，调整过程可能不需要像当前的不基于QD的显示器件要实现类似的色域覆盖所需要的那样吸收宽范围的波长。

宽的光谱发射宽度是当前的不基于QD的显示器件(例如，基于OLED的显示器件、基于YAG-磷光体的显示器件)在实现例如Rec.2020颜色空间宽的色域覆盖中的限制之一。在当前的不基于QD的显示器件中使用吸收元件可实现宽的色域覆盖(例如，80％-90％的Rec.2020色域覆盖)，但是以亮度的显著降低为代价。亮度的这种降低不仅可能不利地影响当前显示器件的图像质量，而且不能满足HDR成像标准所要求的亮度水平。

辐射吸收元件215可包含一种或多种不基于磷光体的材料。也就是说，所述一种或多种不基于磷光体的材料表现出光学吸收性质，但不表现出任何光学发射性质。所述一种或多种不基于磷光体的材料可基于它们的光学吸收性质来选择，以仅吸收在上述调整过程中需要吸收的一个或多个波长或波长范围。在一些实施方案中，所述一种或多种非磷光体材料可包括相同的吸收性质。在一些实施方案中，所述一种或多种非磷光体材料中的每一种包括彼此不同的吸收性质。

所述一种或多种非磷光体材料可选择为使得它们可以廉价地设置在磷光体膜214或显示器件200的任何其他层/结构上以形成辐射吸收元件215。例如，所述一种或多种非磷光体材料可以是染料(例如，窄带有机激子P491染料)、油墨、涂料、聚合物材料和/或可喷涂、刷涂、旋涂、印刷或以任何其他合适的低温(例如，低于100℃)沉积方法施加的任何材料。印刷可使用例如绘图仪、喷墨印刷机或丝网印刷机进行。在一些实施方案中，所述一种或多种非磷光体材料可直接设置在磷光体膜214上。在一些实施方案中，辐射吸收元件215可包括基板，所述一种或多种非磷光体材料设置于其上。

图2中所示辐射吸收元件215的放置不是限制性的。它可放置在磷光体膜214的上方或下方。它可放置在磷光体膜214下方、且在光学腔212的顶表面203上。它可放置在BLU201的任何层/结构上。例如，辐射吸收元件215可放置在BEF 216或漫射器220上。

在一些实施方案中，辐射吸收元件215可以不是如图2中所示的单独结构，而是可包括在BLU 201的任何层/结构中。例如，辐射吸收元件215可以是磷光体膜214的一部分。也就是说，磷光体膜214可以是与辐射吸收元件215一道包含如上所述发光纳米结构的复合膜。辐射吸收元件215的所述一种或多种非磷光体材料，例如染料、油墨、涂料、聚合物材料或它们的组合，可被引入或包埋在磷光体膜214的基质中。所述一种或多种非磷光体材料可包括可分散在磷光体膜214的基质中的纳米结构的材料。这些纳米结构的材料可表现出光学吸收性质并且可不表现出任何光学发射性质。在一些实施方案中，辐射吸收元件215可包括在BEF 216或漫射器220中。例如，上面讨论的辐射吸收元件215的所述一种或多种非磷光体材料可被引入到下文描述的BEF 216或漫射器220的结构中。

BEF 216可包括反射和/或折射膜、反射偏振膜、棱镜膜、凹槽膜、带凹槽的棱镜膜、棱镜、节距(pitch)、凹槽、或本领域已知的任何合适的BEF或亮度增强特征。例如，BEF 216可包括常规的BEF，如Vikuiti^TM或可得自3M^TM的BEF。根据各种实施方案，OPU 204可包括至少一个BEF、至少两个BEF、或至少三个BEF。在实例实施方案中，至少一个BEF包括反射偏振器BEF，例如用于再循环否则将被RPF 222吸收的光。亮度增强特征和BEF 216可包括反射器和/或折射器、偏振器、反射偏振器、光提取特征、光再循环特征或本领域已知的任何亮度增强特征。根据一个实施方案，BEF 216可包括具有节距的第一层或具有第一节距角的棱镜。另外或任选地，OPU 204中另一个BEF(未示出)可包括具有节距的第二层或具有不同于第一节距角的第二节距角的棱镜。

BEF 216的亮度增强特征可配置为将一部分初级光(例如，来自光学腔212的蓝光)反射回朝向磷光体膜214，从而提供初级光回到磷光体膜214中的再循环。由于光再循环，部分初级光可在离开BLU 201之前多次经过磷光体膜214。透射通过BEF 216的光可取决于光入射到BEF 216上的角度。例如，如果光正交于或垂直于BEF 216，则从光学腔212向上行进的光可透射通过BEF 216。然而，如果光具有较高的角度，则这样的光可被向下反射朝向光学腔212。可选择BEF 216以对不同角度的光具有多个反射角而实现初级光的所需再循环。初级光的这种再循环可增加初级光在磷光体膜214中的光学路径长度，导致增加的初级光吸收并增加一个或多个次级光(例如但不限于绿光或红光)的再发射。

漫射器220与本文描述的散射特征不同并且是对其的补充。根据该实施方案的一个实例，漫射器220可包括本领域已知的任何漫射膜，包括增益漫射膜，并可设置在BEF 216或显示器件200的其他光学膜的上方或下方。在实例实施方案中，磷光体膜214可消除对常规的底部漫射器(未示出)的需要，从而最小化BLU 201的厚度。磷光体膜214的组成还可包括与其相关联的一个或多个散射或漫射器特征，除了增加磷光体膜214中的发光纳米结构的二次发射之外，其还可起到传统漫射器的作用。

