KR20240006092A - 나노구조체 기반 디스플레이 디바이스들에서의 다중 여기 파장들의 사용 - Google Patents

나노구조체 기반 디스플레이 디바이스들에서의 다중 여기 파장들의 사용 Download PDF

Info

Publication number
KR20240006092A
KR20240006092A KR1020237045138A KR20237045138A KR20240006092A KR 20240006092 A KR20240006092 A KR 20240006092A KR 1020237045138 A KR1020237045138 A KR 1020237045138A KR 20237045138 A KR20237045138 A KR 20237045138A KR 20240006092 A KR20240006092 A KR 20240006092A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
filter element
emission wavelength
peak emission
pixel
Prior art date
Application number
KR1020237045138A
Other languages
English (en)
Inventor
어니스트 씨 리
찰리 호츠
제이슨 하트러브
Original Assignee
나노시스, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 나노시스, 인크. filed Critical 나노시스, 인크.
Publication of KR20240006092A publication Critical patent/KR20240006092A/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133617—Illumination with ultraviolet light; Luminescent elements or materials associated to the cell
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0081—Mechanical or electrical aspects of the light guide and light source in the lighting device peculiar to the adaptation to planar light guides, e.g. concerning packaging
    • G02B6/0086—Positioning aspects
    • G02B6/0091—Positioning aspects of the light source relative to the light guide
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133504—Diffusing, scattering, diffracting elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133615—Edge-illuminating devices, i.e. illuminating from the side
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133624—Illuminating devices characterised by their spectral emissions
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0031—Reflecting element, sheet or layer
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13356—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements
    • G02F1/133562—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors characterised by the placement of the optical elements on the viewer side
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133614—Illuminating devices using photoluminescence, e.g. phosphors illuminated by UV or blue light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
    • G02F2201/52—RGB geometrical arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2202/00—Materials and properties
    • G02F2202/10—Materials and properties semiconductor
    • G02F2202/108—Materials and properties semiconductor quantum wells

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

디스플레이 디바이스의 실시형태들이 설명된다. 디스플레이 디바이스는 제 1 양자점 (QD) 필름 및 제 1 필터 엘리먼트를 갖는 제 1 서브-픽셀을 포함한다. QD 필름은 UV 광 및 청색 광의 양자 모두를 수신하고 수신된 광의 일부를 변환하여 UV 및 청색 광과 상이한 세컨더리 광을 방출한다. 필터 엘리먼트는 양자점 필름 상에 배치되고 세컨더리 광이 제 1 필터 엘리먼트를 통과하도록 허용하고, 이 필터 엘리먼트는 수신된 광의 변환되지 않은 부분이 제 1 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 차단한다. 제 2 서브-픽셀은 제 2 필터 엘리먼트를 가지며, 이 제 2 필터 엘리먼트는 청색 광이 제 2 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 허용하고, 그리고 제 2 필터 엘리먼트는 UV 광이 제 2 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 차단한다.

