JP2020534560A - ナノ構造に基づいた表示装置 - Google Patents

Abstract

表示装置は、光源を有するバックライトユニットと、液晶表示（ＬＣＤ）モジュールと、を含む。光源は、第１波長領域内においてプライマリ光を放出するように構成されている。ＬＣＤモジュールは、第１、第２、及び第３サブピクセルを有するピクセルを含む。第１サブピクセルは、第２波長領域内において第１光を放出するように構成された第１放出性表面を含む。第２サブピクセルは、第３波長領域内において第２光を放出するように構成された第２放出性表面を含む。第３サブピクセルは、第１波長領域内において第３光を放出するように構成された第３放出性表面を含む。第３輝度は、第１輝度及び第２輝度よりも大きい。第３放出性表面の面積は、第１放出性表面の面積及び第２放出性表面の面積よりも小さい。

Description

発明の背景
分野
[0001] 本発明は、量子ドット（ＱＤ：Quantum Dot）などの発光ナノ構造を有する燐光体薄膜を含む表示装置に関する。

背景
[0002] 量子ドット（ＱＤ）などの発光ナノ構造（ＮＳ：NanoStructure）は、狭い線幅を有する単一スペクトルピークにおいて光を放出し、これにより、高度に飽和した色を生成する能力を有する燐光体の種類を表している。放出波長は、ＮＳのサイズに基づいてチューニングすることができる。ＮＳは、ＮＳ薄膜を生成するべく、使用されている。これは、表示装置（例えば、液晶表示（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）装置、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）表示装置）内のカラーダウンコンバージョン層として使用することができる。放出性ディスプレイにおけるカラーダウンコンバージョン層の使用により、光がカラーフィルタを通過する前に、白色光、青色光、又は紫外（ＵＶ：Ultra-Violet）光を更に赤色の光、緑色の光、或いは、これらの両方にダウンコンバージョンすることにより、システム効率を改善することができる。このようなカラーダウンコンバージョン層の使用により、フィルタリングに起因した光エネルギーの損失を低減することができる。

[0003] ＮＳは、その広い吸収スペクトル及び狭い放出スペクトルに起因し、変換材料として使用することができる。このような用途に必要とされるＮＳの密度は、約３μｍ〜６μｍの非常に薄いカラーダウンコンバージョン層内において非常に高いことから、現時点の方法を使用して調製されたＮＳは、ＮＳが薄いＮＳ薄膜内において相互に隣接した状態で緊密に詰め込まれた際には、その光学プロパティが消失する、という問題点を有する。その結果、カラーダウンコンバージョン層としてＮＳ薄膜を使用している現時点のＮＳに基づいた表示装置は、低い量子収率（ＱＹ：Quantum Yield）という問題点を有する。

[0004] 表示装置の画像品質を定義するべく使用されるファクタの１つが、表示装置によって提供される、Ｒｅｃ．２０２０、Ｒｅｃ．７０９、ＤＣＩ−Ｐ３、ＮＴＳＣ、又はｓＲＧＢなどの、標準ＲＧＢ色空間の色域カバレッジである。図１は、表示装置の色域カバレッジの定義を示している。図１において、１９７６ＣＩＥ色座標１０１ａ〜１０１ｃの間において形成されているエリア１０１は、１９７６ＣＩＥｕ’−ｖ’色度図１００上において標準ＲＧＢ色空間（例えば、Ｒｅｃ．２０２０）の色域を表している。１９７６ＣＩＥ色座標１０２ａ〜１０２ｃの間において形成されているエリア１０２は、１９７６ＣＩＥｕ’−ｖ’色度図１００上において表示装置の色域を表している。表示装置の色域カバレッジは、エリア１０１に対するエリア１０１〜１０２のオーバーラップしたエリア１０３の比率として定義することができる。表示装置の色域カバレッジが広いほど、表示装置によってレンダリングされる、人間の眼によって識別されうる色の範囲（即ち、可視スペクトル）も、広くなり、且つ、従って、画像品質に寄与するその他のファクタが最適化されるものと仮定すれば、表示装置の画像品質も改善されることになる。

[0005] 現時点の表示装置は、望ましい明るさの実現（例えば、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ：High Dynamic Range）撮像規格によって必要とされている明るさ）と標準ＲＧＢ色空間の望ましい色域カバレッジ（例えば、８５％超）の間のトレードオフという問題点を有する。例えば、いくつかの表示装置は、９０％超のＤＣＩ−Ｐ３色域カバレッジを実現するべく、明るさにおける約３０％の損失を被っている。従って、現時点の技術によれば、ＤＣＩ−Ｐ３よりも広い色空間（例えば、Ｒｅｃ．２０２０）の色域カバレッジを実現しようとすれば、表示装置における明るさの損失が格段に大きなものとなろう。

[0006] 現時点の表示装置が有する別の欠点は、表示装置の色域カバレッジに悪影響を及ぼす、表示装置の変換材料（例えば、ＮＳ薄膜）を通じた、コンバージョンされていない光の漏洩である。例えば、いくつかの表示装置は、その緑色及び／又は赤色ピクセルを通じた、望ましくない青色光の漏洩という問題点を有する。これは、青色光源からコンバージョン材料上に入射する青色光が、完全に吸収されず、且つ、コンバージョン材料により、緑色及び／又は赤色光に変換される際に、発生しうる。

概要
[0007] 従って、改善された色域カバレッジを有する、且つ、広いＲＧＢ色空間の望ましい色域カバレッジの実現と望ましい明るさの間のトレードオフが低減された、表示装置に対するニーズが存在している。

[0008] 一実施形態によれば、表示装置は、光源を有するバックライトユニットと、液晶表示（ＬＣＤ）モジュールと、を含む。光源は、電磁（ＥＭ：ElectroMagnetic）スペクトルの第１波長領域内においてプライマリ光を放出するように構成されている。ＬＣＤモジュールは、第１、第２、及び第３サブピクセルを有するピクセルを含む。第１サブピクセルは、ＥＭスペクトルの第２波長領域内において、第１量の総輝度を有する、第１光を放出するように構成された第１放出性表面を含む。第２サブピクセルは、ＥＭスペクトルの第３波長領域内において、第２量の総輝度を有する、第２光を放出するように構成された第２放出性表面を含む。第３サブピクセルは、ＥＭスペクトルの第１波長領域内において、第３量の総輝度を有する、第３光を放出するように構成された第３放出性表面を含む。第１、第２、及び第３波長領域は、相互に異なっている。第３輝度は、第１輝度及び第２輝度を上回っている。第３放出性表面の面積は、第１放出性表面の面積及び第２放出性表面の面積よりも小さい。

[0009] 一実施形態によれば、表示装置は、第１、第２、及び第３サブピクセルを含む。第１サブピクセルは、ＥＭスペクトルの第１波長領域内において、第１量の総輝度を有する、第１光を放出するように構成された第１放出性表面を含む。第２サブピクセルは、ＥＭスペクトルの第２波長領域内において、第２量の総輝度を有する、第２光を放出するように構成された第２放出性表面を含む。第３サブピクセルは、ＥＭスペクトルの第３波長領域内において、第３量の総輝度を有する、第３光を放出するように構成された第３放出性表面を含む。第１、第２、及び第３波長領域は、相互に異なっている。第３輝度は、第１輝度及び第２輝度よりも大きい。第３放出性表面の面積は、第１放出性表面の面積及び第２放出性表面の面積よりも小さい。

[0010] 一実施形態によれば、表示装置は、第１、第２、及び第３放出性表面を含む。第１放出性表面は、ＥＭスペクトルの第１波長領域内において、第１量の総輝度を有する第１光を放出するように構成されている。第２放出性表面は、ＥＭスペクトルの第２波長領域内において、第２量の総輝度を有する第２光を放出するように構成されている。第３放出性表面は、ＥＭスペクトルの第３波長領域内において、第３量の総輝度を有する第３光を放出するように構成されている。第１、第２、及び第３波長領域は、相互に異なっている。第３輝度は、第１輝度及び第２輝度よりも大きい。第３放出性表面の面積は、第１放出性表面の面積及び第２放出性表面の面積よりも小さい。

[0011] 以下、添付図面を参照し、本発明の更なる特徴及び利点のみならず、本発明の様々な実施形態の構造及び動作について更に詳細に説明することとする。本発明は、本明細書において記述されている特定の実施形態に限定されるものではないことに留意されたい。本明細書において提示されているこのような実施形態は、例示を目的としたものに過ぎない。当業者には、本明細書において含まれている教示内容に基づいて更なる実施形態が明らかとなろう。

図面／図の簡単な説明
[0012] 本明細書において含まれている、且つ、本明細書の一部分を形成している、添付図面は、本実施形態を例示しており、且つ、説明と共に、本実施形態の原理を説明するべく、且つ、当業者が本実施形態を実施及び使用することを可能にするべく、更に機能する。

[0013]表示装置のＲｅｃ．２０２０色域及び１つの色域のＣＩＥ１９７６ｕ’ｖ’色度図である。 [0014]一実施形態による液晶表示（ＬＣＤ）装置の分解断面図である。 [0014]一実施形態による液晶表示（ＬＣＤ）装置の分解断面図である。 [0014]一実施形態による液晶表示（ＬＣＤ）装置の分解断面図である。 [0015]一実施形態による有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置の分解断面図である。 [0016]一実施形態によるＯＬＥＤ表示装置のピクセルの分解断面図である。 [0016]一実施形態によるＯＬＥＤ表示装置のピクセルの分解断面図である。 [0017]一実施形態によるナノ構造の断面図の概略図である。 [0018]一実施形態によるナノ構造薄膜の概略図である。

[0019] 本発明の特徴及び利点については、全体を通して同一の参照符号が対応する要素を識別している、添付図面との関連において参照された際に、後述する詳細な説明から更に明らかとなろう。添付図面においては、同一の参照符号は、一般に、同一の、機能的に類似した、且つ／又は、構造的に類似した、要素を示している。要素が最初に出現する図面は、対応する参照符号の最も左側の１つ又は複数の桁により、示されている。そうではない旨が示されていない限り、本開示の全体を通じて提供されている図面は、縮尺が正確な図面であるものと解釈してはならない。

発明の詳細な説明
[0020] 特定の構成及び配列が記述されうるが、これは、例示を目的としてのみ、実行されるものであることを理解されたい。当業者は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、その他の構成及び配列が使用されうることを認識するであろう。また、当業者には、本明細書において具体的に言及されているものを超えて、本発明が様々なその他の用途において使用されうることが明らかとなろう。本明細書において図示及び記述されている特定の実装形態は、例であり、且つ、決して本出願の範囲をその他の方法で限定することを意図したものではないことを理解されたい。

[0021] 「一実施形態」、「一実施形態」、「例示用の実施形態」などに対する本明細書における参照は、記述されている実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を含みうるが、必ずしも、すべての実施形態が特定の特徴、構造、又は特性を含みうるわけではないことを示していることに留意されたい。更には、このようなフレーズは、必ずしも、同一の実施形態を参照しているものでもない。更には、特定の特徴、構造、又は特性が、一実施形態との関連において記述されている際に、その他の実施形態との関連において、このような特徴、構造、又は特性を実施することは、明示的に記述されているかどうかとは無関係に、当業者の知識に含まれることとなろう。

[0022] 材料の量、比率、材料の物理的プロパティ、及び／又は使用について示している、本説明におけるすべての数は、そうではない旨が明示的に示されている場合を除いて、「約」という用語によって修飾されているものと理解されたい。

[0023] 実施形態においては、「表示装置」という用語は、表示画面上におけるデータの可視表現を許容する要素の構成を意味している。適切な表示画面は、様々な平坦な、湾曲した、或いは、その他の方法で成形された画面、薄膜、シート、又は、ユーザーに対して視覚的に情報を表示するその他の構造を含みうる。本明細書において記述されている表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、テレビ、コンピュータ、携帯電話機、スマートフォン、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）、ゲーム装置、電子読書装置、デジタルカメラ、タブレット、ウェアラブル装置、自動車ナビゲーションシステム、及びこれらに類似したものを包含する、表示システム内において含むことができる。

[0024] 本明細書において使用されている「約」という用語は、所与の量の値が、値の±１０％だけ、変動することを示している。例えば、「約１００ｎｍ」は、両端を含む、９０ｎｍ〜１１０ｎｍというサイズの範囲を包含している。

[0025] 本明細書において使用されている「実質的に」という用語は、所与の量の値が、値の±１％〜±５％だけ、変動することを示している。

[0026] 実施形態においては、「反応混合物を形成する」又は「混合物を形成する」という用語は、コンポーネントが、相互に反応し、且つ、第３コンポーネントを形成するのに適した条件下において容器内の少なくとも２つのコンポーネントを組み合わせることを意味している。

[0027] 実施形態においては、「光ガイドプレート」、「光ガイド」、及び「光ガイドパネル」という用語は、相互交換可能に使用されており、且つ、１つの位置から別のものに電磁放射（光）を導くのに適した光学コンポーネントを意味している。

[0028] 実施形態においては、「光学的に結合された」という用語は、光が、大きな干渉を伴うことなしに、１つのコンポーネントから別のコンポーネントに伝達されうるように、コンポーネントが位置決めされていることを意味している。

[0029] 本明細書において使用される「ナノ構造」という用語は、約５００ｎｍ未満の寸法を有する少なくとも１つの領域又は特性寸法を有する構造を意味している。いくつかの実施形態においては、ナノ構造は、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、又は約１０ｎｍ未満の寸法を有する。通常、領域又は特性寸法は、構造の最小軸に沿ったものとなる。このような構造の例は、ナノワイヤ、ナノロッド、ナノチューブ、分岐したナノ構造、ナノテトラポッド、トライポッド、バイポッド、ナノ結晶、ナノドット、ＱＤ、ナノ粒子、及びこれらに類似したものを含む。ナノ構造は、例えば、実質的に結晶質、実質的に単結晶質、多結晶質、非晶質、又はこれらの組合せであってよい。いくつかの実施形態においては、ナノ構造の３つの寸法のそれぞれは、約５００ｎｍ未満、約２００ｎｍ未満、約１００ｎｍ未満、約５０ｎｍ未満、約２０ｎｍ未満、又は約１０ｎｍ未満の寸法を有する。