IGU 206可包括LCD模块224和显示屏226，并且可配置为在显示屏226上生成图像。根据一个实例实施方案，显示屏226可为触摸屏显示器。在一些实施方案中，辐射吸收元件215可放置在IGU 206的任何层/结构之上或之内。例如，辐射吸收元件215可放置在LCD模块224之上或之内。

显示器件200还可包含一种或多种介质材料(未示出)，其设置在显示器件200中的任何相邻元件之间，例如，光学腔212与磷光体膜214之间；辐射吸收元件215之间；磷光体膜214与BEF 216、漫射器220、RPF 222或其他特征之间；或显示器件200的任何其他元件之间。所述一种或多种介质材料可包括但不限于真空、空气、气体、光学材料、粘合剂、光学粘合剂、玻璃、聚合物、固体、液体、凝胶、固化材料、光学耦合材料、折射率匹配或折射率失配材料、折射率梯度材料、覆层或抗覆层材料、间隔物、环氧树脂、硅胶、有机硅、亮度增强材料、散射或漫射材料、反射或抗反射材料、波长选择性材料、波长选择性抗反射材料、滤色器或本领域已知的其他合适的介质材料。介质材料还可包括光学透明、耐黄化的压敏光学粘合剂。合适的材料包括有机硅、有机硅凝胶、硅胶、环氧树脂(例如，Loctite^TMEpoxy E-30CL)、丙烯酸酯(例如，3M^TMAdhesive 2175)。所述一种或多种介质材料可以以可固化的凝胶或液体施加并在沉积过程中或之后固化，或者在沉积之前预先形成并预固化。固化方法可包括UV固化、热固化、化学固化或本领域已知的其他合适的固化方法。可选择折射率匹配介质材料以使BLU 201的元件之间的光学损失最小化。

根据各种实施方案，显示器件200可以是任何类型的几何形状，例如但不限于圆柱形、梯形、球形或椭圆形，而不偏离本发明的精神和范围。显示器件200不限于长方体形状，也不限于具有其他直边形状。应指出，显示器件200的矩形横截面形状是出于示意的目的而不是限制性的。根据各种实施方案，显示器件200可具有其他横截面形状(例如，梯形、长圆形、长菱形)，而不偏离本发明的精神和范围。还应指出，尽管光学腔212、磷光体膜214、辐射吸收元件215、BEF 216、漫射器220、RPF 222、LCD模块224和显示屏226在图2中显示为沿X方向具有相似的尺寸，但本领域技术人员应理解，根据各种实施方案，这些部件中的每一个可在一个或多个方向上具有彼此不同的尺寸。

图3示出了根据一个实施方案的背光式显示器件300的分解横截面视图的示意图。除下文描述的不同之外，显示器件300可与显示器件200在结构、组成和功能上相似。

显示器件300可包括BLU 301，BLU 301具有LSU 302、OPU 304和IGU 206。LSU 302可包括光学腔212、耦合到光学腔212的LED 210(例如，白色LED或蓝色LED)的阵列、磷光体膜214和辐射吸收元件215。

磷光体膜214可放置在光学腔212的封闭空间内。在一个实施方案中，磷光体膜214可使用光学透明的粘合剂、机械紧固件或任何其他紧固机构耦合到侧壁207。磷光体膜214在光学腔212内的位置，例如LED 210的阵列与磷光体膜214之间的距离214t，可取决于光学腔212的厚度212t和/或顶侧203的光学漫射率。在一个实例实施方案中，对于约30mm至约40mm的光学腔212厚度212t，距离214t可在约20mm至约30mm的范围内。

放置磷光体膜214于光学腔212内可通过在磷光体膜214中使用比放置在光学腔外的磷光体膜中的QD群体尺寸更小的QD群体尺寸而允许显示器件300产生分布在显示屏226上的光与当前显示器件的白点值基本相似的白点值。通过将磷光体膜放置在光学腔内以获得可与当前显示器件相当的白点值来减小磷光体膜中的QD群体尺寸的能力将增加可在显示器件中实现的白点值的范围。这种减少还可有助于降低显示器件中磷光体膜的成本。

图3中进一步示出，辐射吸收膜215可设置在光学腔212内的磷光体膜214上。但辐射吸收元件215的这种放置不是限制性的。它可放置在磷光体膜214和LED 210之间的空间中。在一些实施方案中，辐射吸收元件215可使用光学透明的粘合剂、机械紧固件或任何其他紧固机构耦合到侧壁207。光学透明的粘合剂可包括放置在磷光体膜214和侧壁207之间的胶带、各种胶水、聚合物组合物如有机硅等。另外的光学透明的粘合剂可包括各种聚合物，包括但不限于聚(乙烯醇缩丁醛)、聚(乙酸乙烯酯)、环氧树脂和聚氨酯；有机硅和有机硅衍生物，包括但不限于聚苯基甲基硅氧烷、聚苯基烷基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、聚二烷基硅氧烷、氟化有机硅及乙烯基和氢化物取代的有机硅；由包括但不限于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸月桂酯的单体形成的丙烯酸类聚合物和共聚物；基于苯乙烯的聚合物；以及根据各种实施例与二官能单体如二乙烯基苯交联的聚合物。

图4示意了根据一个实施方案的LSU 402的横截面视图的示意图。根据该实施方案的一个实例，LSU 402可实施为显示器件200或300的一部分。除下文描述的不同之外，LSU402可与LSU 202和302在结构和功能上相似。