Description

나노구조체 기반 디스플레이 디바이스들에서의 다중 여기 파장들의 사용{USING MULTIPLE EXCITATION WAVELENGTHS IN NANOSTRUCTURE BASED DISPLAY DEVICES}
본 발명은 양자점 (QD) 들과 같은 발광성 나노구조체들을 갖는 형광체 (phosphor) 필름들을 포함하는 디스플레이 디바이스들에 관한 것이다.
양자점 (QD) 들과 같은 발광성 나노구조체 (NS) 들은 좁은 선폭으로 단일 스펙트럼 피크에서 광을 방출하여, 고도로 포화된 컬러들을 생성하는 고유한 능력을 갖는 형광체들의 부류를 나타낸다. NS들의 사이즈에 기초하여 방출 파장을 튜닝하는 것이 가능하다. NS들은 디스플레이 디바이스들 (예를 들어, 액정 디스플레이 (LCD) 디바이스, 유기 발광 다이오드 (OLED) 디스플레이 디바이스) 에서 컬러 하향 변환층으로서 사용될 수도 있는 NS 필름을 생성하는데 사용된다. 방출 디스플레이들에서의 컬러 하향 변환층의 사용은 백색 광, 청색 광, 또는 자외선 (UV) 광을 광이 컬러 필터를 통과하기 전에 보다 붉은 광, 녹색을 띤 광, 또는 양자 모두의 광으로 하향 변환함으로써 시스템 효율을 개선할 수 있다. 이러한 컬러 하향 변환층의 사용은 필터링으로 인한 광 에너지의 손실을 감소시킬 수도 있다.
NS들은 그들의 광범위한 흡수 및 좁은 방출 스펙트럼들로 인해 변환 재료로서 사용될 수도 있다. 이러한 애플리케이션을 위해 필요한 NS들의 밀도는 약 3 μm - 6 μm 의 매우 얇은 컬러 하향 변환층에서 매우 높기 때문에, 현재의 방법들을 사용하여 제조된 NS들은 NS들이 다음에 얇은 NS 필름으로 서로 밀접하게 패킹될 때 그들의 광학 특성들의 ??칭 (quenching) 을 겪는다. 이와 같이, 컬러 하향 변환층들로서 NS 필름들을 사용하는 현재 NS-기반 디스플레이 디바이스들은 낮은 양자 수율 (QY) 을 겪는다.
디스플레이 디바이스의 이미지 품질을 정의하기 위해 사용된 팩터들 중 하나는 디스플레이 디바이스에 의해 제공된 2020, Rec.709, DCI P3, NTSC, 또는 sRGB 와 같은 표준 RGB 컬러 공간들의 색역 (color gamut) 커버리지이다. 도 1 은 디스플레이 디바이스의 색역 커버리지의 정의를 예시한다. 도 1 에서, 1976 CIE 컬러 좌표들 (101a-101c) 사이에 형성된 영역 (101) 은 1976 CIE u'-v'색도 다이어그램 (100) 상의 표준 RGB 컬러 공간 (예를 들어, Rec.2020) 의 색역을 나타낸다. 1976 CIE 컬러 좌표들 (102a-102c) 사이에 형성된 영역 (102) 은 1976 CIE u'-v'색도 다이어그램 (100) 상의 디스플레이 디바이스의 색역을 나타낸다. 디스플레이 디바이스의 색역 커버리지는 영역 (101) 에 대한 영역들 (101 및 102) 사이의 오버랩 영역 (103) 의 비율로서 정의될 수 있다. 디스플레이 디바이스의 색역 커버리지가 넓어짐에 따라, 디스플레이 디바이스에 의해 렌더링되는 인간의 눈에 의해 식별가능한 컬러들의 범위 (즉, 가시 스펙트럼) 은 더 넓어지며, 따라서 이미지 품질에 기여하는 다른 팩터들이 최적화된다고 가정하면, 디스플레이 디바이스의 이미지 품질을 개선한다.
현재 디스플레이 디바이스는 원하는 밝기 (brightness) (예를 들어, 높은 동적 범위 (HDR) 이미징 표준에 의해 요구되는 밝기) 와 표준 RGB 컬러 공간의 원하는 색역 커버리지 (예를 들어, 85 % 초과) 를 달성하는 것 사이의 절충점을 겪고 있다. 예를 들어, 일부 디스플레이 디바이스는 90 % DCI P3 색역 커버리지를 달성하기 위해서 밝기에서 약 30 % 의 손실을 겪는다. 따라서 현재 기술로는 디스플레이 디바이스의 밝기 손실이 DCI P3 (예를 들어, Rec 2020) 보다 훨씬 넓은 컬러 공간의 색역 커버리지를 달성하기 위해 상당히 더 높을 것이다.
현재 디스플레이 디바이스가 겪는 또 다른 단점은 디스플레이 디바이스의 색역 커버리지에 악영향을 미치는 디스플레이 장치의 변환 재료 (예를 들어, NS 필름) 를 통한 변환되지 않은 광의 누설이다. 예를 들어, 일부 디스플레이 디바이스는 녹색 및/또는 적색 픽셀들을 통한 원치 않는 청색 광의 누설을 겪는다. 이는 청색 광원으로부터 변환 재료 상에 입사하는 청색 광이 변환 재료에 의해 완전히 흡수되지 않고 녹색 및/또는 적색 광으로 변환되지 않을 때 발생할 수도 있다. 더욱이, 변환된 녹색 광 및 적색 광에 비해 출력된 청색 광의 더 높은 광도로 인해 청색 백라이트를 사용할 때 원하는 백색 점을 달성하는 것은 도전적일 수 있다.
따라서, 적색 및 녹색 광을 생성하기 위해 하향 변환층들의 개선된 양자 효율 및 개선된 색역 커버리지를 갖는 디스플레이 디바이스에 대한 필요성이 있다.
실시형태에 따라, 디스플레이 디바이스는 복수의 광원들을 갖는 백라이트 유닛 및 액정 디스플레이 (LCD) 모듈을 포함한다. 복수의 광원들은 전자기 (EM) 스펙트럼의 자외선 (UV) 범위에서 제 1 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성된 하나 이상의 제 1 광원들 및 EM 스펙트럼의 청색 범위에서 제 2 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성된 하나 이상의 제 2 광원들을 포함한다. LCD 모듈은 제 1 서브-픽셀 및 제 2 서브-픽셀을 갖는 적어도 하나의 픽셀을 갖는 픽셀들의 어레이를 포함한다. 제 1 서브-픽셀은 제 1 형광체 필름 및 제 1 필터 엘리먼트를 포함한다. 제 1 형광체 필름은 복수의 광원들로부터 광을 수신하고 수신된 광의 일부를 변환하여 제 1 피크 방출 파장 및 제 2 피크 방출 파장과 상이한 제 3 피크 방출 파장을 갖는 세컨더리 광을 방출한다. 제 1 필터 엘리먼트는 형광체 필름에 광학적으로 커플링되고 제 3 피크 방출 파장을 갖는 세컨더리 광이 제 1 필터 엘리먼트를 통과하도록 허용하고 복수의 광원들로부터의 광의 변환되지 않은 부분이 제 1 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 차단하도록 구성된다. 제 2 서브-픽셀은 제 2 필터 엘리먼트를 포함하고, 제 2 필터 엘리먼트는 제 2 피크 방출 파장을 갖는 광이 제 2 필터 엘리먼트를 통과하도록 허용하고 제 1 피크 방출 파장을 갖는 광이 제 2 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 차단한다.
실시형태에 따라, 디스플레이 디바이스는 픽셀들의 어레이를 포함한다. 픽셀들의 어레이의 픽셀은 제 1 서브-픽셀 및 제 2 서브-픽셀을 포함한다. 제 1 서브-픽셀은 제 1 양자점 (QD) 필름 및 제 1 필터 엘리먼트를 갖는다. QD 필름은 EM 스펙트럼의 자외선 (UV) 범위에서 제 1 피크 방출 파장 및 EM 스펙트럼의 청색 범위에서 제 2 피크 방출 파장을 갖는 광을 수신하고 수신된 광의 일부를 변환하여 제 3 피크 방출 파장을 갖는 세컨더리 광을 방출한다. 제 3 피크 파장은 제 1 피크 파장 및 제 2 피크 파장과 상이하다. 필터 엘리먼트는 양자점 필름 상에 배치되고 제 3 피크 발광 파장을 갖는 세컨더리 광이 제 1 필터 엘리먼트를 통과하도록 허용하고, 필터 엘리먼트는 수신된 광의 변환되지 않은 부분이 제 1 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 차단한다. 제 2 서브-픽셀은 제 2 필터 엘리먼트를 포함하고, 제 2 필터 엘리먼트는 제 2 피크 방출 파장을 갖는 광이 제 2 필터 엘리먼트를 통과하도록 허용하고 제 2 필터 엘리먼트는 제 1 피크 방출 파장을 갖는 광이 제 2 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 차단한다.
본 발명의 추가의 특징들 및 이점들 뿐 아니라 본 발명의 다양한 실시형태들의 구조 및 동작은 첨부 도면들을 참조하여 하기에서 상세히 설명된다. 본 발명은 본 명세서에서 설명된 특정 실시형태들에 제한되지 않음을 유의한다. 그러한 실시형태들은 본 명세서에서 오직 예시적인 목적으로 제시된다. 추가적인 실시형태들은 본 명세서에 포함된 교시들에 기초하여 당업자에게 자명할 것이다.
본 명세서에 통합되고 명세서의 부분을 형성하는 첨부 도면들은 본 실시형태들을 예시하고, 설명과 함께, 본 실시형태들의 원리들을 설명하며 당업자로 하여금 본 실시형태들을 제조 및 이용하는 것을 가능하게 하기 위해 제공된다.
도 1 은 Rec. 2020 색역 및 디스플레이 디바이스의 색역의 CIE 1976 u'v' 색도 다이어그램이다.
도 2 및 도 3 은 실시형태에 따른, 액정 디스플레이 (LCD) 디바이스들의 분해 단면도들이다.
도 4a 는 실시형태에 따른, 백-릿 (back-lit) 유닛용 광원들의 어레이의 스키매틱이다.
도 4b 는 실시형태에 따른, 사이드-릿 (side-lit) 유닛용 광원들의 어레이의 스키매틱이다.
도 5 는 실시형태에 따른, 나노구조체의 단면도의 스키매틱이다.
도 6 은 실시형태에 따른, 나노구조체 필름의 스키매틱이다.
본 발명의 피처들 및 이점들은 도면들과 함께 취해질 때 하기에 기술된 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이며, 도면들에 있어서 같은 참조 문자들은 전체에 걸쳐 대응하는 엘리먼트들을 식별한다. 도면들에 있어서, 같은 참조 번호들은 일반적으로 동일한, 기능적으로 유사한, 및/또는 구조적으로 유사한 엘리먼트들을 표시한다. 엘리먼트가 처음 나타나는 도면은 대응 참조 번호에서 최좌측 디지트(들)에 의해 표시된다. 달리 표시되지 않으면, 본 개시 전체에 걸쳐 제공된 도면들은 축적에 맞는 도면들로서 해석되지 않아야 한다.
특정 구성들 및 배열들이 논의될 수도 있지만, 이는 오직 예시적인 목적으로 수행됨이 이해되어야 한다. 당업자는, 다른 구성들 및 배열들이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 이 발명은 또한 본 명세서에서 구체적으로 언급된 것들을 너머 다양한 다른 애플리케이션들에서 채용될 수 있음이 당업자에게 자명할 것이다. 본 명세서에서 나타내고 설명되는 특정 구현들은 예들이고 어떠한 방식으로든 애플리케이션의 범위를 달리 한정하도록 의도되지 않음을 알아야 한다.
"하나의 실시형태", "실시형태", "예시의 실시형태" 등에 대한 명세서에서의 언급들은, 설명된 실시형태가 특정한 피처, 구조, 또는 특징을 포함할 수도 있음을 나타내지만, 모든 실시형태가 그 특정한 피처, 구조, 또는 특징을 반드시 포함하지는 않을 수도 있음을 유의한다. 더욱이, 그러한 구절들은 동일한 실시형태를 반드시 지칭하지는 않는다. 추가로, 특정한 피처, 구조 또는 특징은 실시형태와 관련하여 설명될 때, 명시적으로 설명되든지 설명되지 않든 다른 실시형태들과 관련하여 그러한 피처, 구조 또는 특징을 달성하기 위한 당업자의 지식 내에 있을 것이다.
재료들의 양들, 비율들, 재료들의 물리적 특성들, 및/또는 사용을 나타내는 이 설명에서의 모든 수치들은, 달리 명시적으로 표시되는 경우를 제외하고 단어 "약" 에 의해 수정되는 것으로서 이해되어야 한다.
실시형태들에 있어서, 용어 "디스플레이 디바이스" 는 디스플레이 스크린 상에서의 데이터의 가시적인 표현을 허용하는 엘리먼트들의 배열을 지칭한다. 적합한 디스플레이 스크린들은 다양한 평면형, 곡면형 또는 달리 형상화된 스크린들, 필름들, 시트들, 또는 정보를 사용자에게 시각적으로 디스플레이하기 위한 다른 구조들을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 디스플레이 디바이스들은, 예를 들어, 액정 디스플레이 (LCD) 를 포괄하는 디스플레이 시스템들, 텔레비전들, 컴퓨터들, 모바일 폰들, 스마트 폰들, 개인용 디지털 보조기들 (PDA들), 게이밍 디바이스들, 전자적 판독 디바이스들, 디지털 카메라들, 태블릿들, 웨어러블 디바이스들, 카 내비게이션 시스템들 등에 포함될 수도 있다.
본 명세서에 사용된 용어 "약" 은 주어진 양이 값의 ±10% 만큼 변동되는 것을 나타낸다. 예를 들어, "약 100 nm" 는 90 nm 내지 110 nm 를 포함한 사이즈 범위를 포괄한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이 용어 "실질적으로" 는 주어진 양의 값이 그 값의 ±1% 내지 ± 5% 만큼 변한다는 것을 나타낸다.
실시형태들에서, 용어 "반응 혼합물을 형성하는 것" 또는 "혼합물을 형성하는 것"은 성분들이 서로 반응하여 제 3 성분을 형성하기에 적합한 조건들 하에서 적어도 2 개의 성분들이 컨테이너 내에서 서로 결합하는 것을 지칭한다.
실시형태에서, 용어 "도광판 (light guide plate)", "도광부 (light guide)" 및 "도광 패널 (light guide panel)" 은 상호교환가능하게 사용되며 전자기 방사(광)를 하나의 위치에서 다른 위치로 지향시키기에 적합한 광학 컴포넌트를 지칭한다.
실시형태들에 있어서, 용어 "광학적으로 커플링된" 은 광이 실질적인 간섭 없이 하나의 컴포넌트로부터 다른 컴포넌트로 전달될 수 있도록 컴포넌트들이 위치되는 것을 의미한다.
본 명세서에 사용된 용어 "나노구조체" 는 약 500 nm 미만의 치수를 갖는 적어도 하나의 영역 또는 특징 치수 (characteristic dimension) 를 갖는 구조체를 지칭한다. 일부 실시형태들에서, 나노구조체는 치수가 약 200 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 50 nm 미만, 약 20 nm 미만, 또는 약 10 nm 미만이다. 통상적으로, 영역 또는 특징 치수는 구조의 최소 축을 따라 있을 것이다. 그러한 구조체들의 예들은, 나노와이어들, 나노로드들, 나노튜브들, 분기 나노구조체들, 나노테트라포드들, 트리포드들, 바이포드들, 나노결정들, 나노도트들, QD들, 나노입자들 등을 포함한다. 나노구조체들은 예를 들어, 실질적으로 결정질, 실질적으로 단결정질, 다결정질, 비정질 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시형태들에서, 나노구조체의 3 개의 치수들의 각각은 치수가 약 500 nm 미만, 약 200 nm 미만, 약 100 nm 미만, 약 50 nm 미만, 약 20 nm 미만, 또는 약 10 nm 미만이다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "QD" 또는 "나노결정" 은 실질적으로 단결정질인 나노구조체들을 지칭한다. 나노결정은 약 500 nm 미만의 그리고 약 1 nm 미만의 정도에 이르기까지의 치수를 갖는 적어도 하나의 영역 또는 특징 치수를 갖는다. 용어들 "나노결정", "QD", "나노도트 (nanodot)", 및 "도트" 는 같은 구조들을 나타내도록 당업자에 의해 쉽게 이해되고, 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용된다. 본 발명은 또한 다결정 또는 비정질 나노결정들의 사용을 포괄한다.
나노구조체들를 참조하여 사용될 때 용어 "헤테로구조체" 는 적어도 2 개의 상이한 및/또는 구별가능한 재료 타입들에 의해 특징화되는 나노구조체들을 지칭한다. 통상적으로, 나노구조체의 하나의 영역은 제 1 재료 타입을 포함하는 한편, 나노구조체의 제 2 영역은 제 2 재료 타입을 포함한다. 소정의 실시형태에 있어서, 나노구조체는 제 1 재료의 코어 및 제 2 (또는 제 3 등) 재료의 적어도 하나의 쉘을 포함하고, 여기서 상이한 재료 타입들은, 예를 들어 나노와이어의 장축, 분기 나노와이어의 아암 (arm) 의 장축, 또는 나노결정의 중심에 관하여 방사상으로 분포된다. 쉘은 헤테로구조로 고려되는 나노구조체에 대해 또는 쉘로 고려되는 인접 재료들을 완전히 커버할 수 있지만 그럴 필요는 없다; 예를 들어, 제 2 재료의 소도들 (small islands) 로 커버된 하나의 재료의 코어에 의해 특징화되는 나노결정은 헤테로구조체이다. 다른 실시형태들에 있어서, 상이한 재료 타입들이 나노구조체 내의 상이한 위치들에 분포된다; 예를 들어, 나노와이어의 주 (장) 축을 따라 또는 분기 나노와이어의 아암의 장 축을 따라 분포된다. 헤테로구조체 내의 상이한 영역들은 전적으로 상이한 재료들을 포함할 수 있거나, 또는 상이한 영역들이 상이한 도펀트들, 또는 동일한 도펀트의 상이한 농도들을 갖는 베이스 재료 (예를 들어, 실리콘) 를 포함할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 나노구조체의 "직경" 은 나노구조체의 제 1 축에 수직인 단면의 직경을 의미하고, 제 1 축은 제 2 축 및 제 3 축에 대해 길이에 있어서 최대 차이를 갖는다 (제 2 축 및 제 3 축은 길이가 가장 가깝게 서로 같은 2 개의 축이다). 제 1 축이 반드시 나노구조체의 가장 긴 축일 필요는 없다; 예를 들어, 디스크 형상 나노구조체에 대해, 그 단면은 디스크의 짧은 길이방향 축에 직각인 실질적으로 원형의 단면이 된다. 그 단면이 원형이 아닌 경우에, 직경은 그 단면의 장축 및 단축의 평균이다. 나노와이어와 같은, 세장형 또는 고 종횡비 나노구조체에 대해, 직경은 나노와이어의 가장 긴 축에 수직인 단면에 걸쳐 측정된다. 구면형 나노구조체에 대해, 직경은 일 측에서 타 측으로 구면의 중심을 통해 측정된다.
용어 "결정질" 또는 "실질적으로 결정질" 은, 나노구조체들에 대해 사용될 때, 나노구조체들이 통상적으로 그 구조체들의 하나 이상의 치수에 걸쳐 장범위 오더링 (long-range ordering) 을 나타낸다는 사실을 지칭한다. 용어 "장범위 오더링" 은 단결정에 대한 오더링이 결정의 경계를 넘어 확장될 수 없으므로, 특정 나노구조체들의 절대 사이즈에 의존할 것이라는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 이 경우에, "장범위 오더링" 은 나노구조체의 치수의 적어도 대부분에 걸친 실질적인 오더를 의미할 것이다. 일부의 경우에, 나노구조체는 산화물 또는 다른 코팅을 지닐 수 있거나, 또는 코어 및 적어도 하나의 쉘로 구성될 수 있다. 그러한 경우에, 산화물, 쉘(들), 또는 다른 코팅은 그러한 오더링을 나타낼 수 있지만 꼭 그럴 필요는 없다 (예를 들어, 그것은 비정질, 다결정질 또는 다른 것일 수 있다) 는 것이 이해될 것이다. 그러한 경우에, 구절 "결정질", 실질적으로 결정질", "실질적으로 단결정질" 또는 "단결정질" 은 (코팅층들 또는 쉘들을 제외한) 나노구조체의 중심 코어를 지칭한다. 본 명세서에 사용된 용어 "결정질" 또는 "실질적으로 결정질" 은 또한, 구조체가 실질적인 장범위 오더링 (예를 들어, 나노구조체 또는 그의 코어의 적어도 하나의 축의 길이의 적어도 약 80% 에 대한 오더) 을 나타내는 한, 다양한 결함 (defect) 들, 스태킹 폴트 (stacking fault) 들, 원자 치환 (atomic substitution) 들 등을 포함하는 구조들을 포괄하도록 의도된다. 또한, 코어와 나노구조체의 외측 사이 또는 코어와 인접 쉘 사이 또는 쉘과 제 2 인접 쉘 사이의 계면은 비결정질 영역들을 포함할 수도 있고 심지어 비정질일 수도 있다는 것이 인식될 것이다. 이것은 본 명세서에 정의된 바와 같이 나노구조체가 정질이거나 또는 실질적으로 결정질이 되는 것을 방지하지 않는다.
