CN111213086A

CN111213086A - 基于纳米结构的显示器件

Info

Publication number: CN111213086A
Application number: CN201880066536.XA
Authority: CN
Inventors: E·C·李; J·哈特洛弗; 阚世海; 陈建
Original assignee: Nanosys Inc
Current assignee: Shoei Chemical Inc
Priority date: 2017-08-25
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2020-05-29
Also published as: KR20240006090A; US11029559B2; US20190064591A1; KR20200040856A; WO2019040723A1; EP3658983B1; EP3658983A1

Abstract

本发明描述了显示器件的实施方案。显示器件包括具有光源的背光单元和液晶显示(LCD)模块。LCD模块包括磷光体膜和滤光片元件。磷光体膜配置为从光源接收具有第一峰值波长的初级光并转换一部分初级光以发射具有第二峰值波长的次级光。第二峰值波长不同于第一峰值波长。滤光片元件与磷光体膜光学耦合并配置为允许次级光穿过滤光片元件并阻断初级光的未转换部分穿过滤光片元件。

Description

基于纳米结构的显示器件

技术领域

本发明涉及一种显示器件，其包括具有发光纳米结构如量子点(QD)的磷光体膜。

背景技术

发光纳米结构(NS)如量子点(QD)代表一类磷光体，它们具有以窄线宽在单个光谱峰下发射光从而产生高饱和色的能力。可以基于NS的尺寸来调整发射波长。使用NS来产生可在显示器件(例如，液晶显示(LCD)器件、有机发光二极管(OLED)显示器件)中用作颜色下转换(down conversion)层的NS膜。发射显示器中颜色下转换层的使用可通过在光穿过彩色滤光片(filter)之前将白光、蓝光或紫外(UV)光下转换为更偏红色的光、偏绿色的光或两者来提高系统效率。颜色下转换层的这种使用可减少由于滤波引起的光能损失。

由于它们的宽吸收和窄发射光谱，NS可用作转换材料。因为在约3μm-6μm的非常薄的颜色下转换层中，这样的应用所需的NS的密度非常高，所以当NS在薄NS膜中彼此紧密堆积时，使用当前的方法制备的NS会发生其光学性质的淬灭。因此，当前使用NS膜作为颜色下转换层的基于NS的显示器件存在量子产率(QY)低的问题。

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，显示器件呈现的人眼可识别的颜色范围(即，可见光谱)将越宽，并因此改善显示器件的图像质量。

当前的显示器件得在实现期望的亮度(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％)之间作折衷。例如，为了实现超过90％的DCI P3色域覆盖，一些显示器件损失约30％的亮度。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。

当前显示器件存在的另一个缺点在于未转换的光通过显示器件的转换材料(例如，NS膜)的泄漏，这会不利地影响显示器件的色域覆盖。例如，一些显示器件存在不想要的蓝光通过其绿色和/或红色像素的泄漏。当从蓝光源入射到转换材料上的蓝光未被转换材料完全吸收并转换成绿光和/或红光时，可能发生这种情况。

发明内容

因此，需要具有改善的色域覆盖并在实现宽RGB颜色空间的期望色域覆盖与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，显示器件包括具有光源的背光单元和液晶显示(LCD)模块。LCD模块包括磷光体膜和滤光片元件。磷光体膜配置为从光源接收具有第一峰值波长的初级光并转换一部分初级光以发射具有第二峰值波长的次级光。第二峰值波长不同于第一峰值波长。滤光片元件与磷光体膜光学耦合并配置为允许次级光穿过滤光片元件并阻断初级光的未转换部分穿过滤光片元件。

根据一个实施方案，显示器件包括有机发光二极管(OLED)、磷光体膜和滤光片元件。磷光体膜配置为从OLED接收具有第一峰值波长的初级光并转换一部分初级光以发射具有第二峰值波长的次级光。第二峰值波长不同于第一峰值波长。滤光片元件与磷光体膜光学耦合并配置为允许次级光穿过滤光片元件并阻断初级光的未转换部分穿过滤光片元件。

根据一个实施方案，显示器件包括像素阵列。像素阵列的像素包括具有量子点膜和滤光片元件的子像素。QD膜配置为接收具有第一峰值波长的初级光并转换一部分初级光以发射具有第二峰值波长的次级光。第二峰值波长不同于第一峰值波长。滤光片元件设置在量子点膜上并配置为允许次级光穿过滤光片元件并阻断初级光的未转换部分穿过滤光片元件。

下文参考附图详细描述了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，本发明不限于本文描述的具体实施方案。本文仅出于示意的目的提出此类实施方案。基于本文所含的教导，其他实施方案对相关领域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还用于解释本发明的实施方案的原理以及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为根据一个实施方案的液晶显示(LCD)器件的分解横截面视图。

图4为根据一个实施方案的有机发光二极管(OLED)显示器件的分解横截面视图。

图5为根据一个实施方案的OLED显示器件的像素的分解横截面视图。

图6为根据一个实施方案的纳米结构的横截面视图的示意图。

图7为根据一个实施方案的纳米结构膜的示意图。

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，相似的参考字符始终标识相应的要素。在附图中，相似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到，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“实施方式”、“实施方案”、“示例实施方案”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，其涵盖液晶显示器(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。