LSU 402可包括放置在光学腔212的封闭空间内的磷光体膜414的阵列和辐射吸收元件415的阵列。辐射吸收元件415的阵列的每一个辐射吸收元件可设置在磷光体膜414的阵列的相应一个磷光体膜上。辐射吸收元件415的阵列的每一个辐射吸收元件可与辐射吸收元件215在结构、组成和功能上相似。磷光体膜414的阵列的每一个磷光体膜可沿着X和/或Y方向彼此间隔开间隙417。每个磷光体膜414可与磷光体膜214在结构、组成和功能上相似，但与磷光体膜214相比，可沿着例如X和/或Y方向尺寸较小。在一个实施方案中，磷光体膜414的阵列的每一行可布置成与LED 210的阵列的相应行基本对齐。在另一个实施方案中，每一个磷光体膜414可沿Y方向具有足够大的尺寸以沿Y方向覆盖LED 210的阵列的相应行。辐射吸收元件415的阵列的每一个辐射吸收元件可与其设置于之上的相应一个磷光体膜在尺寸上相似。

使用磷光体膜414的阵列代替单个磷光体膜(例如，磷光体膜214)来覆盖等于显示屏(例如，显示屏226)的表面积的面积，可有助于降低磷光体膜的制造成本、克服对大显示屏的磷光体膜尺寸限制，和/或通过产生基本无缺陷的较小磷光体膜而提高生产产量并因此提高显示器件的产量。

磷光体膜414的阵列在光学腔212内的位置可取决于间隙417的宽度417w。宽度417w越大，磷光体膜414的阵列和辐射吸收元件415的阵列可在光学腔212内放置得离顶侧203越远，并可提供越大的磷光体膜414的阵列与顶侧203之间的空间414v。在一个实例中，磷光体膜414的阵列可放置在顶侧203下方10mm处，宽度417w为约3mm。

LSU 402可还包括第一板416，第一板416配置为支承光学腔212内的磷光体膜414的阵列和辐射吸收元件415的阵列。磷光体膜414的阵列的底表面可与第一板216实质性接触。在一些实施方案中，LSU 402可还包括支承柱420.1和420.2、机械紧固件和/或任何其他紧固机构以将第一板416保持在光学腔212内适当的位置。任选地，LSU 402可包括第二板418，第二板418位于辐射吸收元件415的阵列上边并使用光学透明的粘合剂、机械紧固件和/或任何其他紧固机构耦合到辐射吸收元件415的阵列。LSU 402中也可包括支承柱420.3和420.4、机械紧固件和/或任何其他紧固机构以将第二板418保持在光学腔212内适当的位置。在一些实施方案中，支承柱420.1至420.4可以是部分或完全光学透明的。在一些实施方案中，支承柱420.1至420.4可具有散射和/或镜面反射表面。

应指出，尽管图4中示出了四个支承柱420.1至420.4，但本领域技术人员应理解，根据各种实施方案，光学腔212可包括任何数量的支承柱。

第一板416可配置为光学透射的，使得来自LED 210的阵列的光被透射到磷光体膜414的阵列。另外或任选地，第一板416可配置为光学漫射的，使得在磷光体膜414的阵列上接收到来自LED 210的阵列的光的基本均匀的分布。光的这种均匀分布可有助于减少由磷光体膜414接收的峰值光通量并最大化磷光体膜414的性能、完整性和寿命。

第二板418可配置为光学透射和漫射的，使得来自辐射吸收元件415的阵列的经调整的光可穿过第二板418，在第二板顶表面418a上具有基本均匀的亮度分布。在一些实施方案中，第二板418可包括光学透明区域和光学半透明区域或者具有不同直径尺寸的孔隙和光学半透明区域，其策略性地布置以在第二板418中提供这样的光学漫射率。

在一些实施方案中，辐射吸收元件415可设置在磷光体膜414与第一板416之间。在一些实施方案中，辐射吸收元件415可设置在第二板418的顶表面418a上。

具有辐射吸收元件的侧光式显示器件的实例实施方案

图5示意了根据一个实施方案的侧光式显示器件500的分解横截面视图的示意图。显示器件500可包括BLU 501，BLU 501具有光源单元(LSU)502。与显示器件200相似，显示器件500可还包括OPU 204和IGU 206。下面描述显示器件200与500之间的差异。

LSU 502可包括LED 510(例如，蓝色LED)、LGP 512和反射器508。LSU 502可配置为提供初级光(例如，蓝光)，其可通过OPU 204处理并随后传输到IGU 206以分布在显示屏226上。蓝色LED可在约440nm至约470nm的范围内发射。根据一个实施方案，蓝色LED可例如为发射波长为450nm的蓝光的GaN LED。

根据该实施方案的各种实例，LGP 512可包括光纤电缆、聚合物或玻璃固态主体，如板、膜、容器或其他结构。LGP 512的尺寸可取决于LED 510的最终应用和特性。LGP 512的厚度可与LED 510的厚度相容。LGP 512的其他尺寸可设计成延伸超过LED 510的尺寸，并且可以是10毫米到10厘米至100厘米的量级。

根据该实施方案的各种实例，LGP 512的材料可包括聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸聚合物树脂、玻璃或本领域已知的任何合适的LGP材料。用于LGP 512的合适制造方法可包括注塑、挤出或本领域已知的其他合适的实施方案。根据该实施方案的一个实例，LGP 512可配置为提供均匀的初级光发射，使得进入OPU 504的初级光可具有均匀的颜色和亮度。LGP 512可包括本领域已知的任何厚度或形状。例如，LGP 512的厚度可在整个LGP 512表面上是均匀的。或者，LGP 512可具有楔形形状。