용어 "단결정질" 은 나노구조체에 대해 사용될 때, 나노구조체가 실질적으로 결정질이고 실질적으로 단결정을 포함한다는 것을 나타낸다. 코어 및 하나 이상의 쉘들을 포함하는 나노구조체 헤테로구조체에 관하여 사용될 때, "단결정질"은 그 코어가 실질적으로 결정질이고 실질적으로 단결정을 포함한다는 것을 나타낸다.
본 명세서에 사용된 용어 "리간드" 는 예를 들어, 나노구조체의 표면과 공유, 이온, 반 데르 발스, 또는 다른 분자 상호작용들을 통해, 나노구조체의 하나 이상의 면들과 (약하게든 또는 강하게든) 상호작용할 수 있는 분자를 지칭한다.
본 명세서에 사용된 용어 "양자 수율” (QY) 은 예를 들어, 나노구조체 또는 나노구조체들의 개체군에 의해, 흡수된 광자들에 대한 방출된 광자들의 비율을 지칭한다. 당업계에 알려진 바와 같이, 양자 수율은 통상적으로, 알려진 양자 수율 값을 갖는 잘 특징화된 표준 샘플을 사용하는 비교 방법에 의해 결정된다.
본 명세서에 사용된 용어 "프라이머리 방출 피크 파장" 은 방출 스펙트럼이 최고 강도를 나타내는 파장을 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "반치전폭" (full width at half-maximum; FWHM) 은 스펙트럼 폭의 척도 (measure) 를 지칭한다. 방출 스펙트럼의 경우, FWHM 은 피크 강도 값의 절반에서의 방출 스펙트럼의 폭을 지칭할 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어, 포스터 반경은 또한 당업계에서 포스터 거리로 지칭된다.
용어들 "휘도" 및 "밝기" 는 상호교환가능하게 사용되고, 광원의 단위 면적 또는 조명된 표면 당 광도의 광도계 측정치를 지칭한다.
용어들 "정반사성 (specular) 반사기들", "정반사성 반사 표면들" 및 "반사 표면들" 은 정반사성 반사가 가능한 엘리먼트들, 재료들, 및/또는 표면들을 지칭하도록 본 명세서에서 사용된다.
용어 "정반사성 반사" 는, 입사광이 표면을 히트할 때, 표면으로부터 광의 (또는 다른 종류들의 파의) 미러형 반사를 지칭하도록 본 명세서에서 사용된다.
용어 "나노구조체 (NS) 필름" 은 본 명세서에서 발광성 나노구조체들을 갖는 필름을 지칭하기 위해 사용된다.
용어 "적색 서브-픽셀" 은 가시 스펙트럼의 적색 파장 영역에서 프라이머리 방출 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 픽셀의 영역을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 일부 실시형태들에서, 적색 파장 영역은 약 620 nm 에서 약 750 nm 까지 범위의 파장들을 포함할 수도 있다.
용어 "녹색 서브-픽셀" 은 가시 스펙트럼의 녹색 파장 영역에서 프라이머리 방출 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 픽셀의 영역을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 일부 실시형태들에서, 녹색 파장 영역은 약 495 nm 에서 약 570 nm 까지 범위의 파장들을 포함할 수도 있다.
용어 "청색 서브-픽셀" 은 가시 스펙트럼의 청색 파장 영역에서 프라이머리 방출 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 픽셀의 영역을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 일부 실시형태들에서, 청색 파장 영역은 약 435 nm 에서 약 495 nm 까지 범위의 파장들을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 용어 "서브-픽셀의 방출 표면" 은 디스플레이 디바이스의 디스플레이 스크린을 향해 광이 방출되는 서브-픽셀의 최상층의 표면을 지칭하기 위해 사용된다.
명세서에서 언급된 공개 특허들, 특허 출원들, 웹사이트들, 회사 명칭들, 및 과학 논문은, 각각이 구체적으로 그리고 개별적으로 참조에 의해 통합되는 것으로 표시된 것과 동일한 정도로 그들의 전체가 참조에 의해 본 명세서에 통합된다. 본 명세서에 인용된 임의의 참조문헌과 이 명세서의 특정 교시들 사이의 임의의 충돌은 후자에게 유리하게 해석될 것이다. 마찬가지로, 단어 또는 구절의 기술분야에서 이해되는 정의와 이 명세서에서 구체적으로 교시된 바와 같은 그 단어 또는 구절의 정의 사이의 임의의 충돌은 후자에게 유리하게 해석될 것이다.
본 명세서에서 사용된 기술적 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않으면, 본 출원이 속하는 기술분야에서의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 당업자에게 공지된 다양한 방법들 및 재료들에 대한 참조가 본 명세서에서 행해진다.
개관
본 개시는 디스플레이 디바이스에서 원하는 밝기와 원하는 색역을 달성하는 것 사이의 기존의 절충안을 개선하거나 제거하는 것을 돕는 나노구조체-기반 디스플레이 디바이스의 다양한 실시형태들을 제공한다. 이들 다양한 실시형태들은 또한 디스플레이 디바이스들의 하나 이상의 픽셀들을 통한 원치않는 광의 누설을 감소시키거나 실질적으로 제거함으로써 나노구조체-기반 디스플레이 디바이스들의 색역 커버리지와 같은 디스플레이 성능을 개선하는 것을 돕는다. 이들 다양한 실시형태들은 또한 컬러 밸런싱을 개선하는 것을 돕는다.
액정 디스플레이 (LCD) 디바이스의 예시의 실시형태들
도 2 는 실시형태에 따른 LCD 디스플레이 디바이스 (200) 의 분해 단면의 스키매틱을 도시한다. 당업자는 도 2 의 디스플레이 디바이스의 뷰는 예시의 목적으로 나타내고 축적으로 도시되지 않을 수도 있음을 인식할 것이다. LCD 디스플레이 디바이스 (200) 는 실시형태에 따라 백라이트 유닛 (BLU)(202) 및 LCD 모듈 (204) 을 포함할 수도 있다.
BLU (202) 는 광학 캐비티 (212), 및 광학 캐비티 (212) 에 커플링된 발광 다이오드 (LED) 들 (210)(예를 들어, 백색 LED들, 또는 청색 LED들, UV LED들, 또는 이들의 조합) 의 어레이를 포함할 수도 있다. 실시형태에서, LED들 (210) 은 주어진 비율로 청색 LED들 및 UV LED들만을 포함한다. 광학 캐비티 (212) 는 상부 측 (203), 저부 측 (205), 측벽들 (207), 그리고 상부 측 (203), 저부 측 (205) 및 측벽들 (207) 에 의해 한정된 폐쇄된 체적을 포함할 수도 있다. LED들 (210) 은 폐쇄된 체적 내의 저부 측 (205) 의 상부 표면 (205a) 에 커플링될 수도 있다. LED들 (210) 은 LCD 모듈 (204) 을 통해 프로세싱되고, 후속하여 LCD 디스플레이 디바이스 (200) 의 디스플레이 스크린 (230) 에 투과되고 이에 걸쳐 분포될 수도 있는 프라이머리 광 (예를 들어, 청색 광, 백색 광, UV 광, 또는 백색 광 및 UV 광의 조합) 을 제공하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, LED들 (210) 은 약 440 nm 와 약 470 nm 사이, 또는 약 445 nm 와 약 455 nm 사이의 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하는 청색 LED들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, LED들 (210) 은 약 440 nm 에서 약 700 nm 까지의 범위 또는 다른 가능한 광 파장 범위들에서 광을 방출하는 백색 LED들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, LED들 (210) 은 약 420 nm 미만, 또는 약 400 nm 와 약 410 nm 사이, 또는 약 360 nm 와 약 370 nm 사이의 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하는 UV LED들을 포함한다. 실시형태에 있어서, LED들 (210) 의 어레이는, 상부 표면 (205a) 의 영역에 걸쳐 확산되는 LED들의 2 차원 어레이를 포함할 수도 있으며, 그 영역은 디스플레이 스크린 (230) 의 표면적과 동일할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, LED들 (210) 은 청색 LED들 및 UV LED들 양자 모두의 혼합체를 포함한다. UV LED들 대 청색 LED들의 비율는 3:1, 또는 1:1, 또는 그 사이의 임의의 비율일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, LED들 (310) 은 3:1 보다 큰 UV LED들 대 청색 LED들의 비율을 포함한다.
2 개의 측벽들 (207) 이 도 2 에 도시되지만 당업자는 광학 캐비티 (212) 가 다양한 실시형태들에 따라 임의의 수의 측벽들 (207) 을 포함할 수도 있음을 이해할 것임에 유의해야 한다. 예를 들어, 광학 캐비티 (212) 는 입방체 형상을 가질 수도 있고, 측벽들 (207) 과 유사한 4 개의 측벽들을 포함할 수도 있다. 광학 캐비티 (212) 는 형상이 입방체인 것 또는 다른 직선 측면 형상들을 갖는 것으로 한정되지 않는다. 광학 캐비티 (212) 는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 실시형태들에 따라, 원통형, 사다리꼴형, 구면형, 또는 타원형과 같은 임의의 타입의 기하학적 형상이도록 구성될 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 도 2 에 예시된 바와 같은, 광학 캐비티 (212) 의 직사각형 단면 형상은 예시적인 목적이고 제한하는 것이 아님을 또한 유의해야 한다. 광학 캐비티 (212) 는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 실시형태들에 따라, 다른 단면 형상들 (예를 들어, 사다리꼴형, 장타원형, 장사방형) 을 가질 수도 있다.
광학 캐비티 (212) 의 상부 측 (203) 은 LED들 (210) 로부터의 광이 상부 측 (203) 의 상부 표면 (203a) 에 걸쳐 실질적으로 균일한 밝기 분포로 상부 측 (203) 을 통해 광학 캐비티 (212) 을 출사할 수도 있도록 광학적 확산 및 투과층이도록 구성될 수 있다. 실시형태에 있어서, 상부 측 (203) 은, 상부 측 (203) 을 출사하는 광 밝기에서의 실질적으로 균일한 분포를 제공하도록 전략적으로 배열되는 광학적 반투명성 영역들 및 광학적 투명성 영역들을 포함할 수도 있다. 다른 실시형태에 있어서, 상부 측 (203) 은 직경들이 가변 사이즈들인 공극들 및 상부 측 (203) 을 나가는 광 밝기에서의 실질적으로 균일한 분포를 제공하도록 전략적으로 배열되는 광학적 반투명 영역들을 포함할 수도 있다.
저부 측 (205) 및/또는 측벽들 (207) 은 정반사성 반사 상부 표면 (205a) 및/또는 정반사성 반사 측벽 내부 표면들 (207a) 을 각각 갖도록 구성되는 하나 이상의 재료들 (예를 들어, 금속들, 비금속들, 및/또는 합금들) 로부터 구성될 수도 있다. 예를 들어, 상부 표면 (205a) 및/또는 측벽 내부 표면들 (207a) 은 미러형 반사 특성들을 갖는 미러형 표면들일 수도 있다. 일부 실시형태들에 있어서, 상부 표면 (205a) 및/또는 측벽 내부 표면들 (207a) 은 완전 정반사성 반사 또는 부분 정반사성 반사 및 부분 산란일 수도 있다. 일부 다른 실시형태들에서, 상부 표면 (205a) 및/또는 측벽 내부 표면들 (207a) 은 확산 반사기들을 포함한다.
대안의 실시형태들에서, 광학 캐비티 (212) 은 측벽 내부 표면들 (207a) 에 커플링된 정반사성 반사기들 (209) 을 포함할 수 있다. 정반사성 반사기들 (209) 은 광학적으로 투명한 접착제를 사용하여 측벽 내부 표면들 (207a) 에 커플링될 수도 있다. 광학적으로 투명한 접착제는 테이프, 다양한 글루들, 폴미메트릭 조성물들, 예컨대 실리콘들 등을 포함할 수도 있다. 부가적인 광학적으로 투명한 접착제는, 다양한 예들에 따라, 폴리(비닐 부티랄), 폴리(비닐 아세테이트), 에폭시들, 및 우레탄들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 폴리머들; 폴리페닐메틸실록산, 폴리페닐알킬실록산, 폴리디페닐실록산, 폴리디알킬실록산, 플루오르화 실리콘들 및 비닐 및 하이드라이드 치환된 실리콘들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 실리콘 및 실리콘의 유도체들; 메틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트 및 라우릴메타크릴레이트를 포함하지만 이에 한정되지 않는 모노머들로부터 형성된 아크릴 폴리머들 및 코폴리머들; 스티렌계 폴리머들; 및 디비닐벤젠과 같은 이관능성 모노머들과 가교된 폴리머들을 포함할 수도 있다.
정반사성 반사 상부 표면 (205a) 및 측벽 내부 표면들 (207a) 및 정반사성 반사기들 (209) 은 LED들 (210) 로부터 저부 측 (205) 및/또는 측벽들 (207) 을 통한 광의 흡수를 실질적으로 최소화할 수 있고, 따라서 광학 캐비티 (212) 내의 휘도 손실을 실질적으로 최소화하고 BLU (202) 의 광 출력 효율을 증가시킬 수도 있다.
대안의 실시형태들에서, BLU (202) 는 광학 캐비티 (212) 과 LCD 모듈 (204) 사이에 배치된 하나 이상의 밝기 강화 필름들 (BEF들)(도시되지 않음) 을 더 포함할 수도 있다. 하나 이상의 BEF들은 반사 및/또는 굴절 필름들, 반사 편광기 필름들, 광 추출 피처들, 광 리사이클링 피처들, 프리즘 필름들, 그루브 필름들, 그루브된 프리즘 필름들, 프리즘들, 피치들, 그루브들 또는 다른 적절한 밝기 강화 피처들을 가질 수도 있다. BEF들 (216) 의 밝기 강화 피처들은 프라이머리 광 (예를 들어, 광학 캐비티 (212) 으로부터의 청색 및 UV 광) 의 일 부분을 광학 캐비티 (212) 를 향해 역 반사함으로써, 프라이머리 광의 리사이클링을 제공하도록 구성될 수도 있다.
LCD 모듈 (204) 은 BLU (202) 로부터 수신된 광을 디스플레이 스크린 (230) 으로 투과하고 이에 걸쳐 분포하기 위한 원하는 특징들로 프로세싱하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, LCD 모듈 (204) 은 제 1 및 제 2 편광 필터들 (214 및 222) 과 같은 하나 이상의 편광 필터들, 제 1 및 제 2 광학적 투명 기판들 (216 및 228) 과 같은 하나 이상의 광학적 투명 기판들, 제 1 기판 (216) 상의 2-D 어레이로 배열된 스위칭 디바이스들 (218.1 내지 218.6), 액정 (LC) 용액층 (220), 2-D 어레이로 배열된 픽셀들 (224.1 및 224.2) 과 같은 복수의 픽셀들, 및 디스플레이 스크린 (230) 을 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 픽셀 (224.1) 은 서브-픽셀들 (226.1 내지 226.3) 을 포함할 수도 있고, 픽셀 (224.2) 은 서브-픽셀들 (226.4 내지 226.6) 을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 픽셀들 (224.1 및 224.2) 의 각각은 예를 들어, 적색 서브-픽셀들 (226.1 및 226.4), 녹색 서브-픽셀들 (226.2 및 226.5) 및 청색 서브-픽셀들 (226.3 및 226.6) 을 각각 갖는 3-색형일 수도 있다.
용어 "적색 서브-픽셀" 은 가시 스펙트럼의 적색 파장 영역에서 프라이머리 방출 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 픽셀의 영역을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 일부 실시형태들에서, 적색 파장 영역은 약 620 nm 에서 약 750 nm 까지 범위의 파장들을 포함할 수도 있다. 용어 "녹색 서브-픽셀" 은 가시 스펙트럼의 녹색 파장 영역에서 프라이머리 방출 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 픽셀의 영역을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 일부 실시형태들에서, 녹색 파장 영역은 약 495 nm 에서 약 570 nm 까지 범위의 파장들을 포함할 수도 있다. 용어 "청색 서브-픽셀" 은 가시 스펙트럼의 청색 파장 영역에서 프라이머리 방출 피크 파장을 갖는 광을 방출하는 픽셀의 영역을 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용된다. 일부 실시형태들에서, 청색 파장 영역은 약 435 nm 에서 약 495 nm 까지 범위의 파장들을 포함할 수도 있다.
개개의 픽셀들 (224.1 및 224.2) 에서 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들 (226.1 내지 226.6) 의 배열 순서는 예시적인 것이며 제한적인 것은 아니다. 픽셀들 (224.1 및 224.2) 각각에서의 적색, 녹색 및 청색 서브-픽셀들은 서로에 대해 임의의 순서로 배열될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 픽셀들 (224.1 및/또는 224.2) 은 적색, 녹색 또는 청색 서브-픽셀들 (226.1 내지 226.6) 을 갖는 단색일 수도 있다. 도 2 에 나타낸 픽셀들 및 스위칭 디바이스들의 수는 예시적인 것이며 제한적인 것은 아니다. LCD 모듈 (204) 은 본 개시의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 임의의 수의 스위칭 디바이스들 및 픽셀들을 가질 수도 있다.
BLU (202) 로부터의 광은 제 1 편광 필터 (214) 를 통해 편광될 수도 있고 편광된 광은 LC 용액층 (220) 으로 투과될 수도 있다. LC 용액층 (220) 은 LC 용액층 (220) 으로부터의 광 투과의 양을 제어하기 위해 셔터들로서 작용할 수도 있는 막대형 분자들을 갖는 LC들 (232) 을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, LC들 (232) 은 3-D 어레이로 배열될 수도 있다. LC들의 3-D 어레이의 열들 (234.1 내지 234.6) 은 개개의 스위칭 디바이스들 (218.1 내지 218.6) 에 의해 독립적으로 제어될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 스위칭 디바이스들 (218.1 내지 218.6) 은 예를 들어, 박막 트랜지스터들 (TFT들) 과 같은 트랜지스터들을 포함할 수도 있다. LC들 (232) 을 제어함으로써, 열들 (234.1 내지 234.6) 로부터 개개의 서브-픽셀들 (226.1 내지 226.6) 로 이동하는 광의 양이 제어될 수도 있고, 결과적으로 서브-픽셀들 (226.1 내지 226.6) 로부터 투과하는 광의 양이 제어된다.