[0030] 本明細書において使用されている「ＱＤ」又は「ナノ結晶」という用語は、実質的に単結晶質であるナノ構造を意味している。ナノ結晶は、約５００ｎｍ未満から、下方に、約１ｎｍ未満のレベルまでの寸法を有する、少なくとも１つの領域又は特性寸法を有する。「ナノ結晶」、「ＱＤ」、「ナノドット」、及び「ドット」という用語は、類似の構造を表すものとして、当業者によって容易に理解され、且つ、本明細書において相互交換可能に使用されている。また、本発明は、多結晶質又は非晶質のナノ結晶の使用をも包含している。

[0031] ナノ構造を参照して使用された際に、「ヘテロ構造」という用語は、少なくとも２つの異なる且つ／又は弁別可能な材料タイプによって特徴付けられたナノ構造を意味している。通常、ナノ構造の１つの領域が第１タイプを有する一方で、ナノ構造の第２領域は、第２材料タイプを有する。特定の実施形態においては、ナノ構造は、第１材料のコアと、第２（又は、第３などの）材料の少なくとも１つのシェルと、を有し、この場合に、異なる材料タイプは、例えば、ナノワイヤの長軸、分岐したナノワイヤのアームの長軸、又は、ナノ結晶の中心、を中心として半径方向において分散している。シェルは、シェルとして見なされる隣接材料又はヘテロ構造として見なされるナノ構造を完全にカバーしうるが、これは必須ではなく、例えば、第２材料の小さなアイランドによってカバーされた１つの材料のコアによって特徴付けられたナノ結晶は、ヘテロ構造である。その他の実施形態においては、異なる材料タイプは、例えば、ナノワイヤの主（長）軸に沿って、又は、分岐したナノワイヤのアームの長軸に沿って、などのように、ナノ構造内の異なる場所において分散している。ヘテロ構造内の異なる領域は、全体的に異なる材料を有することが可能であり、或いは、異なる領域は、異なるドーパント又は同一のドーパントの異なる濃度を有するベース材料（例えば、ケイ素）を有しうる。

[0032] 本明細書において使用されているナノ構造の「直径」という用語は、ナノ構造の第１軸に垂直の断面の直径を意味しており、この場合に、第１軸は、第２及び第３軸との関係において長さの最大の差を有する（第２及び第３軸は、その長さが相互に最も近接して等しい２つの軸である）。第１軸は、必ずしも、ナノ構造の最長軸ではなく、例えば、円板形状のナノ構造の場合には、断面は、円板の短い長手方向軸に垂直である、実質的に円形の断面となろう。断面が円形ではない場合には、直径は、その断面の長軸及び短軸の平均である。ナノワイヤなどの、細長い、又は、高アスペクト比の、ナノ構造の場合には、直径は、ナノワイヤの最長軸に対して垂直の断面に跨って計測される。球状のナノ構造の場合には、直径は、球体の中心を通じて、一側部から他側部まで計測される。

[0033] ナノ構造との関係において使用された際の、「結晶質」又は「実質的に結晶質」という用語は、ナノ構造が、通常、構造の１つ又は複数の次元に跨って長距離秩序を示している、という事実を意味している。単一の結晶の秩序は、結晶の境界を超えては延在しえないことから、当業者は、「長距離秩序」という用語は、特定のナノ構造の絶対サイズに依存することになることを理解するであろう。このケースにおいては、「長距離秩序」は、少なくともナノ構造の寸法の過半に跨る実質的な秩序を意味することになる。いくつかの例においては、ナノ構造は、酸化物若しくはその他の被覆を有することが可能であり、又は、コアと、少なくとも１つのシェルと、から構成することができる。このような例においては、酸化物、１つ又は複数のシェル、又はその他の被覆が、このような秩序を示しうるが、これは必須ではない（例えば、これは、非晶質、多結晶質、又はその他のものであってよい）ことを理解されたい。このような例においては、「結晶質」、「実質的に結晶質」、「実質的に単結晶質」、又は「単結晶質」というフレーズは、ナノ構造の中心コアを意味している（被覆層又はシェルを排除している）。また、本明細書において使用されている「結晶質」又は「実質的に結晶質」という用語は、構造が（例えば、ナノ構造又はそのコアの少なくとも１つの軸の長さの少なくとも約８０％にわたる秩序などの）実質的な長距離実序を示している限り、様々な欠陥、積層障害、原子置換、及びこれらに類似したものを有する構造を包含するべく意図されている。これに加えて、ナノ構造のコアと外側の間の、又は、コアと隣接シェルの間の、又は、シェルと第２隣接シェルの間の、インターフェイスは、非結晶質領域を含みうると共に、場合によっては、非晶質でありうることを理解されたい。これは、ナノ構造が、本明細書において定義されているように、結晶質又は実質的に結晶質であることを妨げるものではない。

[0034] ナノ構造との関係において使用された際の、「単結晶質」という用語は、ナノ構造が、実質的に結晶質であり、且つ、実質的に単一の結晶を有することを示している。コアと、１つ又は複数のシェルと、を有するナノ構造のヘテロ構造との関係において使用された際には、「単結晶質」は、コアが実質的に結晶質であり、且つ、実質的に単一の結晶を有することを示している。

[0035] 本明細書において使用されている「リガンド」という用語は、例えば、ナノ構造の表面との間における、電子対を共有する、イオン的な、ファン・デル・ワールスの、又はその他の分子的な、相互作用を通じて、ナノ構造の１つ又は複数の面と（弱く又は強く）相互作用する能力を有する分子を意味している。

[0036] 本明細書において使用されている「量子収率（ＱＹ）」という用語は、例えば、１つのナノ構造により、又は、ナノ構造の群により、吸収される光子に対する放出された光子の比率を意味している。当技術分野において既知であるように、量子収率は、通常、既知の量子収率値を有する明確に特徴付けされた標準サンプルを使用することにより、比較方法により、判定される。

[0037] 本明細書において使用されている「プライマリ放出ピーク波長」という用語は、放出スペクトルが最大強度を示す波長を意味している。

[0038] 本明細書において使用されている「半値全幅（ＦＷＨＭ：Full Width at Half-Maximum）」という用語は、スペクトル幅の尺度を意味している。放出スペクトルのケースにおいては、ＦＷＨＭは、ピーク強度値の半分における放出スペクトルの幅を意味しうる。

[0039] また、本明細書において使用されているフォスタ半径という用語は、当技術分野においては、フォスタ距離とも呼称されている。

[0040] 「輝度」及び「明るさ」という用語は、本明細書においては、相互交換可能に使用されており、且つ、光源又は照明された表面の単位面積当たりの光度の測光尺度を意味している。

[0041] 本明細書において使用されている「ラジアンス」という用語は、光源又は照明された表面の単位面積当たりの放射強度の放射計測尺度を意味している。

[0042] 「鏡面反射器」、「鏡面反射性表面」、及び「反射性表面」という用語は、本明細書においては、鏡面反射の能力を有する要素、材料、及び／又は表面を意味するべく使用されている。

[0043] 「鏡面反射」という用語は、本明細書においては、入射光が表面に入射した際に、表面からの光（或いは、その他の種類の波）の鏡様の反射を意味するべく使用されている。

[0044] 「ナノ構造（ＮＳ）薄膜」という用語は、本明細書においては、発光ナノ構造を有する薄膜を意味するべく使用されている。

[0045] 「赤色サブピクセル」という用語は、本明細書においては、可視スペクトルの赤色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する光を放出するピクセルのエリアを意味するべく使用されている。いくつかの実施形態においては、赤色波長領域は、約６２０ｎｍ〜約７５０ｎｍの範囲の波長を含みうる。

[0046] 「緑色サブピクセル」という用語は、本明細書においては、可視スペクトルの緑色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する光を放出するピクセルのエリアを意味するべく使用されている。いくつかの実施形態においては、緑色波長領域は、約４９５ｎｍ〜約５７０ｎｍの範囲の波長を含みうる。

[0047] 「青色サブピクセル」という用語は、本明細書においては、可視スペクトルの青色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する光を放出するピクセルのエリアを意味している。いくつかの実施形態においては、青色波長領域は、約４３５ｎｍ〜約４９５ｎｍの範囲の波長を含みうる。

[0048] 「サブピクセルの放出性表面」という用語は、本明細書においては、光が表示装置の表示画面に向かって放出される、サブピクセルの最上部層の表面を意味するべく使用されている。

[0049] 「輝度」という用語は、本明細書においては、放出性表面の単位面積当たりの光強度を意味するべく使用されている。

[0050] 「サブピクセルからの総輝度」という用語は、本明細書においては、サブピクセルの放出性表面の単位面積当たりからの光強度にサブピクセルの放出性表面の合計面積を乗算したものを意味するべく使用されている。

[0051] 本明細書において引用されている、公開特許、特許出願、ウェブサイト、会社名、及び科学的文献は、あたかも、それぞれが、具体的に且つ個別に、引用によって包含されるべく示されているかのように、引用により、そのすべてが同一の程度において本明細書に包含されている。本明細書において引用されている任意の参考文献と本明細書の特定の教示内容の間における任意の矛盾は、後者を優先することにより、解決されるものとする。同様に、単語又はフレーズの当技術分野において理解されている定義と本明細書において具体的に教示されている単語又はフレーズの定義の間における任意の矛盾は、後者を優先することにより、解決されるものとする。

[0052] 本明細書において使用されている技術的及び科学的な用語は、そうではない方式によって定義されていない限り、本出願が属する技術分野における当業者によって一般的に理解されている意味を有する。本明細書においては、当業者には既知の様々な方法及び材料が参照されている。

概要
[0053] 本開示は、望ましい明るさの実現と表示装置内の望ましい色域の間の既存のトレードオフの改善又は除去を支援するナノ構造に基づいた表示装置の様々な実施形態を提供している。また、これらの様々な実施形態は、表示装置の１つ又は複数のピクセルを通じた望ましくない光の漏洩を低減する又は実質的に除去することにより、ナノ構造に基づいた表示装置の色域カバレッジなどの表示性能の改善をも支援している。

液晶表示（ＬＣＤ）装置の例示用の実施形態
[0054] 図２Ａは、一実施形態によるＬＣＤ表示装置２００の分解断面図の概略図を示している。当業者は、図２Ａの表示装置の図は、例示を目的として示されており、且つ、その縮尺が正確ではない場合があることを認識するであろう。ＬＣＤ表示装置２００は、一実施形態によれば、バックライトユニット（ＢＬＵ：BackLight Unit）２０２と、ＬＣＤモジュール２０４と、を含みうる。

[0055] ＢＬＵ２０２は、光学空洞２１２と、光学空洞２１２に結合されたＬＥＤのアレイ２１０（例えば、白色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、ＵＶ−ＬＥＤ、又は、これらの組合せ）と、を含みうる。光学空洞２１２は、上部面２０３と、下部面２０５と、側壁２０７と、上部面２０３、下部面２０５、及び側壁２０７によって閉じ込められた閉鎖容積と、を含みうる。ＬＥＤ２１０は、閉鎖容積内の下部面２０５の上部表面２０５ａに結合することができる。ＬＥＤ２１０は、ＬＣＤモジュール２０４を通じて処理されうると共に、その後に、ＬＣＤ表示装置２００の表示画面２３０に透過されうる、且つ、これに跨って分配されうる、プライマリ光（例えば、ＵＶ光、青色光、又は白色光）を提供するように構成することができる。いくつかの実施形態においては、ＬＥＤ２１０は、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍの範囲内において放出する青色ＬＥＤを有することができる。いくつかの実施形態においては、ＬＥＤ２１０は、約４４０ｎｍ〜約７００ｎｍの範囲、又は、その他の可能な光波長範囲、内において放出する白色ＬＥＤを有することができる。一実施形態においては、ＬＥＤ２１０のアレイは、上部表面２０５ａのエリアに跨って分散したＬＥＤの２次元アレイを有することができると共に、エリアは、表示画面２３０の表面エリアに等しいものであってよい。

[0056] 図２Ａには、２つの側壁２０７が示されているが、当業者は、光学空洞２１２は、様々な実施形態に従って、任意の数の側壁２０７を含みうることを理解するであろうことに留意されたい。例えば、光学空洞２１２は、立方体の形状を有することができると共に、側壁２０７に類似した４つの側壁を含むことができる。光学空洞２１２は、立方体の形状である、又は、その他のまっすぐな側部を有する形状を有する、ことに制限されてはいない。光学空洞２１２は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、様々な実施形態によれば、限定を伴うことなしに、円筒形、台形、球形、又は楕円形などの、任意のタイプの幾何学的形状を有するように構成することができる。また、図２Ａに示されている、光学空洞２１２の矩形の断面形状は、例示を目的としており、且つ、限定ではない、ことにも留意されたい。光学空洞２１２は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、様々な実施形態によれば、その他の断面形状（例えば、台形、長円形、菱形）を有しうる。

[0057] 光学空洞２１２の上部面２０３は、ＬＥＤ２１０からの光が、上部面２０３の上部表面２０３ａに跨る明るさの実質的に均一な分布を伴って、上部面２０３を通じて光学空洞２１２を離脱しうるように、光学的に拡散性及び透過性の層となるように、構成することができる。一実施形態においては、上部面２０３は、上部面２０３を離脱する光の明るさの実質的に均一な分布を提供するべく、ＬＥＤ２１０上において戦略的に配置された、光学的に透明なエリア及び光学的に半透明なエリアを含みうる。別の実施形態においては、上部面２０３は、上部面２０３を離脱する光の明るさの実質的に均一な分布を提供するように選択的に配置された、直径のサイズが変化する孔及び光学的に半透明なエリアを含みうる。