根据该实施方案的各种实例，LGP 512可光学耦合到LED 510并可物理连接到LED510或与LED 510物理断开。为了将LGP 512物理连接到LED 510，可使用光学透明的粘合剂(未示出)。在进一步的实施方案中，LGP 512可物理连接到LED 510，例如，通过利用聚合物型LGP 512，其在加热时熔化或变形使得LED 510可与LGP 512接触，随着其冷却而促进两个元件之间物理粘附或接触的形成。

或者，LSU 502可包括LED的阵列(未示出)，其每一个可与LED 510在结构和功能上相似。LED的阵列可配置为向OPU 204提供初级光以处理和随后传输到IGU 206，如上文参考图2所讨论的。

在一个进一步的实施方案中，反射器508可配置为增加从LGP 512发射的光的量。反射器508可包括任何合适的材料，如反射镜、反射器颗粒的膜、反射金属膜或任何合适的常规反射器。在一个实例实施方案中，反射器108可包括白色膜。在某些实施方案中，反射器508可包括附加的功能或特征，例如散射、漫射器或亮度增强特征。

图5中辐射吸收元件215的放置不是限制性的。在一些实施方案中，其可放置在磷光体膜214的上方或下方。在一些实施方案中，其可放置在磷光体膜214的下方、且在LGP512的顶表面512a上。在一些实施方案中，其可放置在BLU 201和/或IGU 206的任何层/结构上。例如，其可放置在反射器508的顶表面508a上、BEF 215上、漫射器220上或LCD模块224上。在一些实施方案中，可将辐射吸收元件215放置在LGP 512或LCD模块224内。

包覆有阻挡层的QD的一个实例实施方案

图6示意了根据一个实施方案的包覆有阻挡层的QD 100的横截面结构。在一个实施方案中，QD 100的群体可被包含在磷光体膜214和414中。在一些实施方案中，磷光体膜214和414的第一多个发光纳米结构可包括以第一波长(例如，对应于绿光的波长)发射的第一QD 100群体，而磷光体膜214和414的第二多个发光纳米结构可包括以第二波长(例如，对应于红光的波长)发射的第二QD 100群体。

包覆有阻挡层的QD 600包含QD 601和阻挡层606。QD 601包含芯602和壳604。芯602包含在吸收较高能量时发射光的半导体材料。用于芯602的半导体材料的实例包括磷化铟(InP)、硒化镉(CdSe)、硫化锌(ZnS)、硫化铅(PbS)、砷化铟(InAs)、磷化铟镓(InGaP)、硒化镉锌(CdZnSe)、硒化锌(ZnSe)和碲化镉(CdTe)。也可使用表现出直接带隙的任何其他II-VI、III-V、三元或四元半导体结构。在一个实施方案中，芯602还可包含一种或多种掺杂剂，可提供一些例子如金属、合金。金属掺杂剂的实例可包括但不限于锌(Zn)、铜(Cu)、铝(Al)、铂(Pt)、铬(Cr)、钨(W)、钯(Pd)或它们的组合。与未掺杂的QD相比，芯602中一种或多种掺杂剂的存在可改善QD 601的结构和光学稳定性以及QY。

根据一个实施方案，芯602的直径尺寸可小于20nm。在另一个实施方案中，芯602的直径尺寸可在约1nm和约5nm之间。在纳米范围内“裁剪”(tailor)芯602的尺寸和因此QD601的尺寸的能力允许在整个光谱中的光发射覆盖。通常，较大的QD将朝向光谱的红端发射光，而较小的QD将朝向光谱的蓝端发射光。由于较大的QD能级相对于较小的QD间距更近，故产生这种效应。这允许QD吸收含较少能量的光子，即那些更接近光谱红端的光子。

壳604围绕芯602并设置在芯602的外表面上。壳604可包含硫化镉(CdS)、硫化锌镉(ZnCdS)、硫化硒锌(ZnSeS)和硫化锌(ZnS)。在一个实施方案中，壳604可具有厚度604t，例如，一个或多个单层。在其他实施方案中，壳604可具有约1nm和约5nm之间的厚度604t。壳604可用来帮助减少与芯602的晶格失配并改善QD 601的QY。壳604还可帮助钝化和去除芯602上的表面陷阱状态，如悬空键，以提高QD 601的QY。表面陷阱状态的存在可提供非辐射复合中心并造成QD 601的发射效率的降低。

在替代的实施方案中，QD 601可包括设置在壳604上的第二壳或围绕芯602有不止两个壳，而不偏离本发明的精神和范围。在一个实施方案中，第二壳可以是两个单层厚度的量级，并且通常但不是必需的，也是半导体材料。第二壳可为芯602提供保护。第二壳材料可以是硫化锌(ZnS)，但也可使用其他材料而不偏离本发明的范围或精神。

阻挡层606配置为在QD 601上形成包覆层。在一个实施方案中，阻挡层606设置在壳604的外表面604a上并与壳604的外表面604a实质性接触。在具有一个或多个壳的QD 601的实施方案中，阻挡层606可设置在QD 601的最外壳上并与QD 601的最外壳实质性接触。在一个实例实施方案中，阻挡层606配置为在例如具有多个QD的溶液、组合物和/或膜中充当QD 601与一个或多个QD之间的间隔物，其中所述多个QD可与QD 601和/或包覆有阻挡层的QD 600相似。在这样的QD溶液、QD组合物和/或QD膜中，阻挡层606可有助于防止QD 601与相邻QD的聚集。QD 601与相邻QD的聚集可导致QD 601的尺寸增加并因此导致包含QD 601的聚集QD(未示出)的光发射性质的减少或淬灭。在进一步的实施方案中，阻挡层606向QD 601提供保护使之免受例如湿气、空气和/或严苛环境(例如，在QD的光刻处理期间和/或在基于QD的器件的制造过程期间使用的高温和化学品)的影响，这些因素可能不利地影响QD 601的结构和光学性质。