LC들 (232) 은 개개의 스위칭 디바이스들 (218.1 내지 218.6) 에 의해 열들 (234.1 내지 234.6) 에 인가된 전압에 의존하여 다양한 정도로 트위스트될 수도 있다. LC들 (232) 의 트위스팅을 제어함으로써, LC 용액층 (220) 을 통과하는 광의 편광 각도가 제어될 수도 있다. 그 후 LC 용액층 (220) 을 떠난 광은 제 1 편광 필터 (214) 에 대해 90 도로 위치될 수도 있는 제 2 편광 필터 (222) 를 통과할 수도 있다. LC 용액층 (220) 을 떠나 제 2 편광 필터 (222) 에 진입하는 광의 편광 각도는 얼마나 많은 광이 제 2 편광 필터 (222) 를 통과하고 출사할 수 있는지를 결정할 수도 있다. 제 2 편광 필터 (222) 는 광을 감쇠시키거나, 광을 차단하거나, 또는 편광 각도에 기초하여 감쇠없이 광이 통과하게 할 수도 있다.
LC들의 열들 (234.1 내지 234.6) 을 통해 이동하고 제 2 편광 필터 (222) 를 출사하는 광의 부분들은 그 후 서브-픽셀들 (226.1 내지 226.6) 의 개개의 서브-픽셀들에 진입할 수도 있다. 이들 광의 부분들은 디스플레이 스크린 (230) 에 걸친 광 분포를 위한 원하는 광학 특징들을 달성하기 위해 서브-픽셀들 (226.1 내지 226.6) 의 개개의 서브-픽셀들을 통한 컬러 필터링의 단계를 겪을 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 서브-픽셀들 (226.1 내지 226.6) 의 각각은 서브-픽셀들 (226.1 내지 226.6) 로 진입하는 수신된 광의 부분들을 하향 변환하는 엘리먼트들을 포함할 수도 있는 형광체 필름 (236) 을 포함할 수도 있다.
형광체 필름들 (236) 은 일부 실시형태들에 따라, QD들 (예를 들어, 도 6 을 참조하여 설명된 QD (600)) 과 같은 발광성 나노구조체들을 포함할 수 있다. 형광체 필름들 (236) 은 하향 변환기들일 수도 있으며, 여기서 서브-픽셀들 (226.1 내지 226.6) 의 개개의 서브-픽셀들에 진입하는 광의 부분들은, 예를 들어 형광체 필름들 (236) 에서의 발광성 나노구조체들에 의해 흡수되고 프라이머리 광보다 더 낮은 에너지 또는 더 긴 파장을 갖는 세컨더리 광으로서 재방출될 수도 있다.
프라이머리 광이 청색 및 UV 광 양자 모두를 포함하는 실시형태에서, 동일한 수의 발광성 나노구조체들에 대한 청색 광에 비해 더 많은 UV 광이 발광성 나노구조체들에 의해 흡수된다. 또한, LED들에서의 청색 광의 일부를 LED들 (210) 에서의 UV LED들로 대체함으로써, 방출된 청색 광의 총량이 감소되며, 이는 적색 서브-픽셀들 (226.1 및 226.4) 및 녹색 서브-픽셀들 (226.2 및 226.5) 양자 모두에서 원치않는 청색 광을 보다 용이하게 필터링할 수 있도록 한다.
일부 실시형태들에서, 적색 서브-픽셀들 (226.1 및 226.4) 의 형광체 필름들 (236) 은 프라이머리 광을 흡수하고 가시 스펙트럼 광의 적색 파장 영역에서 프라이머리 방출 피크 파장을 갖는 제 1 세컨더리 광을 방출하는 발광성 나노구조체들을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 녹색 서브-픽셀들 (226.2 및 226.5) 의 형광체 필름들 (236) 은 프라이머리 광을 흡수하고 가시 스펙트럼 광의 녹색 파장 영역에서 프라이머리 방출 피크 파장을 갖는 제 2 세컨더리 광을 방출하는 발광성 나노구조체들을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 청색 서브-픽셀들 (226.3 및 226.6) 의 형광체 필름들 (236) 은 프라이머리 광을 흡수하고 가시 스펙트럼 광의 청색 파장 영역에서 프라이머리 방출 피크 파장을 갖는 제 3 세컨더리 광을 방출하는 발광성 나노구조체들을 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 청색 서브-픽셀들 (226.3 및 226.6) 은 형광체 필름들 (236) 대신 비형광체 필름들을 가질 수도 있거나, 또는 필름이 전혀 존재하지 않을 수도 있다. 일부 다른 실시형태들에서, 청색 서브-픽셀들 (226.3 및 226.6) 은 형광체 필름들 (236) 대신 산란 재료를 포함한다. 산란 재료는 청색 서브-픽셀들 (226.1 및 226.4), 및 녹색 서브-픽셀들 (226.2 및 226.5) 로부터의 광의 각도 분포와 매칭하는 청색 서브-픽셀들 (226.3* 및 226.6*) 로부터의 청색 광의 각도 분포를 제공하는데 사용될 수도 있다. 비형광체 필름들은 QD들과 같은 발광성 나노구조체들을 배제할 수도 있고 BLU (202) 가 청색 LED들을 포함할 때 청색 광에 광학적으로 투과성일 수도 있는데, 이는 청색 서브-픽셀들 (226.3 및 226.6) 에 대한 청색 LED들로부터의 프라이머리 광의 하향-변환에 대한 필요성이 없기 때문이다. LED들 (210) 이 청색 LED들 및 UV LED 들 양자 모두를 포함하는 실시형태에서, 청색 서브-픽셀들 (226.3 및 226.6) 은 UV 차단 필터를 포함하는 광 차단 엘리먼트 (238) 를 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 형광체 필름 (236) 은 제 2 편광 필터 (222) 또는 광학적으로 투명한 기판 (나타내지 않음) 상에 서로 인접하여 배치되는 세그먼트화된 필름들일 수도 있다. 세그먼트화된 형광체 필름들 (236) 은 계면을 통한 프라이머리 광의 누설을 방지하기 위해 인접 형광체 필름들 (236) 사이의 계면들에서 무시할만한 갭이 있도록 하는 방식으로 배치될 수도 있다. 대안의 실시형태들에서, 형광체 필름들 (236) 각각은 연속적인 형광체 필름의 상이한 영역들일 수도 있다.
또한, 일부 실시형태들에 따라, 서브-픽셀들 (226.1 내지 226.6) 각각은 형광체 필름 (236) 상에 배치된 광 차단 엘리먼트 (238) 를 포함할 수도 있다. 형광체 필름들 (236) 로부터 방출하는 세컨더리 광은 디스플레이 스크린 (230) 으로 이동하기 전에 광 차단 엘리먼트들 (238) 의 대응하는 광 차단 엘리먼트들을 통해 필터링될 수도 있다.
광 차단 엘리먼트들 (238) 은 세컨더리 광 (예를 들어, 위에서 논의된 제 1, 제 2 및/또는 제 3 세컨더리 광) 이 형광체 필름들 (236) 에 의해 흡수되지 않고 세컨더리 광으로 하향 변환되는 프라이머리 광 (예를 들어, 청색 광, UV 광, 또는 UV 광과 조합된 청색 광) 의 부분들을 통과하고 차단하게 하도록 구성될 수도 있다. 형광체 필름들 (236) 로부터 누설될 수도 있는 프라이머리 광의 원치않는 부분들은 흡수 및/또는 산란에 의해 차단될 수도 있다. 형광체 필름들 (236) 로부터 디스플레이 스크린 (230) 으로의 변환되지 않은 프라이머리 광의 누설은 LCD 디스플레이 디바이스 (200) 의 색역 커버리지에 악영향을 줄 수도 있다. 이러한 누설을 방지하기 위한 광 차단 엘리먼트들 (238) 의 사용은 또한 형광체 필름들 (236) 에 포함된 발광성 나노구조체들의 밀도를 감소시킴으로써 LCD 디스플레이 디바이스 (200) 의 제조 비용을 감소시키는 것을 도울 수도 있다. 실질적으로 프라이머리 광의 모든 부분들을 흡수하기 위해 발광성 나노구조체들을 사용하는 대신, 형광체 필름들 (236) 에서 흡수되지 않은 프라이머리 광의 임의의 부분들이 광 차단 엘리먼트들 (238) 에 의해 필터링될 수도 있기 때문에 발광성 나노구조체들의 밀도가 감소될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 형광체 필름들 (236) 에서의 발광성 나노구조체들의 밀도는 청색 LED들와 혼합된 UV LED들을 사용함으로써 더욱 감소될 수도 있는데, 이는 발광성 나노구조체들에 의한 청색 광의 흡수에 비해 더 많은 UV 광이 발광성 나노구조체들에 의해 흡수되고 세컨더리 광으로 변환되기 때문이다.
광 차단 엘리먼트들 (238) 은 또한 LCD 디스플레이 디바이스 (200) 의 원하는 색역 커버리지를 달성하기 위해 세컨더리 광 (예를 들어, 위에 논의된 제 1, 제 2, 및/또는 제 3 세컨더리 광) 의 스펙트럼 방출 폭들 (방출 스펙트럼의 폭으로서 또한 지칭됨) 을 튜닝하도록 구성될 수도 있다. 스펙트럼 방출 폭들의 튜닝은 밝기에서의 현저한 감소없이 원하는 색역 커버리지를 달성하기 위해 세컨더리 광으로부터 하나 이상의 파장을 흡수하여 이들의 스펙트럼 방출 폭들을 좁힐 것을 요구할 수 있다. 예를 들어, 광 차단 엘리먼트 (238) 가 없는 디스플레이 디바이스들과 비교하여, 이 튜닝 공정에 기인하여 밝기의 10 % 미만 (예를 들어, 약 8 %, 약 5 %, 약 3 % 또는 약 1 %) 의 감소가 있을 수 있다. QD들과 같은 발광성 나노구조체들을 갖는 형광체 필름들 (236) 로부터의 세컨더리 광은 통상적으로 좁은 스펙트럼 방출 폭들을 나타내기 때문에, 튜닝 공정은 유사한 색역 커버리지를 달성하기 위해 현재의 비-QD 기반 디스플레이 디바이스들에 요구되는 바와 같이 원하는 색역 커버리지를 달성하기 위한 넓은 범위의 파장의 흡수를 요구하지 않을 수도 있다.
LED들 (210) 을 위해 청색 LED들만을 사용할 때, 청색 서브-픽셀들 (226.3 및 226.6) 로부터 방출된 청색 광은 청색 광의 더 높은 부분으로 인해 컬러 밸런싱을 더 어렵게 하는 다른 서브-픽셀들로부터 방출된 적색 또는 녹색 광보다 더 높은 전체 광도를 갖는다. LED들 (210) 에서 UV LED들로 청색 LED들의 일부를 대체함으로써, 총 청색 휘도가 감소되는 한편, UV 광이 용이하게 필터링될 수 있어서 우수한 컬러 밸런싱을 유도한다. 일부 실시형태들에서, UV LED들 대 청색 LED들의 비율은 청색 서브-픽셀들 (226.3 및 226.6) 로부터 출력된 청색 광이 적색 서브-픽셀들 (226.1 및 226.4) 로부터 출력된 적색 광의 휘도 및 녹색 서브-픽셀들 (226.2 및 226.5) 로부터 출력된 녹색 광의 휘도와 거의 동일한 휘도를 갖기 위해 최적화되도록 선정된다.
넓은 스펙트럼 방출 폭은 예를 들어, Rec. 2020 컬러 공간의 넓은 색역 커버리지를 달성함에 있어서, 현재의 비-QD 기반 디스플레이 디바이스들 (예를 들어, YAG-형광체 기반 디스플레이 디바이스들) 에서의 제한들 중 하나이다. 현재 비-QD 기반 디스플레이 디바이스들에서 광 차단 엘리먼트들 (238) 과 같은 흡수 엘리먼트들의 사용은 넓은 색역 커버리지 (예를 들어, 80-90 % Rec. 2020 색역) 을 달성하지만 밝기에 있어서는 상당한 감소를 희생할 수도 있다. 이러한 밝기에서의 감소는 현재 디스플레이 디바이스의 이미지 품질에 악영향을 미칠뿐만 아니라 HDR 이미징 표준들 하에서 요구되는 밝기 레벨을 만족시키지 못한다.
광 차단 엘리먼트들 (238) 은 하나 이상의 비-형광체 재료들을 포함할 수 있다. 즉, 하나 이상의 비-형광체 재료들은 광학적 흡수 특성들 및/또는 광학적 산란 특성들을 나타내지만, 어떠한 광학적 방출 특성들은 나타내지 않는다. 하나 이상의 비-형광체 재료들은 위에 설명된 차단 및 튜닝 공정 동안 흡수 및/또는 산란을 필요로 하는 하나 이상의 파장들 또는 파장들의 범위만을 흡수하기 위한 그들의 광학적 흡수 특성들 및/또는 그들의 광학적 산란 특성들에 기초하여 선택될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 비-형광체 재료는 동일한 흡수 특성을 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 하나 이상의 비-형광체 재료들 각각은 서로 상이한 흡수 특성을 포함한다.
하나 이상의 비-형광체 재료들은 광 차단 엘리먼트 (238) 를 형성하기 위해 LCD 디스플레이 디바이스 (200) 의 형광체 필름 (236) 또는 임의의 다른 층/구조 상에 저가로 배치될 수 있도록 선택될 수도 있다. 예를 들어, 하나 이상의 비-형광체 재료들은 염료 (예를 들어, 협대역 유기 엑시톤 P491 염료), 잉크, 페인트, 폴리머 재료 및/또는 스프레이되거나, 페인트되거나, 스핀 코팅되거나, 프린팅되거나 또는 임의의 다른 적합한 저온 (예를 들어, 100 ℃ 미만) 성막 방법에 의한 것일 수도 있는 임의의 재료일 수 있다. 프린팅은 예를 들어 플로터, 잉크젯 프린터 또는 스크린 프린터를 사용하여 수행될 수 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 비-형광체 재료들은 형광체 필름들 (238) 상에 직접 배치될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 하나 이상의 비-형광체 재료들은 티타늄 산화물, 아연 산화물, 아연 황화물, 실리콘, 또는 이들의 조합의 필름들 또는 입자들 (예를 들어, 약 100 nm 에서 약 500 μm 까지 범위의 직경을 갖는 입자들) 을 포함하는 산란 재료들일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 광 차단 엘리먼트들 (238) 은 그 상에 배치된 하나 이상의 비-형광체 재료들을 갖는 기판을 포함할 수도 있다.
일부 실시형태들에서, 광 차단 엘리먼트들 (238) 은 형광체 필름들 (236) 상에 또는 광학적으로 투명한 기판 (나타내지 않음) 상에 서로 인접하여 배치되는 세그먼트화된 필름들일 수도 있다. 세그먼트화된 광 차단 엘리먼트들 (238) 은 인접 광 차단 엘리먼트들 (238) 사이의 계면들에 무시할만한 갭이 있도록 하는 방식으로 배치될 수도 있다. 대안의 실시형태들에서, 광 차단 엘리먼트들 (238) 각각은 형광체 필름들 (236) 상에 배치된 연속적인 필름의 상이한 영역들일 수도 있다. 따라서, 도 2 는 축적으로 도시되지 않는다.
일부 실시형태들에서, 광 차단 엘리먼트들 (238) 은 도 2 에 나타낸 바와 같이 별도의 구조일 수도 있지만, 형광체 필름들 (236) 에 포함될 수도 있다. 즉, 형광체 필름들 (236) 은 광 차단 엘리먼트들 (238) 과 함께, 위에 설명된 바와 같이, 발광성 나노구조체들 (238) 을 포함하는 복합 필름일 수도 있다. 염료, 잉크, 페인트, 폴리머 재료, 산란 재료들 (예를 들어, 약 100 nm 에서 약 500 μm 까지 범위의 직경을 갖는 입자들), 또는 이들의 조합과 같은 광 차단 엘리먼먼트들 (238) 의 하나 이상의 비-형광체 재료들은 형광체 필름들 (236) 의 매트릭스에 통합되거나 임베딩될 수도 있다. 하나 이상의 비-형광체 재료들은 형광체 필름들 (236) 의 매트릭스에 분산될 수도 있는 나노구조화된 재료들을 포함할 수도 있다. 이들 나노구조화된 재료들은 광학적 흡수 특성들 및/또는 광학적 산란 특성들 나타낼 수도 있고 어떠한 광학적 방출 특성들을 나타내지 않을 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 광 차단 엘리먼트들 (238) 은 광학적으로 투명한 기판 (228) 에 포함될 수도 있으며, 이는 또한 LCD 모듈 (204) 및/또는 BLU (202) 의 하부 층들 및/또는 구조들에 환경적 밀봉을 제공하도록 구성될 수도 있다. 대안의 실시형태들에서, 광 차단 엘리먼트들 (238) 은 기판 (228) 과 형광체 필름들 (236) 사이에 위치될 수도 있는 제 2 편광 필터 (222) 에 포함될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 광 차단 엘리먼트들 (238) 은 예를 들어, 세컨더리 광을 투과하면서 프라이머리 광 (예를 들어, 청색 광, UV 광, 또는 UV 광과 청색 광의 조합) 을 반사할 수도 있는 이색성 필터들일 수도 있다. 광 차단 엘리먼트들 (238) 은 적색 및 녹색 서브-픽셀들로부터의 변환되지 않은 UV 광 및/또는 청색 서브-픽셀들로부터의 UV 광을 제거하기 위해 특정 UV 광 필터링 컴포넌트들을 포함할 수도 있다.
디스플레이 스크린 (230) 은 이미지들을 생성하도록 구성될 수도 있다. 디스플레이 스크린 (230) 은 실시형태에 따라, 터치 스크린 디스플레이일 수도 있다. LCD 디스플레이 디바이스 (200) 는 LCD 디스플레이 디바이스 (200) 에서의 임의의 인접한 엘리먼트들 사이에, 예를 들어, 광학 캐비티 (212) 과 LCD 모듈 (204) 사이에, LC 용액층 (220) 의 양측들 상에, 또는 LCD 디스플레이 디바이스 (200) 임의의 다른 엘리먼트들 사이에 배치된 하나 이상의 매개 재료들 (나타내지 않음) 을 더 포함할 수도 있다. 하나 이상의 매개 재료들은 기판들, 진공, 공기, 가스, 광학 재료들, 접착제들, 광학 접착제들, 유리, 폴리머들, 고체들, 액체들, 겔들, 경화된 재료들, 광학 커플링 재료들, 인덱스 매칭 또는 인덱스 미스매칭 재료들, 인덱스-그래디언트 재료들, 클래딩 또는 안티-클래딩 재료들, 스페이서들, 에폭시, 실리카 겔, 실리콘들, 밝기 강화 재료들, 산란 또는 확산기 재료들, 반사형 또는 반사방지형 재료들, 파장 선택적 재료들, 파장 선택적 반사방지형 재료들, 또는 임의의 적합한 매개 재료들을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. 적합한 재료들은 실리콘들, 실리콘 겔들, 실리카 겔, 에폭시들 (예를 들어, Loctite™ 에폭시 E-30CL), 아크릴레이트들 (예를 들어, 3M™ 접착제 2175) 을 포함할 수도 있다. 하나 이상의 매개 재료들은 경화성 겔 또는 액체로서 도포되고, 성막 (deposition) 동안 또는 그 이후에 경화되거나, 또는 성막 이전에 미리 형성 및 미리 경화될 수도 있다. 경화 방법들은 UV 경화, 열 경화, 화학적 경화, 또는 당업계에 공지된 다른 적합한 경화 방법들을 포함할 수도 있다. 인덱스 매칭 매개 재료들은 LCD 모듈 (204) 및 BLU (204) 의 엘리먼트들 사이에서 광학 손실들을 최소화하도록 선택될 수도 있다.
LCD 디스플레이 디바이스 (200) 는 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 실시형태들에 따라, 원통형, 사다리꼴형, 구면형, 또는 타원형과 같은 임의의 타입의 기하학적 형상을 가질 수도 있지만 이에 한정되지 않는다. LCD 디스플레이 디바이스 (200) 의 직사각형 단면 형상은 예시적인 목적이고 제한하는 것이 아님을 또한 유의해야 한다. LCD 디스플레이 디바이스 (200) 는, 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않으면서 다양한 실시형태들에 따라, 다른 단면 형상들 (예를 들어, 사다리꼴형, 장타원형, 장사방형) 을 가질 수도 있다. 도 2 에서는 광학 캐비티 (212), 기판들 (216 및 228), 편광 필터 (214 및 222) 및 디스플레이 스크린 (230) 이 X-축을 따라 유사한 치수들을 갖도록 나타나 있지만, 당업자는 다양한 실시형태들에 따라, 이들 컴포넌트들 각각이 하나 이상의 방향들에서 서로 상이한 치수들을 가질 수도 있음을 이해할 것이다.
도 3 은 실시형태에 따른, 에지-릿 LCD 디스플레이 디바이스 (300) 의 분해 단면도의 스키매틱을 도시한다. LCD 디스플레이 디바이스 (300) 는 BLU (302) 및 LCD 모듈 (204) 을 포함할 수도 있다. 도 3 에서의 엘리먼트들과 동일한 주석들을 갖는 도 3 의 엘리먼트들은 위에 설명되어 있다.
