纳米结构材料方法和装置制造方法及图纸

在一个方面中，提供结构，其包含：具有第一表面和第二表面的衬底；和安置在所述衬底的所述第一表面上的聚合层，所述聚合层包含聚合物和多个发光纳米晶体；所述聚合层具有图案化表面，所述图案化表面具有第一多个凹部的图案化第一区和具有第二多个凹部的图案化第二区，其中各区域中的所述多个凹部具有在第一方向上的第一周期性和在与所述第一方向相交的第二方向上的第二周期性，其中所述第一区的所述第一周期性不同于所述第二区的所述第一周期性。

【技术实现步骤摘要】

在一个方面中，提供结构，其包含：具有第一表面和第二表面的衬底；和安置在衬底的第一表面上的聚合层，聚合层包含聚合物和多个发光纳米晶体；聚合层具有图案化表面，图案化表面具有具有第一多个凹部的图案化第一区和具有第二多个凹部的图案化第二区，其中各区域中的所述多个凹部具有在第一方向上的第一周期性和在与第一方向相交的第二方向上的第二周期性，其中第一区的第一周期性不同于第二区的第一周期性。
技术介绍
用于家庭、工作场所和消费品中的照明和显示技术存在宽范围的应用特有的需要。需要照明产品的输出光谱的精确控制以符合关于色温和输出方向性的要求，同时优化功率效率和制造成本，参见US8692446和US2013/0051032。对于视频显示应用，需要控制每一像素中的原色混合，同时必须关于可能严格限制(出于隐私性)或广泛分散(出于宽视角)的一系列观看方法调整像素输出方向性的控制。通过改变工作循环、周期和折射率，可以调谐光子晶体(PC)结构的共振特征以与从紫外线扩展到红外线的波长相互作用。某些光子晶体结构已用于多种应用，包括偏光器、滤光器、生物传感器、光通信部件、显示器和照明系统。PC已并入到发光二极管(LED)中以增加提取效率，并且控制光输出的方向性，其垂直于装置或朝向角形旁瓣中。尽管已报导某些光子晶体结构，但许多应用需要改进的发光结构。
技术实现思路
我们现在提供新发光结构和装置，以及制造此类结构和装置的方法。用于照明和视频显示的发光二极管(LED)的功率效率、光谱特性和输出方向性可以通过整合与光子发射体相互作用的纳米结构调整。现在已发现可见光波长发射纳米结构材料可以整合在基于聚合物的光子晶体(PC)内并且通过紫外线发射LED激发。如本文中所论述，术语纳米结构材料包括量子点材料以及纳米晶纳米粒子纳米晶体，其包含一或多个异质结，如异质结纳米棒。PC设计并入沿正交方向的不同周期，使得能够将紫外线激发光子同时共振耦合到一或多个纳米结构材料和可见纳米结构材料发射以有效提取垂直于PC表面的光子。组合的激发和提取增强导致纳米结构材料输出强度的增加。多个纳米结构材料掺杂的PC可以合并于单个表面上以与不同群体的纳米结构材料最佳地耦合，提供混合多个波长的颜色输出和方向性的能力。装置可以通过可制造复制模塑法制造于柔性塑料表面上。更具体地说，在第一方面中，提供一种发光结构，其包含：具有第一表面和第二表面的衬底；和安置在衬底的第一表面上的聚合层，聚合层包含聚合物和一或多种发光纳米结构材料，如多个发光纳米晶体；聚合层具有图案化表面，图案化表面具有具有第一多个凹部的图案化第一区和具有第二多个凹部的图案化第二区，其中各区域中的所述多个凹部具有在第一方向上的第一周期性和在与第一方向相交的第二方向上的第二周期性，其中第一区的第一周期性不同于第二区的第一周期性。在典型方面中，第一区的第一周期性将不同于第二区的第一周期性，借此各区域中的不同发光纳米晶体经选择性激发以在各区域中发射不同波长的光，例如其中第一波长的光(例如红光)发射于第一区中且第二波长的光(例如蓝光)发射于第二区中。在优选方面中，第一区的第一周期性将不同于第二区的第一周期性，其中相同测量值(例如在每一个第一区中的最近相邻凹部的中点之间的距离)中的两个对应第一周期性相差大于5％，更通常地，其中相同测量值(例如每一个第一区中的最近相邻凹部的中点之间的距离)中的两个对应的第一周期性相差至少10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或70％。在优选实施例中，第一区的第二周期性与第二区的第二周期性至少实质上相同。在典型方面中，第一区的第二周期性将与第二区的第二周期性至少实质上相同以出耦相同入射光(包括UV辐射)源。举例来说，在某些优选方面中，第一区的第二周期性将与第二区的第二周期性至少实质上相同，其中相同测量值(例如在每一个第一第二区中的最近相邻凹部的中点之间的距离)中的两个对应第二周期性相差不超过5％，更通常地，其中相同测量值(例如每一个第二区中的最近相邻凹部的中点之间的距离)中的两个对应的第二周期性相差不超过4％、3％、2％、1％或0.5％。制造技术上的限制可能导致两个对应的第二周期性并非精确相同。聚合层可以包含多个第一区和多个第二区。在某些实施例中，第一和第二区呈彼此交替关系。在某些实施例中，一或多种发光纳米结构材料包含一或多个异质结。在某些实施例中，一或多种发光纳米结构材料包含量子点。在某些实施例中，衬底为光学透明的。在某些实施例中，比聚合层具有更高折射率的材料层安置在聚合层的图案化表面上。在某些实施例中，第二方向与第一方向以65°到115°的角度相交。在某些实施例中，第二方向实质上正交于第一方向。在另一方面中，本专利技术提供一种发光装置，其包含：包含以下各者的结构：具有第一表面和第二表面的衬底，安置在衬底的第一表面上的聚合层，聚合层包含聚合物和一或多种发光纳米结构材料，如多个发光晶体；聚合层具有图案化表面，图案化表面具有具有第一多个凹部的图案化第一区和具有第二多个凹部的图案化第二区，其中各区域中的所述多个凹部具有在第一方向上的第一周期性，和在与第一方向相交的第二方向上的第二周期性，其中第一区的第一周期性不同于第二区的第一周期性；比聚合层具有更高折射率的材料层安置在聚合层的图案化表面上；和被安排成提供光到衬底的第二表面的光源。如上文所论述，在典型方面中，第一区的第一周期性将不同于第二区的第一周期性，借此各区域中的不同发光纳米晶体经选择性激发以在各区域中发射不同波长的光，例如其中第一波长的光(例如红光)发射于第一区中且第二波长的光(例如蓝光)发射于第二区中。在优选方面中，第一区的第一周期性将不同于第二区的第一周期性，其中相同测量值(例如在每一个第一区中的最近相邻凹部的中点之间的距离)中的两个对应第一周期性相差大于5％，更通常地，其中相同测量值(例如每一个第一区中的最近相邻凹部的中点之间的距离)中的两个对应的第一周期性相差至少10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％或70％。在优选实施例中，第一周期性可操作以沿定义方向出耦光发射。在某些实施例中，第一周期性可操作以沿垂直于衬底的第一表面的方向出耦光发射。在另一方面中，提供一种结构，其包含聚合层，所述聚合层包含聚合物和一或多种发光纳米结构材料，如多个发光纳米晶体；其中聚合层包含第一和第二区，各区域具有在第一方向上的第一周期性，和在与第一方向相交的第二方向上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，其包含：具有第一表面和第二表面的衬底；和安置在所述衬底的膜表面上的聚合层，所述聚合层包含聚合物和多个发光纳米晶体；所述聚合层具有图案化表面，所述图案化表面具有具有第一多个凹部的图案化第一区和具有第二多个凹部的图案化第二区，其中每一区域中的所述多个凹部具有在第一方向上的第一周期性，和在与所述第一方向相交的第二方向上的第二周期性，其中所述第一区的所述第一周期性不同于所述第二区的所述第一周期性。