阻挡层606包含一种或多种非晶、光学透明和/或非电活性的材料。合适的阻挡层包含无机材料，如但不限于无机氧化物和/或氮化物。根据各种实施方案，用于阻挡层606的材料的实例包括Al、Ba、Ca、Mg、Ni、Si、Ti或Zr的氧化物和/或氮化物。在各种实施方案中，阻挡层606可具有范围从约8nm至约15nm的厚度606t。

如图6中所示，根据一个实施方案，包覆有阻挡层的QD 606可另外或任选地包含多种配体或表面活性剂608。根据一个实施方案，配体或表面活性剂608可被吸附或结合到包覆有阻挡层的QD 600的外表面、例如阻挡层606的外表面上。所述多种配体或表面活性剂608可包含亲水或极性头608a和疏水或非极性尾608b。亲水或极性头608a可结合到阻挡层606。配体或表面活性剂608的存在可有助于在其形成期间将QD 600和/或QD 601与其他QD在例如溶液、组合物和/或膜中分离开。如果允许QD在其形成期间聚集，则QD如QD 600和/或QD 601的量子效率可能下降。也可使用配体或表面活性剂608来向包覆有阻挡层的QD 600赋予某些性质如疏水性，以提供在非极性溶剂中的混溶性，或提供结合其他化合物的反应位点(例如，反胶束体系)。

存在可用作配体608的广泛的配体。在一些实施方案中，配体为选自月桂酸、己酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸和油酸的脂肪酸。在一些实施方案中，配体为选自三辛基氧化膦(TOPO)、三辛基膦(TOP)、二苯基膦(DPP)、三苯基氧化膦和三丁基氧化膦的有机膦或有机氧化膦。在一些实施方案中，配体为选自十二烷基胺、油胺、十六烷基胺和十八烷基胺的胺。在一些实施方案中，配体为三辛基膦(TOP)。在一些实施方案中，配体为油胺。在一些实施方案中，配体为二苯基膦。

存在可用作表面活性剂608的广泛的表面活性剂。在一些实施方案中，可使用非离子表面活性剂作为表面活性剂608。非离子表面活性剂的一些实例包括聚氧乙烯(5)壬基苯基醚(商品名IGEPAL CO-520)、聚氧乙烯(9)壬基苯基醚(IGEPAL CO-630)、辛基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇(IGEPAL CA-630)、聚乙二醇油醚(Brij 93)、聚乙二醇十六烷基醚(Brij52)、聚乙二醇十八烷基醚(Brij S10)、聚氧乙烯(10)异辛基环己基醚(Triton X-100)和聚氧乙烯支链壬基环己基醚(Triton N-101)。

在一些实施方案中，可使用阴离子表面活性剂作为表面活性剂608。阴离子表面活性剂的一些实例包括二辛基磺基琥珀酸钠、硬脂酸钠、月桂基硫酸钠、单十二烷基磷酸钠、十二烷基苯磺酸钠和肉豆蔻基硫酸钠。

在一些实施方案中，可合成QD 601和/或600以发射一种或多种不同颜色范围的光，如红色、橙色和/或黄色范围。在一些实施方案中，可合成QD 601和/或600以发射绿色和/或黄色范围的光。在一些实施方案中，可合成QD 601和/或600以发射蓝色、靛色、紫色和/或紫外范围的光。在一些实施方案中，可合成QD 601和/或600以具有在约605nm和约650nm之间、约510nm和约550nm之间、或约300nm和约480nm之间的主发射峰波长。

可合成QD 601和/或600而表现出高的QY。在一些实施方案中，可合成QD 601和/或600而表现出在80％至95％之间或85％至90％之间的QY。

因此，根据各种实施方案，可合成QD 600，使得QD 601上的阻挡层606的存在不实质性地改变或淬灭QD 601的光发射性质。

QD膜的一个实例实施方案

图7示意了根据一个实施方案的QD膜700的横截面视图。在一些实施方案中，磷光体膜214和/或414可与QD膜700相似。

根据一个实施方案，QD膜700可包含多个包覆有阻挡层的芯-壳QD 600(图6)和基质材料710。根据一些实施方案，QD 600可包埋或以其他方式设置在基质材料710中。如本文所用，术语“包埋”用来指示QD被包围或包裹在构成基质的主要组分的基质材料710内。应指出，在一个实施方案中，QD 600可均匀地分布在整个基质材料710中，但在其他实施方案中，QD 600可根据应用特定的均匀性分布函数来分布。应指出，即使QD 600显示为具有相同的直径尺寸，本领域技术人员也应理解QD 600可具有尺寸分布。

在一个实施方案中，QD 600可包含具有在蓝色可见波长光谱、绿色可见波长光谱或红色可见波长光谱中发射的尺寸的均匀QD群体。在其他实施方案中，QD 600可包含具有在蓝色可见波长光谱中发射的尺寸的第一QD群体、具有在绿色可见波长光谱中发射的尺寸的第二QD群体和在红色可见波长光谱中发射的第三QD群体。