BLU (302) 는 LED들 (310)(예를 들어, 청색 LED들, 백색 LED들, UV LED들, 또는 청색과 UV LED들의 조합) 의 에지 어레이, 도광판 (LGP)(312) 및 반사기 (308) 를 포함할 수도 있다. BLU (302) 는 LCD 모듈 (204) 을 통해 프로세싱되고, 후속하여 디스플레이 스크린 (230) 에 투과되고 이에 걸쳐 분포될 수도 있는 프라이머리 광 (예를 들어, 청색 광, 백색 광, UV 광, 또는 백색 광 및 UV 광의 조합) 을 제공하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, LED들 (310) 은 약 440 nm 와 약 470 nm 사이, 또는 약 445 nm 와 약 455 nm 사이의 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하는 청색 LED들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, LED들 (310) 은 약 440 nm 에서 약 700 nm 까지의 범위 또는 다른 가능한 광 파장 범위들에서 광을 방출하는 백색 LED들을 포함한다. 일부 실시형태들에서, LED들 (210) 은 약 420 nm 미만, 또는 약 400 nm 와 약 410 nm 사이, 또는 약 360 nm 와 약 370 nm 사이의 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하는 UV LED들을 포함한다. 실시형태에 따르면, 청색 LED 는 예를 들어 450 nm 의 파장에서 청색 광을 방출하는 GaN LED 일 수 있다. LED들 (310) 은 예를 들어, Y-축을 따라 연장하는 라인으로 배열될 수도 있다.
일부 실시형태들에서, LED들 (310) 은 청색 LED들 및 UV LED들 양자 모두의 혼합체를 포함한다. UV LED들 대 청색 LED들의 비율는 3:1, 또는 1:1, 또는 그 사이의 임의의 비율일 수도 있다. 일부 실시형태들에서, LED들 (310) 은 3:1 보다 큰 UV LED들 대 청색 LED들의 비율을 포함한다.
LGP (312) 는 일부 실시형태들에 따른, 광섬유 케이블들, 폴리머 또는 유리 고체 바디들, 예컨대 플레이트들, 필름들, 컨테이너들, 또는 다른 구조들을 포함할 수도 있다. LGP (312) 의 사이즈는 LED (310) 의 궁극적인 애플리케이션 및 특징들에 의존할 수 있다. LGP (312) 의 두께는 LED (310) 의 두께와 양립가능할 수 있다. LGP (312) 의 다른 치수들은 LED (310) 의 치수들을 초과하여 연장되도록 설계될 수 있고 대략 10 밀리미터 대 내지 10 내지 100 센티미터 대 일 수도 있다.
일부 실시형태들에서, LGP (312) 의 재료들은 폴리카보네이트 (PC), 폴리 메틸 메타크릴레이트 (PMMA), 메틸 메타크릴레이트, 스티렌, 아크릴 폴리머 수지, 유리 또는 다른 적절한 LGP 재료들을 포함할 수 있다. LGP (312) 에 적합한 제조 방법들은 사출 성형 (injection molding), 압출, 또는 다른 적절한 실시형태들을 포함할 수 있다. LGP (312) 는 균일한 프라이머리 광 방출을 제공하여, LCD 모듈 (204) 에 진입하는 프라이머리 광이 균일한 컬러 및 밝기를 가질 수 있도록 구성될 수도 있다. LGP (312) 는 전체 LGP (312) 표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 두께를 포함할 수도 있다. 대안적으로, LGP (312) 는 웨지형 형상 (wedge-like shape) 을 가질 수 있다. 일부 실시형태들에서, LGP (312) 는 LED (310) 에 광학적으로 커플링될 수도 있고 LED (310) 에 물리적으로 접속되거나 이로부터 분리될 수도 있다. LGP (312) 를 LED (310) 에 물리적으로 접속하기 위해, 광학 투명성 접착제가 사용될 수 있다 (나타내지 않음).
일부 실시형태들에서, BLU (302) 는 LED들의 어레이 (도시 생략) 를 포함할 수 있으며, 각각의 LED 는 구조 및 기능에 있어서 LED (310) 와 유사할 수 있다. LED들의 어레이는 LGP (312) 에 인접할 수도 있고 도 2 를 참조하여 위에 논의된 바와 같이 디스플레이 스크린 (230) 로의 프로세싱 및 후속 투과를 위해 프라이머리 광을 LCD 모듈 (204) 에 제공하도록 구성될 수 있다.
일부 실시형태들에서, 반사기 (308) 는 LGP (312) 로부터 방출되는 광의 양을 증가시키도록 구성될 수 있다. 반사기 (308) 는 적절한 재료, 예컨대, 반사성 미러, 반사기 입자들의 필름, 반사성 금속 필름 또는 다른 적절한 종래의 반사기들을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 반사기 (308) 는 백색 필름을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 반사기 (308) 는 산란, 확산기 또는 밝기 강화 피처들과 같은 추가적인 기능성 또는 피처들을 포함할 수 있다.
도 4a 는 일부 실시형태들에 따른, X-Y 평면에 걸친 LED들 (210) 의 하향식 뷰의 예를 도시한다. LED들 (210) 은 EM 스펙트럼의 UV 범위에서 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하는 하나 이상의 제 1 LED들 (402) 을 포함할 수도 있다. LED들 (210) 은 또한 EM 스펙트럼의 청색 범위에서 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하는 하나 이상의 제 2 LED들 (404) 을 포함할 수도 있다. UV 범위는 420 nm 미만의 임의의 파장으로 정의될 수도 있는 한편, 청색 범위는 약 435 nm 와 약 495 nm 사이의 임의의 파장으로 정의될 수도 있다. 420 nm 와 435 nm 사이의 파장들을 방출하는 LED들은 UV LED들 또는 청색 LED들 중 어느 하나로서 간주될 수도 있다. 도 4a 에 도시된 총 LED들 수는 단지 하나의 예이며, 제한적인 것으로 고려되지 않음을 유의해야 한다. 당업자는 임의의 수의 행들 및 임의의 수의 열들의 LED들이 LED들 (210) 의 일부일 수도 있음을 인식할 것이다. 부가적으로, LED들 (210) 의 각각의 LED 는 이웃하는 LED들에 직접 인접할 필요는 없다.
LED들의 어레이 (210) 는 랜덤일 수도 있거나 또는 특정 패턴을 가질 수도 있는 UV LED들 (402) 및 청색 LED들 (404) 의 주어진 배열을 포함할 수도 있다. 예시의 패턴들은 행 또는 열로 청색 LED들 (404) 및 UV LED들 (402) 을 교번하는 것, UV LED (402) 와 청색 LED (404) 사이에서 각각의 개별 LED 를 교번하는 것, 또는 UV LED들 (402) 내지 청색 LED들 (404) 의 반복 시퀀스를 사용하는 것을 포함한다. 일부 실시형태들에서, LED들 (210) 중에서 선정된 정사각형 형상의 4 개의 LED들의 어떤 그룹도 그 그룹에서 하나보다 많은 어떠한 청색 LED (404) 를 가질 수 없다. 일부 실시형태들에서, LED들 (210) 중에서 선정된 정사각형 형상의 4 개의 LED들의 어떤 그룹도 그 그룹에서 2 보다 많은 어떠한 청색 LED들 (404) 을 가질 수 없다. 일 예에서, UV LED들 (402) 및 청색 LED들 (404) 각각은 약 3 mm 바이 약 3 mm 의 X-Y 평면의 치수를 갖는 패키지 상에 탑재된다.
도 4b 는 실시형태들에 따른, Y 방향을 따르는 LED들 (310) 의 측면도의 예를 도시한다. LED들 (310) 은 EM 스펙트럼의 UV 범위에서 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하는 하나 이상의 제 1 LED들 (406) 을 포함할 수도 있다. LED들 (210) 은 EM 스펙트럼의 청색 범위에서 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하는 하나 이상의 제 2 LED들 (408) 을 포함할 수도 있다. UV 범위는 420 nm 미만의 임의의 파장으로 정의될 수도 있는 한편, 청색 범위는 약 435 nm 와 약 495 nm 사이의 임의의 파장으로 정의될 수도 있다. 420 nm 와 435 nm 사이의 파장들을 방출하는 LED들은 UV LED들 또는 청색 LED들 중 어느 하나로서 간주될 수도 있다. 도 4b 에 도시된 총 LED들 수는 단지 하나의 예이며, 제한적인 것으로 고려되지 않음을 유의해야 한다. 부가적으로, LED들 (310) 의 각각의 LED 는 이웃하는 LED들에 직접 인접할 필요는 없다.
LED들 (310) 은 랜덤일 수도 있거나 또는 특정 패턴을 가질 수도 있는 UV LED들 (402) 및 청색 LED들 (404) 의 주어진 배열을 포함할 수도 있다. 예시의 패턴들은 UV LED (402) 와 청색 LED (404) 사이에서 각각의 개별 LED 를 교번하는 것, 또는 UV LED들 (402) 내지 청색 LED (404) 의 일부 다른 반복 시퀀스를 사용하는 것을 포함한다.
배리어층 코팅된 나노구조체의 예시의 실시형태들
도 5 는 실시형태에 따른, 배리어층 코팅된 발광성 나노구조체 (NS)(500) 의 단면 구조를 도시한다. 일부 실시형태들에서, NS (500) 의 개체군은 형광체 필름들 (236) 에 포함될 수도 있다. 배리어층 코팅된 NS (500) 는 NS (501) 및 배리어층 (506) 을 포함한다. NS (501) 는 코어 (502) 및 쉘 (504) 을 포함한다. 코어 (502) 는 더 높은 에너지들의 흡수시 광을 방출하는 반도체 재료를 포함한다. 코어 (502) 를 포함하는 반도체 재료의 예들은 인듐 포스파이드 (InP), 카드뮴 셀레 나이드 (CdSe), 아연 설파이드 (ZnS), 황화 납 (PbS), 인듐 비소화물 (InAs), 인듐 갈륨 포스파이드, (InGaP), 카드뮴 아연 셀레나이드 (CdZnSe), 아연 셀레나이드 (ZnSe) 및 카드뮴 텔루라이드 (CdTe) 를 포함한다. 다이렉트 밴드 갭을 나타내는 임의의 다른 II-VI, III-V, 3 차 또는 4 차 반도체 구조체가 또한 사용될 수도 있다. 실시형태에서, 코어 (502) 는 또한 일부 예들을 제공하기 위해 금속, 합금들과 같은 하나 이상의 도펀트들을 포함할 수 있다. 금속 도펀트의 예들은 아연 (Zn), 구리 (Cu), 알루미늄 (Al), 백금 (Pt), 크롬 (Cr), 텅스텐 (W), 팔라듐 (Pd) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이들로 한정되지 않는다. 코어 (502) 에서의 하나 이상의 도펀트들의 존재는 도핑되지 않은 NS들에 비해 NS (501) 의 구조적 및 광학적 안정성 및 QY 를 개선할 수도 있다.
실시형태에 따라, 코어 (502) 는 직경이 20 nm 미만의 사이즈를 가질 수도 있다. 다른 실시형태에서, 코어 (502) 는 직경이 약 1 nm 와 약 5 nm 사이의 사이즈를 가질 수도 있다. 코어 (502) 의 사이즈 및 결과적으로 나노미터 범위의 NS (501) 의 사이즈를 맞추는 능력은 전체 광학 스펙트럼에서의 광방출 커버리지를 가능하게 한다. 일반적으로, 더 큰 NS들은 스펙트럼의 적색 단부를 향하여 광을 방출하는 한편, 더 작은 NS들은 스펙트럼의 청색 단부를 향하여 광을 방출한다. 이러한 효과는 더 큰 NS들이 더 작은 NS들보다 더 가깝게 간격을 갖는 에너지 레벨들을 가질 때 발생한다. 이는 NS 가 더 적은 에너지를 갖는 광자들을 흡수, 즉 스펙트럼의 적색 단부에 가까운 광자들을 흡수할 수 있게 한다.
쉘 (504) 은 코어 (502) 를 둘러싸고 코어 (502) 의 외부 표면에 배치된다. 쉘 (504) 은 카드뮴 설파이드 (CdS), 아연 카드뮴 설파이드 (ZnCdS), 아연 셀레나이드 설파이드 (ZnSeS) 및 아연 설파이드 (ZnS) 를 포함할 수 있다. 실시형태에서, 쉘 (504) 은 두께 (504t), 예를 들어 하나 이상의 단층들을 가질 수 있다. 다른 실시형태들에서, 쉘 (504) 은 약 1 nm 와 약 5 nm 사이의 두께 (504t) 를 가질 수도 있다. 쉘 (504) 은 코어 (502) 와의 격자 불일치를 감소시키고 NS (501) 의 QY 를 개선하는 것을 돕도록 이용될 수 있다. 쉘 (504) 은 또한 NS (501) 의 QY 를 증가시키기 위해 코어 (502) 상의 댕글링 본드들과 같은 표면 트랩 상태들을 보호 및 제거하는 것을 도울 수도 있다. 표면 트랩 상태들의 존재는 비-방사 재결합 센터들을 제공하고 NS (501) 의 저감된 방출 효율성에 기여할 수 있다.
대안의 실시형태들에서, NS (501) 는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 쉘 (504) 상에 배치된 제 2 쉘 또는 코어 (502) 를 둘러싸는 2 개보다 많은 쉘들을 포함할 수 있다. 실시형태에서, 제 2 쉘은 2 개의 단층들 두께의 정도일 수도 있고, 필수적이지는 않지만, 통상적으로 반도전성 재료이다. 제 2 쉘은 코어 (502) 에 보호를 제공할 수도 있다. 제 2 쉘 재료는 아연 설파이드 (ZnS) 일 수 있지만, 본 발명의 범위 또는 사상을 벗어나지 않으면서 다른 재료들이 또한 사용될 수 있다.
배리어층 (506) 은 NS (501) 상의 코팅을 형성하도록 구성된다. 실시형태에서, 배리어층 (506) 은 쉘 (504) 의 외부 표면 (504a) 상에 배치되어 쉘 (604a) 과 실질적으로 접촉한다. 하나 이상의 쉘들을 갖는 NS (501) 의 실시형태에서, 배리어층 (506) 은 NS (501) 의 최외곽 쉘 상에 배치되어 최외곽 쉘과 실질적으로 접촉한다. 예시의 실시형태에서, 배리어층 (506) 은 예를 들어 용액, 조성물 및/또는 복수의 NS들을 갖는 필름에서 NS (501) 와 하나 이상의 NS들 사이의 스페이서로서 작용하도록 구성되며, 여기서 복수의 NS들은 NS (501) 및/또는 배리어층 코팅된 NS (500) 와 유사할 수 있다. 이러한 NS 용액들, NS 조성물들 및/또는 NS 필름들에서, 배리어층 (506) 은 인접한 NS들과의 NS (501) 의 응집을 방지하는 것을 도울 수도 있다. 인접한 NS들과 NS (501) 의 응집은 NS (501) 의 사이즈의 증가 및 그에 따른 NS (501) 를 포함하는 응집된 NS (도시 생략) 의 광학 방출 특성들의 결과적인 감소 또는 퀀칭으로 이어질 수 있다. 추가적인 실시형태들에서, 배리어층 (506) 은 예를 들어 NS (501) 의 구조적 및 광학적 특성들에 악영향을 줄 수도 있는 습기, 공기 및/또는 열악한 환경들 (예를 들어, NS들의 리소그래피 공정 동안 및/또는 NS 기반 디바이스들의 제조 공정 중에 사용되는 고온 및 화학물질들) 로부터 NS (501) 에 대한 보호를 제공할 수 있다.
배리어층 (506) 은 비정질, 광학적 투명성 및/또는 전기적 비활성인 하나 이상의 재료들을 포함한다. 적절한 배리어층들은 무기 재료들, 예컨대, 무기 산화물 및/또는 질화물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 배리어층 (506) 을 위한 재료들의 예들은 다양한 실시 형태들에 따라 Al, Ba, Ca, Mg, Ni, Si, Ti 또는 Zr 의 산화물 및/또는 질화물을 포함한다. 다양한 실시형태들에서, 배리어층 (506) 은 약 8 nm 와 약 15 nm 사이의 범위에 있는 두께 (506t) 를 가질 수도 있다.
도 5 에 도시된 바와 같이, 배리어층 코팅된 NS (500) 는 실시형태에 따라 추가적으로 또는 선택적으로 다수의 리간드들 또는 계면활성제들 (508) 을 포함할 수 있다. 리간드들 또는 계면활성제들 (508) 은 실시형태에 따라 배리어층 (506) 의 외부 표면과 같은 배리어층 코팅된 NS (500) 의 외부 표면에 흡착되거나 바인딩될 수 있다. 복수의 리간드들 또는 계면활성제들 (508) 은 친수성 또는 극성 헤드 (508a) 및 소수성 또는 비극성 테일 (508b) 을 포함할 수 있다. 친수성 또는 극성 헤드 (508a) 는 배리어층 (506) 에 바인딩될 수 있다. 리간드들 또는 계면활성제들 (508) 의 존재는 예를 들어 이들의 형성 동안, 용액, 조성물 및/또는 필름에서의 다른 NS들로부터 NS (500) 및/또는 NS (501) 와 분리하는 것을 도울 수도 있다. NS들이 그들의 형성 동안 응집하도록 허용되면, NS (500) 및/또는 NS (501) 와 같은 NS들의 양자 효율이 떨어질 수 있다. 리간드들 또는 계면활성제들 (508) 은 배리어층 코팅된 NS (500) 에 소정의 특성들, 예컨대, 소수성을 부여하여 비극성 용매들에 혼화성을 제공하기 위해 또는 다른 화합물들이 바인딩하는 반응 사이트들 (예를 들어, 역 교질입자 시스템들) 을 제공하기 위해 또한 사용될 수 있다.
리간드 (508) 로서 사용될 수도 있는 아주 다양한 리간드들이 존재한다. 일부 실시형태들에서, 리간드는 라우르 산, 카프로 산, 미리스트 산, 팔미트 산, 스테아르 산 및 올레산으로부터 선택된 지방산이다. 일부 실시형태들에서, 리간드는 트리옥틸포스핀 옥사이드 (TOPO), 트리옥틸포스핀 (TOP), 디페닐포스핀 (DPP), 트리페닐포스핀 옥사이드, 및 트리부틸포스핀 옥사이드로부터 선택되는 유기 포스핀 또는 유기 포스핀 옥사이드이다. 일부 실시형태들에서, 리간드는 도데실아민, 올레일아민, 헥사데실아민, 및 옥타데실아민으로부터 선택된 아민이다. 일부 실시형태들에서, 리간드는 트리옥틸포스핀 (TOP) 이다. 일부 실시형태들에서, 리간드는 올레일아민이다. 일부 실시형태에서, 리간드는 디페닐포스핀이다.
계면활성제들 (508) 로서 사용될 수도 있는 아주 다양한 계면활성제들이 존재한다. 일부 실시형태들에서 비이온성 계면활성제들이 계면활성제들 (508) 로서 사용될 수 있다. 비이온성 계면활성제들의 예들은 폴리옥시에틸렌 (5) 노닐페닐에테르 (상품명 IGEPAL CO-520), 폴리옥시에틸렌 (9) 노닐페닐에테르 (IGEPAL CO-630), 옥틸페녹시 폴리(에틸렌옥시)에탄올 (IGEPAL CA-630), 폴리에틸렌 글리콜 올레일 에테르 (Brij 93), 폴리에틸렌 글리콜 헥사데실 에테르 (Brij 52), 폴리에틸렌 글리콜 옥타데실 에테르 (Brij S10), 폴리옥시에틸렌 (10) 이소옥틸시클로헥실 에테르 (Triton X-100) 및 폴리옥시에틸렌 분지된 노닐시클로헥실 에테르 (Triton N-101) 을 포함한다.
일부 실시형태들에서 이온성 계면활성제들이 계면활성제들 (508) 로서 사용될 수 있다. 음이온성 계면활성제들의 일부 예들은 나트륨 디옥틸 설포숙시네이트, 나트륨 스테아레이트, 나트륨 라우릴 설페이트, 나트륨 모노도데실 포스페이트, 나트륨 도데 실벤젠설포네이트 및 나트륨 미리스틸 설페이트를 포함한다.
일부 실시형태들에서, NS들 (501 및/또는 500) 은 하나 이상의 여러 컬러 범위들, 예컨대 적색, 오렌지 및/또는 황색 범위에서의 광을 방출하도록 합성될 수 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (501 및/또는 500) 은 녹색, 및/또는 황색 범위에서의 광을 방출하도록 합성될 수 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (501 및/또는 500) 은 청색, 인디고, 바이올렛 및/또는 울트라-바이올렛 범위에서의 광을 방출하도록 합성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (501 및/또는 500) 은 약 505 nm 와 약 650 nm 사이, 약 510 nm 와 약 550 nm 사이, 또는 약 300 nm 와 약 480 nm 사이의 프라이머리 방출 피크 파장을 갖도록 합성될 수도 있다.
NS들 (501 및/또는 500) 은 높은 QY 를 디스플레이하도록 합성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS들 (501 및/또는 500) 은 80 % 와 95 % 사이 또는 85% 와 90% 사이의 높은 QY 를 디스플레이하도록 합성될 수도 있다.
