JP7046935B2 - 表示装置用のバックライトユニット - Google Patents

Description

分野
[0001] 本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）ベースのバックライトユニット（ＢＬＵ）と、量子ドット（ＱＤ）などのルミネッセンスナノ構造を含む蛍光体フィルムと、を含む表示装置に関する。

背景
[0002] 表示装置（例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ））は、種々様々な電子装置用のスクリーン又はディスプレイとして使用され、且つ典型的には、通常の又は低減された周囲光環境において画像が見えるようにするために、ある形態の背面照明を必要とする。表示装置のＢＬＵでは、ＬＥＤが、光源として典型的に使用される。ＬＥＤは、表示装置の表示領域の背後に、又は表示装置のエッジ若しくは周囲のまわりに２次元アレイで配置されてもよい。ＢＬＵはまた、イットリウムアルミニウムガーネット（ＹＡＧ）蛍光体などの蛍光体を用いてもよい。

[0003] ルミネッセンスナノ構造は、蛍光体がＬＥＤに外部に配置され得る構成においてしばしば用いられる蛍光体クラスを表す。ＬＥＤから発する光は、白色光を生成するために、表示装置の蛍光体フィルムを通して処理されてもよく、白色光は、表示装置の表示スクリーンの全体にわたって分配されてもよい。

[0004] 例えば、ルミネッセンスナノ構造は、表示装置に配置されてもよい可撓性フィルム／シート（例えばNanosys, Inc, Milpitas, Californiaから供給される量子ドットを用いて、3M Company, St. Paul, Minnesotaから商業的に供給される量子ドット増強フィルム（ＱＤＥＦ（登録商標））に埋め込まれてもよい（例えば、米国特許出願公開第２０１０／０１１０７２８号及び同第２０１２／０１１３６７２号を参照。これらの特許公開は、その全体において参照により本明細書に援用される）。ＱＤＥＦは、Nanosys, Incの登録商標である。

[0005] 表示装置の画質を規定するために用いられる要因の１つは、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す。図１において、１９７６ＣＩＥ色座標１０１ａ－１０１ｃ間で形成されたエリア１０１は、１９７６ＣＩＥｕ’－ｖ’色度図１００上の標準ＲＧＢ色空間（例えばＲｅｃ．２０２０）の色域を表す。１９７６ＣＩＥ色座標１０２ａ－１０２ｃ間で形成されたエリア１０２は、１９７６ＣＩＥｕ’－ｖ’色度図１００上の表示装置の色域を表す。表示装置の色域カバレッジは、エリア１０１と１０２との間の重複エリア１０３の、エリア１０１に対する比率として定義されてもよい。表示装置のより広い色域カバレッジは、表示装置が、人間の目によって識別可能な一層広い色範囲（即ち可視スペクトル）を与えることができるようにし、従って、画質に寄与する他の要因が最適化されると仮定すると、表示装置の画質を改善する。

[0006] 現在の表示装置は、所望の輝度（例えば高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）撮像標準によって要求される輝度）の達成と標準ＲＧＢ色空間における所望の色域カバレッジ（例えば８５％を超える）との間のトレードオフに悩まされる。例えば、幾つかの表示装置は、９０％を超えるＤＣＩ Ｐ３色域カバレッジを達成するために、輝度の約３０％の損失に悩まされる。従って、現在の技術では、表示装置における輝度の損失は、ＤＣＩ Ｐ３（例えばＲｅｃ．２０２０）より更に広い色空間の色域カバレッジを達成するために、かなりより高いことになる。

概要
[0007] 従って、広いＲＧＢ色空間における所望の色域カバレッジの達成と所望の輝度との間のトレードオフがより少ない表示装置の必要が存在する。

[0008] 実施形態によれば、表示装置のバックライトユニット（ＢＬＵ）は、光源、量子ドットフィルム、及び放射吸収要素を含む。量子ドットフィルムは、光源に光学的に結合され、且つ光源から受信された光を処理するように構成される。放射吸収要素は、量子ドットフィルムに光学的に結合され、且つ標準ＲＧＢ色空間の９０％を超える色域カバレッジを達成するために、量子ドットフィルムから受信された処理光のスペクトル発光幅を調整するように構成される。

[0009] 別の実施形態によれば、表示装置は、バックライトユニット（ＢＬＵ）及び画像生成ユニット（ＩＧＵ）を含む。ＢＬＵは、上側、底側及び側壁を有する光キャビティと、光キャビティに結合された光源アレイと、を含む。ＢＬＵは、光キャビティ内に配置される、且つ光源アレイから受信された光を処理するように構成される量子ドットフィルムを更に含む。ＢＬＵに更に含まれるのは、光キャビティ内に配置される、且つＲｅｃ．２０２０色空間の９０％を超える色域カバレッジを達成するために、量子ドットフィルムから受信された処理光のスペクトル発光幅を調整するように構成される放射吸収要素である。ＢＬＵは、調整された光をＩＧＵに透過するように構成される。

[0010] 本発明の様々な実施形態の構造及び動作と同様に、本発明の更なる特徴及び利点が、添付の図面に関連して以下で詳細に説明される。本発明が、本明細書で説明される特定の実施形態に限定されないことが注目される。かかる実施形態は、説明の目的だけのために本明細書で提示される。追加の実施形態は、本明細書に含まれる教示に基づいて、当業者に明白になろう。

図面の簡単な説明
[0011] 本明細書で援用され、本明細書の一部を形成する添付の図面は、現在の実施形態を示し、且つ説明と一緒に、更に、現在の実施形態の原理を説明し、且つ当業者が、現在の実施形態を作成し利用できるようにする働きをする。

[0012]Ｒｅｃ．２０２０色域及び表示装置の色域のＣＩＥ１９７６ｕ’ｖ’色度図である。 [0013]様々な実施形態によるバックライト表示装置の分解断面図である。 [0013]様々な実施形態によるバックライト表示装置の分解断面図である。 [0014]実施形態によるバックライト表示装置の光源ユニットの概略断面図である。 [0015]実施形態によるエッジライト表示装置の概略断面図である。 [0016]実施形態によるバリア層被覆ＱＤの概略断面図である。 [0017]実施形態によるバリア層被覆ＱＤフィルムの概略図である。

[0018] 本発明の特徴及び利点は、図面に関連して取り上げられた場合に、以下で明記されている詳細な説明からより明らかになろう。図面では同様の参照文字は、全体を通して対応する要素を識別する。図面において、同様の参照番号は、一般に、同一の要素、機能的に同様の要素、及び／又は構造上同様の要素を示す。要素が最初に現れる図面は、対応する参照番号の左端の数字によって示される。別段の指示がない限り、本開示の全体を通して提供される図面は、一定の縮尺で描かれた図面として解釈されるべきではない。

本発明の詳細な説明
[0019] 特定の構成及び配置が説明され得るが、これが、説明目的だけのために行われることが理解されるべきである。当業者は、他の構成及び配置が、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに利用され得ることを理解されよう。本発明が、本明細書で特に言及される用途を超えた様々な他の用途でも同様に用いられ得ることが、当業者には明白であろう。本明細書で示され説明される特定の実装形態が、例示的であり、且つ本出願の範囲を他の点で限定するようには決して意図されていないことを認識されたい。

[0020] 「一実施形態」、「実施形態」、「例示的な実施形態」等への本明細書における言及は、説明される実施形態が、特定のフィーチャ、構造又は特性を含んでもよいが、しかし全ての実施形態が、特定のフィーチャ、構造又は特性を必ずしも含まなくてもよいことを示すことが注目される。更に、かかる句は、同じ実施形態を必ずしも指さない。更に、特定のフィーチャ、構造又は特性が、実施形態に関連して説明される場合に、明示的に説明されていてもいなくても、かかるフィーチャ、構造又は特性を他の実施形態に関連して達成することは、当業者の知識内にあるであろう。

[0021] 量、材料の比率、材料の物理的特性、及び／又は使用を含むこの説明における全ての数は、別段に明示的に表示されている場合を除いて、単語「約」によって修飾されているものとして理解されたい。

[0022] 実施形態において、「表示装置」という用語は、表示スクリーン上のデータの可視表現を可能にする要素の配置を指す。適切な表示スクリーンは、ユーザに情報を視覚的に表示するための様々な平坦、湾曲若しくは他の形状のスクリーン、フィルム、シート又は他の構造を含んでもよい。本明細書で説明される表示装置は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、テレビ、コンピュータ、携帯電話、スマートフォン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ゲーム機、電子読み取り装置、デジタルカメラ、タブレット、ウェアラブルデバイス、カーナビゲーションシステム等を包含する表示システムに含まれてもよい。

[0023] 本明細書で用いられるときに「約」という用語は、所定量の値が、値の±１０％だけ変化することを示す。例えば、「約１００ｎｍ」は、９０ｎｍ～１１０ｎｍ（一切を含む）のサイズ範囲を包含する。

[0024] 実施形態において、「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、成分が互いに反応して第３の成分を形成するのに適した条件下で、少なくとも２つの成分を容器において化合させることを指す。

[0025] 実施形態において、「導光板」、「光ガイド」及び「導光パネル」という用語は、交換可能に用いられ、且つある位置から別の位置に電磁放射（光）を導くのに適した光学コンポーネントを指す。

[0026] 実施形態において、「光学的に結合される」という用語は、光が、実質的な干渉なしに、あるコンポーネントから別のコンポーネントまで通過できるように、コンポーネントが位置決めされることを意味する。

[0027] 本明細書で用いられるときに「ナノ構造」という用語は、約５００ｎｍ未満の寸法を備えた少なくとも１つの領域又は特徴寸法を有する構造を指す。幾つかの実施形態において、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。典型的には、領域又は特徴寸法は、構造の最小の軸に沿う。かかる構造の例は、ナノワイヤ、ナノロッド、ナノチューブ、分岐ナノ構造、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、ナノ粒子等を含む。ナノ構造は、例えば、実質的な結晶、実質的な単結晶、多結晶、アモルファス、又はそれらの組み合わせとすることができる。幾つかの実施形態において、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。

[0028] 本明細書で用いられるときに「ＱＤ」又は「ナノ結晶」という用語は、実質的に単結晶であるナノ構造を指す。ナノ結晶は、約５００ｎｍ未満、且つ約１ｎｍ未満程度までの寸法を備えた少なくとも１つの領域又は特徴寸法を有する。「ナノ結晶」、「ＱＤ」、「ナノドット」及び「ドット」という用語は、同様の構造を表すために当業者によって容易に理解され、且つ本明細書で交換可能に用いられる。本発明はまた、多結晶又はアモルファスナノ結晶の使用を包含する。

