基于量子点的照明制造技术

描述了涉及用于照明应用的量子点（QD）结构的系统和方法。特别地，为了所需的光学特性而合成量子点和包含量子点的油墨（包括不同波长的量子点的混合物），并将其与LED源集成，以产生三色白光源。可以以各种方式将LED源与量子点集成，包括，通过使用填充了包含量子点的油墨的小毛细管，或适当地放在光学系统内的包含量子点的膜。这些系统可以导致改进的显示，其特征在于，更大的颜色范围、更低的功率消耗、以及降低的成本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容的实施方式涉及使用量子点(包括，但不限于，半导体纳米晶体)产生光，以及它们在用于照明应用和光学显示系统的结构中的使用。
技术介绍
液晶显示器(IXD)是当今市场上的主流平板显示器技术。传统的IXD系统在光源(例如，荧光灯，发光二极管(LED)等)前面包括光学部件的网络，该光源通常称作背光单元。传统的背光单元包括与光导耦合的光源，光通过导光件(光导)，最终到达显示板。在传统系统中使用的LED背光包括一组放在LED源的顶部上的光学膜，离光源稍远。其中，在LED源和相关的光学膜之间选择适当的距离可确保适当地优化进入显示板的光。通常，通过颜色范围图来测量LCD的质量。颜色范围是指可能由显示器代表的颜色的总空间。通常，通过诸如国际照明协会(CIE) 1931XY色图的图来表示颜色范围。在该图中，通过X轴上的色度和y轴上的亮度或光度来表示可用颜色的范围。通常，通过该图中心的舌状区域来表示二维CIE图上的所有可见色的范围。增加显示装置的颜色范围可增加颜色质量，并还导致更高的感知的亮度。该效应称作亥姆霍兹-柯尔劳什(H-K)效应，将其定义为“改变在将其光度在明视觉范围内保持恒定的同时通过增加颜色刺激的纯度来产生的感知颜色的亮度”(参见CIE公开号17.4，International Lighting Vocabulary (国际照明词表)，Central Bureau of CIE (CIE 中央局)，维也纳，1988，sec.845-02-34,p.50.)。这种效应取决于环境照明条件(即，在更低的环境照明条件下增强该效应，并在更高的环境照明条件下减小该效应)。在IXD中已经利用了两种不同的LED光源:(I)红色、绿色和蓝色的组合(RGB)的LED以及(2)白色LED。与使用白色LED相比，使用RGB LED允许更大的颜色范围，但是在实现时也明显增加了复杂性。白色LED背光的减小的复杂性(以及由此降低的成本)已经导致这些结构成为商业IXD显示器所选择的实现方式。因此，一些传统的显示器仅具有70%的颜色范围(相对于1953年的NTSC标准)。另外，一些传统的LED源在增加能耗的光学叠加中需要许多滤色器。因此，本专利技术的一个目的是增加显示系统的性能，例如，通过增加颜色范围和/或在仍保持易于实现的同时降低能耗，从而导致更低的成本。
技术实现思路
下面提供了简化的总结，以便提供本公开内容的一些方面的基本理解。该总结并不是本公开内容的全面概述。其并非旨在识别本公开内容的关键的或重要的元件，或描述本公开内容的范围。以下总结仅以简化的形式提供了本公开内容的一些概念，作为下面提供的更详细的描述的序言。本公开内容的实施方式涉及一种光学材料,其包括产生光的量子点(包括，例如，半导体纳米晶体)。根据一个方面，通过发出蓝光波长的LED刺激的本专利技术的某些量子点的组合(例如，发出绿光波长的量子点和发出红光波长的量子点)，导致产生三色白光。根据某些方面，与液晶显示器(LCD)单元或其他光学显示器单元一起，使用由量子点产生的光，例如三色白光。本专利技术的一个实现方式是量子点、LED蓝光源和用作背光单元的光导的组合，其可将该背光单元进一步与例如LCD单元一起使用。因此，本公开内容的实施方式涉及用来达到一定的所需辐射输出的量子点的混合物或组合或比例。当暴露于适当的刺激时，这种量子点可发出一定波长的红光和绿光。又一些实施方式涉及各种配方，包括在各种发光应用中使用的量子点。在这里，包括量子点的配方还可能称作“量子点配方”或“光学材料”。例如，量子点配方可采用可流动的流体的形式，通常称作量子点油墨。