따라서, 다양한 실시형태들에 따라, NS들 (500) 은 NS들 (501) 상의 배리어층 (506) 의 존재가 NS들 (501) 의 광학 방출 특성을 실질적으로 변화시키지 않거나 또는 퀀칭하지 않도록 합성될 수도 있다.
나노구조체 필름의 예시의 실시형태들
도 6 은 실시형태에 따른, NS 필름 (500) 의 단면도를 도시한다. 일부 실시형태들에서, 형광체 필름 (236) 은 NS 필름 (500) 과 유사할 수도 있다.
NS 필름 (500) 은 실시형태에 따른, 복수의 배리어층 코팅된 코어-쉘 NS들 (500)(도 6) 및 매트릭스 재료 (610) 를 포함할 수도 있다. NS들 (500) 은 일부 실시형태들에 따라, 매트릭스 재료 (610) 에 임베딩되거나 그렇지 않으면 배치될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "임베딩된" (embedded)" 은 NS들이 매트릭스의 주요 성분을 구성하는 매트릭스 재료 (610) 내에서 인클로징되거나 케이싱됨을 표시하기 위해 사용된다. NS들 (500) 은 실시형태에서 매트릭스 재료 (610) 전반에 걸쳐 균일하게 분포될 수도 있지만, 다른 실시형태들에서 NS들 (500) 은 애플리케이션-특정 균일성 분포 함수에 따라 분포될 수도 있음을 유의해야 한다. NS들 (500) 이 직경에서 동일한 사이즈를 갖는 것으로 도시되었지만, 당업자는 NS들 (500) 은 사이즈 분포를 가질 수 있음을 유의해야 한다.
실시형태에서, NS들 (500) 은 청색 가시 파장 스펙트럼, 녹색 가시 파장 스펙트럼 또는 적색 가시 파장 스펙트럼에서 방출하는 사이즈들을 갖는 NS들의 균질 개체군을 포함할 수 있다. 다른 실시형태들에서, NS들 (500) 은 청색 가시 파장 스펙트럼을 방출하는 사이즈들을 갖는 NS들의 제 1 개체군, 녹색 가시 파장 스펙트럼을 방출하는 사이즈들을 갖는 NS들의 제 2 개체군, 또는 적색 가시 파장 스펙트럼에서 방출하는 사이즈들을 갖는 NS들의 제 3 개체군을 포함할 수 있다.
매트릭스 재료 (610) 는 NS들 (500) 을 하우징할 수 있는 임의의 적합한 호스트 매트릭스 재료일 수 있다. 적절한 매트릭스 재료들은 NS 필름 (500) 을 디바이스들에 적용하는데 사용되는 임의의 주변 패키징 재료 및 NS들 (500) 과 화학적 및 광학적으로 양립가능할 수 있다. 적합한 매트릭스 재료들은 프라이머리 및 세컨더리 광의 양자 모두에 대해 투명한 비-황색 광학 재료들을 포함할 수 있어, 이에 의해 프라이머리 광 및 세컨더리 광의 양자 모두가 매트릭스 재료를 통해 투과할 수 있게 한다. 실시형태에서, 매트릭스 재료 (610) 는 NS들 (500) 각각을 완전히 둘러쌀 수도 있다. 매트릭스 재료 (610) 는 가요성 또는 성형가능한 NS 필름 (500) 이 요망되는 애플리케이션들에서 가요성일 수도 있다. 대안적으로, 매트릭스 재료 (610) 는 고강도, 비가요성 재료를 포함할 수 있다.
매트릭스 재료 (610) 는 폴리머들 및 유기 및 무기 산화물들을 포함할 수 있다. 매트릭스 재료 (610) 에서 사용하기 위해 적절한 폴리머들은, 그러한 목적을 위해 사용될 수도 있는, 당업자에게 공지된 임의의 폴리머일 수도 있다. 폴리머는 실질적으로 반투명하거나 실질적으로 투명할 수도 있다. 매트릭스 재료 (610) 는 에폭시, 아크릴레이트, 노르보렌, 폴리에틸렌, 폴리(비닐 부티랄): 폴리(비닐 아세테이트), 폴리우레아, 폴리우레탄; 아미노 실리콘 (AMS), 폴리페닐메틸실록산, 폴리페닐알킬실록산, 폴리디페닐실록산, 폴리디알킬실록산, 실세스퀴옥산, 플루오르화 실리콘, 및 비닐 및 하이드라이드 치환된 실리콘을 포함하지만 이에 한정되지 않는 실리콘 및 실리콘 유도체들; 메틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 및 라우릴메타크릴레이트를 포함하지만 이에 한정되지 않는 모노머들로부터 형성된 아크릴 폴리머들 및 코폴리머들; 폴리스티렌, 아미노 폴리스티렌 (APS), 및 폴리(아크릴로니트릴 에틸렌 스티렌) (AES) 과 같은 스티렌계 폴리머들; 디비닐벤젠과 같은 이관능성 모노머들과 가교된 폴리머들; 리간드 재료들을 가교시키는데 적합한 가교제들, 에폭시를 형성하기 위해 리간드 아민 (예를 들어, APS 또는 PEI 리간드 아민) 과 결합하는 에폭시드들 등을 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않는다.
일부 실시형태들에서, 매트릭스 재료 (610) 는 NS 필름 (500) 의 포토 변환 효율을 향상시킬 수 있는 TiO2 마이크로비즈, ZnS 마이크로비즈 또는 유리 마이크로비즈와 같은 산란 마이크로비즈를 포함한다. 일부 실시형태들에서, 매트릭스 재료 (610) 는 도 2 및 도 3 그리고 도 5 를 참조하여 위에 설명된 광 차단 엘리먼트들 (238 및/또는 548) 과 같은 광 차단 엘리먼트들을 포함할 수도 있다.
다른 실시형태에서, 매트릭스 재료 (610) 는 산소 및 습기 투과성이 낮을 수 있고, 높은 포토-안정성 및 화학적 안정성을 나타내고, 양호한 굴절률을 나타내고, NS들 (500) 의 외부 표면들에 부착하여 NS들 (500) 을 보호하는 기밀 밀봉을 제공할 수 있다. 다른 실시형태에서, 매트릭스 재료 (610) 는 롤-투-롤 공정을 용이하게 하기 위해 UV 또는 열 경화 방법으로 경화가능할 수 있다.
일부 실시형태들에 따라, NS 필름 (500) 은 폴리머 (예를 들어, 포토레지스트) 에서 NS들 (500) 을 혼합하고 기판 상에 NS-폴리머 혼합물을 주조하고, NS들 (500) 을 단량체들과 혼합하고 이를 함께 중합하고, NS들 (500) 을 졸-겔에 혼합하여 산화물을 형성하거나, 또는 당업자에게 공지된 임의의 다른 방법에 의해 형성될 수 있다.
일부 실시형태들에 따라, NS 필름 (500) 의 형성은 필름 압출 공정을 포함할 수도 있다. 필름 압출 공정은 매트릭스 재료 (610) 및 NS (500) 와 같은 배리어층 코팅된 코어-쉘 NS들의 균질 혼합물을 형성하는 것, 그 균질 혼합물을 압출기에 공급하는 상부 탑재형 호퍼 내로 도입하는 것을 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 균질 혼합물은 펠릿들의 형태일 수도 있다. 필름 압출 공정은 슬롯 다이로부터 NS 필름 (500) 을 압출하는 것 및 압출된 NS 필름 (500) 을 냉각 롤 (chill roll) 들을 통해 통과시키는 것을 더 포함할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 압출된 NS 필름 (500) 은 약 75㎛ 미만, 예를 들어 약 70㎛ 내지 약 40㎛, 약 65㎛ 내지 약 40㎛, 약 60㎛ 내지 약 40㎛, 또는 약 50 ㎛ 내지 약 40 ㎛ 의 범위의 두께를 가질 수도 있다. 일부 실시형태들에서, NS 필름 (500) 은 약 10 nm 미만의 두께를 갖는다. 일부 실시형태들에 따라, NS 필름 (500) 의 형성은 선택적으로 세컨더리 공정 다음 필름 압출 공정을 포함할 수도 있다. 세컨더리 공정은 NS 필름 (500) 의 상부 표면에 텍스처를 제공하기 위해 공-압출 (co-extrusion), 열형성, 진공 형성, 플라즈마 처리, 성형 및/또는 엠보싱과 같은 공정을 포함할 수도 있다. 텍스처링된 상부 표면 NS 필름 (500) 은 예를 들어, NS 필름 (500) 의 정의된 광학적 확산 특성 및/또는 정의된 각도의 광학적 방출 특성을 개선하는 것을 도울 수도 있다.
발광성 나노구조체들의 예시의 실시형태들
본 명세서에서는 발광성 나노구조체들 (NS) 을 갖는 다양한 조성물들이 설명된다. 발광성 나노구조체들의 흡수 특성들, 방출 특성들 및 굴절률 특성들을 포함한 발광성 나노구조체들의 다양한 특성들이 다양한 적용을 위해 맞춤화되고 조정될 수도 있다.
NS들의 재료 특성들은 실질적으로 동질성일 수도 있거나, 또는 소정의 실시형태들에서, 이질성일 수도 있다. NS들의 광학적 특성들은 그들의 입자 사이즈, 화학적 또는 표면 조성에 의해 결정될 수도 있다. 약 1 nm 와 약 15 nm 사이의 범위에서의 발광성 NS 사이즈를 맞춤화하기 위한 능력은 전체 가시 스펙트럼에서의 광방출 커버리지가 컬러 렌더링에서의 큰 다기능성을 제공할 수 있게 할 수도 있다. 입자 캡슐화는 화학적 및 UV 열화제들에 대한 강인성을 제공할 수도 있다.
본 명세서에서 설명된 실시형태들에서의 사용을 위한 발광성 NS들은 당업자에게 알려진 임의의 방법을 사용하여 생성될 수도 있다. 적절한 방법들 및 예시의 나노결정들은 미국 특허 제 7,374,807 호; 2004 년 3 월 10 일 출원된 미국 특허 출원 제 10/796,832 호; 미국 특허 제 6,949,206 호; 및 2004 년 6 월 8 일 출원된 미국가 특허 출원 제 60/578,236 호에 개시되어 있으며, 이들 각각의 개시들은 그 전부가 본 명세서에 참조로서 통합된다.
본 명세서에 설명된 실시형태들에서의 사용을 위한 발광성 NS들은 무기 재료, 및 보다 적합하게는 무기 전도성 또는 반전도성 재료를 포함하는 임의의 적합한 재료로부터 생성될 수도 있다. 적합한 반도체 재료들은 미국 특허 출원 제 10/796,832 호에 개시된 것들을 포함할 수도 있고, 그룹 II-VI, 그룹 III-V, 그룹 IV-VI 및 그룹 IV 반도체들을 포함하는 임의의 타입의 반도체를 포함할 수도 있다. 적합한 반도체 재료들은 Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C (다이아몬드 포함), P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SuS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuBr, CuI, Si3N4, Ge3N4, Al2O3, (Al,Ga,In)2 (S,Se,Te)3, Al2CO 및 2 이상의 이러한 반도체들의 적절한 조합을 포함할 수도 있지만 이에 제한되지 않는다.
소정의 실시형태들에서, 발광성 NS들은 p 타입 도펀트 또는 n 타입 도펀트로 이루어진 그룹으로부터의 도펀트를 가질 수도 있다. NS들은 또한 II-VI 또는 III-V 반도체들을 가질 수도 있다. II-VI 또는 III-V 반도체 NS들의 예들은 주기율표의 Zn, Cd 및 Hg 와 같은 그룹 II 로부터의 엘리먼트와 S, Se, Te 및 Po 와 같은 그룹 VI 으로부터의 임의의 엘리먼트의 임의의 조합; 주기율표의 B, Al, Ga, In, 및 Tl 와 같은 그룹 III 으로부터의 엘리먼트와 N, P, As, Sb 및 Bi 와 같은 그룹 V 로부터의 임의의 엘리먼트의 임의의 조합을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 설명된 발광성 NS들은 또한 그들의 표면에 공액된, 협력된, 연관된 또는 부착된 리간드들을 더 포함할 수도 있다. 적합한 리간드들은 미국 특허 제 8,283,412 호; 미국 특허 공개 제 2008/0237540 호; 미국 특허 공개 제 2010/0110728 호; 미국 특허 제 8,563,133 호; 미국 특허 제 7,645,397 호; 미국 특허 제 7,374,807 호; 미국 특허 제 6,949,206 호; 미국 특허 제 7,572,393 호; 및 미국 특허 제 7,267,875 호에 개시된 것을 포함하여 당업자에게 공지된 임의의 기를 포함할 수 있으며 이들 각각의 개시 내용은 본 명세서에 참조로서 포함된다. 그러한 리간드들의 사용은 폴리머들을 포함하는 다양한 용매들 및 매트릭스들에 통합하기 위한 발광성 NS들의 능력을 강화할 수도 있다. 다양한 용매들 및 매트릭스들에서의 발광성 NS들의 혼화성 (즉, 분리 없이 혼합되는 능력) 을 증가시키는 것은, NS들이 함께 응집하지 않고 따라서 광을 산란시키지 않도록 폴리머 조성물 전반에 걸쳐 분포되게 할 수도 있다. 그러한 리간드들은 본 명세서에서 "혼화성 강화" 리간드들로서 기재된다.
소정의 실시형태들에서, 매트릭스 재료에 분산되거나 임베딩된 발광성 NS들을 포함하는 조성물들이 제공된다. 적합한 매트릭스 재료들은 폴리머 재료들, 유기 및 무기 산화물들을 포함하는, 당업자에게 공지된 임의의 재료일 수도 있다. 본 명세서에 기재된 조성물들은 층들, 캡슐화재들, 코팅들, 시트들 또는 필름들일 수도 있다. 층, 폴리머층, 매트릭스, 시트 또는 필름에 대한 언급이 이루어지는 본 명세서에 기재된 실시형태들에 있어서, 이들 용어들은 상호대체가능하게 사용되고, 그렇게 기재된 실시형태는 임의의 하나의 타입의 조성물로 제한되지 않고, 본 명세서에 기재되거나 당업계에 공지된 임의의 매트릭스 재료 또는 층을 포괄하는 것임이 이해되어야 한다.
하향 변환 NS들 (예를 들어, 미국 특허 제 7,374,807 호에 개시된 바와 같음) 은 특정 파장의 광을 흡수하고 그 후 제 2 파장에서 방출하고 그에 의해 액티브 소스들 (예를 들어, LED 들) 의 강화된 성능 및 효율성을 제공하도록 맞춤화되는 발광성 나노구조체들의 방출 특성들을 활용한다.
당업자에게 공지된 임의의 방법이 발광성 NS들을 생성하기 위해 사용될 수도 있지만, 무기 나노 재료 형광체들의 제어된 성장을 위한 용액상 콜로이드법이 사용될 수도 있다. 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); 및 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) 를 참조하며, 이들의 개시들은 그 전부가 본 명세서에 참조로서 통합된다.
실시형태에 따라, CdSe 가, 이 재료의 합성의 상대적인 성숙으로 인해, 하나의 예에서, 가시 광 하향-변환을 위해, NS 재료로서 사용될 수도 있다. 일반적 표면 케미스트리의 사용으로 인해, 비-카드뮴 함유 NS들을 치환하는 것이 또한 가능할 수도 있다.
반도체 NS들에 있어서, 광-유도 방출이 NS의 밴드 에지 상태들로부터 발생한다. 발광성 NS들로부터의 밴드-에지 방출은 표면 전자 상태들로부터 발생하는 방사성 및 비-방사성 붕괴 채널들과 경합한다. X. Peng, et al., J Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997). 결과적으로, 댕글링 본드들 (dangling bonds) 과 같은 표면 결함들의 존재는 비-방사성 재결합 센터들을 제공하고 저감된 방출 효율성에 기여한다. 표면 트랩 상태들을 부동태화하고 제거하기 위한 효율적이고 영구적인 방법은 NS의 표면 상에 무기 쉘 재료를 에피택셜하게 성장시키는 것일 수도 있다. X. Peng, et al., J Am. Chem. Soc. 30:7019-7029 (1997). 쉘 재료는, 전자 레벨들이 (예를 들어, 코어에 대해 전자 및 정공을 국부화하는 포텐셜 스텝을 제공하기 위한 보다 큰 밴드갭으로) 코어 재료에 대해 타입 1 이도록 선택될 수도 있다. 결과적으로, 비-방사성 재결합의 확률이 감소될 수도 있다.
코어-쉘 구조들은 쉘 재료들을 함유하는 유기금속 전구체들을 코어 NS들을 함유하는 반응 혼합물에 추가함으로써 획득될 수도 있다. 이 경우, 핵생성 이벤트 다음에 성장하기 보다는, 코어들은 핵들로서 작용하고, 쉘들은 그들의 표면으로부터 성장할 수도 있다. 반응의 온도는, 쉘 재료들의 나노결정들의 독립적인 핵생성을 방지하면서, 코어 표면에 대한 쉘 재료 모노머들의 추가를 돕기 위해 낮게 유지된다. 반응 혼합물에서의 계면활성제들은 쉘 재료의 제어된 성장을 지향하고 가용성을 보장하기 위해 존재한다. 균일한 그리고 에피택셜하게 성장된 쉘은, 그 두 재료들 사이에 낮은 격자 미스매치가 존재할 때 획득될 수도 있다.
코어-쉘 발광성 NS들을 제조하기 위한 예시적인 재료들은 Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C (다이아몬드 포함, P, Co, Au, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdTe, HgS, HgSe, HgTc, BeS, BcSe, BcTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuP, CuCl, CuBr, CuI, Si3N4, Ge3N4, Al2O3, (Al,Ga,In)2 (S,Se,Te)3, AlCO 를 포함할 수도 있지만 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시에서 사용하기 위한 쉘 발광성 NS들 (코어/쉘로서 나타냄) 은 CdSe/ZnS, InP/ZnS, InP/ZnSe, PbSe/PbS, CdSe/CdS, CdTe/CdS, CdTe/ZnS, 뿐만 아니라 다른 것들을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에 설명된 실시형태들에서의 사용을 위한 발광성 NS들은 사이즈가 약 100 nm 미만일 수도 있고, 사이즈가 약 2 nm 미만에 이르기까지일 수도 있으며 가시광을 흡수할 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 가시광은 인간의 눈에 보일 수 있는 약 380 나노미터와 약 780 나노미터 사이의 파장들을 갖는 전자기 방사이다. 가시광은 적색, 오렌지, 황색, 녹색, 청색, 인디고 및 바이올렛과 같은 스펙트럼의 다양한 컬러들로 분리될 수 있다. 청색 광은 약 435 nm 와 약 495 nm 사이의 광을 포함할 수도 있고, 녹색 광은 약 495 nm 와 570 nm 사이의 광을 포함할 수도 있으며, 적색 광은 파장에서 약 620 nm 와 약 750 nm 사이의 광을 포함할 수도 있다.
다양한 실시형태들에 따르면, 발광성 NS들은, 자외선, 근적외선, 및/또는 적외선 스펙트럼들에 있는 광자들을 흡수하도록 하는 사이즈 및 조성을 가질 수도 있다. 자외선 스펙트럼은 약 100 nm 내지 약 400 nm 사이의 광을 포함할 수도 있고, 근적외선 스펙트럼은 파장에서 약 750 nm 내지 약 100 μm 사이의 광을 포함할 수도 있으며, 적외선 스펙트럼은 파장에서 약 750 nm 내지 약 300 μm 사이의 광을 포함할 수도 있다.
임의의 적합한 재료의 발광성 NS들이 본 명세서에 설명된 다양한 실시형태들에서 사용될 수도 있지만, 소정의 실시형태들에 있어서, NS들은 본 명세서에 설명된 실시형태들에서의 사용을 위해 나노결정들의 개체군을 형성하도록 ZnS, InAs, CdSe, 또는 이들의 임의의 조합일 수도 있다. 위에 논의된 바와 같이, 추가적인 실시형태들에 있어서, 발광성 NS들은 CdSe/ZnS, InP/ZnSe, CdSe/CdS 또는 InP/ZnS 와 같은 코어/쉘 나노결정들일 수도 있다.
다양한 가용성 강화 리간드들의 추가를 포함하는, 적합한 발광성 나노구조체들, 발광성 나노구조체들을 제조하는 방법들은 공개된 미국 특허 공개공보 제 2012/0113672 호에서 알아낼 수 있으며, 그 개시는 본 명세서에 참조로 전부 통합된다.
소정의 실시형태들이 본 명세서에서 예시되고 설명되었지만, 청구항들은 설명되고 나타낸 부분들의 특정 형태들 또는 배열로 한정되지 않음이 이해되어야 한다. 본 명세서에서, 예시적인 실시형태들이 개시되었고, 특정 용어들이 채용되지만, 그 용어들은 오직 일반적이고 설명적인 의미에서만 사용되고 제한의 목적들을 위한 것은 아니다. 실시형태들의 수정들 및 변동들이 상기 교시들의 관점에서 가능하다. 따라서, 실시형태들은 구체적으로 설명된 것과 달리 실시될 수도 있음이 이해되어야 한다.