如本文所用，术语“基本上”表示给定量的值在该值的±1％至±5％之间变化。

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并低至小于约1nm的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)材料的壳，其中不同的材料类型围绕例如纳米线的主轴、支化纳米线的臂的长轴或纳米晶的中心呈放射状分布。壳可以但不一定完全覆盖邻近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次轴的平均值。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横跨结构的一个或多个维度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有序。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但不必表现出这种有序性(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”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的标准样品通过对比方法确定。

如本文所用，术语“主发射峰波长”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。

术语“纳米结构(NS)膜”在本文中用来指具有发光纳米结构的膜。

术语“红色子像素”在本文中用来指发射具有在可见光谱的红色波长区域中的主发射峰波长的光的像素的区域。在一些实施方案中，红色波长区域可包括范围从约620nm至约750nm的波长。

术语“绿色子像素”在本文中用来指发射具有在可见光谱的绿色波长区域中的主发射峰波长的光的像素的区域。在一些实施方案中，绿色波长区域可包括范围从约495nm至约570nm的波长。

术语“蓝色子像素”在本文中用来指发射具有在可见光谱的蓝色波长区域中的主发射峰波长的光的像素的区域。在一些实施方案中，蓝色波长区域可包括范围从约435nm至约495nm的波长。

术语“子像素的发射表面”在本文中用来指子像素的最上层的表面，光从该表面发射向显示器件的显示屏。

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且单独地指出以引用方式并入。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，词语或表述的技术领域理解的定义与词语或表述的如本说明书中具体教导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

本公开提供了基于纳米结构的显示器件的各种实施方案，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现有折衷。这些各种实施方案还通过减少或基本上消除不想要的光通过显示器件的一个或多个像素的泄漏而有助于改善基于纳米结构的显示器件的显示性能如色域覆盖。

液晶显示(LCD)器件的示例实施方案

图2示意了根据一个实施方案的LCD显示器件200的分解横截面视图的示意图。本领域普通技术人员应认识到，图2中的显示器件视图是出于示意的目的示出的并且可能未按比例绘制。根据一个实施方案，LCD显示器件200可包括背光单元(BLU)202和LCD模块204。

BLU 202可包括光学腔212和耦合到光学腔212的LED 210(例如，白色LED、蓝色LED或它们的组合)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。LED210可配置为提供初级光(例如，蓝光或白光)，其可通过LCD模块204处理，并且随后传输到LCD显示器件200的显示屏230并在其上分布。在一些实施方案中，LED 210可包括蓝色LED，其在约440nm至约470nm的范围内发射。在一些实施方案中，LED 210可包括白色LED，其在约440nm至约700nm的范围内或其他可能的光波长范围内发射。在一个实施方案中，LED 210的阵列可包括LED的二维阵列，其遍布顶表面205a的面积并且该面积可等于显示屏230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可包括任何数目的侧壁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层，使得来自LED 210的光可通过顶侧203离开光学腔212，在顶侧203的顶表面203a上具有基本均匀的亮度分布。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策略性地布置为提供从顶侧203出射的光亮度的基本均匀分布的光学半透明区域。

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是部分镜面反射、部分散射的。在一些其他实施方案中，顶表面205a和/或侧壁内表面207a包括漫反射器。

在替代的实施方案中，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；和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BLU 202的光输出效率。

在替代的实施方案中，BLU 202可还包括设置在光学腔212与LCD模块204之间的一个或多个亮度增强膜(BEF)(未示出)。所述一个或多个BEF可具有反射和/或折射膜、反射偏振膜、光提取特征、光再循环特征、棱镜膜、凹槽膜、带凹槽的棱镜膜、棱镜、节距、凹槽或其他合适的亮度增强特征。BEF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)反射回光学腔212，从而提供初级光的再循环。

LCD模块204可配置为将从BLU 202接收的光处理至所需的特性以便传输到显示屏230并在其上分布。在一些实施方案中，LCD模块204可包括一个或多个偏振滤光片如第一和第二偏振滤光片214和222、一个或多个光学透明基板如第一和第二光学透明基板216和228、以2-D阵列布置在第一基板216上的开关装置218.1至218.6、液晶(LC)溶液层220、以2-D阵列布置的多个像素如像素224.1和224.2、和显示屏230。

在一些实施方案中，像素224.1可包括子像素226.1至226.3，并且像素224.2可包括子像素226.4至226.6。在一些实施方案中，像素224.1和224.2中的每一个可以是三色的，例如分别具有红色子像素226.1和226.4、绿色子像素226.2和226.5以及蓝色子像素226.3和226.6。

术语“红色子像素”在本文中用来指发射具有在可见光谱的红色波长区域中的主发射峰波长的光的像素的区域。在一些实施方案中，红色波长区域可包括范围从约620nm至约750nm的波长。术语“绿色子像素”在本文中用来指发射具有在可见光谱的绿色波长区域中的主发射峰波长的光的像素的区域。在一些实施方案中，绿色波长区域可包括范围从约495nm至约570nm的波长。术语“蓝色子像素”在本文中用来指发射具有在可见光谱的蓝色波长区域中的主发射峰波长的光的像素的区域。在一些实施方案中，蓝色波长区域可包括范围从约435nm至约495nm的波长。