如果用作可流动的流体，那么这里提供用于将可流动的流体传递至适当的容器(管,导管，vessel)(例如毛细管，例如其与光导组合使用)中的方法。在物理结构中还可包括量子点配方,或者,量子点配方另外形成物理结构。例如，量子点配方可以包括单体，可使其聚合成所需的物理结构，例如膜。因此，这里提供了用于制造量子点膜的方法。本公开内容的实施方式还进一步涉及各种背光单元设计，包括包含量子点的装置与导光件(光导件，光导管，光导向器)的各种耦合，以将产生的光有效地传递至导光件并通过导光件。根据某些方面，提供了用于照亮并刺激量子点，以及与产生的辐射有效地耦合并将其引导至导光件且通过导光件的方法和装置。进一步提供用于背光单元的实施方式，该背光单元包括定位在LED内的量子点和定位于LED的部件。本专利技术的这种LED利用量子点来增加颜色范围并产生更高的感知的亮度。在本申请最后阐述的每条权利要求的全部内容结合于该
技术实现思路
部分中以供参考。这里描述的以上和其他方面以及实施方式全部构成本专利技术的实施方式。本专利技术所涉及的领域中的普通技术人员应理解，可将这里关于本专利技术的任何特殊方面和/或实施方式描述的任何特征与这里描述的本专利技术的任何其他方面和/或实施方式的一个或多个任何其他特征组合，进行适当的修改以确保该组合的兼容性。将这样的组合认为是本公开内容所预期的本专利技术的一部分。将理解，以上一般描述和以下详细描述仅是示例性性的和说明性的，并且不如所要求的一样限制本专利技术。通过考虑这里公开的本专利技术的说明书和实践，对于本领域的技术人员来说，其他实施方式将是显而易见的。附图说明结合附图，从说明性实施方式的以下详细描述中，将更充分地理解本公开内容的以上和其他特征及优点，其中:图1A示出了根据本公开内容的各种方面的用包含量子点的油墨填充毛细管的方法的一个实例。图1B示出了根据本公开内容的各种方面的用包含量子点的油墨填充毛细管的方法的一个实例。图2示出了包含量子点的背光单元(BLU)和白色LED BLU的一个实施方式的光谱。图3示出了根据本公开内容的各种方面的毛细管的一个实例。图4示出了根据本公开内容的各种方面的毛细管的一个实例。图5示出了根据本公开内容的各种方面的毛细管的一个实例。图6示出了根据本公开内容的各种方面的，通过将LED源与包括量子点的膜组合来产生的包含量子点的背光的一个实例。图7a示出了根据本公开内容的各种方面的，将包含量子点的薄毛细管光学装置插入LED和导光件之间。图7b示出了根据本公开内容的各种方面的，将包括量子点的膜插入光学膜叠层中。图8示出了根据本公开内容的各种方面的，在毛细管周围使用反射材料或膜，以允许来自LED的光进入毛细管并将光从毛细管引导至导光件中。图9示出了根据本公开内容的各种方面的，使用放置在毛细管的三侧上的短带通滤波器，以使LED光通过，但是将量子点产生的反光至导光件中。图10示出了根据本公开内容的各种方面的，包含量子点的BLU叠层(包括由发蓝光的LED激励的红色和绿色量子点)的亮度曲线与传统的白色BLU叠层的亮度曲线匹配。图11示出了根据本公开内容的各种方面的，当包括红色量子点和绿色量子点的量子点光学装置暴露于高能蓝色LED光( 25mW/cm2)和高达80°C的温度时，包含量子点的光学BLU随着时间的量子效率的变化。图12示出了来自这里描述的背光单元的实例的三色白光的光谱曲线，该背光单元包括发红光的量子点，在不同的峰值中心波长(630nm，620nm和615nm)下发射。图13示出了根据本公开内容的各种方面的具有边缘光学装置的光学膜叠层。具体实施例方式本公开内容的实施方式涉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.11 US 61/372,8111.一种产生三色白光的方法，包括: 使来自能够发出蓝光的光源的光与光学材料接触，所述光学材料包括主体材料、能够发出绿光的第一量子点和能够发出红光的第二量子点，其中，所述光学材料中的所述第一量子点与所述第二量子点的重量百分比的比率在从约9:1到约2:1的范围内，并且 由来自所述光源的光、来自所述第一量子点的光和来自所述第二量子点的光的组合来产生三色白光。2.