JP7241758B2 - デバイス - Google Patents
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Description
この出願は、2017年12月21日に出願の米国仮出願第62/609,085号、2017年12月22日に出願の米国仮出願第62/609,520号、2018年3月13日に出願の欧州特許出願第18161535.2号、2018年3月14日に出願の欧州特許出願第18161807.5号、2018年12月20日に出願の米国の非仮出願第16/228,522号の優先権を主張し、これらは、あたかも完全に記載されているかのように、参照によって組み込まれる。
Claims (34)
- デバイスは、
発光ダイオード(LED)と、
前記LEDからの放射光路内に位置決めされたメタ分子波長変換層と、を備え、
前記メタ分子波長変換層は複数のメタ分子を含み、
前記複数のメタ分子は、1つ以上の第1ナノ粒子及び1つ以上のコンバータ・ナノ粒子を含み、
前記1つ以上の第1ナノ粒子は、前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子に共鳴調整されており、前記LEDによって放射される光及び前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子によって放射される光のうちのいずれか又は両方との、前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子の相互作用に影響を及ぼし、
前記1つ以上の第1ナノ粒子はそれぞれ、金属又は誘電体であるコアと金属又は誘電体であるシェルとを有するコアシェル金属であって、
複数の前記第1ナノ粒子が、それぞれ、シェルと異なる材料をコアに含むとともに、1つの前記コンバータ・ナノ粒子を取り囲むか、又は
1つの前記第1ナノ粒子が、シェルと異なる材料をコアに含み、複数の前記コンバータ・ナノ粒子によって取り囲まれている、
デバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子は、複数の誘電ナノ粒子であり、
前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子は、複数の前記誘電ナノ粒子によって取り囲まれている前記コンバータ・ナノ粒子である、
請求項1記載のデバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子は、1つの誘電ナノ粒子であり、
前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子は、前記誘電ナノ粒子を取り囲む複数の前記コンバータ・ナノ粒子である、
請求項1記載のデバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子は、前記シェルと異なる材料を前記コアに含む、前記コアシェル金属又は誘電材料を含む誘電ナノ粒子であり、
前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子は、前記コアシェル金属又は誘電ナノ粒子を取り囲む複数の前記コンバータ・ナノ粒子である、
請求項1記載のデバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子は、前記シェルと異なる材料を前記コアにそれぞれ含む、前記コアシェル金属又は誘電ナノ粒子であり、
前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子は、複数の前記コアシェル金属又は誘電ナノ粒子によって取り囲まれる前記コンバータ・ナノ粒子である、
請求項1記載のデバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子は、金属コア及び誘電シェルを有する、
請求項1、4又は5記載のデバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子は、誘電コア及び金属シェルを有する、
請求項1、4又は5記載のデバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子は、前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子に共振調整されており、
前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子の吸収ピーク及び放射ピークにオーバーラップする前記複数のメタ分子の吸収ピーク及び放射ピークを生じさせ、
さらに、
特定の方向に放射すべき前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子によって放射される光を方向づける、
前記LEDによって放射される光の前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子による後方散乱を抑制する、及び
前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子の波長領域の光の有効な吸収断面を増加させる、のうちの少なくとも1つを生じさせる、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - 前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子に共振調整されている前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子は、前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子に、光の青色波長領域の散乱を増加させ、赤色波長領域、オレンジ色波長領域、黄色波長領域及び緑色波長領域の散乱を減少させる、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - 前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子に共振調整されている前記1つ以上の第1ナノ粒子は、前記メタ分子の変換層にコリメート光を放射させる、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - 前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子は、ナノ蛍光体、ナノワイヤ、量子井戸、量子ドット、及び蛍光体のうちの少なくとも1つである、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子は、前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子と同一である、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子は、前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子と異なる、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子は、複数あり、互いに異なる形状である、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子は、複数あり、互いに異なる材料である、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - 前記1つ以上の第1ナノ粒子及び前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子はそれぞれ同一のホスト誘電媒体に直接コンタクトしている、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - いずれか一方がいずれか他方を取り囲む前記1つ以上の第1ナノ粒子及び前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子は、互いに規則的に間隔をあけて配置されている、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - 前記メタ分子は、互いに規則的に間隔をあけて配置されていない、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - いずれか一方がいずれか他方を取り囲む前記1つ以上の第1ナノ粒子及び前記1つ以上のコンバータ・ナノ粒子は、その長さより短い前記他方からの距離にある、
請求項1乃至5いずれか1項記載のデバイス。 - デバイスは、
発光ダイオード(LED)と、
少なくとも1つの金属層を含むハイパボリック・メタマテリアル(HMM)及び少なくとも1つの誘電層を含むフォトニック結晶(PhC)のうちの少なくとも1つをそれぞれ含む複数の第1層と、
前記LEDからの放射光路内に位置決めされ、前記複数の第1層を有する交互層内に配置された複数のナノ構造層と、を備え、
前記複数のナノ構造層のそれぞれは、誘電ホスト媒体内に埋め込まれたコンバータ・ナノ粒子を含み、
前記交互層内では前記複数の第1層と前記複数のナノ構造層とが交互に配置されており、
前記複数の第1層は、前記LEDによって放射される光及び前記コンバータ・ナノ粒子によって放射される光のうちのいずれか又は両方との前記コンバータ・ナノ粒子の相互作用に影響を及ぼすように調整されており、
複数のコアシェル・ナノ粒子が、それぞれシェルと異なる材料をコアに含み、前記コンバータ・ナノ粒子を取り囲み、又は
1つのコアシェル・ナノ粒子が、シェルと異なる材料をコアに含み、複数の前記コンバータ・ナノ粒子によって取り囲まれている、
デバイス。 - 前記複数の第1層の少なくとも1つ及び前記複数のナノ構造層の少なくとも1つを介して延在するナノ・パターニングをさらに備える、
請求項20記載のデバイス。 - 前記ナノ・パターニングは、光抽出効率を増加させる、
請求項21記載のデバイス。 - 前記ナノ・パターニングは複数の孔を含む、
請求項21記載のデバイス。 - 前記孔は、前記LEDによる光放射の波長及び前記コンバータ・ナノ粒子による光放射の波長のうちの少なくとも1つよりも小さいか、又は、同じ大きさを有する
請求項23記載のデバイス。 - 前記複数の孔は、前記LEDによる光放射の波長及び前記コンバータ・ナノ粒子による光放射の波長のうちの少なくとも1つによりもより小さい距離又は同じ距離だけ離れて離間している、
請求項23記載のデバイス。 - 複数の前記ナノ・パターニングを含み、前記複数の前記ナノ・パターニングは、互いに分離されている、
請求項21記載のデバイス。 - 前記複数の第1層のそれぞれは、前記HMMの前記少なくとも1つの金属層又は前記PhCの少なくとも1つの誘電層内に配置された追加の誘電含有物を含む、
請求項20乃至24いずれか1項記載のデバイス。 - 前記複数の第1層のうちの少なくとも1つは、前記コンバータ・ナノ粒子のうちの少なくとも一部に共振調整されている、
請求項20記載のデバイス。 - 前記複数の第1層のうちの少なくとも1つは、前記コンバータ・ナノ粒子の少なくとも一部と共振調整されており、
前記コンバータ・ナノ粒子の少なくとも一部によって放射される光を特定の方向に方向づけること、
前記LEDによって放射される光の前記コンバータ・ナノ粒子の少なくとも一部による後方散乱を抑制すること、及び
前記コンバータ・ナノ粒子の少なくとも一部の波長領域の光の有効吸収断面を増加させること、のうちの少なくとも1つを生じさせる、
請求項26記載のデバイス。 - 前記複数の第1層のそれぞれは、多層を含む、
請求項20乃至24いずれか1項記載のデバイス。 - 前記コンバータ・ナノ粒子は、ナノ蛍光、ナノワイヤ、量子井戸、量子ドット及び蛍光体のうちの少なくとも1つである、
請求項20乃至24いずれか1項記載のデバイス。 - 前記複数のナノ構造層のそれぞれは前記コンバータ・ナノ粒子の単一層を含む、
請求項20乃至24いずれか1項記載のデバイス。 - 前記複数の第1層はHMMを含む、
請求項20乃至24いずれか1項記載のデバイス。 - 前記複数の第1層はPhCを含む、
請求項20乃至24いずれか1項記載のデバイス。
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