红色、绿色和蓝色子像素226.1至226.6在相应像素224.1和224.2中的布置顺序是示意性而非限制性的。像素224.1和224.2中的每一个中的红色、绿色和蓝色子像素可相对于彼此以任何顺序布置。在一些实施方案中，像素224.1和/或224.2可以是单色的，具有红色、绿色或蓝色子像素226.1至226.6。图2中示出的像素和开关装置的数目是示意性而非限制性的。LCD模块204可具有任何数目的开关装置和像素，而不偏离本公开的精神和范围。

来自BLU 202的光可通过第一偏振滤光片214偏振并且偏振光可透射到LC溶液层220。LC溶液层220可包括具有棒状分子的LC232，其可充当遮光器以控制来自LC溶液层220的光透射量。在一些实施方案中，LC 232可以以3-D阵列布置。LC的3-D阵列的列234.1至234.6可由相应的开关装置218.1至218.6独立地控制。在一些实施方案中，开关装置218.1至218.6可包含晶体管，例如薄膜晶体管(TFT)。通过控制LC 232，可控制从列234.1至234.6行进到相应子像素226.1至226.6的光的量，并因此控制从子像素226.1至226.6透射的光的量。

LC 232可根据由相应开关装置218.1至218.6施加到列234.1至234.6的电压而扭转到不同的程度。通过控制LC 232的扭转，可控制穿过LC溶液层220的光的偏振角。离开LC溶液层220的光可然后穿过第二偏振滤光片222，该第二偏振滤光片222可相对于第一偏振滤光片214成90度定位。离开LC溶液层220并进入第二偏振滤光片222的光的偏振角可决定多少光能够穿过和从第二偏振滤光片222出射。第二偏振滤光片222可基于其偏振角来使光衰减、阻断光或允许光穿过而不衰减。

行进通过LC的列234.1至234.6并从第二偏振滤光片222出射的部分光可然后进入子像素226.1至226.6中的相应子像素。这些部分的光可通过子像素226.1至226.6中的相应子像素经历滤色阶段以实现光在显示屏230上的分布所需的光学特性。在一些实施方案中，子像素226.1至226.6中的每一个可包括磷光体膜236，磷光体膜236可过滤进入子像素226.1至226.6的部分光。

根据一些实施方案，磷光体膜236可包括发光纳米结构如QD(例如，参考图6描述的QD 600)。磷光体膜236可以是下转换器，其中进入子像素226.1至226.6中的相应子像素的光(也称初级光)的一部分可例如被磷光体膜236中的发光纳米结构吸收并作为比初级光具有较低能量或较长波长的次级光而重新发射。

在一些实施方案中，红色子像素226.1和226.4的磷光体膜236可包括发光纳米结构，其吸收初级光并发射具有在可见光谱光的红色波长区域中的主发射峰波长的第一次级光。在一些实施方案中，绿色子像素226.2和226.5的磷光体膜236可包括发光纳米结构，其吸收初级光并发射具有在可见光谱光的绿色波长区域中的主发射峰波长的第二次级光。在一些实施方案中，蓝色子像素226.3和226.6的磷光体膜236可包括发光纳米结构，其吸收初级光并发射具有在可见光谱光的蓝色波长区域中的主发射峰波长的第三次级光。在替代的实施方案中，蓝色子像素226.3和226.6可具有非磷光体膜而不是磷光体膜236。当BLU 202具有蓝色LED 210时，非磷光体膜可不包括发光纳米结构如QD并可对蓝光是光学透射的，因为对于蓝色子像素226.3和226.6不需要对来自蓝色LED 210的初级光进行下转换。在这样的替代实施方案中，蓝色子像素226.3和226.6还可具有对蓝光光学透射的非磷光体膜而不是阻光元件238。

在一些实施方案中，磷光体膜236可以是分段膜，其邻近于彼此放置于第二偏振滤光片222上或光学透明的基板(未示出)上。分段的磷光体膜236可以以使得邻近的磷光体膜236之间的界面处的间隙可忽略的方式放置来防止初级光通过界面泄漏。在替代的实施方案中，每个磷光体膜236可以是连续磷光体膜的不同区域。

另外，根据一些实施方案，子像素226.1至226.6中的每一个可包括设置在磷光体膜236上的阻光元件238。从磷光体膜236发射的次级光可在行进到显示屏230之前通过相应的一个阻光元件238被过滤。

阻光元件238可配置为允许次级光(例如，上文讨论的第一、第二和/或第三次级光)穿过并阻断一部分未被磷光体膜236吸收和下转换为次级光的初级光(例如，蓝光)。可能已从磷光体膜236泄漏出的初级光的不想要的部分可通过吸收和/或散射它们来阻断。未转换的初级光从磷光体膜236向显示屏230的泄漏可能不利地影响LCD显示器件200的色域覆盖。使用阻光元件238来防止这种泄漏还可通过降低磷光体膜236中包含的发光纳米结构的密度而帮助降低LCD显示器件200的制造成本。可降低发光纳米结构的密度，因为可由阻光元件238滤出未在磷光体膜236中吸收的初级光的任何部分而不是使用发光纳米结构来吸收初级光的基本全部部分。