[0029] ナノ構造に関連して用いられた場合の「ヘテロ構造」という用語は、少なくとも２つの相異なる及び／又は区別可能な材料タイプによって特徴付けられるナノ構造を指す。典型的には、ナノ構造の１つの領域が、第１の材料タイプを含み、一方でナノ構造の第２の領域が、第２の材料タイプを含む。ある実施形態において、ナノ構造は、第１の材料のコアと、第２の（又は第３の等）材料の少なくとも１つのシェルと、を含み、相異なる材料タイプは、例えば、ナノワイヤの長軸、分岐ナノワイヤのアームの長軸、又はナノ結晶の中心のまわりに放射状に分配される。シェルは、シェルとして見なされるために、又はナノ構造がヘテロ構造であると見なされるために、隣接する材料を完全に覆うことができるが、しかしそれは必要ではない。例えば、第２の材料の小さい島で覆われる１つの材料のコアによって特徴付けられるナノ結晶は、ヘテロ構造である。他の実施形態において、相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、又は分岐ナノワイヤのアームの長軸に沿って、ナノ構造内の相異なる位置に分配される。ヘテロ構造内の相異なる領域は、完全に相異なる材料を含むことができるか、又は相異なる領域は、相異なるドーパント、又は同じドーパントの相異なる濃度を有する基材（例えばシリコン）を含むことができる。

[0030] 本明細書で用いられるときに、ナノ構造の「直径」という用語は、ナノ構造の第１の軸に垂直な断面の直径を指し、第１の軸は、第２及び第３の軸に対して長さで最も大きな差を有する（第２及び第３の軸は、長さが互いにほとんど等しい２つの軸である）。第１の軸は、ナノ構造の必ずしも最長の軸ではない。例えば、円盤状のナノ構造用に、断面は、ディスクの短い長手方向軸に垂直なほぼ円形の断面であろう。断面が円形でない場合に、直径は、その断面の長軸及び短軸の平均である。ナノワイヤなどの長尺状又は高アスペクト比のナノ構造用に、直径は、ナノワイヤの最長軸に垂直な断面の全体にわたって測定される。球状ナノ構造用に、直径は、球の中心を通って一方の側からもう一方の側まで測定される。

[0031] ナノ構造に関連して用いられる場合に、「結晶」又は「実質的な結晶」という用語は、ナノ構造が、典型的には、構造の１つ又は複数の寸法の全体にわたって長距離秩序を示すという事実を指す。単一の結晶用の秩序が、結晶の境界を越えて延びることができないように、「長距離秩序」という用語が、特定のナノ構造の実寸に依存することが、当業者によって理解されよう。この場合に、「長距離秩序」は、ナノ構造の寸法の少なくとも大部分の全体にわたる実質的な秩序を意味する。幾つかの例において、ナノ構造は、酸化物又は他のコーティングを担うことができるか、又はコア及び少なくとも１つのシェルで構成することができる。かかる例において、酸化物、シェル又は他のコーティングが、かかる秩序を示し得るが、しかし示す必要がないことが認識されよう（例えば、それは、アモルファス、多結晶、又は他の状況であり得る）。かかる例において、「結晶」、「実質的な結晶」、「実質的な単結晶」又は「単結晶」という句は、ナノ構造の中心コアを指す（コーティング層又はシェルを除く）。本明細書で用いられるときに「結晶」又は「実質的な結晶」という用語は、構造が、実質的に長い範囲の秩序（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％を超える秩序）を示す限り、様々な欠陥、積層欠陥、原子の置換等を含む構造もまた包含するように意図されている。加えて、ナノ構造のコアと外側との間か、コアと隣接するシェルとの間か、又はシェルと第２の隣接するシェルとの間の界面が、非結晶領域を含んでもよく、且つアモルファスでさえあってもよいことが認識されよう。これは、ナノ構造が、本明細書で定義されるような結晶の又は実質的に結晶であることを妨げない。

[0032] ナノ構造に関連して用いられる場合に「単結晶」という用語は、ナノ構造が、実質的に結晶であり、且つ実質的に単一の結晶を含むことを示す。コア及び１つ又は複数のシェルを含むナノ構造のヘテロ構造に関して用いられる場合に、「単結晶」は、コアが実質的に結晶であり、且つ単一の結晶を実質的に含むことを示す。

[0033] 本明細書で用いられるときに「リガンド」という用語は、例えば、ナノ構造の表面との共有結合、イオン、ファンデルワールス、又は他の分子相互作用を通して、ナノ構造の１つ又は複数のフェースと相互作用（弱くても強くても）できる分子を指す。

[0034] 本明細書で用いられるときに「量子収率」（ＱＹ）という用語は、例えば、ナノ構造又はナノ構造の集団によって吸収された光子に対する、放出された光子の比率を指す。当該技術分野において周知のように、量子収率は、典型的には、周知の量子収率値を備えた十分に特徴付けられた標準サンプルを用いて、比較法によって決定される。

[0035] 本明細書で用いられるときに「一次発光ピーク波長」という用語は、発光スペクトルが、最高の強度を示す波長を指す。

[0036] 本明細書で用いられるときに「半値全幅」（ＦＷＨＭ）という用語は、スペクトル幅の大きさを指す。発光スペクトルの場合に、ＦＷＨＭは、ピーク強度値の半分の発光スペクトルの幅を指すことができる。

[0037] 本明細書で用いられるフェルスター半径という用語はまた、当該技術分野においてフェルスター距離と呼ばれる。

[0038] 「輝度（luminance）」及び「輝度（brightness）」という用語は、本明細書で交換可能に用いられ、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光度測定手段を指す。

[0039] 「鏡面反射体」、「鏡面反射面」及び「反射面」という用語は、鏡面反射することができる要素、材料及び／又は表面を指すために本明細書で用いられる。

[0040] 「鏡面反射」という用語は、入射光線が表面に当たる場合に、表面から光の（又は他の種類の波の）鏡状の反射を指すために本明細書で用いられる。

[0041] 本明細書で言及される公開された特許、特許出願、ウェブサイト、会社名、及び科学文献は、まるでそれぞれが、参照によって援用されるように特に且つ個別に示されているかのように、これによって、それらの全体において参照により同じ程度に援用される。本明細書で引用されるいずれかの基準と、この明細書の特定の教示との間のどんな矛盾も、後者を支持して解決されるものとする。同様に、単語又は句の技術的に理解される定義と、この本明細書において特に教示されるような単語又は句の定義との間どんな矛盾も、後者を支持して解決されるものとする。

[0042] 本明細書で用いられる技術及び科学用語は、別段の定義が行われていない限り、本出願が関係する技術分野の当業者によって一般に理解される意味を有する。当業者に周知の様々な方法論及び材料が、本明細書で言及される。

概観
[0043] この開示は、表示装置における所望の輝度の達成と所望の色域の達成との間の現在存在するトレードオフを改善又は除去することを支援する表示装置のＱＤベースのＢＬＵにおける様々な実施形態を提供する。

放射吸収要素を備えたバックライト表示装置の例示的な実施形態
[0044] 図２は、実施形態に従って、バックライト表示装置２００の概略分解断面図を示す。表示装置２００は、光源ユニット（ＬＳＵ）２０２及び光学処理ユニット（ＯＰＵ）２０４を有するＢＬＵ２０１と、画像生成ユニット（ＩＧＵ）２０６と、を含んでもよい。

[0045] ＬＳＵ２０２は、光キャビティ２１２と、光キャビティ２１２に結合されるＬＥＤ２１０アレイ（例えば白色ＬＥＤ又は青色ＬＥＤ）と、を含んでもよい。光キャビティ２１２は、上側２０３と、底側２０５と、側壁２０７と、上側２０３、底側２０５及び側壁２０７によって限られた閉鎖体積と、を含んでもよい。ＬＥＤ２１０は、閉鎖体積内の底側２０５の上面２０５ａに結合されてもよい。ＬＥＤ２１０は、ＯＰＵ２０４を通して処理され、続いてＩＧＵ２０６に送られる一次光（例えば青色光又は白色光）であって、ＩＧＵ２０６の表示スクリーン２２６の全体にわたって分配される一次光を供給するように構成されてもよい。幾つかの実施形態において、ＬＥＤ２１０は、約４４０ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲で発光する青色ＬＥＤを含んでもよい。幾つかの実施形態において、ＬＥＤ２１０は、約４４０ｎｍ～約７００ｎｍ又は他の可能な光波長範囲で発光する白色ＬＥＤを含んでもよい。実施形態において、ＬＥＤ２１０のアレイは、上面２０５ａのエリアの全体にわたって散在されるＬＥＤの２次元アレイを含んでもよく、そのエリアは、表示スクリーン２２６の表面積と等しくてもよい。

[0046] たとえ２つの側壁２０７が、図２に示されていても、様々な実施形態に従って、光キャビティ２１２が、任意の数の側壁２０７を含んでもよいことを当業者が理解するであろうことに留意されたい。例えば、光キャビティ２１２は、立方形状を有してもよく、且つ側壁２０７と似ている４つの側壁を含んでもよい。光キャビティ２１２は、形状において立方形であることにも他の角形形状を有することにも限定されない。光キャビティ２１２は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、様々な実施形態に従って、限定するわけではないが、円筒形、台形、球状又は楕円などの任意のタイプの幾何学的形状に構成されてもよい。図２に示されているような光キャビティ２１２の長方形断面形状が、説明の目的のためにあり、限定ではないことにもまた留意されたい。光キャビティ２１２は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、様々な実施形態に従って、他の断面形状（例えば台形、長円形、長斜方形）を有してもよい。

[0047] 光キャビティ２１２の上側２０３は、ＬＥＤ２１０からの光が、上側２０３の上面２０３ａの全体にわたって輝度のほぼ均一な分布で、上側２０３を通って光キャビティ２１２を出て、ＯＰＵ２０４及び／又はＩＧＵ２０６を横断するように、光拡散及び透過層であるように構成されてもよい。実施形態において、上側２０３は、上側２０３を出る光輝度におけるほぼ均一な分布を提供するために、ＬＥＤ２１０の上に戦略的に配置される、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んでもよい。別の実施形態において、上側２０３は、上側２０３を出る光輝度におけるほぼ均一な分布を提供するために、戦略的に配置される、直径が可変サイズの細孔及び光学的に半透明なエリアを含んでもよい。

[0048] 底側２０５及び／又は側壁２０７は、鏡面反射上面２０５ａ及び／又は鏡面反射側壁内面２０７ａをそれぞれ有するように構成される１つ又は複数の材料（例えば、金属、非金属及び／又は合金）から構成されてもよい。例えば、上面２０５ａ及び／又は側壁内面２０７ａは、ミラー状の反射特性を有するミラー状の面であってもよい。幾つかの実施形態において、上面２０５ａ及び／又は側壁内面２０７ａは、完全に鏡面反射性、又は部分的に鏡面反射性且つ部分的に散乱性であってもよい。