基质材料710可以是能够容纳QD 600的任何合适的宿主基质材料。合适的基质材料可与QD 600以及在向器件施加QD膜700时使用的任何周围包装材料或层在化学和光学上相容。合适的基质材料可包括对初级光和次级光都透明的非黄化光学材料，从而允许初级光和次级光二者透射通过基质材料。在一个实施方案中，基质材料710可完全包围每一个QD600。在需要柔性或可模塑的QD膜700的应用中，基质材料710可以是柔性的。或者，基质材料710可包括高强度非柔性材料。

基质材料710可包括聚合物以及有机和无机氧化物。用于基质材料710中的合适聚合物可以是普通技术人员已知的可用于此类目的的任何聚合物。所述聚合物可以是基本上半透明的或基本上透明的。基质材料710可包括但不限于：环氧树脂；丙烯酸酯；降冰片烯；聚乙烯；聚(乙烯醇缩丁醛)；聚(乙酸乙烯酯)；聚脲；聚氨酯；有机硅和有机硅衍生物，包括但不限于氨基有机硅(AMS)、聚苯基甲基硅氧烷、聚苯基烷基硅氧烷、聚二苯基硅氧烷、聚二烷基硅氧烷、倍半硅氧烷、氟化有机硅以及乙烯基和氢化物取代的有机硅；由包括但不限于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸月桂酯的单体形成的丙烯酸类聚合物和共聚物；基于苯乙烯的聚合物，如聚苯乙烯、氨基聚苯乙烯(APS)和聚(丙烯腈乙烯苯乙烯)(AES)；与二官能单体如二乙烯基苯交联的聚合物；适于交联配体材料的交联剂；与配体胺(例如，APS或PEI配体胺)结合而形成环氧树脂的环氧化物；等等。

在一些实施方案中，基质材料710包括散射微珠，例如可改善QD膜700的光转换效率的TiO₂微珠、ZnS微珠或玻璃微珠。

在另一个实施方案中，基质材料710可具有低的氧气和湿气渗透性，表现出高的光和化学稳定性，表现出有利的折射率，并粘附到QD 600的外表面，从而提供气密密封以保护QD 600。在另一个实施方案中，基质材料710可用UV或热固化方法固化以促进卷对卷加工。

根据一些实施方案，QD膜700可通过将QD 600混合在聚合物(例如，光刻胶)中并在基材上流延QD-聚合物混合物、将QD 600与单体混合并将它们聚合在一起、将QD 600混合在溶胶-凝胶中以形成氧化物或本领域技术人员已知的任何其他方法来形成。

发光纳米晶磷光体或纳米结构的实例实施方案

本文描述了包含纳米晶(包括发光纳米结构)的各种组合物。发光纳米结构的各种性质，包括其吸收性质、发射性质和折射率性质，可针对各种应用加以“裁剪”和调节。

纳米结构的材料性质可以是基本上均匀的，或在某些实施方案中，可以是非均匀的。纳米晶的光学性质可通过它们的粒度、化学或表面组成来确定。“裁剪”发光纳米结构尺寸在约1nm和约15nm之间的范围内的能力可使得在整个光谱中的光发射覆盖能够在显色中提供多功能性。颗粒包封可提供对抗化学和UV劣化剂的稳健性。

可使用本领域技术人员已知的任何方法生产用于本文所述实施方案中的发光纳米结构。合适的方法和实例纳米晶在美国专利号7,374,807、2004年3月10日提交的美国专利申请序列号10/796,832、美国专利号6,949,206和2004年6月8日提交的美国临时专利申请号60/578,236中公开，其各自的公开内容以引用其全文的方式并入本文。

用于本文所述实施方案中的发光纳米结构可由任何合适的材料制备，包括无机材料，并且更合适的是无机导电材料或半导体材料。合适的半导体材料可包括美国专利申请序列号10/796,832中公开的那些，并可包括任何类型的半导体，包括II-VI族、III-V族、IV-VI族和IV族半导体。合适的半导体材料可包括但不限于Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C(包括金刚石)、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以及两种或更多种此类半导体的适宜组合。

在某些实施方案中，发光纳米结构可包含选自p-型掺杂剂或n-型掺杂剂的掺杂剂。可用于本文中的纳米晶还可包含II-VI或III-V半导体。II-VI或III-V半导体纳米晶的实例可包括来自周期表第II族的元素如Zn、Cd和Hg与来自周期表第VI族的任何元素如S、Se、Te和Po的任何组合；以及来自周期表第III族的元素如B、Al、Ga、In和Tl与来自周期表第V族的任何元素如N、P、As、Sb和Bi的任何组合。

本文所述的发光纳米结构还可进一步包含共轭、配合、缔合或附着到其表面的配体。合适的配体可包括本领域技术人员已知的任何基团，包括美国专利号8,283,412、美国专利公开号2008/0237540、美国专利公开号2010/0110728、美国专利号8,563,133、美国专利号7,645,397、美国专利号7,374,807、美国专利号6,949,206、美国专利号7,572,393和美国专利号7,267,875中公开的那些，这些中的每一者的公开内容以引用方式并入本文。使用此类配体可增强发光纳米结构并入到各种溶剂和基质(包括聚合物)中的能力。增加发光纳米结构在各种溶剂和基质中的混溶性(即，在不分离的情况下混合的能力)可允许它们在整个聚合物组合物中分布，使得纳米晶不会聚集在一起并因此不会散射光。此类配体在本文中描述为“混溶性增强”配体。