[0058] 下部面２０５及び／又は側壁２０７は、それぞれ、鏡面反射性の上部表面２０５ａ及び／又は鏡面反射性の側壁内部表面２０７ａを有するように構成された、１つ又は複数の材料（例えば、金属、非金属、及び／又は合金）から構築することができる。例えば、上部表面２０５ａ及び／又は側壁内部表面２０７ａは、鏡様の反射プロパティを有する鏡様の表面であってよい。いくつかの実施形態においては、上部表面２０５ａ及び／又は側壁内部表面２０７ａは、完全に鏡面反射性を有していてもよく、或いは、部分的に鏡面反射性を有していてもよく、且つ、部分的に散乱性を有していてもよい。

[0059] 代替実施形態においては、光学空洞２１２は、側壁内部表面２０７ａに結合された鏡面反射器２０９を含むことができる。鏡面反射器２０９は、光学的に透明な接着剤を使用することにより、側壁内部表面２０７ａに結合することができる。光学的に透明な接着剤は、テープ、様々な糊、シリコーンなどのポリマー組成物、などを有しうる。更なる光学的に透明な接着剤は、様々な例によれば、限定を伴うことなしに、ポリ（ビニルブチラル）、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、限定を伴うことなしに、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、フッ化シリコーン、並びに、ビニル及び水素化物置換シリコーンを含む、シリコーン及びシリコーンの派生物、限定を伴うことなしに、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、スチレンに基づいたポリマー、並びに、ジビニルベンゼンなどの二官能性モノマーと架橋されたポリマーを含みうる。

[0060] 鏡面反射性の上部表面２０５ａ及び側壁内部表面２０７ａ及び鏡面反射器２０９は、下部面２０５及び／又は側壁２０７を通じたＬＥＤ２１０からの光の吸収を大幅に極小化することができると共に、従って、光学空洞２１２内の輝度の損失を大幅に極小化することができると共に、ＢＬＵ２０２の光出力効率を増大させることができる。

[0061] 代替実施形態においては、ＢＬＵ２０２は、光学空洞２１２とＬＣＤモジュール２０４の間において配置された１つ又は複数の明るさ改善薄膜（ＢＥＦ：Brightness Enhancement Film）（図示されてはいない）を更に含むことができる。１つ又は複数のＢＥＦは、反射性及び／又は屈折性薄膜、反射性偏光器薄膜、光抽出特徴、光リサイクリング特徴、プリズム薄膜、溝薄膜、溝を有するプリズム薄膜、プリズム、ピッチ、溝、或いは、その他の適切な明るさ改善特徴を有することができる。ＢＥＦの明るさ改善特徴は、（例えば、光学空洞２１２からの青色光又はＵＶ光などの）プライマリ光の一部分を光学空洞２１２に向かって後方に反射し、これにより、プライマリ光のリサイクリングを提供するように構成することができる。

[0062] ＬＣＤモジュール２０４は、表示画面２３０への透過、及び、これに跨る分散、のための望ましい特性に対してＢＬＵ２０２から受け取られた光を処理するように構成することができる。いくつかの実施形態においては、ＬＣＤモジュール２０４は、第１及び第２偏光フィルタ２１４及び２２２などの１つ又は複数の偏光フィルタと、第１及び第２光学透明基材２１６及び２２８などの１つ又は複数の光学透明基材と、第１基材２１６上において２Ｄアレイとして構成されたスイッチング装置２１８．１〜２１８．６と、液晶（ＬＣ）溶液層２２０と、２Ｄアレイとして構成されたピクセル２２４．１及び２２４．２などの複数のピクセルと、表示画面２３０と、を含みうる。

[0063] いくつかの実施形態においては、ピクセル２２４．１は、サブピクセル２２６．１〜２２６．３を含むことができると共に、ピクセル２２４．２は、サブピクセル２２６．４〜２２６．６を含むことができる。いくつかの実施形態においては、ピクセル２２４．１及び２２４．２のそれぞれは、３色型であってよく、例えば、それぞれ、赤色サブピクセル２２６．１及び２２６．４、緑色サブピクセル２２６．２及び２２６．５、及び青色サブピクセル２２６．３及び２２６．６を有する。

[0064] 「赤色サブピクセル」という用語は、本明細書においては、可視スペクトルの赤色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する光を放出するピクセルのエリアを意味するべく使用されている。いくつかの実施形態においては、赤色波長領域は、約６２０ｎｍ〜約７５０ｎｍの範囲の波長を含むことができる。「緑色サブピクセル」という用語は、本明細書においては、可視スペクトルの緑色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する光を放出するピクセルのエリアを意味するべく使用されている。いくつかの実施形態においては、緑色波長領域は、約４９５ｎｍ〜約５７０ｎｍの範囲の波長を含むことができる。「青色サブピクセル」という用語は、本明細書においては、可視スペクトルの青色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する光を放出するピクセルのエリアを意味するべく使用されている。いくつかの実施形態においては、青色波長領域は、約４３５ｎｍ〜約４９５ｎｍの範囲の波長を含むことができる。

[0065] 個々のピクセル２２４．１及び２２４．２内の赤色、緑色、及び青色サブピクセル２２６．１〜２２６．６の配列順序は、例示を目的としており、且つ、限定ではない。ピクセル２２４．１及び２２４．２のそれぞれの内部の赤色、緑色、及び青色サブピクセルは、相互の関係において任意の順序において配列することができる。いくつかの実施形態においては、ピクセル２２４．１及び／又は２２４．２は、赤色、緑色、又は青色サブピクセル２２６．１〜２２６．６を有する単色型であってよい。図１に示されているピクセル及びスイッチング装置の数は、例示を目的としており、且つ、限定ではない。ＬＣＤモジュール２０４は、本開示の精神及び範囲を逸脱することなしに、任意の数のスイッチング装置及びピクセルを有しうる。

[0066] ＢＬＵ２０２からの光は、第１偏光フィルタ２１４を通じて偏光することができると共に、偏光された光は、ＬＣ溶液層２２０に透過することができる。ＬＣ溶液層２２０は、ＬＣ溶液層２２０からの光透過の量を制御するべく、シャッタとして機能しうる、ロッド形状の分子を有するＬＣ２３２を含むことができる。いくつかの実施形態においては、ＬＣ２３２は、３Ｄアレイとして構成することができる。ＬＣの３Ｄアレイのカラム２３４．１〜２３４．６は、個々のスイッチング装置２１８．１〜２１８．６によって独立的に制御することができる。いくつかの実施形態においては、スイッチング装置２１８．１〜２１８．６は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）などの、トランジスタを有しうる。ＬＣ２３２を制御することにより、カラム２３４．１〜２３４．６から個々のサブピクセル２２６．１〜２２６．６に移動する光の量を制御することができると共に、その結果、サブピクセル２２６．１〜２２６．６から透過される光の量を制御することができる。

[0067] ＬＣ２３２は、個々のスイッチング装置２１８．１〜２１８．６によってカラム２３４．１〜２３４．６に印加される電圧に応じて、様々な程度に捩じることができる。ＬＣ２３２の捩じれを制御することにより、ＬＣ溶液層２２０を通過する光の偏光角度を制御することができる。次いで、ＬＣ溶液層２２０を離脱した光は、第１偏光フィルタ２１４との関係において９０度において位置決めされうる第２偏光フィルタ２２２を通過しうる。ＬＣ溶液層２２０を離脱した、且つ、第２偏光フィルタ２２２に進入する、光の偏光の角度は、どれだけの光が、第２偏光フィルタ２２２を通過しうるのか、並びに、これから離脱しうるのか、を決定することができる。第２偏光フィルタ２２２は、その偏光の角度に基づいて、光を減衰することもでき、光を阻止することもでき、又は、光の減衰を伴わない通過を許容することもできる。

[0068] 次いで、ＬＣのカラム２３４．１〜２３４．６を通じて移動した、且つ、第２偏光フィルタ２２２から外に離脱した、光の部分は、サブピクセル２２６．１〜２２６．６の個々のものに進入することができる。光のこれらの部分は、表示画面２３０に跨る光分布の望ましい光学特性を実現するべく、サブピクセル２２６．１〜２２６．６の個々のものを通じた色フィルタリングのステージを経験しうる。いくつかの実施形態においては、サブピクセル２２６．１〜２２６．６のそれぞれは、サブピクセル２２６．１〜２２６．６に進入した光の部分をフィルタリングしうる燐光体薄膜２３６を含むことができる。

[0069] 燐光体薄膜２３６は、いくつかの実施形態によれば、ＱＤなどの発光ナノ構造（例えば、図６を参照して記述されているＱＤ６００）を含みうる。燐光体薄膜２３６は、ダウンコンバータであってよく、この場合に、サブピクセル２２６．１〜２２６．６の個々のものに進入する光（プライマリ光とも呼称される）の部分は、例えば、燐光体薄膜２３６内の発光ナノ構造により、吸収することができると共に、プライマリ光よりも低いエネルギー又は長い波長を有するセカンダリ光として再放出することができる。

[0070] いくつかの実施形態においては、赤色サブピクセル２２６．１及び２２６．４の燐光体薄膜２３６は、プライマリ光を吸収すると共に可視スペクトル光の赤色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する第１セカンダリ光を放出する発光ナノ構造を含むことができる。いくつかの実施形態においては、緑色サブピクセル２２６．２及び２２６．５の燐光体薄膜２３６は、プライマリ光を吸収すると共に可視スペクトル光の緑色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する第２セカンダリ光を放出する発光ナノ構造を含みうる。

[0071] いくつかの実施形態においては、ＢＬＵ２０２がＵＶ−ＬＥＤ２１０を有する際には、青色サブピクセル２２６．３及び２２６．６の燐光体薄膜２３６は、プライマリ光を吸収すると共に可視スペクトル光の青色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する第３セカンダリ光を放出する発光ナノ構造を含むことができる。

[0072] いくつかの実施形態においては、燐光体薄膜２３６は、第２偏光フィルタ２２２上において或いは光学透明基材（図示されてはいない）上において相互に隣接した状態で配置されたセグメント化された薄膜であってよい。セグメント化された燐光体薄膜２３６は、インターフェイスを通じたプライマリ光の漏洩を防止するべく、隣接する燐光体薄膜２３６の間のインターフェイスにおいて無視可能なギャップが存在するような方式により、配置することができる。代替実施形態においては、燐光体薄膜２３６のそれぞれは、連続的な燐光体薄膜の異なる領域であってよい。

[0073] これに加えて、サブピクセル２２６．１〜２２６．６のそれぞれは、いくつかの実施形態によれば、燐光体薄膜２３６上において配置された遮光要素２３８を含みうる。燐光体薄膜２３６から放出されたセカンダリ光は、表示画面２３０に移動する前に、遮光要素２３８の対応するものを通じてフィルタリングすることができる。

[0074] 遮光要素２３８は、セカンダリ光（例えば、上述の第１、第２、及び／又は第３セカンダリ光）が通過することを許容し、且つ、燐光体薄膜２３６によって吸収されず、且つ、セカンダリ光にダウンコンバージョンされない、プライマリ光（例えば、青色光又はＵＶ光）の部分を阻止することを許容するように、構成することができる。燐光体薄膜２３６から外に漏洩しうる、プライマリ光の望ましくない部分は、吸収及び／又は散乱させることにより、阻止することができる。燐光体薄膜２３６から表示画面２３０への、変換されていないプライマリ光の漏洩は、ＬＣＤ表示装置２００の色域カバレッジに対して悪影響を及ぼしうる。また、このような漏洩を防止するための遮光要素２３８の使用は、燐光体薄膜２３６内において含まれている発光ナノ構造の密度を低減することにより、ＬＣＤ表示装置２００の製造費用の低減をも支援しうる。プライマリ光の実質的にすべての部分を吸収するべく、発光ナノ構造を使用する代わりに、発光ナノ構造の密度が低減されてもよく、燐光体薄膜２３６内において吸収されないプライマリ光の任意の部分は、遮光要素２３８により、フィルタリングによって除去することができる。

[0075] また、遮光要素２３８は、ＬＣＤ表示装置２００の望ましい色域カバレッジを実現するべく、セカンダリ光（例えば、上述の第１、第２、及び／又は第３セカンダリ光）のスペクトル放出幅（放出スペクトルの幅とも呼称される）をチューニングするように構成することもできる。スペクトル放出幅のチューニングは、明るさの大きな減少を伴うことなしに、望ましい色域カバレッジを実現するべく、そのスペクトル放出幅を狭めるためにセカンダリ光から１つ又は複数の波長を吸収することを必要としうる。例えば、遮光要素２３８を有していない表示装置との比較において、このチューニングプロセスに起因して、明るさの１０％未満（例えば、約８％、約５％、約３％、又は約１％）の減少が存在しうる。ＱＤなどの発光ナノ構造を有する燐光体薄膜２３６からのセカンダリ光は、通常、狭いスペクトル放出幅を有していることから、チューニングプロセスは、類似の色域カバレッジを実現するべく、現時点の、ＱＤに基づいてはいない表示装置において必要とされている望ましい色域カバレッジを実現するための広い範囲の波長の吸収を必要とはしないであろう。

[0076] 広いスペクトル放出幅は、例えば、Ｒｅｃ．２０２０色空間の広い色域カバレッジを実現する際の、現時点のＱＤには基づいていない表示装置（例えば、ＹＡＧ−燐光体に基づいた表示装置）における制限のうちの１つである。現時点のＱＤには基づいていない表示装置内における遮光要素２３８などの吸収要素の使用は、広い色域カバレッジ（例えば、８０〜９０％のＲｅｃ．２０２０色域カバレッジ）を、但し、明るさの大きな減少という犠牲の下に、実現しうる。このような明るさにおける減少は、現時点の表示装置の画像品質に悪影響を及ぼしうる、のみならず、ＨＤＲ撮像規格の下において必要とされている明るさレベルを充足することにも失敗しうる。