[0049] 任意選択的に、光キャビティ２１２は、側壁内面２０７ａに結合される鏡面反射体２０９を含んでもよい。鏡面反射体２０９は、光透過接着剤を用いて、側壁内面２０７ａに結合されてもよい。光透過接着剤は、テープ、様々な膠、シリコンなどのポリマー組成物等を含んでもよい。追加の光透過接着剤は、様々な例に従って、限定するわけではないが、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（酢酸ビニル）、エポキシ及びウレタンを含む様々なポリマーと、限定するわけではないが、ポリフェニルメチルシロキサン、ポリフェニルアルキルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリジアルキルシロキサン、フッ素化シリコン、及びビニル水素化物置換シリコンを含むシリコン及びシリコン誘導体と、限定するわけではないが、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、及びメタクリル酸ラウリル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と、スチレンベースポリマーと、ジビニルベンゼンなどの二官能モノマーと架橋されるポリマーと、を含んでもよい。

[0050] 鏡面反射上面２０５ａ、並びに側壁内面２０７ａ及び鏡面反射体２０９は、底側２０５及び／又は側壁２０７を通したＬＥＤ２１０からの光の吸収を実質的に最小化し、従って光キャビティ２１２内の輝度の損失を実質的に最小化し、且つＬＳＵ２０２の光出力効率を増加させ得る。

[0051] ＯＰＵ２０４は、ＬＳＵ２０２から受信された光を、ＩＧＵ２０６への透過用に望ましい特性へと処理するように構成されてもよい。ＯＰＵ２０４は、限定するわけではないが、上述のＱＤＥＦフィルム、放射吸収要素２１５、輝度向上フィルム（ＢＥＦ）２１６、ディフューザ２２０、及び反射偏光フィルム（ＲＰＦ）２２２などの蛍光体フィルム２１４を含んでもよい。当業者によって理解されるように、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、ＯＰＵ２０４が、１つを超えるディフューザ、ＢＥＦ、及び／又はＲＰＦを含んでもよいことに留意されたい。

[0052] 蛍光体フィルム２１４は、ＱＤ（例えば図６に関連して説明されるＱＤ６００）などのルミネッセンスナノ構造を含むＱＤＥＦであってもよい。例示的な実施形態において、蛍光体フィルム２１４は、同じ波長で、例えば可視スペクトルにおける緑色光又は赤色光に対応する波長で発光する複数のルミネッセンスナノ構造を含んでもよい。別の例示的な実施形態において、蛍光体フィルム２１４は、第１の波長（例えば緑色光に対応する波長）で発光する第１の複数のルミネッセンスナノ構造と、第１の波長とは相異なる第２の波長（例えば赤色光に対応する波長）で発光する第２の複数のルミネッセンスナノ構造と、を含んでもよい。

[0053] 蛍光体フィルム２１４は、ダウンコンバータであってもよく、光キャビティ２１２からの一次光の少なくとも一部は、例えば蛍光体フィルム２１４におけるルミネッセンスナノ構造によって吸収され、且つ一次光より低いエネルギ又はより長い波長を有する第２の光として再発光されてもよい。例えば、第１の複数のルミネッセンスナノ構造及び第２の複数のルミネッセンスナノ構造は、光キャビティ２１２から青色光の一部を吸収し、且つ緑色及び赤色二次光をそれぞれ発光するように励起されてもよい。青色一次光、並びに緑色及び赤色二次光の未吸収の部分は、ＩＧＵ２０６を透過される、且つ表示装置２００のバックライトとして働くために表示スクリーン２２６の全体にわたって分配される所望の白色点値を有する白色光を生成するために、所定の比率で混合されてもよい。

[0054] 放射吸収要素２１５は、表示装置２００の所望の色域カバレッジを達成するために、放射吸収要素２１５を通過する任意の処理光及び／又は未処理光のスペクトル発光幅（発光スペクトル幅とも呼ばれる）を調整するように構成されてもよい。本明細書で用いられるときに「処理光」という用語は、蛍光体フィルム２１４から発光された任意の光を指し、本明細書で用いられるときに「未処理光」という用語は、蛍光体フィルム２１４に重なる層／構造のいずれかに達するために、蛍光体フィルム２１４を回避し得る、ＬＳＵ２０２から放出された任意の光を指す。幾つかの実施形態において、放射吸収要素２１５は、蛍光体フィルム２１４における第１又は第２の複数のルミネッセンスナノ構造から発光された光、又はＬＥＤ２１０からの未処理光（例えば青色光）のスペクトル発光幅を選択的に調整するように構成されてもよい。幾つかの実施形態において、放射吸収要素２１５は、蛍光体フィルム２１４における第１及び第２の複数のルミネッセンスナノ構造の両方から発光された光のスペクトル発光幅を調整するように構成されてもよい。幾つかの実施形態において、放射吸収要素２１５は、蛍光体フィルム２１４における第１及び第２複数のルミネッセンスナノ構造の両方から、且つＬＥＤ２１０からの未処理光から放出された光のスペクトル発光幅を調整するように構成されてもよい。

[0055] スペクトル発光幅の調整は、輝度の著しい低減なしに所望の色域カバレッジを達成するために、処理又は未処理光のスペクトル発光幅を狭くするように、処理又は未処理光からの１つ又は複数の波長を吸収することを要求してもよい。例えば、この調整プロセス故に、放射吸収要素２１５のない表示装置と比較して、輝度における１０％未満（例えば約８％、約５％、約３％、約１％）の低減が存在してもよい。ＱＤを有する蛍光体フィルム２１４からの処理光が、典型的には、狭いスペクトル発光幅を示すので、調整プロセスは、同様の色域カバレッジを達成するために現在の非ＱＤベース表示装置において要求されるような所望の色域カバレッジを達成するために、広範囲の波長の吸収を要求しなくてもよい。

[0056] 広いスペクトル発光幅は、例えばＲｅｃ．２０２０色空間の広い色域カバレッジを達成する際に、現在の非ＱＤベース表示装置（例えばＯＬＥＤベース表示装置、ＹＡＧ蛍光体ベース表示装置）における制限の１つである。現在の非ＱＤベース表示装置における吸収要素の使用は、広い色域カバレッジ（例えば８０～９０％のＲｅｃ．２０２０色域カバレッジ）を達成し得るが、しかし輝度の著しい低減という犠牲を払う。輝度のかかる低減が、現在の表示装置の画質に悪影響を及ぼすだけでなく、ＨＤＲ撮像標準下で要求される輝度レベルを満たすことができない可能性もある。

[0057] 放射吸収要素２１５は、１つ又は複数の非蛍光体ベースの材料を含んでもよい。即ち、１つ又は複数の非蛍光体ベースの材料は、光吸収特性を示すが、しかしどんな光学発光特性も示さない。１つ又は複数の非蛍光体ベースの材料は、上記の調整プロセス中に吸収することを必要とする１つ若しくは複数の波長又は波長範囲だけを吸収するために、それら材料の光吸収特性に基づいて選択されてもよい。幾つかの実施形態において、１つ又は複数の非蛍光体材料は、同じ吸収特性を含んでもよい。ある実施形態において、１つ又は複数の非蛍光体材料のそれぞれは、互いに相異なる吸収特性を含む。

[0058] １つ又は複数の非蛍光体材料は、それらが、放射吸収要素２１５を形成するために、表示装置２００の蛍光体フィルム２１４又は任意の他の層／構造に低費用で配置され得るように、選択されてもよい。例えば、１つ又は複数の非蛍光体材料は、染料（例えば、狭帯域有機Exciton P491染料）、インク、塗料、ポリマー材料、及び／又は噴霧されるか、塗装されるか、スピンコーティングされるか、印刷されるか、若しくは任意の他の適切な低温（例えば１００℃未満）堆積方法であり得る任意の材料であってもよい。印刷は、例えば、プロッタ、インクジェットプリンタ、又はスクリーンプリンタを用いて行われてもよい。幾つかの実施形態において、１つ又は複数の非蛍光体材料は、蛍光体フィルム２１４上に直接配置されてもよい。幾つかの実施形態において、放射吸収要素２１５は、１つ又は複数の非蛍光体材料を自らの上に配置する基板を含んでもよい。

[0059] 図２に示されている放射吸収要素２１５の配置は、限定ではない。それは、蛍光体フィルム２１４上又はその下に配置されてもよい。それは、蛍光体フィルム２１４の下、及び光キャビティ２１２の上面２０３上に配置されてもよい。それは、ＢＬＵ２０１の任意の層／構造上に配置されてもよい。例えば、放射吸収要素２１５は、ＢＥＦ２１６又はディフューザ２２０上に配置されてもよい。

[0060] 幾つかの実施形態において、放射吸収要素２１５は、図２に示されているような別個の構造でなくてもよく、ＢＬＵ２０１のいずれかの層／構造に含まれてもよい。例えば、放射吸収要素２１５は、蛍光体フィルム２１４の一部であってもよい。即ち、蛍光体フィルム２１４は、放射吸収要素２１５に加えて、上記のようにルミネッセンスナノ構造を含む複合フィルムであってもよい。染料、インク、塗料、ポリマー材料、又はそれらの組み合わせなどの放射吸収要素２１５の１つ又は複数の非蛍光体材料は、蛍光体フィルム２１４のマトリックスに組み込まれるか又は埋め込まれてもよい。１つ又は複数の非蛍光体材料は、蛍光体フィルム２１４のマトリックスに分散され得るナノ構造化された材料を含んでもよい。これらのナノ構造化された材料は、光吸収特性を示してもよく、どんな光学発光特性を示さなくてもよい。幾つかの実施形態において、放射吸収要素２１５は、ＢＥＦ２１６又はディフューザ２２０に含まれてもよい。例えば上記の放射吸収要素２１５の１つ又は複数の非蛍光体材料は、以下で説明されるＢＥＦ２１６又はディフューザ２２０の構造に組み込まれてもよい。

[0061] ＢＥＦ２１６は、反射フィルム及び／又は屈折フィルム、反射偏光フィルム、プリズムフィルム、グルーブフィルム、グルーブ付きプリズムフィルム、プリズム、ピッチ、グルーブ、又は当該技術分野で周知の任意の適切なＢＥＦ若しくは輝度向上フィーチャを含んでもよい。例えば、ＢＥＦ２１６は、3M^TMから入手可能なVikuiti^TM又はＢＥＦなどの従来のＢＥＦを含んでもよい。様々な実施形態に従って、ＯＰＵ２０４は、少なくとも１つのＢＥＦ、少なくとも２つのＢＥＦ、又は少なくとも３つのＢＥＦを含んでもよい。例示的な実施形態において、少なくとも１つのＢＥＦは、例えば、別の状況ではＲＰＦ２２２によって吸収されるであろう光を再利用するための反射偏光ＢＥＦを含む。輝度向上フィーチャ及びＢＥＦ２１６は、リフレクタ及び／又は屈折体、偏光子、反射偏光子、光抽出フィーチャ、光再利用フィーチャ、又は当該技術分野で周知の任意の輝度向上フィーチャを含んでもよい。ＢＥＦ２１６は、実施形態に従って、第１のピッチ角を有するピッチ又はプリズムを有する第１の層を含んでもよい。追加又は任意選択で、ＯＰＵ２０４における別のＢＥＦ（図示せず）は、第１のピッチ角とは相異なる第２のピッチ角を有するピッチ又はプリズムを有する第２の層を含んでもよい。