根据权利要求1所述的方法,其中，所述蓝光具有从约450nm到约460nm的范围内的峰值中心波长，并且所述光学材料包括能够发出具有在从约520nm到约540nm的范围内的峰值中心波长的绿光的第一量子点以及能够发出具有在从约615nm到约630nm的范围内的峰值中心波长的红光的第二量子点。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述主体材料中的第一量子点和第二量子点的总浓度在从约0.5到约10重量百分比的范围内。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述光学材料中的第一量子点的重量百分比与第二量子点的重量百分比的比率在从约6:1到约2:1的范围内。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述比率在从约5:1到约3:1的范围内。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述光学材料还包括散射体。7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述光学材料包括在从约0.1到约I重量百分比的范围内的量的散射体。8.根据权利要求1、2或6所述的方法，其中，所述光学材料还包括玻璃珠。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述光学材料包括在从约5到约30重量百分比的范围内的量的 玻璃珠。10.根据权利要求1、2、6或8所述的方法，其中，所述光学材料还包括触变胶。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述触变胶包括气相法金属氧化物。12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光学材料包括在从约2到约10重量百分比的范围内的量的触变胶。13.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所产生的三色光中的蓝光与绿光的强度的比率在从约0.75到4的范围内，并且，所产生的三色光中的绿光与红光的强度的比率在从约0.75到2.0的范围内。14.根据权利要求1、2或13所述的方法，其中，三色光的红色和绿色成分均具有其中FffHM在从约25nm到约50nm的范围内的峰值发射。15.一种用于产生三色白光的装置，包括: 光源，能够用光学材料发出蓝光，所述光学材料包括主体材料、能够发出绿光的第一量子点和能够发出红光的第二量子点，其中，所述光学材料中的所述第一量子点与所述第二量子点的重量百分比的比率在从约9:1到约2:1的范围内。16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述蓝光具有在从约450nm到约460nm的范围内的峰值中心波长，并且所述光学材料包括能够发出具有在从约520nm到约540nm的范围内的峰值中心波长的绿光的第一量子点以及能够发出具有在从约615nm到约630nm的范围内的峰值中心波长的红光的第二量子点。17.根据权利要求15或16所述的装置，其中，所述光学材料中的第一量子点和第二量子点的总浓度在从约0.5到约10重量百分比的范围内。18.根据权利要求15或16所述的装置，其中，所述光学材料中的第一量子点的重量百分比与第二量子点的重量百分比的比率在从约6:1到约2:1的范围内。19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述比率在从约5:1到约3:1的范围内。20.根据权利要求15或16所述的装置，其中，所述光学材料还包括散射体。21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述光学材料包括在从约0.1到约I重量百分比的范围内的量的散射体。22.根据权利要求15、16或20所述的装置，其中，所述光学材料还包括玻璃珠。23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述光学材料还包括在从约5到约30重量百分比的范围内的量的玻璃珠。