【技术特征摘要】
2014.05.27 US 62/0032581.一种结构，其包含：
具有第一表面和第二表面的衬底；和
安置在所述衬底的膜表面上的聚合层，所述聚合层包含聚合物和多个发光纳米
晶体；
所述聚合层具有图案化表面，所述图案化表面具有具有第一多个凹部的图案化
第一区和具有第二多个凹部的图案化第二区，
其中每一区域中的所述多个凹部具有在第一方向上的第一周期性，和在与所述
第一方向相交的第二方向上的第二周期性，其中所述第一区的所述第一周期性不同
于所述第二区的所述第一周期性。
2.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一区的所述第二周期性与所述第二区的
所述第二周期性相同。
3.根据权利要求1所述的结构，其中所述聚合层包含多个第一区和多个第二区。
4.根据权利要求3所述的结构，其中所述第一和第二区呈彼此交替关系。
5.根据权利要求1所述的结构，其中所述发光纳米晶体包含一或多个异质结。
6.根据权利要求1所述的结构，其中所述发光纳米晶体包含量子点。
7.根据权利要求1所述的结构，其中所述衬底为光学透明的。
8.根据权利要求1所述的结构，其中具有比所述聚合层更高的折射率的材料层安置
在所述聚合层的所述图案化表面上。
9.根据权利要求1所述的结构，...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·T·坎宁安，G·G·西伊，P·特雷福纳斯三世，J·K·朴，K·德什潘德，J·J·张，J·朱，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯电子材料有限公司，伊利诺斯州立大学托管会，
类型：发明
国别省市：美国;US