阻光元件238还可配置为调整次级光(例如，上文讨论的第一、第二和/或第三次级光)的光谱发射宽度(也称发射光谱的宽度)以实现LCD显示器件200的期望色域覆盖。光谱发射宽度的调整可能需要从次级光吸收一个或多个波长以使它们的光谱发射宽度变窄来在不显著降低亮度的情况下实现期望的色域覆盖。例如，与无阻光元件238的显示器件相比，由于该调整过程，亮度的降低可能小于10％(例如，约8％、约5％、约3％、或约1％)。由于来自具有发光纳米结构如QD的磷光体膜236的次级光通常表现出窄的光谱发射宽度，故调整过程可能不需要吸收宽范围的波长来实现期望的色域覆盖，如当前的不基于QD的显示器件要实现类似的色域覆盖所需要的那样。

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YAG-磷光体的显示器件)在实现例如Rec.2020颜色空间的宽色域覆盖时的限制之一。在当前的不基于QD的显示器件中使用吸收元件如阻光元件238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。

阻光元件238可包含一种或多种非磷光体材料。也就是说，所述一种或多种非磷光体材料表现出光学吸收性质和/或光学散射性质，但不表现出光学发射性质。所述一种或多种非磷光体材料可基于它们的光学吸收性质和/或它们的散射性质来选择以仅吸收和/或散射在上述阻断和调整过程中需要吸收和/或散射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236或显示器件200的任何其他层/结构上以形成阻光元件238。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238上。在一些实施方案中，所述一种或多种非磷光体材料可以是散射材料，其包括氧化钛、氧化锌、硫化锌、有机硅或它们的组合的膜或颗粒(例如，直径范围从约100nm至约500μm的颗粒)。在一些实施方案中，阻光元件238可包括基板，所述一种或多种非磷光体材料设置于其上。

在一些实施方案中，阻光元件238可以是分段膜，其彼此邻近地放置于磷光体膜236上或光学透明的基板(未示出)上。分段的阻光元件238可以以使得邻近的阻光元件238之间的界面处的间隙可忽略的方式放置。在替代的实施方案中，每个阻光元件238可以是放置于磷光体膜236上的连续膜的不同区域。因此，图2未按比例绘制。

在一些实施方案中，阻光元件238可以不是如图2中所示的单独结构，而是可包括在磷光体膜236中。也就是说，磷光体膜236可以是与阻光元件238一道包含如上所述发光纳米结构的复合膜。阻光元件238的所述一种或多种非磷光体材料，如染料、油墨、涂料、聚合物材料、散射材料(例如，直径范围从约100nm至约500μm的颗粒)或它们的组合，可引入或包埋在磷光体膜236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236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和/或光学散射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，阻光元件238可包括在光学透明的基板228中，基板228也可配置为向LCD模块204和/或BLU 202的下面层和/或结构提供环境密封。在替代的实施方案中，阻光元件238可包括在第二偏振滤光片222中，第二偏振滤光片222可位于基板228与磷光体膜236之间。在一些实施方案中，阻光元件238可为二向色滤光片，其例如可在透射次级光的同时反射初级光(例如，蓝光)。

显示屏230可配置为生成图像。根据一个实施方案，显示屏230可为触摸屏显示器。LCD显示器件200还可包括一种或多种介质材料(未示出)，其设置在LCD显示器件200中任何邻近的元件之间，例如，在光学腔212与LCD模块204之间、在LC溶液层220的任一侧上或在LCD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基板、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或其他合适的介质材料。合适的材料可包括有机硅、有机硅凝胶、硅胶、环氧树脂(例如，Loctite^TMEpoxy E-30CL)、丙烯酸酯(例如，3M^TMAdhesive2175)。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 202与LCD模块204的元件之间的光学损失最小化。

根据各种实施方案，LCD显示器件200可具有几何形状，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。LCD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，LCD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，LCD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、基板216和228、偏振滤光片214和222、及显示屏230在图2中示出为沿X-轴具有相似的尺寸，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示意了根据一个实施方案的侧光式LCD显示器件300的分解横截面视图。LCD显示器件300可包括BLU 302和LCD模块204。图3中的元件与上文描述的图2中的元件具有相同的注释。

BLU 302可包括LED 310(例如，蓝色LED)、导光板(LGP)312和反射器308。BLU 302可配置为提供初级光(例如，蓝光)，其可通过LCD模块204处理，随后传输到显示屏230并在其上分布。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可以是例如发射波长为450nm的蓝光的GaN LED。

根据一些实施方案，LGP 312可包括光纤电缆、聚合物或玻璃固体，如板、膜、容器或其他结构。LGP 312的尺寸可取决于LED 310的最终应用和特性。LGP 312的厚度可与LED310的厚度相容。LGP 312的其他尺寸可设计成延伸超过LED 310的尺寸，并且可以是大约10毫米到10厘米至100厘米。

在一些实施方案中，LGP 312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、玻璃或其他合适的LGP材料。用于LGP312的合适制造方法可包括注塑、挤出或其他合适的实施方案。LGP 312可配置为提供均匀的初级光发射，使得进入LCD模块204的初级光可具有均匀的颜色和亮度。LGP 312可在整个LGP 312表面上包括基本均匀的厚度。或者，LGP 312可具有楔形形状。在一些实施方案中，LGP 312可光学耦合到LED 310并可物理连接到LED 310或与LED 310物理断开。为了将LGP312物理连接到LED 310，可使用光学透明的粘合剂(未示出)。

在一些实施方案中，BLU 302可包括LED的阵列(未示出)，其每一个可与LED 310在结构和功能上相似。LED的阵列可邻近于LGP 312并可配置为向LCD模块204提供初级光以处理和随后传输到显示屏230，如上文参考图2所讨论的。

在一些实施方案中，反射器308可配置为增加从LGP 312发射的光的量。反射器308可包括合适的材料，如反射镜、反射器颗粒的膜、反射金属膜或其他合适的常规反射器。在一些实施方案中，反射器308可包括白色膜。在一些实施方案中，反射器308可包括附加的功能或特征，如散射、漫射器或亮度增强特征。

有机发光二极管(OLED)显示器件的示例实施方案

图4示意了根据一个实施方案的有机发光二极管(OLED)显示器件400的分解横截面视图的示意图。根据一个实施方案，OLED显示器件400可包括背板418、背板418上以2-D阵列布置的多个像素424、以及透射盖板430。图4中示出的像素数是示意性而非限制性的。OLED显示器件400可具有任何数目的像素，而不偏离本公开的精神和范围。

盖板430可充当显示屏以生成图像和/或可配置为向OLED显示器件400的下面结构提供环境密封。盖板430也可配置为光学透明的基板，OLED显示器件400的其他部件(例如，电极)可设置于其上。在一些实施方案中，像素424可以是具有红色、绿色和蓝色子像素的三色像素。在一些实施方案中，像素424可以是具有红色、绿色或蓝色子像素的单色像素。在一些实施方案中，OLED显示器件400可具有三色和单色像素424二者的组合。

OLED显示器件400还可包括像素424的控制电路(未示出)。像素424可由开关装置例如薄膜晶体管(TFT)独立地控制。根据各种实施方案，OLED显示器件400可具有几何形状如但不限于圆柱形、梯形、球形或椭圆形，而不偏离本发明的精神和范围。应指出，虽然背板418、像素424的阵列和盖板430在图4中示出为沿X-轴具有相似的尺寸，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5示意了根据一个实施方案的OLED显示器件的三色像素524的分解横截面视图。图4的OLED显示器件的一个或多个像素424可具有类似于像素524的配置。像素524可包括红色子像素540、绿色子像素542和蓝色子像素544。红色、绿色和蓝色子像素540、542和544的布置顺序是示意性而非限制性的。红色、绿色和蓝色子像素540、542和544可相对于彼此以任何顺序布置。

红色、绿色和蓝色子像素540、542和544中的每一个可包括光源546(例如，蓝色OLED或UV OLED)和阻光元件548。除非另外提及，否则对阻光元件238的以上讨论适用于阻光元件548。

红色子像素540还可包括设置在红色子像素540的光源546的发射表面上的磷光体膜550。磷光体膜550可具有发光纳米结构如QD(例如，参考图6描述的QD 600)，其吸收来自红色子像素540的光源546的初级光并发射主发射峰波长在可见光谱的红色波长区域中的红光。

绿色子像素542还可包括设置在绿色子像素542的光源546的发射表面上的磷光体膜552。磷光体膜552可具有发光纳米结构如QD(例如，参考图6描述的QD 600)，其吸收来自绿色子像素542的光源546的初级光并发射主发射峰波长在可见光谱的绿色波长区域中的绿光。

根据一个实施方案，蓝色子像素544还可包括设置在蓝色子像素544的光源546的发射表面上的磷光体膜554。磷光体膜554可具有发光纳米结构如QD(例如，参考图6描述的QD 600)，其吸收来自光源546的初级光并发射主发射峰波长在可见光谱的蓝色波长区域中的蓝光。在替代的实施方案中，蓝色子像素544可具有非磷光体膜而不是磷光体膜554。非磷光体膜可不包括发光纳米结构如QD并可对光源546的蓝色初级光是光学透射的。在这样的替代实施方案中，蓝色子像素544还可具有对蓝光光学透射的非磷光体膜而不是阻光元件548。

阻光元件548可配置为在光行进到盖板如图4的盖板430之前过滤由相应的磷光体膜550、552和554发射的红光、绿光和蓝光。阻光元件548可配置为允许来自相应磷光体膜550、552和554的红光、绿光和蓝光通过，并且阻断一部分未被磷光体膜550、552和554吸收和分别下转换为红光、绿光和蓝光的初级光。可能已从磷光体膜550、552和554泄漏出的初级光的不想要的部分可通过吸收和/或散射它们来阻断。阻光元件548还可配置为调整从相应磷光体膜550、552和554发射的红光、绿光和蓝光的光谱发射宽度(也称发射光谱的宽度)以实现OLED显示器件400期望的色域覆盖。

在一些实施方案中，阻光元件548可以不是如图5中所示的单独结构，而是可包括在磷光体膜550、552和554中。也就是说，磷光体膜550、552和554可以是与阻光元件548一道包含如上所述发光纳米结构的复合膜。阻光元件548的所述一种或多种非磷光体材料，如染料、油墨、涂料、聚合物材料、散射材料(例如，直径范围从约100nm至约500μm的颗粒)或它们的组合，可引入或包埋在磷光体膜550、552和554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550、552和554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和/或光学散射性质并且可能不表现出任何光学发射性质。

包覆有阻挡层的纳米结构的示例实施方案

图6示意了根据一个实施方案的包覆有阻挡层的发光纳米结构(NS)600的横截面结构。在一些实施方案中，NS 600的群体可被包含在磷光体膜236、550、552和/或554中。包覆有阻挡层的NS 600包括NS 601和阻挡层606。NS 601包含芯602和壳604。芯602含有当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，举例来说，芯602还可包含一种或多种掺杂剂如金属、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NS相比，芯602中一种或多种掺杂剂的存在可改善NS 601的结构和光学稳定性以及QY。

根据一个实施方案，芯602的直径可小于20nm。在另一个实施方案中，芯602的直径可在约1nm和约5nm之间。在纳米范围内“裁剪”芯602的尺寸和因此NS 601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NS将朝向光谱的红端发射光，而较小的NS将朝向光谱的蓝端发射光。由于较大NS的能级间距相对于较小NS的能级间距而言更近，故产生这种效应。这允许NS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NS 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NS 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NS 601的发射效率的降低。

在替代的实施方案中，NS 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NS 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NS 601的实施方案中，阻挡层606可设置在NS 601的最外壳上并与NS 601的最外壳实质性接触。在一个示例实施方案中，阻挡层606配置为以例如具有多个NS的溶液、组合物和/或膜充当NS601与一个或多个NS之间的间隔物，其中所述多个NS可与NS 601和/或包覆有阻挡层的NS600相似。以这样的NS溶液、NS组合物和/或NS膜，阻挡层606可有助于防止NS 601与邻近的NS的聚集。NS 601与邻近的NS的聚集可导致NS 601的尺寸增加并因此导致包含NS 601的聚集NS(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保护NS 601使之免受例如湿气、空气和/或严苛环境(例如，在NS的光刻处理期间和/或在基于NS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NS 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，例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NS 600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NS 600的外表面，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的存在可有助于将NS 600和/或NS 601与其他NS在其形成期间、在例如溶液、组合物和/或膜中分离开。如果允许NS在其形成期间聚集，则NS如NS 600和/或NS601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NS 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，或提供用于其他化合物结合的反应位点(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NS 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NS 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NS 601和/或600以发射蓝色、靛蓝色、紫色和/或紫外范围的光。在一些实施方案中，可合成NS 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NS 601和/或600以显示高的QY。在一些实施方案中，可合成NS 601和/或600以显示在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NS 600使得NS 601上的阻挡层606的存在基本上不改变或淬灭NS 601的光发射性质。

纳米结构膜的示例实施方案

图7示意了根据一个实施方案的NS膜700的横截面视图。在一些实施方案中，磷光体膜236、550、552和/或554可与NS膜700相似。

根据一个实施方案，NS膜700可包含多个包覆有阻挡层的芯-壳NS 600(图6)和基质材料710。根据一些实施方案，NS 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NS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，NS 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，NS 600可根据应用特定的均匀性分布函数来分布。应指出，即使NS 600显示为具有相同的直径尺寸，本领域技术人员应理解NS 600也可具有尺寸分布。

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

基质材料710可以是能够容纳NS 600的任何合适的基体基质材料。合适的基质材料可与NS 600以及在向器件施加NS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变光学材料，从而允许初级光和次级光透射通过基质材料。在一个实施方案中，基质材料710可完全包围每一个NS600。在需要柔性或可模塑的NS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)化合形成环氧树脂的环氧化物；等。

在一些实施方案中，基质材料710包括散射微珠如可改善NS膜700的光转换效率的TiO₂微珠、ZnS微珠或玻璃微珠。在一些实施方案中，基质材料710可包括阻光元件如上文参考图2-3和5所描述的阻光元件238和/或548。

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NS 600的外表面，从而提供气密密封以保护NS 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，NS膜700可通过将NS 600混合在聚合物(例如，光刻胶)中并在基材上流延NS-聚合物混合物、将NS 600与单体混合并将它们聚合在一起、将NS 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。

根据一些实施方案，NS膜700的形成可包括膜挤出工艺。膜挤出工艺可包括形成基质材料710和包覆有阻挡层的芯-壳NS如NS 600的均匀混合物，将此均匀混合物引入到顶部安装的料斗中，该料斗向挤出机中进料。在一些实施方案中，均匀混合物可呈粒料形式。膜挤出工艺可还包括从狭缝模头挤出NS膜700并使挤出的NS膜700通过骤冷辊。在一些实施方案中，挤出的NS膜700可具有小于约75μm的厚度，例如，约70μm至约40μm、约65μm至约40μm、约60μm至约40μm、或约50μm至约40μm的范围内的厚度。在一些实施方案中，NS膜700具有小于约10μm的厚度。在一些实施方案中，NS膜700的形成可任选地在膜挤出工艺后包括第二工艺。第二工艺可包括工艺如共挤出、热成型、真空成型、等离子体处理、模制和/或压花以向NS膜700的顶表面提供纹理。纹理化的顶表面NS膜700可有助于改善例如NS膜700的限定的光学扩散性质和/或限定的角度光学发射性质。

发光纳米结构的示例实施方案

本文描述了具有发光纳米结构(NS)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。

NS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。NS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NS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NS。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中有公开，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NS可由任何合适的材料制备，包括无机材料，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NS可具有选自p-型掺杂剂或n-型掺杂剂的掺杂剂。NS还可具有II-VI或III-V半导体。II-VI或III-V半导体NS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；和来自周期表第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NS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NS并入到各种溶剂和基质(包括聚合物)中的能力。增加发光NS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NS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，提供了具有分布或包埋在基质材料中的发光NS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NS(例如，如美国专利号7,374,807中所公开)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发光NS，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.,“Semiconductorclusters,nanocrystals,and quantum dots,”Science 271:933(1996)；X.Peng,M.Schlamp,A.Kadavanich,A.P.Alivisatos,“Epitaxial growth of highly luminescentCdSe/CdS Core/Shell nanocrystals with photostability and electronicaccessibility,”J.Am.Chem.Soc.30:7019-7029(1997)；和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)，它们的公开内容以引用其全文的方式并入本文。

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NS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，故也可以用不含镉的NS替代。

在半导体NS中，光诱导的发射产生于NS的能带边缘状态。发光NS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.,J Am.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NS的表面上外延生长无机壳材料。X.Peng,et al.,J.Am.Chem.Soc.30:7019-7029(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NS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度。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NS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，用于实施本发明的壳发光NS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。

用于本文所述实施方案中的发光NS尺寸可小于约100nm、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495nm之间的光，绿光可包含波长在约495nm和570nm之间的光，而红光可包含波长在约620nm和约750nm之间的光。

根据各种实施方案，发光NS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其他合适材料的发光NS，但在某些实施方案中，NS可以是ZnS、InAs、CdSe或它们的任何组合以形成纳米晶群体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NS可以是芯/壳纳米晶，如CdSe/ZnS、InP/ZnSe、CdSe/CdS或InP/ZnS。

合适的发光纳米结构，制备发光纳米结构的方法，包括各种溶解度增强配体的添加，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

1.一种显示器件，所述显示器件包含：

背光单元，所述背光单元包含光源；和

液晶显示(LCD)模块，所述模块包含：

磷光体膜，所述磷光体膜配置为从所述光源接收具有第一峰值波长的初级光并转换一部分所述初级光以发射具有不同于所述第一峰值波长的第二峰值波长的次级光；和

滤光片元件，所述滤光片元件与所述磷光体膜光学耦合，配置为允许所述次级光穿过所述滤光片元件并阻断所述初级光的未转换部分穿过所述滤光片元件。

2.根据权利要求1所述的显示器件，其中所述滤光片元件配置为吸收所述初级光的未转换部分。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件配置为散射所述初级光的未转换部分。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件设置在所述磷光体膜上。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件设置在基板上，所述基板设置在所述磷光体膜上。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的显示器件，其中：

所述磷光体膜包含基质；和

所述滤光片元件包埋在所述基质中。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件包含不基于磷光体的材料。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件包含染料、油墨、涂料或聚合物材料。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件包含散射材料。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件包含具有氧化钛、氧化锌、硫化锌、有机硅或它们的组合的散射颗粒。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的显示器件，其中所述磷光体膜包含发光纳米结构。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的显示器件，其中所述磷光体膜包含分段磷光体膜的阵列。

13.根据权利要求1-12中任一项所述的显示器件，其中：

所述磷光体膜包含磷光体膜的阵列；

所述阵列的磷光体膜中的至少之一包含配置为发射红光的第一发光纳米结构群体；和

所述阵列的磷光体膜中的至少之一包含配置为发射绿光的第二发光纳米结构群体。

14.根据权利要求1-12中任一项所述的显示器件，其中所述磷光体膜包含：

具有配置为发射红光的第一发光纳米结构群体的第一区域；和

具有配置为发射绿光的第二发光纳米结构群体的第二区域。

15.根据权利要求1-12中任一项所述的显示器件，其中：

所述磷光体膜包含磷光体膜的阵列；

所述阵列的磷光体膜中的至少之一包含配置为发射绿光的第二发光纳米结构群体；和

所述阵列的磷光体膜中的至少之一包含配置为发射蓝光的第三发光纳米结构群体。

16.根据权利要求1-12中任一项所述的显示器件，其中所述磷光体膜包含：

具有配置为发射红光的第一发光纳米结构群体的第一区域；

具有配置为发射绿光的第二发光纳米结构群体的第二区域；和

具有配置为发射蓝光的第三发光纳米结构群体的第三区域。

17.根据权利要求1-16中任一项所述的显示器件，其中所述LCD模块还包含：

第一偏振滤光片，所述第一偏振滤光片配置为偏振所述初级光；

液晶溶液层，所述液晶溶液层配置为调节被偏振的初级光的偏振角度；和

第二偏振滤光片，所述第二偏振滤光片设置在所述磷光体膜和所述液晶溶液层之间，配置为控制所述被偏振的初级光从所述液晶溶液层向所述磷光体膜的透射。

18.根据权利要求1-17中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件还配置为调整所述次级光的光谱发射宽度以调节标准RGB颜色空间的色域覆盖。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件还配置为调整所述次级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。

20.根据权利要求1-19中任一项所述的显示器件，其中所述标准RGB颜色空间为Rec.2020颜色空间。

21.根据权利要求1-20中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件还配置为调整所述次级光的光谱发射宽度，以在所述显示器件的亮度水平降低小于10％的情况下实现Rec.2020颜色空间超过90％的色域覆盖。

22.根据权利要求1-21中任一项所述的显示器件，所述显示器件还包含光学腔，其中所述光源位于所述光学腔内。

23.根据权利要求1-21中任一项所述的显示器件，所述显示器件还包含导光板，其中所述光源从外部耦合到所述导光板。

24.一种显示器件，所述显示器件包含：

有机发光二极管(OLED)；和

磷光体膜，所述磷光体膜配置为从所述OLED接收具有第一峰值波长的初级光并转换一部分所述初级光以发射具有不同于所述第一峰值波长的第二峰值波长的次级光；和

25.根据权利要求24所述的显示器件，其中所述OLED、所述磷光体膜和所述滤光片元件是所述显示器件的像素的一部分。

26.根据权利要求24-25中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件配置为吸收所述初级光的未转换部分。

27.根据权利要求24-26中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件配置为散射所述初级光的未转换部分。

28.根据权利要求24-27中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件设置在所述磷光体膜上。

29.根据权利要求24-28中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件设置在基板上，所述基板设置在所述磷光体膜上。

30.根据权利要求24-29中任一项所述的显示器件，其中：

所述磷光体膜包含基质；和

所述滤光片元件包埋在所述基质中。

31.根据权利要求24-30中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件包含不基于磷光体的材料。

32.根据权利要求24-31中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件包含染料、油墨、涂料或聚合物材料。

33.根据权利要求24-32中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件包含散射材料。

34.根据权利要求24-33中任一项所述的显示器件，其中所述滤光片元件包含具有氧化钛、氧化锌、硫化锌、有机硅或它们的组合的散射颗粒。

35.根据权利要求24-34中任一项所述的显示器件，其中所述磷光体膜包含发光纳米结构。

36.根据权利要求24-35中任一项所述的显示器件，其中所述磷光体膜设置在所述OLED上。

37.根据权利要求24-36中任一项所述的显示器件，其中所述磷光体膜包含配置为发射红光的发光纳米结构群体。

38.根据权利要求24-36中任一项所述的显示器件，其中所述磷光体膜包含配置为发射绿光的发光纳米结构群体。

39.根据权利要求24-36中任一项所述的显示器件，其中所述磷光体膜包含配置为发射蓝光的发光纳米结构群体。

40.根据权利要求24-36中任一项所述的显示器件，所述显示器件包含第一和第二磷光体膜，其中：

所述第一磷光体膜包含配置为发射红光的第一发光纳米结构群体；和

所述第二磷光体膜包含配置为发射绿光的第二发光纳米结构群体。

41.根据权利要求40所述的显示器件，所述显示器件包含第一和第二滤光片元件，其中：

设置在所述第一磷光体膜上的所述第一滤光片元件为红色子像素的一部分；和

设置在所述第二磷光体膜上的所述第二滤光片元件为绿色子像素的一部分。

42.根据权利要求24-36中任一项所述的显示器件，所述显示器件包含第一、第二和第三磷光体膜，其中：

所述第一磷光体膜包含配置为发射红光的第一发光纳米结构群体；

所述第二磷光体膜包含配置为发射绿光的第二发光纳米结构群体；和

所述第三磷光体膜包含配置为发射蓝光的第三发光纳米结构群体。

43.根据权利要求42所述的显示器件，所述显示器件包含第一、第二和第三滤光片元件，其中：

设置在所述第一磷光体膜上的所述第一滤光片元件为红色子像素的一部分；

设置在所述第二磷光体膜上的所述第二滤光片元件为绿色子像素的一部分；和

设置在所述第三磷光体膜上的所述第三滤光片元件为蓝色子像素的一部分。

44.一种显示器件，所述显示器件包含像素阵列，所述像素阵列的像素包含：

子像素，所述子像素具有：

量子点(QD)膜，所述QD膜配置为接收具有第一峰值波长的初级光并转换一部分所述初级光以发射具有不同于所述第一峰值波长的第二峰值波长的次级光；和

滤光片元件，所述滤光片元件设置在所述量子点膜上，配置为允许所述次级光穿过所述滤光片元件并阻断所述初级光的未转换部分穿过所述滤光片元件。

45.根据权利要求44所述的显示器件，其中所述像素包含：

第一子像素，所述第一子像素包含第一QD膜，所述第一QD膜具有配置为发射红光的第一QD群体；

第二子像素，所述第二子像素包含第二QD膜，所述第二QD膜具有配置为发射绿光的第二QD群体；和

第三子像素，所述第三子像素包含第三QD膜，所述第三QD膜具有配置为发射蓝光的第三QD群体。

46.根据权利要求44所述的显示器件，其中所述像素包含：

第一子像素，所述第一子像素包含配置为发射红光的第一QD膜和第一滤光片元件；

第二子像素，所述第二子像素包含配置为发射绿光的第二QD膜和第二滤光片元件；和

第三子像素，所述第三子像素包含第一和第二膜，所述第一和第二膜对所述初级光是光学透射的并且配置为使所述初级光穿过所述第一和第二膜而不发生下转换。

47.根据权利要求44-47中任一项所述的显示器件，其中所述像素还包含发光二极管。