24.根据权利要求15、16、20或22所述的装置，其中，所述光学材料还包括触变胶。25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述触变胶包括气相法金属氧化物。26.根据权利要求24所述的装置，其中，所述光学材料还包括在从约2到约10重量百分比的范围内的量的触变胶。27.根据权利要求15或16所述的装置，其中，所产生的三色光中的蓝光与绿光的强度的比率在从约0.75到4的范围内，并且，所产生的三色光中的绿光与红光的强度的比率在从约0.75到2.0的范围内。28.根据权利要求15、16或27所述的装置，其中，三色光的红色和绿色光成分均具有其中FWHM在从约25nm到约50nm的范围内的峰值发射。29.根据权利要求15或16所述的装置，其中，将所述第一量子点和所述第二量子点均匀地分布在整个所述主体材料中。30.一种背光单元装置，包括: 能够发出蓝光的光源，被定位成能够照亮光学材料，所述光学材料包括主体材料、能够发出绿光的第一量子点和能够发出红光的第二量子点，其中，所述光学材料中的所述第一量子点与所述第二量子点的重量百分比的比率在从约9:1到约2:1的范围内，并且 将所述光学材料进一步定位在透明导光件的表面附近，其中，可以由从所述第一量子点发出的绿光、从所述第二量子点发出的红光，和从所述光源发出的蓝光的一部分的组合来产生三色光。31.根据权利要求30所述的背光单元装置，其中，将所述光学材料定位在所述导光件的边缘表面附近。32.根据权利要求31所述的背光单元装置，其中，所述光学材料包括在透明毛细管中。33.根据权利要求32所述的背光单元装置，其中，光反射材料部分地包围所述毛细管，使得在远离所述导光件的边缘的方向上从所述光学材料发出的光朝向所述导光件的边缘反射。34.根据权利要求33所述的背光单元装置，其中，所述光反射材料与所述导光件的顶面的一部分接触，包围所述光学材料的一部分，并与所述导光件的底面的一部分接触，使得在远离所述导光件的边缘的方向上从所述光学材料发出的光朝向所述导光件的边缘反射。35.根据权利要求33或34所述的背光单元装置，其中，所述光反射材料在所述光源附近包括开口，使得从所述光源发出的光可以进入所述光学材料。36.根据权利要求33所述的背光单元装置，其中，光反射材料与所述导光件的顶面的一部分接触，包围所述光源和所述光学材料的一部分，并与所述导光件的底面的一部分接触，使得在远离所述导光件的边缘的方向上从所述光学材料发出的光朝向所述导光件的边缘反射。37.根据权利要求33所述的背光单元装置，其中，所述光反射材料包括短带通滤波器，所述短带通滤波器允许来自所述光源的光通过，同时将来自所述第一量子点和所述第二量子点的光反射。38.根据权利要求34所述的背光单元装置，其中，所述光反射材料包括短带通滤波器，所述短带通滤波器允许来自所述光源的光通过，同时将来自所述第一量子点和所述第二量子点的光反射。39.根据权利要求30所述的背光单元装置，其中，将所述光学材料定位在所述导光件的面表面附近。40.根据权利要求39所述的背光单元装置，其中，所述光学材料包括在膜中。41.根据权利要求30所述的背光单元装置，还包括一个或多个可选的反射片、漫射板、漫射片、结构片、和/或双亮度增强膜。42.根据权利要求30所述的背光单元装置，其中，所述光学材料定位在所述光源和所述导光件的相邻表面之间。43.根据权利要求42所述的背光单元装置，其中，从所述光源发出的光直接进入所述光学材料。44.一种液晶显示单元,包括: 背光单元装置，包括能够发出蓝光的光源，其被定位成能够照亮光学材料，所述光学材料包括主体材料、能够发出绿光的第一量子点和能够发出红光的第二量子点，其中，所述光学材料中的所述第一量子点与所述第二量子点的重量百分比的比率在从约9:1到约2:1的范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯里达尔·萨达斯凡，约翰·R·林顿，戴维·R·吉尔迪，塞思·科埃沙利文，素集·沙阿，罗伯特·J·尼克，
申请(专利权)人：QD视光有限公司，
类型：
国别省市：