[0077] 遮光要素２３８は、１つ又は複数の非燐光体材料を含むことができる。即ち、１つ又は複数の非燐光体材料は、光吸収プロパティ及び／又は光散乱プロパティを有するが、光放出プロパティを有してはいない。１つ又は複数の非燐光体材料は、上述の阻止及びチューニングプロセスにおいて吸収及び／又は散乱を必要としている１つ又は複数の波長又は波長の範囲のみを、吸収するためのその光学吸収プロパティ、並びに、散乱させるためのその散乱プロパティ、に基づいて、選択することができる。いくつかの実施形態においては、１つ又は複数の非燐光体材料は、同一の吸収プロパティを含むことができる。いくつかの実施形態においては、１つ又は複数の非燐光体材料のそれぞれは、相互に異なる吸収プロパティを含む。

[0078] １つ又は複数の非燐光体材料は、遮光要素２３８を形成するべく、ＬＣＤ表示装置２００の燐光体薄膜２３６又は任意のその他の層／構造上において低廉に配置されうるように、選択することができる。例えば、１つ又は複数の非燐光体材料は、色素（例えば、狭帯域有機励起Ｐ４９１色素）、インク、塗料、ポリマー材料、及び／又は、噴霧、塗布、スピン被覆、印刷されうる、或いは、任意のその他の適切な低温（例えば、１００℃未満）堆積方法が実行されうる、任意の材料であってよい。印刷は、例えば、プロッタ、インジェットプリンタ、又はスクリーンプリンタを使用することにより、実行することができる。いくつかの実施形態においては、１つ又は複数の非燐光体材料は、燐光体薄膜２３８上において直接的に堆積することができる。いくつかの実施形態においては、１つ又は複数の非燐光体材料は、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、シリコーン、又はこれらの組合せの薄膜又は粒子（例えば、約１００ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲の直径を有する粒子）を含む散乱材料であってよい。いくつかの実施形態においては、遮光要素２３８は、その上部において配置された１つ又は複数の非燐光体材料を有する基材を含むことができる。

[0079] いくつかの実施形態においては、遮光要素２３８は、燐光体薄膜２３６上において又は光学透明基材（図示されてはいない）上において相互に隣接した状態において配置された、セグメント化された薄膜であってよい。セグメント化された遮光要素２３８は、隣接する遮光要素２３８の間のインターフェイスにおいて無視可能なギャップが存在するような方式により、配置することができる。代替実施形態においては、遮光要素２３８のそれぞれは、燐光体薄膜２３６上において配置された連続的な薄膜の異なる領域であってよい。従って、図２Ａは、正確な縮尺によって描かれてはいない。

[0080] いくつかの実施形態においては、遮光要素２３８は、図２Ａにおけるように、別個の構造でなくてもよく、燐光体薄膜２３６内に含まれていてもよい。即ち、燐光体薄膜２３６は、遮光要素２３８と共に、上述の発光ナノ構造を有する複合薄膜であってもよい。色素、インク、塗料、ポリマー材料、散乱材料（例えば、約１００ｎｍ〜約５００μｍの範囲の直径を有する粒子）、或いは、これらの組合せなどの遮光要素２３８の１つ又は複数の非燐光体材料が、燐光体薄膜２３６のマトリックス内において内蔵されてもよく、或いは、この内部に組み込まれてもよい。１つ又は複数の非燐光体材料は、燐光体薄膜２３６のマトリックス内において分散されうる、ナノ構造化された材料を含みうる。これらのナノ構造化された材料は、光吸収プロパティ及び／又は光散乱プロパティを有しうると共に、なんらの光放出プロパティをも有していなくてもよい。いくつかの実施形態においては、遮光要素２３８は、光学透明基材２２８内において含まれていてもよく、この光学透明基材も、ＬＣＤモジュール２０４及び／又はＢＬＵ２０２の基礎を成す層及び／又は構造に対して環境的な封止を提供するように構成することができる。代替実施形態においては、遮光要素２３８は、第２偏光フィルタ２２２内において含まれていてもよく、この第２偏光フィルタは、基材２２８と燐光体薄膜２３６の間において位置決めすることができる。

[0081] 表示画面２３０は、画像を生成するように構成することができる。表示画面２３０は、一実施形態によれば、タッチスクリーンディスプレイであってよい。ＬＣＤ表示装置２００は、例えば、ＬＣ溶液層２２０の両側部において、光学空洞２１２とＬＣＤモジュール２０４の間において、或いは、ＬＣＤ表示装置２００の任意のその他の要素の間において、などのように、ＬＣＤ表示装置２００内の隣接する要素の任意ものの間において配置された１つ又は複数の媒体材料（図示されてはいない）を更に含みうる。１つ又は複数の媒体材料は、限定を伴うことなしに、基材、真空、空気、ガス、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、硬化された材料、光学結合材料、屈折率整合若しくは不整合材料、屈折率勾配材料、クラッディング若しくはアンチ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、明るさ改善材料、散乱若しくは拡散器材料、反射性若しくは反射防止材料、波長選択性材料、波長選択性反射防止材料、又は、その他の適切な媒体材料を含みうる。適切な材料は、シリコーン、シリコーンゲル、シリカゲル、エポキシ（例えば、Loctile（商標）のEpoxy E-30CL）、アクリレート（例えば、3M（商標）のAdhesive 2175）を含みうる。１つ又は複数の媒体材料は、硬化可能なゲル又は液体として適用されてもよく、且つ、堆積の最中又は後に硬化されてもよく、或いは、堆積の前に事前形成及び事前硬化されてもよい。硬化方法は、ＵＶ硬化、熱硬化、化学硬化、又は当技術分野において既知のその他の適切な硬化方法を含みうる。屈折率整合媒体材料は、ＢＬＵ２０２の要素とＬＣＤモジュール２０４の間の光学的損失を極小化するべく、選択することができる。

[0082] ＬＣＤ表示装置２００は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、様々な実施形態によれば、限定を伴うことなしに、円筒形、台形、球形、又は楕円形などの、幾何学的形状を有しうる。ＬＣＤ表示装置２００は、形状が立方体であること、又は、その他のまっすぐな側部を有する形状を有すること、に限定されるものではない。ＬＣＤ表示装置２００の矩形の断面形状は、例示を目的としたものであり、且つ、限定ではないことに留意されたい。ＬＣＤ表示装置２００は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、様々な実施形態によれば、その他の断面形状（例えば、台形、長円形、菱形）を有しうる。また、図２Ａには、光学空洞２１２、基材２１６及び２２８、偏光フィルタ２１４及び２２２、及び表示画面２３０が、Ｘ軸に沿って類似の寸法を有するべく示されているが、当業者は、これらのコンポーネントのそれぞれは、様々な実施形態に従って、１つ又は複数の方向において相互に異なる寸法を有しうることを理解するであろうことに留意されたい。

[0083] 図２Ｂは、ＬＣＤ表示装置２００の一代替実施形態であるＬＣＤ表示装置２００＊を示している。ＬＣＤ表示装置２００＊は、青色ＬＥＤを有するＬＥＤ２１０を含むことができる。ＬＣＤ表示装置２００＊は、上述の燐光体薄膜２３６及び遮光要素２３８の代わりに、薄膜要素２３６＊及び２３８＊を有する、青色サブピクセル２２６．３＊及び２２６．６＊を更に含みうる。薄膜要素２３６＊及び２３８＊は、ＱＤなどの発光ナノ構造を排除することができると共に、青色ＬＥＤ２１０からの青色光にとって光学的に透明であってよい。このような排除及び透明性が可能でありうる理由は、青色ＬＥＤ２１０からのプライマリ青色光のダウンコンバージョン及び／又は青色光の阻止が、青色サブピクセル２２６．３＊及び２２６．６＊については、必要とされえないからである。いくつかの実施形態においては、薄膜要素２３６＊及び２３８＊は、青色サブピクセル２２６．３＊及び２２６．６＊からの光の角度分布が、緑色サブピクセル２２６．２及び２２６．５及び赤色サブピクセル２２６．１及び２２６．４からのものとマッチングするように、青色ＬＥＤ２１０からの青色光を散乱させるべく、散乱コンポーネントを含む。

[0084] 表示装置２００、ＬＣＤモジュール２０４、ピクセル２２４．１及び２２４．２、及びサブピクセル２２６．３及び２２６．６の上述の説明は、そうではない旨が言及されていない限り、表示装置２００＊、ＬＣＤモジュール２０４＊、ピクセル２２４．１＊及び２２４．２＊、並びに、サブピクセル２２６．３＊及び２２６．６に適用される。図２Ａの要素と同一の注記を有する図２Ｂの要素については、上述されている。サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊は、いくつかの実施形態によれば、個々のサブピクセル２２６．４、２２６．５、及び２２６．６＊と構造、組成、及び機能において類似していてもよい。サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊の説明は、そうではない旨が言及されていない限り、それぞれ、サブピクセル２２６．４、２２６．５、及び２２６．６＊に適用される。

[0085] いくつかの実施形態においては、サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊は、これらのサブピクセルからの光が分配される表示画面２３０のプレーンに対して実質的に平行でありうるプレーン（例えば、ＸＹプレーン）に沿って放出性表面を有することができる。「サブピクセルの放出性表面」という用語は、本明細書においては、表示装置の表示画面に向かって光が放出されるサブピクセルの最上部層の表面を意味するべく、使用されている。

[0086] いくつかの実施形態においては、遮光要素２３８及び薄膜２３８＊の上部表面２３８．１ｓ、２３８．２ｓ、及び２３８．３ｓ＊は、それぞれ、サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊の放出性表面を形成することができる。同様に、上部表面２３８．４ｓ、２３８．５ｓ、２３８．６ｓ＊は、それぞれ、サブピクセル２２６．４、２２６．５、及び２２６．６＊の放出性表面を形成することができる。

[0087] 代替実施形態においては、サブピクセル２２６．１、２２６．２、２２６．３＊、２２６．４、２２６．５、及び２２６．６＊は、遮光要素２３８及び薄膜２３８＊を排除することができると共に、これらのサブピクセル内の最上部層として、燐光体薄膜２３６及び薄膜要素２３６＊を有することができる。この実施形態においては、上部表面２３６．１ｓ、２３６．２ｓ、２３６．３ｓ＊、２３６．４ｓ、２３６．５ｓ、及び２３６．６ｓ＊は、これらのサブピクセルの放出性表面を形成しうる。

[0088] いくつかの実施形態においては、サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊の放出性表面の面積（放出性表面の面積とも呼称される）は、サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊のそれぞれから放出された合計光が、望ましい白色ポイントを生成するようなものになっている。例えば、サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊のそれぞれのものの放出性表面の面積は、それぞれ、赤色、緑色、及び青色サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊のそれぞれのものからの総輝度が、ハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）撮像規格によって必要とされている表示画面２３０上の望ましい白色ポイント値及び明るさを実現するように、選択することができる。

[0089] サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊の放出性表面の相対的面積は、それぞれ、サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊から放出された赤色、緑色、及び青色光の相対的輝度に基づいたものであってもよい。「輝度」という用語は、本明細書においては、放出性表面からの単位面積当たりの光強度を意味するべく使用されている。これらの赤色、緑色、及び青色光の相対的輝度は、赤色及び緑色サブピクセル２２６．１及び２２６．２の燐光体薄膜２３６内のＱＤ（例えば、図６のＱＤ６００）などの発光ナノ構造のダウンコンバージョン効率と、青色ＬＥＤ２１０からの青色光の輝度と、に依存しうる。

[0090] サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊のそれぞれのものの放出性表面の面積が実質的に同一である例においては、青色ＬＥＤ２１０からのプライマリ青色光の輝度は、赤色及び緑色サブピクセル２２６．１及び２２６．２から放出される赤色及び／又は緑色光の輝度よりも強力であってよい。この青色光の相対的に大きな輝度の理由は、サブピクセル２２６．３＊からの青色光が、プライマリ青色光のダウンコンバージョンから、ではなく、青色ＬＥＤ２１０から、のプライマリ青色光であるから、というものでありうる。プライマリ光のダウンコンバージョンは、放出された赤色及び／又は緑色光のケースにおけると同様に、プライマリ光の輝度の一部分を失う場合があり、これは、個々のサブピクセル２２６．１及び２２６．２内のプライマリ青色光のダウンコンバージョンの結果としてもたらされる。従って、サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊の放出性表面の相対的面積は、赤色及び緑色サブピクセル２２６．１及び２２６．２の燐光体薄膜２３６内の発光ナノ構造のダウンコンバージョン効率と、青色ＬＥＤ２１０からのプライマリ青色光の輝度と、に依存しうる。

[0091] いくつかの実施形態においては、青色サブピクセル２２６．３＊の放出性表面の面積は、赤色サブピクセル２２６．１及び／又は緑色サブピクセル２２６．２の放出性表面の面積よりも小さくてよい。いくつかの実施形態においては、サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊の放出性表面の面積の間の第１比率及びサブピクセル２２６．４、２２６．５、及び２２６．６＊の放出性表面の面積の間の第２比率は、それぞれ、約２：２：１〜約６：６：１の範囲（例えば、約２：３：１、約３：２：１、約３：３：１、約４：３：１、約３：４：１、約４：４：１、約５：４：１：、約４：５：１、約５：５：１、約６：５：１、約５：６：１、又は約６：６：１）であってよい。このようなサブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊の寸法は、ピクセル当たりに等しいサイズの赤色、緑色、及び青色サブピクセルを有するＬＣＤ表示装置との比較において、白色ポイント値における、ＬＣＤ表示装置２００＊の明るさの６０％超（例えば、約７０％、約８０％、又は約９０％）の増大を実現することができる。

[0092] いくつかの実施形態においては、サブピクセル２２６．１、２２６．２、及び２２６．３＊の組み合わせられた放出性表面の面積は、ピクセル２２４．１の放出性表面の面積を形成することができると共に、サブピクセル２２６．４、２２６．５、及び２２６．６＊の組み合わせられた放出性表面の面積は、ピクセル２２４．２の放出性表面の面積を形成することができる。いくつかの実施形態においては、ピクセル２２４．１＊及び２２４．２＊の放出性表面の面積は、相互に実質的に等しくてもよいが、個々の第１及び第２比率は、相互に異なっている。

[0093] 本明細書における開示に基づいて、当業者は、第１及び第２比率のその他の比率が本開示の範囲及び精神に含まれていることを認識するであろう。

[0094] 図３は、一実施形態によるエッジ照明型のＬＣＤ表示装置３００の分解断面図の概略図を示している。ＬＣＤ表示装置３００は、ＢＬＵ３０２と、ＬＣＤモジュール２０４と、を含むことができる。図２Ａの要素と同一の注記を有する図３の要素については、上述されている。

[0095] ＢＬＵ３０２は、ＬＥＤ３１０（例えば、青色ＬＥＤ又はＵＶ−ＬＥＤ）と、光ガイドプレート（ＬＧＰ）３１２と、反射器３０８と、を含みうる。ＢＬＵ３０２は、ＬＣＤモジュール２０４を通じて処理されうると共に、その後に、表示画面２３０に透過されうる、且つ、これに跨って分散されうる、プライマリ光（例えば、青色光又はＵＶ光）を提供するように構成することができる。青色ＬＥＤは、約４４０ｎｍ〜約４７０ｎｍの範囲内において放出することができる。一実施形態によれば、青色ＬＥＤは、例えば、４５０ｎｍの波長において青色光を放出するＧａＮ−ＬＥＤであってよい。

[0096] ＬＧＰ３１２は、いくつかの実施形態によれば、光ファイバケーブル、プレート、薄膜、容器、又はその他の構造などの、ポリマー又はガラスの固体ボディを含むことができる。ＬＧＰ３１２のサイズは、最終用途と、ＬＥＤ３１０の特性と、に依存しうる。ＬＧＰ３１２の厚さは、ＬＥＤ３１０の厚さに整合したものであってよい。ＬＧＰ３１２のその他の寸法は、ＬＥＤ３１０の寸法を超えて延在するように設計することができると共に、数十ミリメートルから数十〜数百センチメートルのレベルであってよい。

[0097] いくつかの実施形態においては、ＬＧＰ３１２の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、メチルメタクリレート、スチレン、アクリルポリマー樹脂、ガラス、又はその他の適切なＬＧＰ材料を含みうる。ＬＧＰ３１２用の適切な製造方法は、射出成形、押出成形、又はその他の適切な実施形態を含みうる。ＬＧＰ３１２は、ＬＣＤモジュール２０４に進入するプライマリ光が均一な色及び明るさを有しうるように、均一なプライマリ光の放出を提供するように構成することができる。ＬＧＰ３１２は、ＬＧＰ５１２の表面全体にわたって実質的に均一な厚さを含みうる。或いは、この代わりに、ＬＧＰ３１２は、ウェッジ様の形状を有することもできる。いくつかの実施形態においては、ＬＧＰ３１２は、ＬＥＤ３１０に光学的に結合されていてもよく、且つ、ＬＥＤ３１０に物理的に接続されていてもよく、又は、これから取り外されてもよい。ＬＧＰ３１２をＬＥＤ３１０に物理的に接続するべく、光学透明接着剤を使用することができる（図示されてはいない）。

[0098] いくつかの実施形態においては、ＢＬＵ３０２は、ＬＥＤのアレイを含んでいてもよく（図示されていない）、このそれぞれは、構造及び機能において、ＬＥＤ３１０に類似したものであってよい。ＬＥＤのアレイは、ＬＧＰ３１２に隣接していてもよく、且つ、図２Ａを参照して上述したように、処理及び表示画面２３０への後からの伝達のために、ＬＣＤモジュール２０４にプライマリ光を提供するように構成することができる。

[0099] いくつかの実施形態においては、反射器３０８は、ＬＧＰ５１２から放出される光の量を増大させるように構成することができる。反射器３０８は、反射性ミラー、反射器粒子の薄膜、反射性金属薄膜、又はその他の適切な従来の反射器などの、適切な材料を有しうる。いくつかの実施形態においては、反射器３０８は、白色薄膜を含みうる。いくつかの実施形態においては、反射器３０８は、散乱、拡散器、又は明るさ改善特徴などの、更なる機能又は特徴を含みうる。

[0100] 代替実施形態においては、ＬＣＤ表示装置３００は、図２Ａに示されているＬＣＤモジュール２０４の代わりに、図２Ｂに示されているＬＣＤモジュール２０４＊を有することができる。

有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置の例示用の実施形態
[0101] 図４は、一実施形態による、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示装置４００の分解断面図の概略図を示している。ＯＬＥＤ表示装置４００は、一実施形態によれば、バックプレート４１８と、バックプレート４１８上において２Ｄアレイとして構成された複数のピクセル４２４と、透過性カバープレート４３０と、を含むことができる。図４に示されているピクセルの数は、例示を目的としており、且つ、限定ではない。ＯＬＥＤ表示装置４００は、本開示の精神及び範囲を逸脱することなしに、任意の数のピクセルを有することができる。

[0102] カバープレート４３０は、画像を生成するための表示画面として機能しうると共に／又は、ＯＬＥＤ表示装置４００の基礎を成す構造に対する環境的な封止を提供するように構成することができる。また、カバープレート４３０は、ＯＬＥＤ表示装置４００のその他のコンポーネント（例えば、電極）が配置されうる光学透明基材となるように構成することもできる。いくつかの実施形態においては、ピクセル４２４は、赤色、緑色、及び青色サブピクセルを有する３色型であってよい。いくつかの実施形態においては、ピクセル４２４は、赤色、緑色、又は青色サブピクセルを有する単色型であってよい。いくつかの実施形態においては、ＯＬＥＤ表示装置４００は、３色型及び単色型ピクセル４２４の両方の組合せを有することができる。

[0103] ＯＬＥＤ表示装置４００は、ピクセル４２４の制御回路（図示されてはいない）を更に含むことができる。ピクセル４２４は、例えば、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの、スイッチング装置によって独立的に制御することができる。ＯＬＥＤ表示装置４００は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、様々な実施形態によれば、限定を伴うことなしに、円筒形、台形、球形、又は楕円形などの、幾何学的形状を有することができる。バックプレート４１８、ピクセルのアレイ４２４、及びカバープレート４３０は、図４においては、Ｘ軸に沿って類似の寸法を有するものとして示されているが、当業者は、これらのコンポーネントのそれぞれは、様々な実施形態に従って、１つ又は複数の方向において、相互に異なる寸法を有しうることを理解するであろうことに留意されたい。

[0104] 図５Ａは、一実施形態によるＯＬＥＤ表示装置の３色型のピクセル５２４の分解断面図を示している。図４のＯＬＥＤ表示装置４００のピクセル４２４のうちの１つ又は複数は、ピクセル５２４に類似した構成を有しうる。ピクセル５２４は、赤色サブピクセル５４０、緑色サブピクセル５４２、及び青色サブピクセル５４４を含むことができる。赤色、緑色、及び青色サブピクセル５４０、５４２、及び５４４の配列順序は、例示を目的としており、且つ、限定ではない。赤色、緑色、及び青色サブピクセル５４０、５４２、及び５４４は、相互の関係において任意の順序において配列することができる。

[0105] 赤色、緑色、及び青色サブピクセル５４０、５４２、及び５４４のそれぞれは、光源５４６（例えば、青色ＯＬＥＤ又はＵＶ−ＯＬＥＤ）と、遮光要素５４８と、を含みうる。遮光要素２３８の上述の説明は、そうではない旨が言及されていない限り、遮光要素５４８に適用される。

[0106] 赤色サブピクセル５４０は、赤色サブピクセル５４０の光源５４６の放出表面上において配置された燐光体薄膜５５０を更に含むことができる。燐光体薄膜５５０は、赤色サブピクセル５４０の光源５４６からプライマリ光を吸収すると共に可視スペクトルの赤色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する赤色光を放出する、ＱＤ（例えば、図６を参照して記述されているＱＤ６００）などの、発光ナノ構造を有することができる。

[0107] 緑色サブピクセル５４２は、緑色サブピクセル５４２の光源５４６の放出表面上において配置された燐光体薄膜５５２を更に含むことができる。燐光体薄膜５５２は、緑色サブピクセル５４２の光源５４６からのプライマリ光を吸収すると共に可視スペクトルの緑色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する緑色光を放出する、ＱＤ（例えば、図６を参照して記述されているＱＤ６００）などの、発光ナノ構造を有することができる。

[0108] 青色サブピクセル５４４は、一実施形態によれば、光源５４６がＵＶ−ＯＬＥＤを有する際には、青色サブピクセル５４４の光源５４６の放出表面上において配置された燐光体薄膜５５４を更に含むことができる。燐光体薄膜５５４は、ＵＶ−ＯＬＥＤからのプライマリ光を吸収すると共に可視スペクトルの青色波長領域内のプライマリ放出ピーク波長を有する青色光を放出する、ＱＤ（例えば、図６を参照して記述されているＱＤ６００）などの、発光ナノ構造を有することができる。

[0109] 遮光要素５４８は、図４のカバープレート４３０などのカバープレートへの移動の前に個々の燐光体薄膜５５０、５５２、及び５５４から放出された赤色、緑色、及び青色光をフィルタリングするように構成することができる。遮光要素５４８は、個々の燐光体薄膜５５０、５５２、及び５５４からの赤色、緑色、及び青色光が通過することを許容し、且つ、燐光体薄膜５５０、５５２、及び５５４によって吸収されない、且つ、それぞれ、赤色、緑色、及び青色光にダウンコンバージョンされない、光源５４６からのプライマリ光の部分を阻止することを許容するように構成することができる。燐光体薄膜５５０、５５２、及び５５４から外に漏洩しうるプライマリ光の望ましくない部分は、吸収及び／又は散乱させることにより、阻止することができる。また、遮光要素５４８は、ＯＬＥＤ表示装置４００の望ましい色域カバレッジを実現するべく、個々の燐光体薄膜５５０、５５２、及び５５４から放出される赤色、緑色、及び青色光のスペクトル放出幅（放出スペクトルの幅とも呼称される）をチューニングするように構成することもできる。

[0110] いくつかの実施形態においては、遮光要素５４８は、図５Ａに示されているように、別個の構造でなくてもよく、且つ、燐光体薄膜５５０、５５２、及び５５４内において含まれていてもよい。即ち、燐光体薄膜５５０、５５２、及び５５４は、遮光要素５４８と共に、上述のように、発光ナノ構造を有する複合薄膜であってよい。色素、インク、塗料、ポリマー材料、散乱材料（例えば、約１００ｎｍ〜約５００ｎｍの範囲の直径を有する粒子）、或いは、これらの組合せなどの、遮光要素５４８の１つ又は複数の非燐光体材料が、燐光体薄膜５５０、５５２、及び５５４のマトリックス内において内蔵されてもよく、或いは、埋め込まれてもよい。１つ又は複数の非燐光体材料は、燐光体薄膜５５０、５５２、及び５５４のマトリックス内において分散されうるナノ構造化された材料を含みうる。ナノ構造化された材料は、光吸収プロパティ及び又は光散乱プロパティを有することができると共に、なんらの光放出プロパティを有していなくてもよい。

[0111] 図５Ｂは、図５Ａに示されているＯＬＥＤに基づいたピクセル５２４の一代替実施形態である、ピクセル５２４＊を示している。ピクセル５２４＊は、青色ＯＬＥＤを有する光源５４６を含むことができる。ピクセル５２４＊は、上述の燐光体薄膜５５４及び遮光要素５４８の代わりに、光学透明薄膜５５４＊及び５４８＊を更に含みうる。光学透明薄膜５５４＊及び５４８＊は、ＱＤなどの発光ナノ構造を排除することができると共に、青色ＯＬＥＤ５４６からの青色光にとって光学的に透明であってよい。このような排除及び透明性が可能でありうる理由は、青色ＯＬＥＤ５４６からのプライマリ青色光のダウンコンバージョン及び／又は青色光の阻止が、青色サブピクセル５４４＊の場合には、不要でありうるからである。

[0112] 青色サブピクセル５４４の上述の説明は、そうではない旨が言及されていない限り、青色サブピクセル５４４＊に適用される。図５Ａの要素と同一の注記を有する図５Ｂの要素については、上述されている。

[0113] いくつかの実施形態においては、サブピクセル５４０、５４２、及び５４４＊は、これらのサブピクセルからの光が分配される表示画面（例えば、表示画面４３０）のプレーンに対して実質的に平行でありうるプレーン（例えば、ＸＹプレーン）に沿って放出性表面を有することができる。いくつかの実施形態においては、遮光要素５４８及び薄膜５４８＊の上部表面５４０ｓ、５４２ｓ、及び５４８＊は、それぞれ、サブピクセル５４０、５４２、及び５４４＊の放出性表面を形成することができる。

[0114] 代替実施形態においては、サブピクセル５４０、５４２、及び５４４＊は、遮光要素５４８及び薄膜５４８＊を排除することができると共に、これらのサブピクセルの最上部層として燐光体薄膜５５０及び５５２及び薄膜５５４＊を有しうる。この実施形態においては、上部表面５５０ｓ、５５２ｓ、及び５５４＊は、これらのサブピクセルの放出性表面を形成することができる。

[0115] いくつかの実施形態においては、サブピクセル５４０、５４２、及び５４４＊の放出性表面の面積は、サブピクセル５４０、５４２、及び５４４＊のそれぞれのものから放出される総輝度が望ましい白色ポイントを生成するようなものになっている。これらの放出性表面の相対面積は、それぞれ、サブピクセル５４０、５４２、及び５４４＊から放出される赤色、緑色、及び青色光の相対輝度に基づいたものであってよい。これらの赤色、緑色、及び青色光の相対輝度は、個々の赤色及び緑色サブピクセル５４０及び５４２の燐光体薄膜５５０及び５５２内のＱＤ（例えば、図６のＱＤ６００）などの発光ナノ構造のダウンコンバージョン効率と、青色ＯＬＥＤ５４６からの青色光の輝度と、に依存しうる。従って、サブピクセル５４０、５４２、及び５４４＊の放出性表面の相対面積は、赤色及び緑色サブピクセル５４０及び５４２の発光ナノ構造のダウンコンバージョン効率と、青色ＯＬＥＤ５４６からのプライマリ青色光の輝度と、に依存しうる。

[0116] いくつかの実施形態においては、青色サブピクセル５４４＊の放出性表面の面積は、赤色サブピクセル５４２及び／又は緑色サブピクセル５４２の放出性表面の面積よりも小さくてよい。いくつかの実施形態においては、サブピクセル５４０、５４２、及び５４４＊の放出性表面の面積の間の比率は、約３：３：１〜約６：６：１の範囲（例えば、約４：３：１、約３：４；１、約４：４：１、約５：４：１、約４：５：１、約５：５：１、約６：５：１、約５：６：１、或いは、６：６：１）をとりうる。

[0117] いくつかの実施形態においては、サブピクセル５４０、５４２、及び５４４＊の組み合わせられた放出性表面の面積は、ピクセル５２４＊の放出性表面の面積を形成することができる。いくつかの実施形態においては、隣接するピクセル（例えば、ピクセル５２４＊のペア）の放出性表面の面積は、相互に実質的に等しくてもよいが、隣接するピクセルの個々のものの内部に含まれているサブピクセルの放出表面の面積の間の比率は、相互に異なっている。

障壁層によって被覆されたナノ構造の例示用の実施形態
[0118] 図６は、一実施形態による障壁層によって被覆された発光ナノ構造（ＮＳ）６００の断面構造を示している。いくつかの実施形態においては、ＮＳ６００の群が、燐光体薄膜２３６、５５０、５５２、及び／又は５５４内に含まれていてもよい。障壁層によって被覆されたＮＳ６００は、ＮＳ６０１と、障壁層６０６と、を含む。ＮＳ６０１は、コア６０２と、シェル６０４と、を含む。コア６０２は、相対的に大きなエネルギーの吸収の際に光を放出する半導体性材料を含む。コア６０２用の半導体性材料の例は、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、硫化鉛（ＰｂＳ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、リン化インジウムガリウム（ＩｎＧａＰ）、セレン化カドミウム亜鉛（ＣｄＺｎＳｅ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、及びテルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）を含む。直接的なバンドギャップを有する任意のその他のＩＩ−ＶＩ、ＩＩＩ−Ｖ、三元、又は四元の半導体構造も同様に使用することができる。また、一実施形態においては、コア６０２は、いくつかの例を提供すれば、金属、合金などの１つ又は複数のドーパントを含みうる。金属ドーパントの例は、限定を伴うことなしに、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、プラチナ（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、又はこれらの組合せを含みうる。コア６０２内における１つ又は複数のドーパントの存在は、ドーピングされていないＮＳとの比較において、ＮＳ６０１の構造的及び光学的な安定性及びＱＹを改善することができる。

[0119] コア６０２は、一実施形態によれば、直径において２０ｎｍ未満のサイズを有することができる。別の実施形態においては、コア６０２は、直径において約１ｎｍ〜約５ｎｍのサイズを有することができる。ナノメートル範囲において、コア６０２のサイズと、その結果として、ＮＳ６０１のサイズと、を適合させる能力は、光スペクトルの全体における光放出カバレッジを可能にしている。一般に、相対的に大きなＮＳは、スペクトルの赤色端部に向かう光を放出する一方で、相対的に小さなＮＳは、スペクトルの青色端部に向かう光を放出する。この効果は、相対的に大きなＮＳは、相対的に小さなＮＳよりも、相対的に近接した状態において離隔したエネルギーレベルを有することから生じている。この結果、ＮＳは、相対的に乏しいエネルギーを含む光子、即ち、スペクトルの赤色端部に相対的に近接したもの、を吸収することができる。

[0120] シェル６０４は、コア６０２を取り囲み、且つ、コア６０２の外側表面上において配置されている。シェル６０４は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）、硫化亜鉛カドミウム（ＺｎＣｄＳ）、硫化セレン化亜鉛（ＺｎＳｅＳ）、及び硫化亜鉛（ＺｎＳ）を含みうる。一実施形態においては、シェル６０４は、例えば、１つ又は複数の単一層などの、厚さ６０４ｔを有しうる。その他の実施形態においては、シェル６０４は、約１ｍｍ〜約５ｍｍの厚さ６０４ｔを有しうる。シェル６０４は、コア６０２との間の格子不整合の低減及びＮＳ６０１のＱＹの改善を支援するべく、利用することができる。また、シェル６０４は、ＮＳ６０１のＱＹを増大させるべく、コア６０２上の、ダングリングボンドなどの、表面トラップ状態の不動態化及び除去を支援することもできる。表面トラップ状態の存在は、非放射性再結合中心を提供しうると共に、ＮＳ６０１の放出効率の低下に寄与しうる。

[0121] 代替実施形態においては、ＮＳ６０１は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなしに、シェル６０４上において配置された第２のシェル、又は、コア６０２を取り囲む２つ超のシェル、を含むことができる。一実施形態においては、第２シェルは、２つの単一層の厚さのレベルであってよく、且つ、更には、通常、必須ではないが、半導体性材料である。第２シェルは、コア６０２に対する保護を提供することができる。第２シェル材料は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）であってよいが、本発明の範囲又は精神を逸脱することなしに、その他の材料も同様に使用することができる。

[0122] 障壁層６０６は、ＮＳ６０１上において被覆を形成するように構成されている。一実施形態においては、障壁層６０６は、シェル６０４の外側表面６０４ａ上において、且つ、これとの実質的な接触状態において、配置されている。１つ又は複数のシェルを有するＮＳ６０１の実施形態においては、障壁層６０６は、ＮＳ６０１の最外側シェル上において、且つ、これとの実質的な接触状態において、配置することができる。例示用の一実施形態においては、障壁層６０６は、例えば、複数のＮＳを有する溶液、組成、及び／又は薄膜内において、ＮＳ６０１と１つ又は複数のＮＳの間のスペーサとして機能するように構成されており、この場合に、複数のＮＳは、ＮＳ６０１及び／又は障壁層によって被覆されたＮＳ６００に類似したものであってよい。このようなＮＳ溶液、ＮＳ組成、及び／又はＮＳ薄膜中において、障壁層６０６は、隣接するＮＳとの間のＮＳ６０１の凝結の防止を支援することができる。隣接するＮＳとの間におけるＮＳ６０１の凝結は、ＮＳ６０１のサイズの増大と、その結果としての、ＮＳ６０１を含む凝結したＮＳ（図示されてはいない）の光放出プロパティの低減又は消失と、をもたらしうる。更なる実施形態においては、障壁層６０６は、ＮＳ６０１の構造的且つ光学的なプロパティに悪影響を及ぼしうる、例えば、湿気、空気、及び／又は過酷な環境（例えば、ＮＳのリソグラフィ処理の際に、且つ／又は、ＮＳに基づいた装置の製造プロセスの際に、使用される高温及び化学物質）からの、ＮＳ６０１の保護を提供している。

[0123] 障壁層６０６は、非晶質である、光学的に透明である、且つ／又は、電気的に不活性である、１つ又は複数の材料を含む。適切な障壁層は、限定を伴うこなしに、無機酸化物及び／又は窒化物などの、無機材料を含む。障壁層６０６用の材料の例は、様々な実施形態によれば、Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ、又はＺｒの酸化物及び／又は窒化物を含む。障壁層６０６は、様々な実施形態において、約８ｎｍ〜約１５ｎｍの範囲の厚さ６０６ｔを有しうる。

[0124] 図６に示されているように、障壁層によって被覆されたＮＳ６００は、これに加えて、又は任意選択により、一実施形態によれば、複数のリガンド又は界面活性剤６０８を含む。リガンド又は界面活性剤６０８は、一実施形態によれば、障壁層６０６の外側表面上などの、障壁層によって被覆されたＮＳ６００の外側表面に吸収又は結合されうる。複数のリガンド又は界面活性剤６０８は、親水性又は有極性のヘッド６０８ａと、疎水性又は無極性のテール６０８ｂと、を含みうる。親水性又は有極性のヘッド６０８ａは、障壁層６０６に結合されうる。リガンド又は界面活性剤６０８の存在は、例えば、その形成の際に、溶液、組成、及び／又は薄膜内のその他のＮＳからのＮＳ６００及び／又はＮＳ６０１の分離を支援しうる。ＮＳが、その形成の際に、凝結するべく許容されている場合には、ＮＳ６００及び／又はＮＳ６０１などのＮＳの量子効率が低下しうる。また、リガンド又は界面活性剤６０８は、無極性の溶剤中の混和性を提供するべく、或いは、その他の化合物の構築のための反応サイト（例えば、逆ミセル系）を提供するべく、疎水性などの、特定のプロパティを障壁層によって被覆されたＮＳ６００に付与するべく使用することもできる。

[0125] リガンド６０８として使用されうる、様々なリガンドが存在している。いくつかの実施形態においては、リガンドは、ラウリン酸、カプロン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、及びオレイン酸から選択された脂肪酸である。いくつかの実施形態においては、リガンドは、トリオクチルホスファイン酸化物（ＴＯＰＯ）、トリオクチルホスファイン（ＴＯＰ）、ジフェニルホスファイン（ＤＰＰ）、トリフェニルホスファイン酸化物、及びトリブチルホスファイン酸化物から選択された有機ホスファイン又は有機ホスファイン酸化物である。いくつかの実施形態においては、リガンドは、ドデシルアミン、オレイルアミン、ヘキサデシルアミン、及びオクタデシルアミンから選択されたアミンである。いくつかの実施形態においては、リガンドは、トリオクチルホスファイン（ＴＯＰ）である。いくつかの実施形態においては、リガンドは、オレイルアミンである。いくつかの実施形態においては、リガンドは、ジフェニルホスファインである。

[0126] 界面活性剤６０８として使用されうる様々な界面活性剤が存在している。いくつかの実施形態においては、非イオン性界面活性剤を界面活性剤６０８として使用することができる。非イオン性界面活性剤のいくつかの例は、ポリオキシエチレン（５）ノニルフェニルエーテル（商品名：IGEPAL CO-520）、ポリオキシエチレン（９）ノニルフェニルエーテル（IGEPAL CO-630）、オクチルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタノール（IGEPAL CA-630）、ポリエチレングリコールオレイルエーテル（Brij 93）、ポリエチレングリコールヘキサデジルエーテル（Brij 52）、ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル（Brij S10）、ポリオキシエチレン（１０）イソオクチルシクロヘキシルエーテル（Triton X-100）、及びポリオキシエチレン分岐ノニルシクロヘキシルエーテル（Triton N-101）を含む。

[0127] いくつかの実施形態においては、陰イオン性界面活性剤を界面活性剤６０８として使用することができる。陰イオン性界面活性剤のいくつかの例は、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、リン酸モノドデシルナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、及びミリスチル硫酸ナトリウムを含む。

[0128] いくつかの実施形態においては、ＮＳ６０１及び／又は６００は、赤色、オレンジ色、及び／又は黄色範囲などの、１つ又は複数の様々な色範囲内において光を放出するべく合成されてもよい。いくつかの実施形態においては、ＮＳ６０１及び／又は６００は、緑色及び／又は黄色範囲内において光を放出するべく合成されてもよい。いくつかの実施形態においては、ＮＳ６０１及び／又は６００は、青色、藍色、紫色、及び／又は紫外範囲において光を放出するべく合成されてもよい。いくつかの実施形態においては、ＮＳ６０１及び／又は６００は、約６０５ｎｍ〜約６５０ｎｍ、約５１０ｎｍ〜約５５０ｎｍ、又は、約３００ｎｍ〜約４８０ｎｍ、のプライマリ放出ピーク波長を有するように合成されてもよい。

[0129] ＮＳ６０１及び／又は６００は、高ＱＹを表示するように合成されてもよい。いくつかの実施形態においては、ＮＳ６０１及び／又は６００は、８０％〜９５％又は８５％〜９０％のＱＹを表示するように合成されてもよい。

[0130] 従って、様々な実施形態によれば、ＮＳ６００は、ＮＳ６０１上の障壁層６０６の存在がＮＳ６０１の光放出プロパティを大幅に変更させない又は消失させないように、合成されてもよい。

ナノ構造薄膜の例示用の実施形態
[0131] 図７は、一実施形態によるＮＳ薄膜７００の断面図を示している。いくつかの実施形態においては、燐光体薄膜２３６、５５０、５５２、及び／又は５５４は、ＮＳ薄膜７００に類似したものであってよい。

[0132] ＮＳ薄膜７００は、一実施形態によれば、複数の障壁層によって被覆されたコア−シェルのＮＳ６００（図６）と、マトリックス材料７１０と、を含むことができる。ＮＳ６００は、いくつかの実施形態によれば、マトリックス材料７１０中において埋め込まれてもよく、又は、その他の方法で配置されてもよい。本明細書において使用されている「埋め込まれる」という用語は、ＮＳがマトリックスの主要成分を構成するマトリックス材料７１０中において封入される又は包まれることを示すべく使用されている。ＮＳ６００は、一実施形態においては、マトリックス材料７１０の全体を通じて均一に分散されうるが、その他の実施形態においては、ＮＳ６００は、用途固有の均一性分布関数に従って分散されうることに留意されたい。ＮＳ６００は、直径において同一のサイズを有するべく示されているが、当業者は、ＮＳ６００は、サイズ分布を有しうることを理解するであろうことに留意されたい。

[0133] 一実施形態においては、ＮＳ６００は、青色可視波長スペクトル、緑色可視波長スペクトル、又は赤色可視波長スペクトルにおいて放出するサイズを有するＮＳの均一な群を含むことができる。その他の実施形態においては、ＮＳ６００は、青色可視波長スペクトルにおいて放出するサイズを有するＮＳの第１群と、緑色可視波長スペクトルにおいて放出するサイズを有するＮＳの第２群と、赤色可視波長スペクトルにおいて放出するＮＳの第３群と、を含むことができる。

[0134] マトリックス材料７１０は、ＮＳ６００を収容する能力を有する任意の適切なホストマトリックス材料であってよい。適切なマトリックス材料は、ＮＳ６００及びＮＳ薄膜７００を装置に適用する際に使用される任意の包み込むパッケージング材料又は層との間における化学的及び光学的な適合性を有するものであってよい。適切なマトリックス材料は、プライマリ及びセカンダリ光の両方にとって透明であり、これにより、プライマリ及びセカンダリ光の両方がマトリックス材料を透過することを許容する、非黄変光学材料を含みうる。一実施形態においては、マトリックス材料７１０は、ＮＳ６００のそれぞれを完全に取り囲んでいてもよい。マトリックス材料７１０は、曲がりやすい又は成形可能なＮＳ薄膜７００が望ましい用途においては、曲がりやすいものであってよい。或いは、この代わりに、マトリックス材料７１０は、高強度の、曲がりやすくはない、材料を含むこともできる。

[0135] マトリックス材料７１０は、ポリマーと、有機及び無機酸化物と、を含むことができる。マトリックス材料７１０において使用される適切なポリマーは、このような目的に使用されうる当業者には既知の任意のポリマーであってよい。ポリマーは、実質的に半透明又は実質的に透明であってよい。マトリックス材料７１０は、限定を伴うことなしに、エポキシ、アクリレート、ノルボルネン、ポリエチレン、ポリ（ビニルブチラル）：ポリ（ビニルアセテート）、ポリウレア、ポリウレタン、シリコーン、及び、限定を伴うことなしに、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置換シリコーンを含む、シリコーン及びシリコーン派生物、限定を伴うことなしに、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）などのスチレンに基づいたポリマー、ジビニルベンゼンなどの二官能性モノマーと架橋されたポリマー、リガンド材料を架橋するのに適した架橋剤、エポキシを形成するべくリガンドアミンと結合するエポキシド（例えば、ＡＰＳ又はＰＥＩリガンドアミン）、並びに、これらに類似したものを含みうる。

[0136] いくつかの実施形態においては、マトリックス材料７１０は、ＮＳ薄膜７００の光変換効率を改善しうる、ＴｉＯ２マイクロビード、ＺｎＳマイクロビード、又はガラスビードなどの、散乱マイクロビードを含む。いくつかの実施形態においては、マトリックス材料７１０は、図２〜図３及び図５を参照して上述した遮光要素２３８及び／又は５４８などの遮光要素を含むことができる。

[0137] 別の実施形態においては、マトリックス材料７１０は、低酸素及び湿気透過性を有していてもよく、高光及び化学安定性を有していてもよく、好ましい屈折率を有していてもよく、且つ、ＮＳ６００の外側表面に付着し、これにより、ＮＳ６００を保護するための気密封止を提供していてもよい。別の実施形態においては、マトリックス材料７１０は、ロールツーロール処理を促進するべく、ＵＶ又は熱硬化法により、硬化可能であってよい。

[0138] いくつかの実施形態によれば、ＮＳ薄膜７００は、ポリマー（例えば、フォトレジスト）内においてＮＳ６００を混合し、且つ、基材上においてＮＳ−ポリマー混合体を成形し、且つ、ＮＳ６００をモノマーと混合し、且つ、これらを１つに重合し、酸化物を形成するべくゾル―ゲル中においてＮＳ６００を混合することにより、又は、当業者には既知の任意のその他の方法により、形成することができる。

[0139] いくつかの実施形態によれば、ＮＳ薄膜７００の形成は、薄膜押出し成形プロセスを含むことができる。薄膜押出し成形プロセスは、マトリックス材料７１０及びＮＳ６００などの障壁層によって被覆されたコア−シェルのＮＳの均一な混合物を形成することと、均一な混合物を押出し成形機内に供給している、上部に取り付けられたホッパ内に導入することと、を含みうる。いくつかの実施形態においては、均一な混合物は、ペレットの形態を有することができる。薄膜押出し成形プロセスは、スロットダイからＮＳ薄膜７００を押出し成形することと、押出し成形されたＮＳ薄膜７００をチルロールに通すことと、を更に含みうる。いくつかの実施形態においては、押出し成形されたＮＳ薄膜７００は、例えば、約７０μｍ〜約４０μｍ、約６５μｍ〜約４０μｍ、約６０μｍ〜約４０μｍ、或いは、約５０μｍ〜約４０μｍ、の範囲内などの、約７５μｍ未満の厚さを有しうる。いくつかの実施形態においては、ＮＳ薄膜７００は、約１０μｍ未満の厚さを有する。いくつかの実施形態においては、ＮＳ薄膜７００の形成は、任意選択により、薄膜押出し成形プロセスによって後続されるセカンダリプロセスを含みうる。セカンダリプロセスは、ＮＳ薄膜７００の上部表面にテクスチャを提供するための、共押出し成形、熱形成、真空形成、プラズマ加工、成形、及び／又はエンボス加工などの、プロセスを含みうる。ＮＳ薄膜７００のテクスチャが付与された上部表面は、例えば、ＮＳ薄膜７００の定義された光拡散プロパティ及び／又は定義された角度的な光放出プロパティの改善を支援しうる。

発光ナノ構造の例示用の実施形態
[0140] 本明細書においては、発光ナノ構造（ＮＳ）を有する様々な組成について記述されている。その吸収プロパティ、放出プロパティ、及び屈折率プロパティを含む、発光ナノ構造の様々なプロパティは、様々な用途について、適合及び調節することができる。

[0141] ＮＳの材料プロパティは、実質的に均一であってもよく、或いは、特定の実施形態においては、不均一であってもよい。ＮＳの光学プロパティは、その粒子サイズ、化学的組成、又は表面組成により、決定されうる。約１μｍ〜約１５μｍの範囲内において発光ＮＳサイズを適合させる能力は、色レンダリングにおける大きな多様性を提供するべく、光学スペクトルの全体における光放出カバレッジを可能にすることができる。粒子のカプセル化は、化学薬品及びＵＶ劣化剤に対する安定性を提供しうる。

[0142] 本明細書において記述されている実施形態において使用される発光ＮＳは、当業者には既知の任意の方法を使用することにより、生成することができる。適切な方法及び例示用のナノ結晶は、米国特許第７，３７４，８０７号、２００４年３月１０日付けで出願された米国特許出願第１０／７９６，８３２号、米国特許第６，９４９，２０６号、２００４年６月８日付けで出願された米国仮特許出願第６０／５７８，２３６号において開示されており、これらのそれぞれの文献の開示内容は、引用により、そのすべてが本明細書において包含される。

[0143] 本明細書において記述されている実施形態において使用される発光ＮＳは、無機材料、並びに、更に適切には、無機導電性又は半導体性材料、を含む、任意の適切な材料から生成することができる。適切な半導体材料は、米国特許出願第１０／７９６，８３２号において開示されているものを含むことができると共に、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＶ−ＶＩ族、及びＩＶ族半導体を含む、任意のタイプの半導体を含みうる。適切な半導体材料は、限定を伴うことなしに、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、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｇｅ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）_２（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）_３、Ａｌ_２ＣＯ、及び、２つ以上のこのような半導体の適切な組合せを含みうる。

[0144] 特定の実施形態においては、発光ＮＳは、ｐ型ドーパント又はｎ型ドーパントから構成された群からのドーパントを有することができる。また、ＮＳは、ＩＩ−ＶＩ又はＩＩＩ−Ｖ半導体を有することもできる。ＩＩ−ＶＩ又はＩＩＩ−Ｖ半導体ＮＳの例は、周期表の、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＰｏなどの、ＶＩ族からの任意の元素との間における、Ｚｎ、Ｃｄ、及びＨｇなどの、ＩＩ族からの元素の任意の組合せ、並びに、周期表の、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、及びＢｉなどの、Ｖ族からの任意の元素との間における、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ，及びＴｌなどの、ＩＩＩ族からの元素の任意の組合せを含みうる。

[0145] また、本明細書において記述されている発光ＮＳは、その表面と結合された、協働する、関連する、又は、装着された、リガンドを更に含むことができる。適切なリガンドは、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号において開示されているものを含む、当業者には既知の任意の群を含んでいてもよく、これらのそれぞれの文献の開示内容は、引用により、本明細書において包含される。このようなリガンドの使用は、ポリマーを含む、様々な溶剤及びマトリックス中に内蔵されるための発光ＮＳの能力を改善することができる。様々な溶剤及びマトリックス中における発光ＮＳの混和性（即ち、分離を伴うことなしに混合される能力）を増大させることにより、ＮＳが、１つに凝結しない、且つ、従って、光を散乱させない、ように、ＮＳがポリマー組成の全体を通じて分散されることを許容することができる。このようなリガンドは、本明細書においては、「混和性改善」リガンドとして記述されている。

[0146] 特定の実施形態においては、マトリックス材料中において分散された又は埋め込まれた発光ＮＳを有する組成が提供されている。適切なマトリックス材料は、ポリマー材料、有機酸化物、及び無機酸化物を含む、当業者には既知の任意の材料であってよい。本明細書において記述されている組成は、層、カプセル化材料、被覆、シート、又は薄膜であってよい。層、ポリマー層、マトリックス、シート、又は薄膜が参照されている、本明細書において記述されている実施形態においては、これらの用語は、相互交換可能に使用されており、且つ、このように記述されている実施形態は、任意の１つのタイプの組成に限定されるものではなく、且つ、本明細書において記述されている、或いは、当技術分野において既知である、任意のマトリックス材料又は層を包含していることを理解されたい。

[0147] ＮＳのダウンコンバージョン（例えば、米国特許第７，３７４，８０７号において開示されているもの）は、特定の波長の光を吸収し、且つ、次いで、第２波長において放出することにより、有効な供給源（例えば、ＬＥＤ）の改善された性能及び効率を提供するように適合された発光ナノ構造の放出プロパティを利用している。

[0148] 発光ＮＳを生成するべく、当業者には既知の任意の方法が使用されうる一方において、無機ナノ材料燐光体の制御された成長のための溶液相コロイド法を使用することができる。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)を参照されたい。これらの文献の開示内容は、引用により、そのすべてが本明細書において包含される。

[0149] 一実施形態によれば、一例においては、この材料の合成の相対的な成熟に起因して、可視光ダウンコンバージョンのために、ＣｄＳｅをＮＳ材料として使用することができる。また、一般的な表面の化学的性質の使用に起因し、カドミウム不含ＮＳによって代用することも可能でありうる。

[0150] 半導体ＮＳにおいては、ＮＳの帯域エッジ状態から、光誘発放出が生じる。発光ＮＳからの帯域エッジ放出は、表面電子状態に由来する放射性及び非放射性崩壊チャネルと競合している（X. Peng, et al., J Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997)）。この結果、ダングリングボンドなどの表面欠陥の存在は、非放射性再結合中心を提供し、且つ、放出効率の低下に寄与する。表面トラップ状態を不動態化する且つ除去するための効率的且つ永久的な方法は、ＮＳの表面上において無機シェル材料をエピタキシャル成長させる、というものであってよい（X. Peng, et al., J. Am. Chem. Soc. 30:701 9-7029 (1997)）。シェル材料は、電子レベルが（例えば、電子及び正孔をコアに対して局所化させる潜在的なステップを提供するための相対的に大きなバンドギャップを伴って）コア材料との関係においてタイプ１となるように、選択することができる。この結果、非放射性再結合の確率を低減することができる。

[0151] コア−シェル構造は、シェル材料を含む有機金属前駆体をコアＮＳを含む反応混合物に追加することにより、取得することができる。このケースにおいては、成長によって後続される核生成イベントではなく、コアは、原子核として機能し、且つ、シェルは、その表面から成長しうる。反応の温度は、シェル材料のナノ結晶の独立的な核生成を防止しつつ、コア表面に対するシェル材料モノマーの追加に有利となるように、低い状態において維持される。反応混合物中の界面活性剤は、シェル材料の制御された成長を誘導するべく、且つ、溶解性を保証するべく、存在している。２つの材料の間に小さな格子不整合が存在している際に、均一な且つエピタキシャル成長したシェルを取得することができる。

[0152] コア−シェル発光ＮＳを調製するための例示用の材料は、限定を伴うことなしに、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、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｇｅ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）_２（Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）_３、ＡｌＣＯを含むことができると共に、本発明の実施において使用されるシェル発光ＮＳは、限定を伴うことなしに、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＰｂＳｅ／ＰｂＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＺｎＳ（コア／シェルとして表現されている）のみならず、その他のものを含む。

[0153] 本明細書において記述されている実施形態において使用される発光ＮＳは、サイズにおいて、約１００ｎｍ未満、並びに、下方に、サイズにおいて約２ｎｍ未満、であってよく、且つ、可視光を吸収することができる。本明細書において使用されている可視光は、人間の眼に可視状態である、約３８０〜約７８０ナノメートルの波長を有する電磁放射である。可視光は、赤色、オレンジ色、黄色、緑色、青色、藍色、及び紫色などの、スペクトルの様々な色に分離することができる。青色光は、波長において、約４３５ｎｍ〜約４９５ｎｍの光を有していてもよく、緑色光は、約４９５ｎｍ〜５７０ｎｍの光を有していてもよく、且つ、赤色光は、約６２０ｎｍ〜約７５０ｎｍの光を有していてもよい。