[0062] ＢＥＦ２１６の輝度向上フィーチャは、一次光の一部（例えば、光キャビティ２１２からの青色光）を蛍光体フィルム２１４の方へ逆に反射し、それによって、蛍光体フィルム２１４内に戻る一次光の再利用を提供するように構成されてもよい。光の再利用故に、一次光の一部は、ＢＬＵ２０１を出る前に、蛍光体フィルム２１４を複数回通過し得る。ＢＥＦ２１６を透過される光は、その光がＢＥＦ２１６に入射する角度に依存する可能性がある。例えば、光キャビティ２１２から上向きに移動する光は、光がＢＥＦ２１６に対して垂直又は直角である場合に、ＢＥＦ２１６を透過し得る。しかしながら、かかる光は、光がより大きい角度を有する場合に、光キャビティ２１２の方へ下向きに反射される可能性がある。ＢＥＦ２１６は、一次光の所望の再利用を達成するために、相異なる角度の光用の複数の反射角を有するように選択されてもよい。一次光のかかる再利用は、蛍光体フィルム２１４における一次光の光路長を増加させる可能性があり、その結果、一次光の吸収の増加、及び限定するわけではないが緑色光又は赤色光などの１つ又は複数の二次光の再発光の増加をもたらす。

[0063] ディフューザ２２０は、本明細書で説明される散乱フィーチャとは別個のものであり、その補足的なものである。この実施形態の例によれば、ディフューザ２２０は、利得ディフューザフィルムを含む、当該技術分野で周知のいずれかのディフューザフィルムを含んでもよく、且つ表示装置２００のＢＥＦ２１６又は他の光学フィルムの上又は下に配置されてもよい。例示的な実施形態において、蛍光体フィルム２１４は、従来のボトムディフューザ（図示せず）の必要性を解消し、それによって、ＢＬＵ２０１の厚さを最小化し得る。蛍光体フィルム２１４の構成物はまた、それに関連する１つ又は複数の散乱又はディフューザフィーチャを含んでもよく、これらのフィーチャは、蛍光体フィルム２１４におけるルミネッセンスナノ構造の二次放射を増加させることに加えて、従来的なディフューザの目的を果たし得る。

[0064] ＩＧＵ２０６は、ＬＣＤモジュール２２４及び表示スクリーン２２６を含んでもよく、且つ表示スクリーン２２６上に画像を生成するように構成されてもよい。一実施形態に従って、表示スクリーン２２６は、タッチスクリーンディスプレイであってもよい。幾つかの実施形態において、放射吸収要素２１５は、ＩＧＵ２０６の任意の層／構造上に又はその内部に配置されてもよい。例えば、放射吸収要素２１５は、ＬＣＤモジュール２２４の上に又はその内部に配置されてもよい。

[0065] 表示装置２００は、表示装置２００におけるいずれかの隣接する要素間、例えば光キャビティ２１２と蛍光体フィルム２１４との間、放射吸収要素２１５間、蛍光体フィルム２１４とＢＥＦ２１６、ディフューザ２２０、ＲＰＦ２２２又は他のフィーチャとの間、又は表示装置２００の任意の他の要素間に配置された１つ又は複数の中間材料（図示せず）を更に含んでもよい。１つ又は複数の中間材料は、限定するわけではないが、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、硬化材料、光学結合材料、屈折率整合材料若しくは屈折率不整合材料、屈折率勾配材料、被覆材料若しくは被覆防止材料、スペーサ、エポキシ、シリカゲル、シリコン、輝度向上材料、散乱材料若しくはディフューザ材料、反射材料若しくは反射防止材料、波長選択材料、波長選択反射防止材料、カラーフィルタ、又は当該技術分野で周知の他の適切な中間材料を含んでもよい。中間材料はまた、光透過性で無黄変の感圧光学接着剤を含んでもよい。適切な材料には、シリコン、シリコンゲル、シリカゲル、エポキシ（例えば、Loctite^TM Epoxy E-30CL）、アクリレート（例えば、3M^TM Adhesive 2175）が含まれる。１つ又は複数の中間材料は、硬化性ゲル又は液体として塗布され、且つ堆積中若しくは堆積後に硬化されるか、又は堆積前に予め形成されて予め硬化されてもよい。硬化方法は、ＵＶ硬化、熱硬化、化学硬化、又は当該技術分野で周知の他の適切な硬化方法を含んでもよい。屈折率整合中間材料は、ＢＬＵ２０１の要素間の光損失を最小化するように選択されてもよい。

[0066] 表示装置２００は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、様々な実施形態に従って、限定するわけではないが、円筒、台形、球、楕円などの任意のタイプの幾何学的形状であってもよい。表示装置２００は、形状が立方形であること、又は他の角形形状を有することに制限されない。表示装置２００の長方形断面形状が、説明の目的のためであり、限定ではないことに留意されたい。表示装置２００は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、様々な実施形態に従って、他の断面形状（例えば台形、長円形、長斜方形）を有してもよい。たとえ光キャビティ２１２、蛍光体フィルム２１４、放射吸収要素２１５、ＢＥＦ２１６、ディフューザ２２０、ＲＰＦ２２２、ＬＣＤモジュール２２４、及び表示スクリーン２２６が、Ｘ方向に沿って類似の寸法を有するように図２に示されていても、これらのコンポーネントのそれぞれが、様々な実施形態に従って、１つ又は複数の方向に、互いに相異なる寸法を有してもよいことを当業者が理解するであろうことにもまた留意されたい。

[0067] 図３は、実施形態に従って、バックライト表示装置３００の概略分解断面図を示す。表示装置３００は、以下で説明される差異を除いて、構造、構成及び機能において表示装置２００に似ていてもよい。

[0068] 表示装置３００は、ＬＳＵ３０２と、ＯＰＵ３０４と、ＩＧＵ２０６と、を有するＢＬＵ３０１を含んでもよい。ＬＳＵ３０２は、光キャビティ２１２と、光キャビティ２１２に結合されたＬＥＤ２１０（例えば白色ＬＥＤ又は青色ＬＥＤ）のアレイと、蛍光体フィルム２１４と、放射吸収要素２１５と、を含んでもよい。

[0069] 蛍光体フィルム２１４は、光キャビティ２１２の閉鎖体積内に配置されてもよい。実施形態において、蛍光体フィルム２１４は、光透過接着剤、機械的ファスナ、又は任意の他の締結機構を用いて、側壁２０７に結合されてもよい。光キャビティ２１２内の蛍光体フィルム２１４の位置、例えばＬＥＤ２１０のアレイと蛍光体フィルム２１４との間の距離２１４ｔは、光キャビティ２１２の厚さ２１２ｔ及び／又は上側２０３の光拡散性に依存し得る。例示的な実施形態において、距離２１４ｔは、約３０ｍｍ～約４０ｍｍに及ぶ光キャビティ２１２の厚さ２１２ｔ用に、約２０ｍｍ～約３０ｍｍに及んでもよい。

[0070] 光キャビティ２１２内における蛍光体フィルム２１４の配置は、光キャビティの外側に配置された蛍光体フィルムにおけるＱＤ集団サイズより小さな、蛍光体フィルム２１４におけるＱＤ集団サイズを用いることによって、現在の表示装置の白色点値とほぼ同様の、表示スクリーン２２６の全体にわたって分配された光の白色点値を表示装置３００が生成できるようにし得る。現在の表示装置に匹敵し得る白色点値を得るために、光キャビティ内に蛍光体フィルムを配置することによって、蛍光体フィルムにおけるＱＤ集団サイズを低減する能力は、表示装置において達成され得る白色点値の範囲を増加させる。かかる低減はまた、表示装置における蛍光体フィルムのコストを低下させることを支援し得る。

[0071] 図３に更に示されているように、放射吸収フィルム２１５は、光キャビティ２１２内の蛍光体フィルム２１４上に配置されてもよい。しかし放射吸収要素２１５のこの配置は、限定ではない。それは、蛍光体フィルム２１４とＬＥＤ２１０との間の体積に配置されてもよい。幾つかの実施形態において、放射吸収要素２１５は、光透過接着剤、機械的ファスナ、又は任意の他の締結機構を用いて、側壁２０７に結合されてもよい。光透過接着剤は、蛍光体フィルム２１４と側壁２０７との間に配置されたテープ、様々な膠、シリコンなどのポリマー組成物等を含んでもよい。追加の光透過接着剤には、様々な例に従って、限定するわけではないが、ポリ（ビニルブチラール）、ポリ（酢酸ビニル）、エポキシ、及びウレタンを含む様々なポリマーと、限定するわけではないが、ポリフェニルメチルシロキサン、ポリフェニルアルキルシロキサン、ポリジフェニルシロキサン、ポリジアルキルシロキサン、フッ素化シリコン、及びビニル水素化物置換シリコンを含むシリコン及びシリコン誘導体と、限定するわけではないが、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、及びメタクリル酸ラウリル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と、スチレンベースポリマーと、ジビニルベンゼンなどの二官能モノマーと架橋されるポリマーと、を含んでもよい。

[0072] 図４は、実施形態に従って、ＬＳＵ４０２の概略断面図を示す。ＬＳＵ４０２は、この実施形態の例に従って、表示装置２００又は３００の一部として実現することができる。ＬＳＵ４０２は、以下で説明される差異を除いて、構造及び機能においてＬＳＵ２０２及び３０２に似ていてもよい。

[0073] ＬＳＵ４０２は、光キャビティ２１２の閉鎖体積内に配置された蛍光体フィルム４１４のアレイ、及び放射吸収要素４１５のアレイを含んでもよい。放射吸収要素４１５のアレイにおける放射吸収要素のそれぞれは、蛍光体フィルム４１４のアレイにおける蛍光体フィルムのそれぞれ１つの上に配置されてもよい。放射吸収要素４１５のアレイにおける放射吸収要素のそれぞれは、構造、構成及び機能において放射吸収要素２１５に似ている。蛍光体フィルム４１４のアレイにおける蛍光体フィルムのそれぞれは、Ｘ及び／又はＹ方向に沿って４１７のギャップだけ、互いに離間されてもよい。蛍光体フィルム４１４のそれぞれは、構造、構成及び機能において蛍光体フィルム２１４に似ていてもよいが、しかし例えば、蛍光体フィルム２１４と比較して、Ｘ及び／又はＹ方向に沿って寸法でより小さくてもよい。実施形態において、蛍光体フィルム４１４のアレイの各行は、ＬＥＤ２１０のアレイの対応する行とほぼ整列されるように配置されてもよい。別の実施形態において、蛍光体フィルム４１４のそれぞれは、Ｙ方向に沿ったＬＥＤ２１０のアレイの対応する行をカバーする十分な大きさのＹ方向に沿った寸法を有してもよい。放射吸収要素４１５のアレイにおける放射吸収要素のそれぞれは、それが配置される蛍光体フィルムのそれぞれ１つに寸法において似ていてもよい。

[0074] 表示スクリーン（例えば表示スクリーン２２６）の表面積と等しいエリアをカバーするために、単一の蛍光体フィルム（例えば蛍光体フィルム２１４）の代わりに、蛍光体フィルム４１４のアレイを用いることによって、蛍光体フィルムの製造費を低減し、大型表示器スクリーン用の蛍光体フィルムサイズ制限を克服し、及び／又は実質的に欠陥のないより小さな蛍光体フィルムを製造することによって製造歩留まりを改善し、結果として表示装置の歩留まりを改善することを支援することが可能になる。

[0075] 光キャビティ２１２内の蛍光体フィルム４１４のアレイの位置は、ギャップ４１７の幅４１７ｗに依存し得る。幅４１７ｗをより大きくし、且つ上側２０３からより遠く離れて、蛍光体フィルム４１４のアレイ及び放射吸収要素４１５アレイは、光キャビティ２１２に配置されてもよく、蛍光体フィルム４１４のアレイと上側２０３との間のより大きな体積４１４ｖが提供されてもよい。例において、蛍光体フィルム４１４のアレイは、約３ｍｍの幅４１７ｗ用に、上側２０３の１０ｍｍ下に配置されてもよい。

[0076] ＬＳＵ４０２は、光キャビティ２１２内で蛍光体フィルム４１４のアレイ及び放射吸収要素４１５のアレイを支持するように構成された第１のプレート４１６を更に含んでもよい。蛍光体フィルム４１４のアレイの底面は、第１のプレート４１６と実質的に接触してもよい。幾つかの実施形態において、ＬＳＵ４０２は、光キャビティ２１２内の適所に第１のプレート４１６を保持するために、支持ポスト４２０．１及び４２０．２、機械的ファスナ、及び／又は任意の他の締結機構を更に含んでもよい。任意選択的に、ＬＳＵ４０２は、放射吸収要素４１５のアレイの上に配置された、且つ光透過接着剤、機械的ファスナ及び／又は任意の他の締結機構を用いて放射吸収要素４１５のアレイに結合される第２のプレート４１８を含んでもよい。支持ポスト４２０．３及び４２０．４、機械的ファスナ、及び／又は任意の他の締結機構もまた、光キャビティ２１２内の適所に第２のプレート４１８を保持するために、ＬＳＵ４０２に含まれてもよい。幾つかの実施形態において、支持ポスト４２０．１～４２０．４は、部分的に又は完全に光透過性であってもよい。幾つかの実施形態において、支持ポスト４２０．１～４２０．４は、散乱面及び／又は鏡面反射面を有してもよい。

[0077] たとえ４つの支持ポスト４２０．１～４２０．４が、図４に示されていても、光キャビティ２１２が、様々な実施形態に従って、任意の数の支持ポストを含み得ることを当業者が理解するであろうことに留意されたい。

[0078] 第１のプレート４１６は、ＬＥＤ２１０のアレイからの光が、蛍光体フィルム４１４のアレイへ透過されるように、光透過性であるように構成されてもよい。加えて又は任意選択的に、第１のプレート４１６は、ＬＥＤ２１０のアレイからの光のほぼ均一な分布が、蛍光体フィルム４１４のアレイの全体にわたって受信されるように、光拡散性に構成されてもよい。光のかかる均一な分布は、蛍光体フィルム４１４によって受信されるピーク光束を低減し、且つ蛍光体フィルム４１４の性能、完全性、及び寿命を最大限にすることを支援し得る。

[0079] 第２のプレート４１８は、放射吸収要素４１５のアレイからの調整光が、第２のプレート上面４１８ａの全体にわたるほぼ均一な輝度分布で、第２のプレート４１８を通過し得るように、光透過性且つ拡散性であるように構成されてもよい。幾つかの実施形態において、第２のプレート４１８は、光学的に透明なエリア及び光学的に半透明なエリア又は直径が可変サイズの孔、並びに第２のプレート４１８におけるかかる光学的な拡散性を提供するために戦略的に配置される光学的に半透明なエリアを含んでもよい。

[0080] 幾つかの実施形態において、放射吸収要素４１５は、蛍光体フィルム４１４と第１のプレート４１６との間に配置されてもよい。幾つかの実施形態において、放射吸収要素４１５は、第２のプレート４１８の上面４１８ａ上に配置されてもよい。

放射吸収要素を備えたエッジライト表示装置の例示的な実施形態
[0081] 図５は、実施形態に従って、エッジライト表示装置５００の概略分解断面図を示す。表示装置５００は、光源ユニット（ＬＳＵ）５０２を有するＢＬＵ５０１を含んでもよい。表示装置２００に似ており、表示装置５００は、ＯＰＵ２０４及びＩＧＵ２０６を更に含んでもよい。表示装置２００と５００との間の差異は、以下で説明される。

[0082] ＬＳＵ５０２は、ＬＥＤ５１０（例えば、青色ＬＥＤ）、ＬＧＰ５１２及びリフレクタ５０８を含んでもよい。ＬＳＵ５０２は、ＯＰＵ２０４を通して処理される、且つその後、表示スクリーン２２６の全体にわたって分散されるように、ＩＧＵ２０６へと透過される一次光（例えば、青色光）を供給するように構成されてもよい。青色ＬＥＤは、約４４０ｎｍ～約４７０ｎｍの範囲内で発光してもよい。一実施形態に従って、青色ＬＥＤは、例えば、４５０ｎｍの波長で青色光を発光するＧａＮ ＬＥＤであってもよい。

[0083] ＬＧＰ５１２は、この実施形態の様々な例に従って、プレート、フィルム、容器、又は他の構造などの光ファイバケーブル、ポリマー又はガラス固形物を含んでもよい。ＬＧＰ５１２のサイズは、ＬＥＤ５１０の最終的な用途及び特性に依存してもよい。ＬＧＰ５１２の厚さは、ＬＥＤ５１０の厚さと一致してもよい。ＬＧＰ５１２における他の寸法は、ＬＥＤ５１０の寸法を超えて延びるように設計されてもよく、且つ数十ミリメートル乃至数十～数百センチメートル程度であってもよい。

[0084] この実施形態の様々な例に従って、ＬＧＰ５１２の材料は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、メタクリル酸メチル、スチレン、アクリルポリマー樹脂、ガラス、又は当該技術分野で周知の任意の適切なＬＧＰ材料を含んでもよい。ＬＧＰ５１２用の適切な製造方法は、射出成形、押し出し成形、又は当該技術分野で周知の他の適切な実施形態を含んでもよい。この実施形態の例に従って、ＬＧＰ５１２は、ＯＰＵ５０４に入る一次光が、均一な色及び輝度であり得るように、均一な一次光学発光を供給するように構成されてもよい。ＬＧＰ５１２は、当該技術分野で周知の任意の厚さ又は形状を含んでもよい。例えば、ＬＧＰ５１２の厚さは、ＬＧＰ５１２の表面全体にわたって均一であってもよい。代替として、ＬＧＰ５１２は、くさび状の形状を有してもよい。

[0085] ＬＧＰ５１２は、この実施形態の様々な例に従って、ＬＥＤ５１０に対して光学的に結合されてもよく、且つＬＥＤ５１０に対して物理的に接続又は切断されてもよい。ＬＧＰ５１２をＬＥＤ５１０に物理的に接続するために、光透過接着剤が、使用されてもよい（図示せず）。更なる実施形態において、ＬＧＰ５１２は、例えば、ＬＧＰ５１２が冷えたときにＬＥＤ５１０がＬＧＰ５１２に接触され得るように、加熱された場合に溶解又は変形し、それによって２つの要素間の物理的接着又は接触の形成を容易にするポリマーＬＧＰ５１２を使用することによって、ＬＥＤ５１０に物理的に接続することができる。

[0086] 代替として、ＬＳＵ５０２は、ＬＥＤアレイ（図示せず）を含んでもよく、それらのＬＥＤのそれぞれは、構造及び機能においてＬＥＤ５１０に似ていてもよい。ＬＥＤアレイは、図２に関連して上記で説明したように、処理用に、且つＩＧＵ２０６への後続の透過用にＯＰＵ２０４に一次光を供給するように構成されてもよい。

[0087] 更なる実施形態において、リフレクタ５０８は、ＬＧＰ５１２から発光される光量を増加するように構成されてもよい。リフレクタ５０８は、反射ミラー、リフレクタ粒子のフィルム、反射金属フィルム、又は任意の適切な従来のリフレクタなどの任意の適切な材料を含んでもよい。例示的な実施形態において、リフレクタ１０８は、白色フィルムを含んでもよい。ある実施形態において、リフレクタ５０８は、散乱、ディフューザ、又は輝度向上フィーチャなどの追加の機能又はフィーチャを含んでもよい。

[0088] 図５における放射吸収要素２１５の配置は、限定ではない。幾つかの実施形態において、それは、蛍光体フィルム２１４の上又は下に配置されてもよい。幾つかの実施形態において、それは、蛍光体フィルム２１４の下に、且つＬＧＰ５１２の上面５１２ａ上に配置されてもよい。幾つかの実施形態において、それは、ＢＬＵ２０１及び／又はＩＧＵ２０６の任意の層／構造上に配置されてもよい。例えば、それは、リフレクタ５０８の上面５０８ａ、ＢＥＦ２１５、ディフューザ２２０、又はＬＣＤモジュール２２４上に配置されてもよい。幾つかの実施形態において、放射吸収要素２１５は、ＬＧＰ５１２内又はＬＣＤモジュール２２４内に配置されてもよい。

バリア層被覆ＱＤの例示的な実施形態
[0089] 図６は、実施形態に従って、バリア層被覆ＱＤ１００の断面構造を示す。実施形態において、ＱＤ１００の集団は、蛍光体フィルム２１４及び４１４に含まれてもよい。幾つかの実施形態において、蛍光体フィルム２１４及び４１４の第１の複数のルミネッセンスナノ構造は、第１の波長（例えば緑色光に対応する波長）で発光するＱＤ１００の第１の集団を含んでもよく、蛍光体フィルム２１４及び４１４の第２の複数のルミネッセンスナノ構造は、第２の波長（例えば赤色光に対応する波長）で発光するＱＤ１００の第２の集団を含んでもよい。

[0090] バリア層被覆ＱＤ６００は、ＱＤ６０１及びバリア層６０６を含む。ＱＤ６０１は、コア６０２及びシェル６０４を含む。コア６０２は、より高いエネルギの吸収で光を発光する半導体を含む。コア６０２用の半導体の例は、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。直接バンドギャップを示す任意の他のＩＩ－ＶＩ、ＩＩＩ－Ｖ、第３、又は第４半導体構造が、同様に用いられてもよい。実施形態において、コア６０２はまた、幾つかの例を挙げると、金属、合金などの１つ又は複数のドーパントを含んでもよい。金属ドーパントの例は、限定するわけではないが、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）、パラジウム（Ｐｄ）、又はそれらの組み合わせを含んでもよい。コア６０２における１つ又は複数のドーパントの存在は、ドープしていないＱＤと比較して、ＱＤ６０１の構造、光学的安定性及びＱＹを改善し得る。

[0091] コア６０２は、実施形態に従って、直径で２０ｎｍ未満のサイズを有してもよい。別の実施形態において、コア６０２は、直径で約１ｎｍ～約５ｎｍのサイズを有してもよい。コア６０２のサイズ及び従ってナノメートル範囲にＱＤ６０１のサイズを適合させる能力は、光学スペクトル全体における光電子放出カバレッジを可能にする。一般に、より大きなＱＤは、スペクトルの赤色端部の方へ光を発光し、より小さなＱＤは、スペクトルの青色端部の方へ光を発光する。この効果は、より大きなＱＤが、より小さなＱＤより近くに離間配置されるエネルギレベルを有するので発生する。これは、より少ないエネルギを含む光子、即ちスペクトルの赤色端部に近い光子をＱＤが吸収できるようにする。

[0092] シェル６０４は、コア６０２を囲み、且つコア６０２の外面に配置される。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）を含んでもよい。実施形態において、シェル６０４は、厚さ６０４ｔ、例えば１つ又は複数の単層を有してもよい。他の実施形態において、シェル６０４は、約１ｎｍ～約５ｎｍの厚さ６０４ｔ有してもよい。シェル６０４は、コア６０２との格子不整合を低減し、且つＱＤ６０１のＱＹを改善することを支援するために用いられてもよい。シェル６０４はまた、ＱＤ６０１のＱＹを増加させるために、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を不動態化し除去することを支援し得る。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、且つＱＤ６０１の放射効率の低下の一因になり得る。

[0093] 代替実施形態において、ＱＤ６０１は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱せずに、シェル６０４に配置された第２のシェル、又はコア６０２を囲む２つを超えるシェルを含んでもよい。実施形態において、第２のシェルは、約２つの単層程度の厚さであってもよく、且つたとえ要求されなくても、典型的にはまた半導体である。第２のシェルは、コア６０２に保護を提供し得る。第２のシェル材料は、硫化亜鉛（ＺｎＳ）であってもよいが、他の材料が、本発明の範囲又は趣旨から逸脱せずに、同様に使用され得る。

[0094] バリア層６０６は、ＱＤ６０１上にコーティングを形成するように構成される。実施形態において、バリア層６０６は、シェル６０４の外面６０４ａ上に、それと実質的に接触して配置される。１つ又は複数のシェルを有するＱＤ６０１の実施形態において、バリア層６０６は、ＱＤ６０１の最も外側のシェル上に、それと実質的に接触して配置されてもよい。例示的な実施形態において、バリア層６０６は、例えば複数のＱＤを有する溶液、構成物及び／又はフィルムにおいて、ＱＤ６０１と１つ又は複数のＱＤとの間のスペーサとして働くように構成され、複数のＱＤは、ＱＤ６０１及び／又はバリア層被覆ＱＤ６００に似ていてもよい。かかるＱＤ溶液、ＱＤ構成物、及び／又はＱＤフィルムにおいて、バリア層６０６は、隣接するＱＤとＱＤ６０１の凝集を防ぐことを支援し得る。隣接するＱＤとＱＤ６０１の凝集は、ＱＤ６０１のサイズの増加、及び従ってＱＤ６０１を含む凝集されたＱＤ（図示せず）の光学発光特性における低減又は消滅につながり得る。更なる実施形態において、バリア層６０６は、例えば、ＱＤ６０１の構造及び光学特性に悪影響を及ぼし得る水分、空気及び／又は厳しい環境（例えばＱＤのリソグラフィ処理中に、及び／又はＱＤベース装置の製造プロセス中に用いられる高温及び化学薬品）からの保護をＱＤ６０１に提供する。

[0095] バリア層６０６は、アモルファスで、光透過性で、及び／又は電気的に不活性である１つ又は複数の材料を含む。適切なバリア層は、限定するわけではないが、無機酸化物及び／又は窒化物などの無機材料を含む。バリア層６０６用の材料の例には、様々な実施形態に従って、Ａｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｔｉ又はＺｒなどの酸化物及び／又は窒化物を含む。バリア層６０６は、様々な実施形態において約８ｎｍ～約１５ｎｍに及ぶ厚さを６０６ｔを有してもよい。

[0096] 図６に示されているように、バリア層被覆ＱＤ６００は、実施形態に従って、複数のリガンド又は界面活性剤６０８を追加として又は任意選択的に含んでもよい。リガンド又は界面活性剤６０８は、実施形態に従って、バリア層６０６の外面上など、バリア層被覆ＱＤ６００の外面に吸着又は接合されてもよい。複数のリガンド又は界面活性剤６０８は、親水性又は極性ヘッド６０８ａ及び疎水性又は非極性テール６０８ｂを含んでもよい。親水性又は極性ヘッド６０８ａは、バリア層６０６に接合されてもよい。リガンド又は界面活性剤６０８の存在は、ＱＤの形成中に、例えば溶液、構成物及び／又はフィルムにおける他のＱＤからＱＤ６００及び／又はＱＤ６０１を分離することを支援し得る。ＱＤが、それらの形成中に凝集できるようにされた場合に、ＱＤ６００及び／又はＱＤ６０１などのＱＤの量子効率は、落ちる可能性がある。リガンド又は界面活性剤６０８はまた、非極性溶媒における混和性を提供するか又は他の構成物が固まるための反応サイト（例えば逆ミセル系）を提供する疎水性など、バリア層被覆ＱＤ６００にある特性を与えるために用いられてもよい。

[0097] リガンド６０８として用いられ得る種々様々なリガンドが存在する。幾つかの実施形態において、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る脂肪酸である。幾つかの実施形態において、リガンドは、トリオクチルホスフィン酸化物（ＴＯＰＯ）、トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）、ジフェニルホスフィン（ＤＰＰ）、トリフェニルフォスフィン酸化物、及びトリブチルホスフィン酸化物から選択される有機ホスフィン又は有機ホスフィン酸化物である。幾つかの実施形態において、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るアミンである。幾つかの実施形態において、リガンドは、トリオクチルホスフィン（ＴＯＰ）である。幾つかの実施形態において、リガンドは、オレイルアミンである。幾つかの実施形態において、リガンドは、ジフェニルホスフィンである。

[0098] 界面活性剤６０８として用いられ得る界面活性剤の種々様々な種類が存在する。非イオン界面活性剤は、幾つかの実施形態において界面活性剤６０８として用いられてもよい。非イオン界面活性剤の幾つかの例には、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（Brij93）、ポリエチレングリコールヘキサデシルエーテル（Brij52）、ポリエチレングリコールオクタデシルエーテル（BrijS10）、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。

[0099] 陰イオン表面活性剤が、幾つかの実施形態において界面活性剤６０８として用いられ得る。陰イオン表面活性剤の幾つかの例には、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。

[0100] 幾つかの実施形態において、ＱＤ６０１及び／又は６００は、赤色、橙色及び／又は黄色の範囲などの１つ又は複数の様々な色範囲における光を発光するように統合されてもよい。幾つかの実施形態において、ＱＤ６０１及び／又は６００は、緑色及び／又は黄色の範囲における光を発光するように統合されてもよい。幾つかの実施形態において、ＱＤ６０１及び／又は６００は、青色、藍色、すみれ色及び／又は紫外線範囲における光を発光するように統合されてもよい。幾つかの実施形態において、ＱＤ６０１及び／又は６００は、約６０５ｎｍ～約６５０ｎｍ、約５１０ｎｍ～約５５０ｎｍ、又は約３００ｎｍ～約４８０ｎｍの一次発光ピーク波長を有するように統合されてもよい。

[0101] ＱＤ６０１及び／又は６００は、高ＱＹを表示するように統合されてもよい。幾つかの実施形態において、ＱＤ６０１及び／又は６００は、８０％～９５％、又は８５％～９０％のＱＹを表示するように統合されてもよい。

[0102] 従って、様々な実施形態によれば、ＱＤ６００は、ＱＤ６０１上のバリア層６０６の存在が、ＱＤ６０１の光学発光特性を実質的に変更も消滅もさせないように統合されてもよい。

ＱＤフィルムの例示的な実施形態
[0103] 図７は、実施形態に従って、ＱＤフィルム７００の断面図を示す。幾つかの実施形態において、蛍光体フィルム２１４及び／又は４１４は、ＱＤフィルム７００に似ていてもよい。

[0104] ＱＤフィルム７００は、実施形態に従って、複数のバリア層被覆コア－シェルＱＤ６００（図６）及びマトリックス材料７１０を含んでもよい。ＱＤ６００は、幾つかの実施形態に従って、マトリックス材料７１０に埋め込まれるか、そうでなければ配置されてもよい。本明細書で用いられるときに、「埋め込まれる」という用語は、ＱＤが、マトリックスの大多数の構成部分を構成するマトリックス材料７１０内に囲まれるか又は入れられることを示すために用いられる。ＱＤ６００が、実施形態においてマトリックス材料７１０の全体にわたって一様に分配されてもよいが、他の実施形態において、ＱＤ６００が、特定特有の均一分配機能に従って分配されてもよいことに留意されたい。たとえＱＤ６００が、直径において同じサイズを有するように示されていても、ＱＤ６００が、サイズ分布を有してもよいことを当業者が理解するであろうことに留意されたい。

[0105] 実施形態において、ＱＤ６００は、青色可視波長スペクトルにおいて、緑色可視波長スペクトルにおいて、又は赤色可視波長スペクトルにおいて発光するサイズを有するＱＤの均質な集団を含んでもよい。他の実施形態において、ＱＤ６００は、青色可視波長スペクトルにおいて発光するサイズを有するＱＤの第１の集団、緑色可視波長スペクトルにおいて発光するサイズを有するＱＤの第２の集団、及び赤色可視波長スペクトルにおいて発光するＱＤの第３の集団を含んでもよい。

[0106] マトリックス材料７１０は、ＱＤ６００を収容できる任意の適切なホストマトリックス材料であってもよい。適切なマトリックス材料は、ＱＤ６００に、且つＱＤフィルムを装置７００に貼り付ける際に用いられる任意の周囲パッケージング材料又は層に化学的及び光学的に適合可能であってもよい。適切なマトリックス材料は、一次及び二次光に対して透過性であり、それによって、一次及び二次光の両方が、マトリックス材料を透過できるようにする無黄変光学材料を含んでもよい。実施形態において、マトリックス材料７１０は、ＱＤ６００のそれぞれを完全に囲んでもよい。マトリックス材料７１０は、可撓性又は成形可能なＱＤフィルム７００が望ましい用途において、可撓性であってもよい。代替として、マトリックス材料７１０は、高強度非可撓性材料を含んでもよい。

[0107] マトリックス材料７１０は、ポリマー並びに有機及び無機酸化物を含んでもよい。マトリックス材料７１０で使用される適切なポリマーは、かかる目的に使用できる、当業者に周知の任意のポリマーであってもよい。ポリマーは、ほぼ半透明又はほぼ透明であってもよい。マトリックス材料７１０は、限定するわけではないが、エポキシ、アクリル酸塩、ノルボレン、ポリエチレン、ポリ（ビニルブチラール）：ポリ（酢酸ビニル）、ポリ尿素、ポリウレタンと、限定するわけではないが、アミノシリコン（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、フッ素化シリコン、及びビニル水素化物置換シリコンを含むシリコン及びシリコン誘導体と、限定するわけではないが、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、及びメタクリル酸ラウリル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と、ポリスチレン、アミノポリスチレン（ＡＰＳ）及びポリ（アクリロニトリルエチレンスチレン）（ＡＥＳ）などのスチレンベースのポリマーと、ジビニルベンゼンなどの二官能モノマーと架橋されるポリマーと、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ためにリガンドアミン（例えば、ＡＰＳ又はＰＥＩリガンドアミン）と結合するエポキシド等と、を含んでもよい。

[0108] 幾つかの実施形態において、マトリックス材料７１０は、ＱＤフィルム７００の光変換効率を改善し得る、ＴｉＯ２マイクロビーズ、ＺｎＳマイクロビーズ、又はガラスマイクロビーズなどの散乱マイクロビーズを含む。

[0109] 別の実施形態において、マトリックス材料７１０は、低い酸素及び水分透過性を有し、高い光安定性及び化学安定性を示し、有利な屈折率を示し、ＱＤ６００の外面に接着し、それによって、ＱＤ６００を保護するための密閉シールを提供し得る。別の実施形態において、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ために、ＵＶ又は熱硬化方法で硬化可能であってもよい。

[0110] 幾つかの実施形態に従って、ＱＤフィルム７００は、ポリマー（例えばフォトレジスト）にＱＤ６００を混合して、基板上にＱＤ－ポリマー混合物を成型することか、ＱＤ６００をモノマーと混合し、それらを一緒に重合することか、酸化物を形成するためにゾルゲルにＱＤ６００を混合することか、又は当業者に周知の任意の他の方法によって形成されてもよい。

ルミネッセンスナノ結晶蛍光体又はナノ構造の例示的な実施形態
[0111] 本明細書で説明されるのは、ルミネッセンスナノ構造を含み、ナノ結晶を含む様々な構成物である。ルミネッセンスナノ構造の様々な特性、即ち、その吸収特性、発光特性、及び屈折率特性を含む様々な特性は、様々な用途に適合され調整されてもよい。

[0112] ナノ構造の材料特性は、ほぼ均質であってもよく、又はある実施形態において、不均質であってもよい。ナノ結晶の光学特性は、それらの粒径、化学又は表面組成によって決定され得る。約１ｎｍ～約１５ｎｍの範囲内にルミネッセンスナノ結晶サイズを適合させる能力は、光スペクトル全体における光電子放出カバレッジが、演色における大きな多用性を提供できるようにする。粒子カプセル化は、化学薬品及びＵＶ劣化剤に対する堅牢性を提供し得る。

[0113] 本明細書で説明される実施形態で使用するためのルミネッセンスナノ構造は、当業者に周知の任意の方法を用いて生成されてもよい。適切な方法及び例示的なナノ結晶が、米国特許第７，３７４，８０７号、２００４年３月１０日出願の米国特許出願第１０／７９６，８３２号、米国特許第６，９４９，２０６号、及び２００４年６月８日出願の米国仮特許出願第６０／５７８，２３６号に開示され、これらのそれぞれの開示は、それらの全体において参照により本明細書で援用される。

[0114] 本明細書で説明される実施形態で使用するためのルミネッセンスナノ構造は、無機材料及びより適切には無機導電又は半導体材料を含む任意の適切な材料から生成されてもよい。適切な半導体材料は、米国特許出願第１０／７９６，８３２号に開示されているものを含んでもよく、且つ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んでもよい。適切な半導体材料には、限定するわけではないが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイヤモンドを含む）、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つ以上のかかる半導体の適切な組み合わせを含んでもよい。

[0115] ある実施形態において、ルミネッセンスナノ構造は、ｐ型ドーパント又はｎ型ドーパントからなるグループからのドーパントを含んでもよい。本明細書の有用なナノ結晶はまた、ＩＩ－ＶＩ又はＩＩＩ－Ｖ半導体を含んでもよい。ＩＩ－ＶＩ又はＩＩＩ－Ｖ半導体ナノ結晶の例には、Ｚｎ、Ｃｄ、及びＨｇなどの周期表のＩＩ族の元素とＳ、Ｓｅ、Ｔｅ、及びＰｏなどのＶＩ族の任意の元素との任意の組み合わせ、並びにＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、及びＴｌなどの周期表のＩＩＩ族の元素とＮ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、及びＢｉなどのＶ属の任意の元素との任意の組み合わせを含んでもよい。

[0116] 本明細書で説明されるルミネッセンスナノ構造はまた、それぞれの表面に対して共役、協同、会合、又は付着するリガンドを更に含んでもよい。適切なリガンドには、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号に開示されているものを含む、当業者に周知の任意のグループを含んでもよく、これらの特許及び特許公開のそれぞれにおける開示は、参照により本明細書で援用される。かかるリガンドの使用は、ポリマーを含む様々な溶剤及びマトリックス内に混和するルミネッセンスナノ構造の能力を向上させ得る。様々な溶剤及びマトリックスにおけるルミネッセンスナノ構造の混和性（即ち、分離せずに混合される能力）を向上させることは、ナノ結晶が、一緒に凝集せずに、従って光を散乱させないように、ナノ構造が、ポリマー組成物全体にわたって分散され得るようにし得る。かかるリガンドは、本明細書では「混和性増強」リガンドとして説明される。

[0117] ある実施形態において、マトリックス材料に分散されるか又は埋め込まれるルミネッセンスナノ構造を含む構成物が提供される。適切なマトリックス材料は、ポリマー材料、有機及び無機酸化物を含む、当業者に周知の任意の材料であってもよい。本明細書で説明される構成物は、層、カプセル材料、コーティング、シート、又はフィルムであってもよい。層、ポリマー層、マトリックス、シート、又はフィルムについて言及されている、本明細書で説明される実施形態において、これらの用語は、交換可能に使用され、そのように説明される実施形態は、いずれか１つのタイプの構成物に限定されず、本明細書で説明されるか又は当該技術分野で周知の任意のマトリックス材料又は層を包含することを理解されたい。

[0118] ダウンコンバートナノ結晶（例えば、米国特許第７，３７４，８０７号に開示されているような）は、特定の波長の光を吸収し、次に第２の波長で発光するように適合されるルミネッセンスナノ構造の発光特性を利用し、それによって、アクティブソース（例えば、ＬＥＤ）の性能及び効率の向上を提供する。

[0119] 当業者に周知の任意の方法が、ナノ結晶（ルミネッセンスナノ結晶）を作成するために用いられてもよいが、無機ナノ材料蛍光体の制御された成長用の溶液相コロイド法が使用されてもよい。Alivisatos, A. P., “Semiconductor clusters, nanocrystals, and quantum dots,” Science 271:933 (1996); X. Peng, M. Schlamp, A. Kadavanich, A. P. Alivisatos, “Epitaxial growth of highly luminescent CdSe/CdS Core/Shell nanocrystals with photostability and electronic accessibility,” J. Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997);及びC. B. Murray, D. J. Norris, M. G. Bawendi, “Synthesis and characterization of nearly monodisperse CdE (E=sulfur, selenium, tellurium) semiconductor nanocrystallites,” J Am. Chem. Soc. 115:8706 (1993)を参照されたい。これらの文献の開示は、それらの全体において参照により本明細書で援用される。この製造プロセス技術は、クリーンルーム及び高価な製造設備の必要なしに、低コストの加工性を活用する。これらの方法において、高温での熱分解を受ける可能性のある金属前駆物質が、有機界面活性剤分子の高温溶液内に素早く注入される。これらの前駆物質は、高温でばらばらになり、且つナノ結晶を核状にするように反応し得る。この初期核生成相の後で、成長相が、成長中の結晶にモノマーを添加することによって始まり得る。その結果として、結晶ナノ粒子の表面をコーティングする有機界面活性剤分子を有し得る自立型結晶ナノ粒子が溶液中に存在し得る。

[0120] このアプローチを利用すると、合成が、数秒にわたって行われる初期核生成事象として行われ、続いて高温で数分間、結晶成長が行われ得る。温度、存在する界面活性剤のタイプ、前駆物質材料、及びモノマーに対する界面活性剤の比率などのパラメータが、反応の性質及び進捗状況を変更するために修正されてもよい。温度は、核生成事象の構造相、前駆物質の分解速度、及び成長速度を制御する。有機界面活性剤分子は、溶解度とナノ結晶形状の制御との両方を仲介し得る。モノマーに対する界面活性剤の比率、界面活性剤同士の比率、モノマー同士の比率、及びモノマーの個々の濃度は、成長の反応速度に強く影響を及ぼす可能性がある。

[0121] 一実施形態によれば、ＣｄＳｅは、この材料の合成の相対成熟度故に、一例において可視光ダウンコンバージョン用のナノ結晶材料として使用されてもよい。汎用的な界面化学の使用によって、非カドミウム含有ナノ結晶を置換することもまた可能である。

[0122] 半導体ナノ結晶において、光誘導発光が、ナノ結晶のバンド端状態から発生する。ルミネッセンスナノ構造からのバンド端発光は、表面電子状態から発生する放射及び非放射減衰チャネルと競合する。X. Peng, et al., J Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997)。その結果として、ダングリングボンドなどの表面欠陥の存在が、無放射再結合中心を提供し、且つ発光効率の低下の一因となる。表面トラップ状態を不動態化して除去するための効率的で永続的な方法は、ナノ結晶の表面上で無機シェル材料をエピタキシャルに成長させることであり得る。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、コア材料に対してタイプ１になるように選択されてもよい（例えば、コアに対する電子及び正孔を局所化する潜在的ステップを提供するためにより大きいバンドギャップを備える）。その結果として、無放射再結合の確率が、低減され得る。