在某些实施方案中，提供了包含分布或包埋在基质材料中的发光纳米结构的组合物。合适的基质材料可以是普通技术人员已知的任何材料，包括聚合物材料、有机和无机氧化物。本文描述的组合物可以是层、包封剂、涂料、片材或膜。应理解，在其中提及层、聚合物层、基质、片材或膜的本文所述实施方案中，这些术语可互换地使用，并且如此描述的实施方案不限于任何一种类型的组合物，而是涵盖本文中所述或本领域已知的任何基质材料或层。

下转换纳米晶(例如，如美国专利号7,374,807中所公开的)利用发光纳米结构的发射性质，其被“裁剪”为吸收特定波长的光并然后以第二波长发射，从而提供增强的性能和活性源(例如，LED)效率。

虽然可使用普通技术人员已知的任何方法来产生纳米晶(发光纳米结构)，但也可使用溶液相胶体法来实现无机纳米材料磷光体的受控生长。参见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 highlyluminescent CdSe/CdS Core/Shell nanocrystals with photostability andelectronic accessibility,”J.Am.Chem.Soc.30:7019-7029(1997)；和C.B.Murray,D.J.Norris,M.G.Bawendi,“Synthesis and characterization of nearly monodisperseCdE(E＝sulfur,selenium,tellurium)semiconductor nanocrystallites,”JAm.Chem.Soc.115:8706(1993)，它们的公开内容以引用其全文的方式并入本文。该制造工艺技术利用低成本加工性而无需洁净室和昂贵的制造装置。在这些方法中，可在高温下经历热解的金属前体被快速注入到有机表面活性剂分子的热溶液中。这些前体可在升高的温度下分裂并反应而形成核为纳米晶。在此初始成核阶段之后，可通过向生长的晶体中加入单体来开始生长阶段。结果可能是溶液中独立的结晶纳米颗粒，其可能具有包覆其表面的有机表面活性剂分子。

利用此方法，合成可以以发生数秒的初始成核事件、然后是在升高的温度下数分钟的晶体生长来进行。可改变参数如温度、存在的表面活性剂的类型、前体材料和表面活性剂对单体的比率以改变反应的性质和进程。温度控制成核事件的结构阶段、前体的分解速率和生长速率。有机表面活性剂分子可介导溶解性和纳米晶形状的控制二者。表面活性剂对单体、表面活性剂彼此、单体彼此之间的比率以及单体的单独浓度可强烈地影响生长的动力学。

根据一个实施方案，在一个实例中，对于可见光下转换，可使用CdSe作为纳米晶材料，因为该材料的合成相对成熟。由于一般表面化学的使用，故也可以替代以不含镉的纳米晶。

在半导体纳米晶中，光诱导的发射产生于纳米晶的能带边缘状态。发光纳米结构的能带边缘发射与源自表面电子态的辐射和非辐射衰变通道竞争。X.Peng,et al.,JAm.Chem.Soc.30:7019-7029(1997)。结果，表面缺陷如悬空键的存在提供了非辐射复合中心并造成发射效率的降低。钝化和去除表面陷阱态的有效且永久的方法可以是在纳米晶的表面上外延生长无机壳材料。X.Peng,et al.,J.Am.Chem.Soc.30:701 9-7029(1997)。可以选择壳材料使得电子能级相对于芯材料是1型的(例如，具有更大的带隙以提供使电子和空穴局域化于芯的潜在能阶)。结果，可以减少非辐射复合的可能性。

芯-壳结构可通过向含有芯纳米晶的反应混合物中加入含有壳材料的有机金属前体来获得。在这种情况下，不是在成核事件后生长，而是芯充当核，并且壳可从它们的表面生长。使反应的温度保持低以有利于壳材料单体向芯表面的加合，同时防止壳材料的纳米晶的独立成核。反应混合物中存在表面活性剂以指导壳材料的受控生长并确保溶解性。当两种材料之间的晶格失配低时，可获得均匀且外延生长的壳。

用于制备芯-壳发光纳米结构的实例材料可包括但不限于Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C(包括金刚石)、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，而用于本发明的实施中的壳发光纳米结构包括但不限于(以芯/壳表示)CdSe/ZnS、InP/ZnS、InP/ZnSe、PbSe/PbS、CdSe/CdS、CdTe/CdS、CdTe/ZnS等。

如全文所用，多个磷光体或多个发光纳米结构指不止一个磷光体或发光纳米结构(即，2、3、4、5、10、100、1,000、1,000,000等个纳米晶)。组合物将适宜包含具有相同组成的磷光体或发光纳米结构，但在其他实施方案中，所述多个磷光体或发光纳米结构可以是各种不同的组合物。例如，发光纳米结构可全部以相同的波长发射，或者在其他实施方案中，组合物可包含以不同的波长发射的发光纳米结构。

用于本文所述实施方案中的发光纳米结构的尺寸可小于约100nm、且尺寸可小至小于约2nm并吸收可见光。如本文所用，可见光是人眼可见的波长在约380和约780纳米之间的电磁辐射。可见光可被分成光谱的各种颜色，如红、橙、黄、绿、蓝、靛和紫。蓝光可包含波长在约435nm和约500nm之间的光，绿光可包含波长在约520nm和565nm之间的光，而红光可包含波长在约625nm和约740nm之间的光。

根据各种实施方案，发光纳米结构可具有使得它们吸收处于紫外、近红外和/或红外光谱中的光子的尺寸和组成。紫外光谱可包含波长在约100nm至约400nm之间的光，近红外光谱可包含波长在约750nm至约100μm之间的光，而红外光谱可包含波长在约750nm至约300μm之间的光。

虽然在本文所述的各种实施方案中可使用任何合适材料的发光纳米结构，但在某些实施方案中，纳米晶可以是ZnS、InAs、CdSe或它们的任何组合以形成纳米晶群体而用于本文所述的实施方案中。如上文所讨论，在其他实施方案中，发光纳米结构可以是芯/壳纳米晶，如CdSe/ZnS、InP/ZnSe、CdSe/CdS或InP/ZnS。

根据各种实施方案，发光纳米结构可包含至少一个在蓝/UV光源激发时能够发射红光的发光纳米结构的群体和/或至少一个在蓝/UV光源激发时能够发射绿光的发光纳米结构的群体。可调节发光纳米结构波长和浓度以满足所需的光学性能。在其他实施方案中，发光纳米结构磷光体材料可包含发光纳米结构的群体，其吸收具有不期望的发射波长的光的波长并重新发射具有期望的发射波长的次级光。这样，本文所述的发光纳米结构膜可包含至少一个滤色发光纳米结构的群体以进一步调整BLU发射并减少或消除对滤色的需要。

合适的发光纳米结构，制备发光纳米结构的方法，包括各种溶解性增强配体的添加，可见于公开的美国专利公开号2012/0113672中，其公开内容以引用其全文的方式并入本文。

应理解，虽然本文示意并描述了某些实施方案，但权利要求不限于所述和所示部分的特定形式或布置。在说明书中，公开了示意性实施方案，尽管采用了特定的术语，但它们仅在一般性和描述性意义上使用而不是出于限制的目的。根据上文的教导对实施方案作修改和变型是可能的。因此应理解，实施方案可以不同于具体描述的方式实施。

Claims (20)

1.一种显示器件的背光单元(BLU)，所述BLU包括：

光源；

量子点膜，所述量子点膜光学耦合到所述光源，配置为处理从所述光源接收的光；和

辐射吸收元件，所述辐射吸收元件光学耦合到所述量子点膜，配置为调整从所述量子点膜接收的经处理的光的光谱发射宽度以实现标准RGB颜色空间超过90％的色域覆盖。

2.根据权利要求1所述的BLU，其中所述标准RGB颜色空间为Rec.2020颜色空间。

3.根据权利要求2所述的显示器件，其中所述辐射吸收元件配置为调整所述经处理的光的光谱发射宽度以实现Rec.2020颜色空间超过90％的色域覆盖而所述显示器件的亮度水平降低不到10％。

4.根据权利要求2所述的BLU，其中所述辐射吸收元件配置为从所述经处理的光吸收波长或波长范围以实现Rec.2020颜色空间超过90％的色域覆盖。

5.根据权利要求1所述的BLU，其中所述辐射吸收元件包含不基于磷光体的材料。

6.根据权利要求1所述的BLU，其中：

所述量子点膜包含基质；和

所述辐射吸收元件包埋在所述基质中。

7.根据权利要求1所述的BLU，其中所述辐射吸收元件包含染料、油墨、涂料或聚合物材料。

8.根据权利要求1所述的BLU，所述BLU还包括光学腔；并且

其中所述辐射吸收元件设置在所述光学腔的顶表面上。

9.根据权利要求1所述的BLU，其中所述辐射吸收元件包含：

具有第一吸收性质的第一材料；和

具有不同于所述第一吸收性质的第二吸收性质的第二材料。

10.根据权利要求1所述的BLU，其中所述辐射吸收元件包含：

配置为吸收所述经处理的光的第一波长的第一材料；和

配置为吸收所述经处理的光的第二波长的第二材料，所述第二波长不同于所述第一波长。

11.根据权利要求1所述的BLU，其中所述辐射吸收元件设置在基板上，所述基板设置在所述量子点膜上。

12.根据权利要求1所述的BLU，所述BLU还包括导光板；并且

其中所述辐射吸收元件设置在所述导光板的顶表面上。

13.根据权利要求1所述的BLU，所述BLU还包括反射器；并且

其中所述辐射吸收元件设置在所述反射器的顶表面上。

14.根据权利要求1所述的BLU，其中所述量子点膜包含多个配置为发射红光的量子点。

15.根据权利要求1所述的BLU，其中所述量子点膜包含多个配置为发射绿光的量子点。

16.根据权利要求1所述的BLU，其中所述量子点膜包含：

第一多个配置为发射红光的量子点；和

第二多个配置为发射绿光的量子点。

17.根据权利要求1所述的BLU，其中所述量子点膜包含：

第一多个配置为发射红光的量子点；和

第二多个配置为发射绿光的量子点。

18.一种显示器件，所述显示器件包括：

背光单元(BLU)，所述背光单元包括：

具有顶侧、底侧和侧壁的光学腔，

耦合到所述光学腔的光源阵列，和

量子点膜，所述量子点膜位于所述光学腔内，配置为处理从所述光源阵列接收的光；和

辐射吸收元件，所述辐射吸收元件位于所述光学腔内，配置为调整从所述量子点膜接收的经处理的光的光谱发射宽度以实现Rec.2020颜色空间超过90％的色域覆盖；和

耦合到所述背光单元的图像生成单元(IGU)，其中所述背光单元配置为向所述IGU转送所述经调整的光。

19.根据权利要求18所述的显示器件，其中：

所述量子点膜包含基质；和

所述辐射吸收元件包埋在所述基质中。

20.根据权利要求18所述的显示器件，其中所述辐射吸收元件包含：

配置为吸收所述经处理的光的第一波长的第一材料；和

配置为吸收所述经处理的光的第二波长的第二材料，所述第二波长不同于所述第一波长。