Claims (13)

  1. 디스플레이 디바이스로서,
    복수의 광원들을 포함하는 백라이트 유닛으로서, 상기 복수의 광원들은 전자기 (EM) 스펙트럼의 자외선 (UV) 범위에서 제 1 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성된 하나 이상의 제 1 광원들 및 상기 EM 스펙트럼의 청색 범위에서 제 2 피크 방출 파장을 갖는 광을 방출하도록 구성된 하나 이상의 제 2 광원들을 포함하는, 상기 백라이트 유닛; 및
    액정 (LC) 용액층, 제 1 광학적 투명 기판 및 픽셀들의 어레이를 포함하는 액정 디스플레이 (LCD) 모듈을 포함하고,
    상기 픽셀들의 어레이의 적어도 하나의 픽셀은,
    상기 액정 용액층 상에 배치되는 제 1 서브-픽셀, 및 상기 액정 용액층 상에 배치되는 제 2 서브-픽셀을 포함하고,
    상기 제 1 서브-픽셀은,
    상기 복수의 광원들로부터 광을 수신하고 수신된 상기 광의 일부를 변환하여 상기 제 1 피크 방출 파장 및 상기 제 2 피크 방출 파장과 상이한 제 3 피크 방출 파장을 갖는 세컨더리 광을 방출하도록 구성된 제 1 형광체 필름, 및
    상기 형광체 필름에 광학적으로 커플링된 제 1 필터 엘리먼트로서, 상기 제 3 피크 방출 파장을 갖는 상기 세컨더리 광이 상기 제 1 필터 엘리먼트를 통과하도록 허용하고 상기 복수의 광원들로부터의 광의 변환되지 않은 부분이 상기 제 1 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 차단하도록 구성되는, 상기 제 1 필터 엘리먼트를 포함하고,
    상기 제 2 서브-픽셀은,
    제 2 필터 엘리먼트를 포함하고, 상기 제 2 필터 엘리먼트는 상기 제 2 피크 방출 파장을 갖는 광이 상기 제 2 필터 엘리먼트를 통과하도록 허용하고 상기 제 1 피크 방출 파장을 갖는 광이 상기 제 2 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 차단하도록 구성되는, 디스플레이 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 필터 엘리먼트는 상기 수신된 광의 변환되지 않은 부분을 흡수하도록 구성되고, 상기 제 2 필터 엘리먼트는 상기 제 1 피크 방출 파장을 갖는 광을 흡수하도록 구성되는, 디스플레이 디바이스.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 필터 엘리먼트는 프라이머리 광의 변환되지 않은 부분을 산란시키록 구성되고, 상기 제 2 필터 엘리먼트는 상기 제 1 피크 방출 파장을 갖는 광을 산란시키록 구성되는, 디스플레이 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 필터 엘리먼트는 상기 제 1 형광체 필름 상에 배치되는, 디스플레이 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 필터 엘리먼트는 상기 제 1 형광체 필름 상에 배치되는 기판 상에 배치되는, 디스플레이 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 픽셀들의 어레이의 상기 적어도 하나의 픽셀은,
    제 3 서브-픽셀을 더 포함하고,
    상기 제 3 서브-픽셀은,
    상기 복수의 광원들로부터 광을 수신하고 수신된 상기 광의 일부를 변환하여 상기 제 1 피크 방출 파장, 상기 제 2 피크 방출 파장, 및 상기 제 3 피크 방출 파장과 상이한 제 4 피크 방출 파장을 갖는 세컨더리 광을 방출하도록 구성된 제 2 형광체 필름, 및
    상기 제 2 형광체 필름에 광학적으로 커플링된 제 3 필터 엘리먼트를 포함하고, 상기 제 3 필터 엘리먼트는 상기 제 4 피크 방출 파장을 갖는 상기 세컨더리 광이 상기 제 3 필터 엘리먼트를 통과하도록 허용하고 상기 복수의 광원들로부터의 광의 변환되지 않은 부분이 상기 제 3 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 차단하도록 구성되는, 디스플레이 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 형광체 필름은 적색 광을 방출하도록 구성된 발광성 나노구조체들의 제 1 개체군을 포함하고; 그리고
    상기 제 2 형광체 필름은 녹색 광을 방출하도록 구성된 발광성 나노구조체들의 제 2 개체군을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 서브-픽셀은,
    상기 복수의 광원들로부터 광을 수신하고 수신된 상기 광의 일부를 변환하여 상기 제 2 피크 방출 파장을 갖는 세컨더리 광을 방출하도록 구성된 제 3 형광체 필름을 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 3 형광체 필름은 상기 제 2 피크 방출 파장을 갖는 상기 세컨더리 광을 방출하도록 구성된 나노구조체들의 제 3 개체군을 포함하는, 디스플레이 디바이스.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 광원들 대 상기 제 2 광원들의 비율은 3:1 과 1:1 사이인, 디스플레이 디바이스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 피크 방출 파장은 420 nm 미만이고 상기 제 2 피크 방출 파장은 445 nm 와 455 nm 사이인, 디스플레이 디바이스.
  12. 픽셀들의 어레이를 포함하는 디스플레이 디바이스로서,
    상기 픽셀들의 어레이의 픽셀은,
    제 1 서브-픽셀, 및 제 2 서브-픽셀을 포함하고,
    상기 제 1 서브-픽셀은,
    전자기 (EM) 스펙트럼의 자외선 (UV) 범위에서 제 1 피크 방출 파장 및 상기 EM 스펙트럼의 청색 범위에서 제 2 피크 방출 파장을 갖는 광을 수신하고 수신된 상기 광의 일부를 변환하여 상기 제 1 피크 방출 파장 및 상기 제 2 피크 방출 파장과 상이한 제 3 피크 방출 파장을 갖는 세컨더리 광을 방출하도록 구성된 제 1 양자점 (QD) 필름; 및
    상기 양자점 필름 상에 배치된 제 1 필터 엘리먼트로서, 상기 제 3 피크 방출 파장을 갖는 상기 세컨더리 광이 상기 제 1 필터 엘리먼트를 통과하도록 허용하고 상기 수신된 광의 변환되지 않은 부분이 상기 제 1 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 차단하도록 구성되는, 상기 제 1 필터 엘리먼트를 가지며,
    상기 제 2 서브-픽셀은,
    제 2 필터 엘리먼트를 가지며, 상기 제 2 필터 엘리먼트는 상기 제 2 피크 방출 파장을 갖는 광이 상기 제 2 필터 엘리먼트를 통과하도록 허용하고 상기 제 1 피크 방출 파장을 갖는 광이 상기 제 2 필터 엘리먼트를 통과하는 것을 차단하도록 구성되는, 디스플레이 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 서브-픽셀은 청색 광을 방출하도록 구성된 QD들의 제 3 개체군을 갖는 제 3 QD 필름을 더 포함하는, 디스플레이 디바이스.
KR1020237045138A 2017-08-25 2018-08-23 나노구조체 기반 디스플레이 디바이스들에서의 다중 여기 파장들의 사용 KR20240006092A (ko)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762550358P 2017-08-25 2017-08-25
US62/550,358 2017-08-25
US16/108,922 US11092850B2 (en) 2017-08-25 2018-08-22 Using multiple excitation wavelengths in nanostructure based display devices
US16/108,922 2018-08-22
KR1020207008139A KR20200039785A (ko) 2017-08-25 2018-08-23 나노구조체 기반 디스플레이 디바이스들에서의 다중 여기 파장들의 사용
PCT/US2018/047705 WO2019040719A1 (en) 2017-08-25 2018-08-23 USING MULTIPLE EXCITATION WAVE LENGTHS IN NANOSTRUCTURE DISPLAY DEVICES