[0123] コア－シェル構造は、コアナノ結晶を含有する反応混合物に、シェル材料を含有する有機金属前駆物質を加えることによって取得してもよい。この場合に、成長が後に続く核生成事象ではなく、コアは、核として働き、シェルは、その表面から成長してもよい。反応温度は、シェル材料のナノ結晶の独立核生成を防止しながら、コア表面へのシェル材料モノマーの添加に有利になるように低温に保持される。反応混合物における界面活性剤は、シェル材料の制御された成長を誘導し、且つ溶解度を保証するために存在する。２つの材料間に低い格子不整合が存在する場合に、均一でエピタキシャル成長されたシェルが、取得され得る。

[0124] コア－シェルルミネッセンスナノ構造を準備するための例示的な材料には、限定するわけではないが、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｂ、Ｃ（ダイヤモンドを含む）、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を含んでもよく、本発明の実施の際に使用するためのシェルルミネッセンスナノ構造は、限定するわけではないが、（コア／シェルとして表した）ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＰｂＳｅ／ＰｂＳ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＣｄＳ、ＣｄＴｅ／ＺｎＳと同様にその他のものを含む。

[0125] 全体を通して使用されているように、複数の蛍光体又は複数のルミネッセンスナノ構造は、１つを超える蛍光体又はルミネッセンスナノ構造（即ち、２、３、４、５、１０、１００、１，０００、１，０００，０００等のナノ結晶）を意味する。これらの構成物は、同じ組成を有する蛍光体又はルミネッセンスナノ構造を適切に含むが、更なる実施形態において、複数の蛍光体又はルミネッセンスナノ構造は、様々な相異なる構成物であってもよい。例えば、ルミネッセンスナノ構造は、全て同じ波長で発光してもよく、又は更なる諸実施形態において、これらの構成物は、相異なる波長で発光するルミネッセンスナノ構造を含んでもよい。

[0126] 本明細書で説明される実施形態において使用するためのルミネッセンスナノ構造は、サイズが約１００ｎｍ未満から約２ｎｍ未満まであってもよく、且つ可視光を吸収してもよい。本明細書で用いられるときに、可視光は、人間の目に見える約３８０～約７８０ナノメートルの波長を備えた電磁放射である。可視光は、赤色、橙色、黄色、緑色、青色、藍色、及びすみれ色など、スペクトルの様々な色に分離され得る。青色光は、約４３５ｎｍ～約５００ｎｍの光を含んでもよく、緑色光は、約５２０ｎｍ～約５６５ｎｍの光を含んでもよく、赤色光は、波長が約６２５ｎｍ～約７４０ｎｍの光を含んでもよい。

[0127] 様々な実施形態に従って、ルミネッセンスナノ構造は、それらが、紫外、近赤外、及び／又は赤外スペクトルにおける光子を吸収するようなサイズ及び構成を有してもよい。紫外スペクトルは、約１００ｎｍ～約４００ｎｍの光を含んでもよく、近赤外スペクトルは、波長が約７５０ｎｍ～約１００μｍの光を含んでもよく、赤外スペクトルは、波長が約７５０ｎｍ～約３００μｍの光を含んでもよい。

[0128] 任意の適切な材料のルミネッセンスナノ構造が、本明細書で説明される様々な実施形態において使用されてもよいが、ある実施形態において、ナノ結晶は、本明細書で説明される実施形態で使用するためのナノ結晶の集団を形成するために、ＺｎＳ、ＩｎＡｓ、ＣｄＳｅ、又はそれらの任意の組み合わせであってもよい。上記のように、更なる実施形態において、ルミネッセンスナノ構造は、ＣｄＳｅ／ＺｎＳ、ＩｎＰ／ＺｎＳｅ、ＣｄＳｅ／ＣｄＳ、又はＩｎＰ／ＺｎＳなどのコア／シェルナノ結晶であってもよい。

[0129] 様々な実施形態に従って、ルミネッセンスナノ構造は、赤色光を発光できるルミネッセンスナノ構造の少なくとも１つの集団、及び／又は青色／ＵＶ光源によって励起されたときに緑色光を発光できるルミネッセンスナノ構造の少なくとも１つの集団を含んでもよい。ルミネッセンスナノ構造の波長及び密度は、必要とされる光学性能を満たすように調整されてもよい。他の実施形態において、ルミネッセンスナノ構造の蛍光体材料は、望ましくない発光波長を有する光の波長を吸収する、且つ望ましい発光波長を有する二次光を再発光するルミネッセンスナノ構造の集団を含んでもよい。このように、本明細書で説明されるルミネッセンスナノ構造フィルムは、ＢＬＵ発光を更に調整するために、且つカラーフィルタリングの必要性を低減又は解消するために、カラーフィルタリングルミネッセンスナノ構造の少なくとも１つの集団を含んでもよい。

[0130] 適切なルミネッセンスナノ構造、様々な溶解度増強リガンドの添加を含むルミネッセンスナノ構造を準備する方法は、公開された米国特許出願公開第２０１２／０１１３６７２号で見い出され、その特許公開の開示は、その全体において参照により本明細書で援用される。

[0131] ある実施形態が、本明細書で示され説明されたが、請求項は、説明され示されている部分の特定の形態又は配置に限定されるべきではないことを理解されたい。本明細書において、例示的な実施形態が、開示されており、特定の用語が、使用されているが、それらの用語は、限定目的ではなく、一般的な且つ説明的な意味でのみ使用されている。実施形態の修正及び変形が、上記の教示に照らして可能である。従って、実施形態が、具体的に説明されているのとは別の方法で実施され得ることを理解されたい。

Claims (19)

1. 表示装置のバックライトユニット（ＢＬＵ）であって、
   光源と、
   前記光源からの光を吸収し、前記光源から吸収された前記光を処理するように構成された、前記光源に光学的に結合された量子ドットフィルムであって、マトリックス材料を含む前記量子ドットフィルムと、
   処理光の輝度レベルにおける１０％未満の低減で、ＲＧＢ色空間の９０％を超える色域カバレッジを出力するために、前記量子ドットフィルムから受信された前記処理光のスペクトル発光幅を調整するように構成された、前記量子ドットフィルムに光学的に結合された、染料、インク、塗料、ポリマー材料又はそれらの組み合わせを含む放射吸収要素であって、前記染料、前記インク、前記塗料、前記ポリマー材料又はそれらの組み合わせのうちの１つ又は複数が前記量子ドットフィルムの前記マトリックス材料に組み込まれている前記放射吸収要素と、
   を含むバックライトユニット（ＢＬＵ）。
2. 前記ＲＧＢ色空間が、赤、緑、青の原色の色度座標が（０．５６，０．５２）、（０．０６，０．５９）及び（０．１６，０．１３）のＲｅｃ．２０２０色空間である、請求項１に記載のＢＬＵ。
3. 前記放射吸収要素が、前記Ｒｅｃ．２０２０色空間の９０％を超える色域カバレッジを出力するために、前記処理光からの波長又は波長範囲を吸収するように構成される、請求項２に記載のＢＬＵ。
4. 前記放射吸収要素が、非蛍光体ベースの材料を含む、請求項１に記載のＢＬＵ。
5. 前記量子ドットフィルムが、バリア層被覆量子ドットを含む、
   請求項１に記載のＢＬＵ。
6. 前記放射吸収要素が、有機Exciton P491染料を含む、請求項１に記載のＢＬＵ。
7. 光キャビティを更に含み、
   前記放射吸収要素が、前記光キャビティの上面上に配置され、前記光源からの前記光が前記上面を通って前記光キャビティから発光される、請求項１に記載のＢＬＵ。
8. 前記放射吸収要素が、
   第１の吸収特性を有する第１の材料と、
   前記第１の吸収特性と相異なる第２の吸収特性を有する第２の材料と、
   を含む、請求項１に記載のＢＬＵ。
9. 前記放射吸収要素が、
   前記処理光の第１の波長を吸収するように構成された第１の材料と、
   前記処理光の第２の波長を吸収するように構成された第２の材料であって、前記第２の波長が、前記第１の波長と相異なる第２の材料と、
   を含む、請求項１に記載のＢＬＵ。
10. 前記放射吸収要素が、前記量子ドットフィルム上に配置される基板上に配置される、請求項１に記載のＢＬＵ。
11. 導光板を更に含み、
    前記放射吸収要素が、前記導光板の上面上に配置され、前記光源からの前記光が前記上面を通って前記導光板から発光される、請求項１に記載のＢＬＵ。
12. リフレクタを更に含み、
    前記放射吸収要素が、前記リフレクタの上面上に配置される、請求項１に記載のＢＬＵ。
13. 前記量子ドットフィルムが、赤色光を発光するように構成された複数の量子ドットを含む、請求項１に記載のＢＬＵ。
14. 前記量子ドットフィルムが、緑色光を発光するように構成された複数の量子ドットを含む、請求項１に記載のＢＬＵ。
15. 前記量子ドットフィルムが、
    赤色光を発光するように構成された第１の複数の量子ドットと、
    緑色光を発光するように構成された第２の複数の量子ドットと、
    を含む、請求項１に記載のＢＬＵ。
16. 前記量子ドットフィルムが、
    コア－シェル構造と、
    前記コア－シェル構造を囲むバリア層と、
    を含む、請求項１に記載のＢＬＵ。
17. 表示装置であって、
    バックライトユニット（ＢＬＵ）であって、
    上側と、底側と、側壁と、を有する光キャビティであって、光源からの光は、前記上側を通って前記光キャビティから発光される、前記光キャビティと、
    前記光キャビティに結合された光源アレイと、
    前記光源アレイからの光を吸収し、前記光源アレイから吸収された前記光を処理するように構成された、前記光キャビティ内に配置された量子ドットフィルムであって、マトリックス材料を含む前記量子ドットフィルムと、
    処理光の輝度レベルにおける１０％未満の低減で、ＲＧＢ色空間の９０％を超える色域カバレッジを出力するために、前記量子ドットフィルムから受信された前記処理光のスペクトル発光幅を調整するように構成された、前記光キャビティ内に配置された、染料、インク、塗料、ポリマー材料又はそれらの組み合わせを含む放射吸収要素であって、前記染料、前記インク、前記塗料、前記ポリマー材料又はそれらの組み合わせのうちの１つ又は複数が前記量子ドットフィルムの前記マトリックス材料に組み込まれている前記放射吸収要素と、
    を含むバックライトユニット（ＢＬＵ）と、
    前記バックライトユニットに結合された画像生成ユニット（ＩＧＵ）であって、前記バックライトユニットが、前記調整光を前記ＩＧＵへ通過させるように構成される画像生成ユニット（ＩＧＵ）と、
    を含む表示装置。
18. 前記量子ドットフィルムが、マトリックスを含み、
    前記放射吸収要素が、前記マトリックスに埋め込まれる、請求項１７に記載の表示装置。
19. 前記放射吸収要素が、
    前記処理光の第１の波長を吸収するように構成された第１の材料と、
    前記処理光の第２の波長を吸収するように構成された第２の材料であって、前記第２の波長が、前記第１の波長と相異なる第２の材料と、
    を含む、請求項１７に記載の表示装置。
    

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