[0154] 様々な実施形態によれば、発光ＮＳは、紫外、近赤外、及び赤外スペクトル内の光子を吸収するようなサイズ及び組成を有することができる。紫外スペクトルは、約１００ｎｍ〜約４００ｎｍの光を有していてもよく、近赤外スペクトルは、波長において、約７５０ｎｍ〜約１００μｍの光を有していてもよく、且つ、赤外スペクトルは、波長において、約７５０ｎｍ〜約３００μｍの光を有していてもよい。

[0155] その他の適切な材料の発光ＮＳが、本明細書において記述されている様々な実施形態において使用されうる一方で、特定の実施形態においては、ＮＳは、本明細書において記述されている実施形態における使用のためのナノ結晶の群を形成するべく、ＺｎＳ、ＩｎＡｓ、ＣｄＳｅ、又は、これらの任意の組合せであってもよい。上述のように、更なる実施形態においては、発光ＮＳは、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、又はＩｎＰ／ＺｎＳなどの、コア／シェルのナノ結晶であってよい。

[0156] 様々な溶解性改善リガンドの追加を含む、適切な発光ナノ構造、発光ナノ構造を調製する方法は、公開されている米国特許出願公開第２０１２／０１１３６７２号において見出すことが可能であり、この文献の開示内容は、引用により、そのすべてが本明細書において包含される。

[0157] 本明細書においては、特定の実施形態が図示及び記述されているが、請求項は、記述及び図示されている部分の特定の形態又は構成に限定されるものではないことを理解されたい。本明細書においては、例示用の実施形態が開示され、且つ、特定の用語が利用されているが、これらは、限定を目的としてではなく、一般的な且つ記述的な意味においてのみ、使用されている。以上の教示内容に鑑み、実施形態の変更及び変形が可能である。従って、実施形態は、具体的に記述されているもの以外のその他の方法により、実施されうることを理解されたい。

Claims (44)

1. 表示装置であって、
   電磁（ＥＭ）スペクトルの第１波長領域内のプライマリ光を放出するように構成された光源を有するバックライトユニットと、
   ピクセルを有する液晶表示（ＬＣＤ）モジュールと、
   を有し、
   ピクセルは、
   前記ＥＭスペクトルの第２波長領域内において、第１輝度を有する、第１光を放出するように構成された第１放出性表面を有する第１サブピクセルと、
   前記ＥＭスペクトルの第３波長領域内において、第２輝度を有する、第２光を放出するように構成された第２放出性表面を有する第２サブピクセルであって、前記第１、第２、及び第３波長領域は、相互に異なっている、第２サブピクセルと、
   前記ＥＭスペクトルの前記第１波長領域内において、第３輝度を有する、第３光を放出するように構成された第３放出性表面を有する第３サブピクセルであって、前記第３輝度は、前記第１輝度及び前記第２輝度よりも大きい、第３サブピクセルと、
   を有し、
   前記第３放出性表面の面積は、前記第１放出性表面の面積及び前記第２放出性表面の面積よりも小さい、表示装置。
2. 前記第１、第２、及び第３放出性表面の前記面積の間の比率は、約２：２：１〜約６：６：１の範囲をとる、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記第１、第２、及び第３放出性表面の前記面積の間の比率は、約４：４：１である、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記第１、第２、及び第３放出性表面の前記面積は、相互に異なっている、請求項１又は２に記載の表示装置。
5. 前記第３光は、前記プライマリ光の一部分を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の表示装置。
6. 前記第１サブピクセルは、
   前記第１光を放出するべく前記プライマリ光の第１部分を変換するように構成された第１燐光体薄膜と、
   前記第１燐光体薄膜に光学的に結合された第１フィルタ要素であって、前記第１光が前記第１フィルタ要素を通過する、且つ、前記プライマリ光の変換されていない部分が前記第１フィルタ要素を通過することを阻止することを許容するように構成された第１フィルタ要素と、
   を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置。
7. 前記第１フィルタ要素の表面は、前記第１放射性表面を有する、請求項６に記載の表示装置。
8. 前記第１サブピクセルは、前記第１光を放出するべく前記プライマリ光の第１部分を変換するように構成された第１燐光体薄膜を有し、且つ、
   前記第１燐光体薄膜の表面は、前記第１放出性表面を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の表示装置。
9. 前記第２サブピクセルは、
   前記第２光を放出するべく前記プライマリ光の第２部分を変換するように構成された第２燐光体薄膜と、
   前記第２燐光体薄膜に光学的に結合された第２フィルタ要素であって、前記第２光が前記第２フィルタ要素を通過する、且つ、前記プライマリ光の変換されていない部分が前記第２フィルタ要素を通過することを阻止することを許容するように構成された第２フィルタ要素と、
   を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の表示装置。
10. 前記第２フィルタ要素の表面は、前記第２放出性表面を有する、請求項９に記載の表示装置。
11. 前記第１及び第２燐光体薄膜は、それぞれ、第１及び第２マトリックスを有し、且つ、
    前記第１及び第２フィルタ要素は、それぞれ、前記第１及び第２マトリックス中において埋め込まれている、請求項９又は１０に記載の表示装置。
12. 前記第１及び第２フィルタ要素のそれぞれは、酸化チタニウム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、シリコーン、又はこれらの組合せを有する散乱粒子を有する、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の表示装置。
13. 前記第１燐光体薄膜は、約６２０ｎｍ〜約７５０ｎｍの範囲の波長領域内において前記第１光を放出するように構成された発光ナノ構造の第１群を有し、且つ、
    前記第２燐光体薄膜は、約４９５ｎｍ〜約５７０ｎｍの範囲の波長領域内において前記第２光を放出するように構成された発光ナノ構造の第２群を有する、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の表示装置。
14. 前記第２サブピクセルは、前記第２光を放出するべく前記プライマリ光の第２部分を変換するように構成された第２燐光体薄膜を有し、且つ、
    前記第２燐光体薄膜の表面は、前記第２放出性表面を有する、請求項１〜８又は１１〜１３のいずれか１項に記載の表示装置。
15. 前記第３サブピクセルは、前記プライマリ光にとって光学的に透明である第１及び第２薄膜を有する、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の表示装置。
16. 前記第３サブピクセルは、発光ナノ構造を排除している、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の表示装置。
17. 前記ＬＣＤモジュールは、
    前記プライマリ光を偏光するように構成された第１偏光フィルタと、
    前記偏光されたプライマリ光の偏光の角度を調節するように構成された液晶溶液層と、
    前記液晶溶液層から前記第１、第２、及び第３サブピクセルへの前記偏光されたプライマリ光の透過を制御するように構成された、前記液晶溶液層と前記第１、第２、及び第３サブピクセル間において配置された、第２偏光フィルタと、
    を更に有する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の表示装置。
18. 光学空洞を更に有し、前記光源は、前記光学空洞内において位置決めされている、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の表示装置。
19. 光ガイドプレートを更に有し、前記光源は、前記光ガイドプレートに外部的に結合されている、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の表示装置。
20. 表示装置であって、
    電磁（ＥＭ）スペクトルの第１波長領域内において、第１輝度を有する、第１光を放出するように構成された第１放出性表面を有する第１サブピクセルと、
    前記ＥＭスペクトルの第２波長領域内において、第２輝度を有する、第２光を放出するように構成された第２放出性表面を有する第２サブピクセルと、
    前記ＥＭスペクトルの第３波長領域内において、第３輝度を有する、第３光を放出するように構成された第３放出性表面を有する第３サブピクセルであって、前記第３輝度は、前記第１輝度及び前記第２輝度よりも大きい、第３サブピクセルと、
    を有し、
    前記第１、第２、及び第３波長領域は、相互に異なっており、且つ、
    前記第３放出性表面の面積は、前記第１放出性表面の面積及び前記第２放出性表面の面積よりも小さい、表示装置。
21. 前記第１サブピクセルは、前記第３波長領域内において第１プライマリ光を放出するように構成された第１光源を更に有し、
    前記第２サブピクセルは、前記第３波長領域内において第２プライマリ光を放出するように構成された第２光源を更に有し、且つ、
    前記第３サブピクセルは、前記第３波長領域内において第３プライマリ光を放出するように構成された第３光源を更に有する、請求項２０に記載の表示装置。
22. 前記第１、第２、及び第３光源のそれぞれは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）を有する、請求項２１に記載の表示装置。
23. 前記第１、第２、及び第３放出性表面の前記面積の比率は、約２：２：１〜約６：６：１の範囲をとる、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の表示装置。
24. 前記第１、第２、及び第３放出性表面の前記面積の間の比率は、約４：４：１である、請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の表示装置。
25. 前記第１、第２、及び第３放出性表面の前記面積は、相互に異なっている、請求項２０〜２３のいずれか１項に記載の表示装置。
26. 前記第３光は、前記プライマリ光の一部分を有する、請求項２０〜２５のいずれか１項に記載の表示装置。
27. 前記第１サブピクセルは、
    前記第１光を放出するべく前記第１プライマリ光の一部分を変換するように構成された第１燐光体薄膜と、
    前記第１燐光体薄膜に光学的に結合された第１フィルタ要素であって、前記第１光が前記第１フィルタ要素を通過する、且つ、前記第１プライマリ光の変換されていない部分が前記第１フィルタ要素を通過することを阻止することを許容するように構成された第１フィルタ要素と、
    を更に有する、請求項２０〜２６のいずれか１項に記載の表示装置。
28. 前記第１フィルタ要素の表面は、前記第１放出性表面を有する、請求項２７に記載の表示装置。
29. 前記第１サブピクセルは、前記第１光を放出するべく前記第１プライマリ光の一部分を変換するように構成された第１燐光体薄膜を更に有し、且つ、
    前記第１燐光体薄膜の表面は、前記第１放出性表面を有する、請求項２０〜２６のいずれか１項に記載の表示装置。
30. 前記第２サブピクセルは、
    前記第２光を放出するべく前記第２プライマリ光の一部分を変換するように構成された第２燐光体薄膜と、
    前記第２燐光体薄膜に光学的に結合された第２フィルタ要素であって、前記第２光が前記第２フィルタ要素を通過する、且つ、前記第２プライマリ光の変換されていない部分が前記第２フィルタ要素を通過することを阻止することを許容するように構成された第２フィルタ要素と、
    を更に有する、請求項２０〜２９のいずれか１項に記載の表示装置。
31. 前記第２フィルタ要素の表面は、前記第２放出性表面を有する、請求項３０に記載の表示装置。
32. 前記第１燐光体薄膜は、約６２０ｎｍ〜約７５０ｎｍの範囲の波長領域内において前記第１光を放出するように構成された発光ナノ構造の第１群を有し、且つ、
    前記第２燐光体薄膜は、約４９５ｎｍ〜約５７０ｎｍの範囲の波長領域内において前記第２光を放出するように構成された発光ナノ構造の第２群を有する、請求項３０又は３１に記載の表示装置。
33. 前記第２サブピクセルは、前記第２光を放出するべく前記第２プライマリ光の一部分を変換するように構成された第２燐光体薄膜を更に有し、且つ、
    前記第２燐光体薄膜の表面は、前記第２放射性表面を有する、請求項２０〜２９又は３２のいずれか１項に記載の表示装置。
34. 前記第３サブピクセルは、前記第３プライマリ光にとって光学的に透明である第１及び第２薄膜を有する、請求項２０〜３３のいずれか１項に記載の表示装置。
35. 前記第３サブピクセルは、発光ナノ構造を排除している、請求項２０〜３４のいずれか１項に記載の表示装置。
36. 表示装置であって、
    電磁（ＥＭ）スペクトルの第１波長領域内において、第１輝度を有する、第１光を放出するように構成された第１放出性表面と、
    前記ＥＭスペクトルの第２波長領域内において、第２輝度を有する、第２光を放出するように構成された第２放出性表面と、
    前記ＥＭスペクトルの第３波長領域内において、第３輝度を有する、第３光を放出するように構成された第３放出性表面であって、前記第３輝度は、前記第１輝度及び前記第２輝度よりも大きい、第３放出性表面と、
    を有し、
    前記第１、第２、及び第３波長領域は、相互に異なっており、且つ、
    前記第３放出性表面の面積は、前記第１放出性表面の面積及び前記第２放出性表面の面積よりも小さい、表示装置。
37. 前記第１、第２、及び第３放出性表面の前記面積の間の比率は、約２：２：１〜約６：６：１の範囲をとる、請求項３６に記載の表示装置。
38. 前記第１、第２、及び第３放出性表面の前記面積の比率は、約４：４：１である、請求項３６に記載の表示装置。
39. 前記第１、第２、及び第３放出性表面の前記面積は、相互に異なっている、請求項３６又は３７に記載の表示装置。
40. 前記第１放出性表面を有する第１表面を有する第１燐光体薄膜と、
    前記第２放出性表面を有する第２表面を有する第２燐光体薄膜と、
    前記第３放出性表面を有する第３表面を有する非燐光体薄膜と、
    を更に有する、請求項３６〜３９のいずれか１項に記載の表示装置。
41. 前記第１、第２、及び第３放出性表面は、前記表示装置のピクセルの異なる領域である、請求項３６〜３９のいずれか１項に記載の表示装置。
42. 前記第３波長領域内においてプライマリ光を放出するように構成された光源を更に有する、請求項３６〜４１のいずれか１項に記載の表示装置。
43. 前記第１波長領域は、約６２０ｎｍ〜約７５０ｎｍの範囲をとり、
    前記第２波長領域は、約４９５ｎｍ〜約５７０ｎｍの範囲をとり、且つ、
    前記第３波長領域は、約４３５ｎｍ〜約４９５ｎｍの範囲をとる、請求項３６〜４２のいずれか１項に記載の表示装置。
44. 前記第１放出性表面を有する第１表面を有する第１フィルタ要素と、
    前記第２放出性表面を有する第２表面を有する第２フィルタ要素と、
    を更に有する、請求項３６〜４３のいずれか１項に記載の表示装置。

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