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207008139A Division KR20200039785A (ko) 2017-08-25 2018-08-23 나노구조체 기반 디스플레이 디바이스들에서의 다중 여기 파장들의 사용

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240006092A true KR20240006092A (ko) 2024-01-12

Family

ID=65437180

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207008139A KR20200039785A (ko) 2017-08-25 2018-08-23 나노구조체 기반 디스플레이 디바이스들에서의 다중 여기 파장들의 사용
KR1020237045138A KR20240006092A (ko) 2017-08-25 2018-08-23 나노구조체 기반 디스플레이 디바이스들에서의 다중 여기 파장들의 사용

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207008139A KR20200039785A (ko) 2017-08-25 2018-08-23 나노구조체 기반 디스플레이 디바이스들에서의 다중 여기 파장들의 사용

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11092850B2 (ko)
EP (1) EP3673329A1 (ko)
JP (2) JP2020531903A (ko)
KR (2) KR20200039785A (ko)
CN (1) CN111065961A (ko)
WO (1) WO2019040719A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109065740A (zh) * 2018-08-10 2018-12-21 京东方科技集团股份有限公司 Oled显示基板及其制作方法、显示装置
US11428988B2 (en) * 2018-08-31 2022-08-30 Nanosys, Inc. Increasing color gamut performance and efficiency in quantum dot color conversion layers
US10955697B2 (en) * 2018-11-28 2021-03-23 Eyesafe Inc. Light emission modification
US11380863B2 (en) * 2019-03-19 2022-07-05 Nanosys, Inc. Flexible electroluminescent devices
US20220052090A1 (en) * 2020-08-17 2022-02-17 Au Optronics Corporation Sensing device

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7572393B2 (en) 2002-09-05 2009-08-11 Nanosys Inc. Organic species that facilitate charge transfer to or from nanostructures
CA2497451A1 (en) 2002-09-05 2004-03-18 Nanosys, Inc. Organic species that facilitate charge transfer to or from nanostructures
US9470826B2 (en) * 2003-02-12 2016-10-18 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Color filter and display panel using same
WO2005022120A2 (en) 2003-03-11 2005-03-10 Nanosys, Inc. Process for producing nanocrystals and nanocrystals produced thereby
US7374807B2 (en) 2004-01-15 2008-05-20 Nanosys, Inc. Nanocrystal doped matrixes
US7645397B2 (en) 2004-01-15 2010-01-12 Nanosys, Inc. Nanocrystal doped matrixes
US8563133B2 (en) 2004-06-08 2013-10-22 Sandisk Corporation Compositions and methods for modulation of nanostructure energy levels
TW201341440A (zh) 2004-06-08 2013-10-16 Sandisk Corp 奈米結構之沉積後包封：併入該包封體之組成物、裝置及系統
JP2006309238A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Samsung Electronics Co Ltd 光ルミネセンス液晶ディスプレイ
JP2007004099A (ja) * 2005-05-24 2007-01-11 Sony Corp 面状光源装置及びカラー液晶表示装置組立体
US8947619B2 (en) * 2006-07-06 2015-02-03 Intematix Corporation Photoluminescence color display comprising quantum dots material and a wavelength selective filter that allows passage of excitation radiation and prevents passage of light generated by photoluminescence materials
US20080074583A1 (en) * 2006-07-06 2008-03-27 Intematix Corporation Photo-luminescence color liquid crystal display
JP2010528118A (ja) 2007-03-19 2010-08-19 ナノシス・インコーポレイテッド ナノ結晶を被包するための方法
US20100110728A1 (en) 2007-03-19 2010-05-06 Nanosys, Inc. Light-emitting diode (led) devices comprising nanocrystals
TW201005367A (en) * 2008-07-17 2010-02-01 Chunghwa Picture Tubes Ltd Color conversion liquid crystal display
US8294848B2 (en) * 2008-10-01 2012-10-23 Samsung Display Co., Ltd. Liquid crystal display having light diffusion layer
CN102656233B (zh) 2009-05-01 2015-04-29 纳米系统公司 用于纳米结构体分散的官能化基质
EP2638321B1 (en) 2010-11-10 2019-05-08 Nanosys, Inc. Quantum dot films, lighting devices, and lighting methods
JP2013196854A (ja) 2012-03-16 2013-09-30 Sharp Corp 蛍光体基板およびこれを備えた表示装置
JP2013235141A (ja) * 2012-05-09 2013-11-21 Sharp Corp カラー液晶表示装置
JP2015148638A (ja) * 2012-05-28 2015-08-20 シャープ株式会社 色変換基板および液晶表示装置
TW201426114A (zh) * 2012-12-19 2014-07-01 Radiant Opto Electronics Corp 液晶顯示器
US9348175B2 (en) * 2014-03-31 2016-05-24 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd Liquid crystal device and the liquid crystla panel thereof
JP2016072521A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 富士フイルム株式会社 バックライトユニット、液晶表示装置、および色度制御方法
US10479937B2 (en) 2015-10-09 2019-11-19 Intematix Corporation Narrow band red phosphor
CN105182612A (zh) * 2015-10-26 2015-12-23 深圳市华星光电技术有限公司 用于背光模组的光源组件、背光模组以及液晶显示器
KR101717654B1 (ko) * 2015-10-30 2017-03-17 엘지디스플레이 주식회사 액정표시장치
JP7014718B2 (ja) * 2015-12-23 2022-02-01 アファンタマ アクチェンゲゼルシャフト ディスプレイデバイス
JP2017139073A (ja) * 2016-02-01 2017-08-10 キヤノン株式会社 照明装置及びその制御方法
US9736900B1 (en) * 2016-06-15 2017-08-15 Rockwell Collins, Inc. Quantum dot tunable assemblies and methods

Also Published As

Publication number Publication date
CN111065961A (zh) 2020-04-24
JP2020531903A (ja) 2020-11-05
US20190064603A1 (en) 2019-02-28
JP2024037888A (ja) 2024-03-19
WO2019040719A1 (en) 2019-02-28
US11092850B2 (en) 2021-08-17
EP3673329A1 (en) 2020-07-01
KR20200039785A (ko) 2020-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102492748B1 (ko) 디스플레이 디바이스용 백라이트 유닛
US11092850B2 (en) Using multiple excitation wavelengths in nanostructure based display devices
EP3658983B1 (en) Nanostructure based display devices
EP3658984B1 (en) Nanostructure based display devices
US20220206341A1 (en) Nanostructure based display devices with improved light extraction efficiency
JP7456435B2 (ja) 量子ドット色変換層における色域性能及び効率の増大
US11886073B2 (en) Nanostructure based display devices

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent