本申請(qǐng)要求2014年9月30日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第62/057396號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其全文通過(guò)引用結(jié)合于此。

本文一般地涉及包含色轉(zhuǎn)換元件的裝置和包含此類裝置的顯示器，更具體地，涉及包含具有凸的外表面的色轉(zhuǎn)換元件的發(fā)光裝置和包含其的液晶顯示器裝置。

技術(shù)背景

液晶顯示器(lcd)常用于各種電子器件，例如，手機(jī)、筆記本電腦、電子平板、電視機(jī)和電腦監(jiān)視器。但是，相比于其他顯示器裝置，常規(guī)lcd發(fā)生會(huì)在亮度、對(duì)比度、效率和/或可視角方面受到限制。例如，為了與有機(jī)發(fā)光二極管(oled)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)于常規(guī)lcd而言，存在對(duì)于更高的對(duì)比度、色域和亮度的需求，同時(shí)在諸如手持式裝置的情況下，還需要平衡生產(chǎn)成本和功率要求。

lcd的顯示器屬性會(huì)受到lcd面板的各種關(guān)鍵組件(例如，背光和濾色器)的限制。例如，常規(guī)lcd會(huì)包括采用白光發(fā)光二極管(led)的背光以及圖案化透射濾色器來(lái)限定紅色、綠色和藍(lán)色像素。通過(guò)led發(fā)射的藍(lán)光可以被轉(zhuǎn)換成白光，然后其可以被傳輸通過(guò)兩個(gè)偏振器和lcd堆疊，之后通過(guò)濾色器元件濾光。在該轉(zhuǎn)換/濾色過(guò)程期間，通過(guò)led產(chǎn)生的大部分的光會(huì)發(fā)生損耗，從而顯示器僅可發(fā)射低至10％的背光所產(chǎn)生的光。此外，此類lcd裝置的功率效率會(huì)是非常低的，電-光整體功率效率小于約1％。最后，lcd的色域會(huì)是受限的，例如，色域會(huì)低至由國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)(ntsc)制定的標(biāo)準(zhǔn)的70％，這是由于白色led的非最優(yōu)光譜含量與濾色器元件的透射下降結(jié)合所導(dǎo)致的。

近來(lái)，lcd技術(shù)的發(fā)展暗示可以通過(guò)使用發(fā)射型濾色器(例如，光致發(fā)光濾色器)代替透射濾色器來(lái)改善lcd的效率和色域。例如，已經(jīng)結(jié)合紅色、綠色和藍(lán)色磷光體材料(其可以按需放置在光致發(fā)光濾色器的相應(yīng)像素區(qū)域中)使用冷陰極熒光燈(ccfl)。藍(lán)色led背光也是可行的，在該情況下，可以使用紅色和綠色磷光體，并且濾色器對(duì)應(yīng)于藍(lán)色像素的區(qū)域可以是透明的或者可以提供散光特征。

量子點(diǎn)(qd)也展現(xiàn)出作為常規(guī)磷光體的替代品，并且在一些情況下，提供了改善的精度和/或更窄的發(fā)射線，這可改善例如lcd色域。除了高的內(nèi)部量子效率和低的量子缺陷(激發(fā)態(tài)與發(fā)光之間的波長(zhǎng)差異)，qd材料可以提供較高的色純度，例如，相比于常規(guī)磷光體，它們可以以較窄的光譜帶發(fā)光，并且通過(guò)改變單個(gè)qd的尺寸可以較為容易地調(diào)節(jié)帶的中心波長(zhǎng)。然而，以qd圖案化的裝置會(huì)是昂貴和/或生產(chǎn)復(fù)雜的。

對(duì)于紅色、綠色和藍(lán)色像素區(qū)域，常規(guī)的濾色器可以采用分開(kāi)的步驟進(jìn)行生產(chǎn)，每個(gè)步驟包括將相應(yīng)的磷光體沉積在相應(yīng)的像素區(qū)域中。例如，可以沉積材料的連續(xù)層，然后采用光刻法進(jìn)行圖案化，舉起或蝕刻，或者可以通過(guò)光刻法限定的遮光板進(jìn)行沉積。但是，該技術(shù)會(huì)是復(fù)雜且昂貴的，并且可能不容易適用于qd材料。例如，qd材料可能太重?zé)o法通過(guò)熱蒸發(fā)沉積，因此作為替代，采用的是浸涂或狹縫涂覆進(jìn)行沉積。新開(kāi)發(fā)的工藝包括微接觸印刷和噴墨印刷，但是這些工藝也存在它們各自的困難。微接觸印刷會(huì)導(dǎo)致材料浪費(fèi)并且可能難以規(guī)?；?。另一方面，噴墨印刷可能在開(kāi)發(fā)用于精密像素分辨率和/或在干燥之后保留光致發(fā)光效率的合適溶液化學(xué)品方面存在困難。除此之外，無(wú)論哪種特定的沉積工藝，dq膜還會(huì)降低光提取效率，例如對(duì)于平坦表面，由于總內(nèi)部反射(tir)，小于約20％的dq產(chǎn)生的光可以被膜發(fā)射出來(lái)。

因此，為例如lcd提供如下發(fā)光裝置會(huì)是有利的，其可以展現(xiàn)出改善的功率和光學(xué)效率，同時(shí)還降低材料浪費(fèi)，從而降低此類裝置的成本，和/或簡(jiǎn)化制造工藝，從而減少生產(chǎn)時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在各個(gè)實(shí)施方式中，本文涉及發(fā)光裝置，其包括：具有第一表面的玻璃基材，和布置在玻璃基材的第一表面上的多個(gè)色轉(zhuǎn)換元件，其中，所述多個(gè)色轉(zhuǎn)換元件中的至少一個(gè)包括凸表面。本文還揭示了包括此類發(fā)光裝置的顯示器裝置。本文還涉及制造發(fā)光裝置的方法，該方法包括：在玻璃基材的第一表面上沉積包含至少一種色轉(zhuǎn)換劑和至少一種額外組分的混合物，以及對(duì)混合物進(jìn)行固化或干燥以產(chǎn)生具有凸表面的至少一個(gè)色轉(zhuǎn)換元件。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，玻璃基材的第一表面可以用疏水性材料進(jìn)行圖案化。在其他實(shí)施方式中，玻璃基材的第一表面可以進(jìn)行蝕刻、掩蔽和/或涂覆，以形成凹槽和/或凹痕的圖案。在某些實(shí)施方式中，包含色轉(zhuǎn)換劑的混合物可以作為離散液滴沉積到第一表面沒(méi)有涂覆疏水性材料的部分上，在凹槽之間，和/或在第一表面中或第一表面上存在的凹痕中，以形成多個(gè)色轉(zhuǎn)換元件，其中至少一個(gè)包括凸表面。根據(jù)其他實(shí)施方式，所述至少一種額外組分可以是聚合物材料或溶劑，例如，混合物可以是溶液。在其他實(shí)施方式中，色轉(zhuǎn)換元件可以選擇紅色、綠色、藍(lán)色和/或白色發(fā)光量子點(diǎn)，以及磷光體、熒光體材料、熒光體染料和/或發(fā)光聚合物。

在以下的詳細(xì)描述中給出了本文的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)所作描述就容易看出，或者通過(guò)實(shí)施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的方法而被認(rèn)識(shí)。

應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都表示本文的各種實(shí)施方式，用來(lái)提供對(duì)于權(quán)利要求的性質(zhì)和特性的總體理解或框架性理解。包括的附圖提供了對(duì)本文的進(jìn)一步的理解，附圖被結(jié)合在本說(shuō)明書中并構(gòu)成說(shuō)明書的一部分。附圖以圖示形式說(shuō)明了本文的各種實(shí)施方式，并與說(shuō)明書一起用來(lái)解釋本文的原理和操作。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，可以更進(jìn)一步理解以下詳細(xì)描述。

圖1a-c顯示根據(jù)本文實(shí)施方式的發(fā)光裝置的部分側(cè)視圖；

圖2a-c顯示根據(jù)本文其他實(shí)施方式的發(fā)光裝置的部分側(cè)視圖；

圖3a-b顯示根據(jù)本文實(shí)施方式的發(fā)光裝置的示例性表面圖案；

圖4a顯示具有平坦表面的色轉(zhuǎn)換元件的總內(nèi)部反射(tir)；

圖4b顯示具有根據(jù)本文各種實(shí)施方式的凸表面的色轉(zhuǎn)換元件的總內(nèi)部反射(tir)；以及

圖5顯示根據(jù)本文實(shí)施方式的示例性顯示器裝置的光學(xué)組件。

具體實(shí)施方式

裝置

本文揭示的發(fā)光裝置包括：具有第一表面的玻璃基材，和布置在玻璃基材的第一表面上的多個(gè)色轉(zhuǎn)換元件，其中，所述多個(gè)色轉(zhuǎn)換元件中的至少一個(gè)包括凸表面。本文還揭示了包括此類發(fā)光裝置的顯示器裝置。

如本文所用術(shù)語(yǔ)“色轉(zhuǎn)換元件”及其變化形式旨在表示布置在玻璃基材的第一表面上的具有凸表面的特征。色轉(zhuǎn)換元件可以包括例如：封裝，發(fā)射紅光、綠光、藍(lán)光或白光的至少一種色轉(zhuǎn)換劑(例如，量子點(diǎn)、磷光體、熒光體材料、熒光體染料和發(fā)光聚合物)?？梢酝ㄟ^(guò)如下方式形成色轉(zhuǎn)換元件，例如：對(duì)分散在至少一種額外組分中的色轉(zhuǎn)換劑的混合物進(jìn)行沉積，之后去除該額外組分和/或使得聚合物硬化，以形成具有凸表面的色轉(zhuǎn)換元件。

圖1a-c和2a-c顯示根據(jù)本文各種非限制性實(shí)施方式的發(fā)光裝置的部分側(cè)視圖。下面將更詳細(xì)地描述裝置的這些單獨(dú)組件。在圖1a中，顯示了包括玻璃基材110的發(fā)光裝置，玻璃基材具有第一表面120。在某些實(shí)施方式中，第一表面120可以包括一個(gè)或多個(gè)凹槽130?？梢詫⒕哂型贡砻?50的至少一個(gè)色轉(zhuǎn)換元件140布置在玻璃基材110的第一表面120上。在另一個(gè)實(shí)施方式中，如圖1b所示，玻璃基材110的第一表面120可以涂覆包括至少一個(gè)凹槽130的可模制材料160，以及可以將色轉(zhuǎn)換元件140布置在由此改性的玻璃基材的第一表面上。在另一個(gè)實(shí)施方式中，如圖1c所示，裝置中還可包括任選的藍(lán)色二向色濾色器170，例如，作為可模制材料160(如圖所示)的補(bǔ)充，或者層疊在玻璃基材自身上(未示出)。

圖2a顯示額外的非限制性實(shí)施方式，其中，玻璃基材110的第一表面120可以用疏水性材料180進(jìn)行圖案化，以產(chǎn)生在其中可以布置或放置色轉(zhuǎn)換元件的各種“開(kāi)口”。因此，可以將色轉(zhuǎn)換元件140布置在玻璃基材110未被疏水性材料180涂覆的部分第一表面120上。如圖2a所示，第一表面120包括凹痕190，在其中放置了色轉(zhuǎn)換元件140；但是，要理解的是，疏水性材料180也可以圖案化基本平坦的第一表面120。根據(jù)圖2b所示的實(shí)施方式，玻璃基材110的第一表面120可以涂覆包括至少一個(gè)凹槽130的可模制材料160。同樣地，可模制材料可以包括如所示那樣的凹痕190或者可以是基本平坦的(參見(jiàn)例如圖1b)。最后，如圖2c所示，裝置中可任選地包括藍(lán)色二向色層170，例如，作為可模制材料160(如圖所示)的補(bǔ)充，或者層疊在玻璃基材自身上(未示出)，并且二向色濾色層170(或者可模制的材料或玻璃片)中可以存在或者不存在凹痕190。要理解的是，圖1a-c和2a-c所示的各種實(shí)施方式不應(yīng)限制所附權(quán)利要求的范圍，并且可以相互組合或者如本文全文所述那樣任意方式進(jìn)行改性而沒(méi)有限制。

玻璃基材100可以包括本領(lǐng)域已知的用于制造背光顯示器(例如lcd)的任意玻璃，包括但不限于：鈉鈣硅酸鹽、鋁硅酸鹽、堿性鋁硅酸鹽、硼硅酸鹽、堿性硼硅酸鹽、鋁硼硅酸鹽、堿性鋁硼硅酸鹽和其他合適的玻璃。在各個(gè)實(shí)施方式中，玻璃基材可以經(jīng)過(guò)化學(xué)強(qiáng)化和/或熱回火。合適的市售可得基材的非限制性例子包括：來(lái)自康寧有限公司的eaglelotus^tm、和玻璃等?？梢愿鶕?jù)例如美國(guó)專利第7,666,511號(hào)、第4,483,700號(hào)和第5,674,790號(hào)提供此類化學(xué)強(qiáng)化玻璃，其全文通過(guò)引用結(jié)合入本文。

可以通過(guò)例如離子交換來(lái)對(duì)玻璃進(jìn)行化學(xué)強(qiáng)化。在離子交換過(guò)程期間，玻璃片中的玻璃片表面處或者靠近玻璃片表面處的離子可以被例如來(lái)自鹽浴的較大金屬離子交換。較大離子結(jié)合到玻璃中，通過(guò)在近表面區(qū)域產(chǎn)生壓縮應(yīng)力會(huì)對(duì)片材進(jìn)行強(qiáng)化。會(huì)在玻璃片的中心區(qū)域內(nèi)誘發(fā)相應(yīng)的拉伸應(yīng)力，以平衡壓縮應(yīng)力。

可以通過(guò)例如將玻璃浸入熔鹽浴中持續(xù)預(yù)定的時(shí)間段來(lái)進(jìn)行離子交換。示例性鹽浴包括但不限于：kno3、lino3、nano3、rbno3，及其組合。熔鹽浴的溫度和處理持續(xù)時(shí)間可以發(fā)生變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員有能力根據(jù)所需應(yīng)用確定時(shí)間和溫度。作為非限制性例子，熔鹽浴的溫度可以約為400-800℃(例如，400-500℃)，并且預(yù)定持續(xù)時(shí)間可以約為4-24小時(shí)(例如，約為4-10小時(shí))，但是也考慮其他溫度和時(shí)間的組合。作為非限制性例子，可以將玻璃浸沒(méi)在kno3浴中，例如，在450℃持續(xù)約6小時(shí)，以獲得賦予了表面壓縮應(yīng)力的k富集層。

根據(jù)各種實(shí)施方式，玻璃基材可以具有大于約100mpa的壓縮應(yīng)力，和大于約10微米的壓縮應(yīng)力層深度(dol)。在其他實(shí)施方式中，玻璃基材可以具有大于約500mpa的壓縮應(yīng)力和大于約20微米的dol，或者大于約700mpa的壓縮應(yīng)力和大于約40微米的dol。

在非限制性實(shí)施方式中，玻璃基材的厚度可以小于或等于約3mm，例如，約為0.1-2mm、約為0.3-1.5mm、約為0.5-1.1mm或者約為0.7-1mm，包括其間的所有范圍和子范圍。根據(jù)各種實(shí)施方式，玻璃基材的厚度可以小于或等于0.3mm，例如，0.2mm、或0.1mm，包括其間的所有范圍和子范圍。在某些非限制性實(shí)施方式中，玻璃基材的厚度范圍可以約為0.3-1.5mm，例如，約為0.5-1mm，包括其間的所有范圍和子范圍。

玻璃基材可具有適用于背光顯示器(例如lcd)的任意形狀和/或尺寸。例如，玻璃基材可以是矩形、正方形、圓形形狀或者任意其他合適形狀的玻璃片。根據(jù)各種實(shí)施方式，玻璃基材可以是四邊形玻璃片，例如矩形，在各個(gè)非限制性實(shí)施方式中，長(zhǎng)度范圍約為0.3-5mm，例如，約為0.5-3mm、或者約為1-2mm，包括其間的所有范圍和子范圍。玻璃基材的寬度范圍可以是例如，約為0.3-5mm，例如約為0.5-3mm或者約為1-2mm，包括其間的所有范圍和子范圍。

在各個(gè)實(shí)施方式中，玻璃基材可以是透明或者基本透明的。如本文所用術(shù)語(yǔ)“透明”旨在表示在近似1mm的厚度下，玻璃基材在可見(jiàn)光譜區(qū)域(420-700nm)具有大于約80％的透射率。例如，示例性透明玻璃基材在可見(jiàn)光范圍可以具有大于約85％的透射率，例如大于約90％或者大于約95％，包括其間的所有范圍和子范圍。在某些實(shí)施方式中，示例性玻璃基材在紫外(uv)區(qū)域(200-410nm)可以具有大于約50％的透射率，例如大于約55％、大于約60％、大于約65％、大于約70％、大于約75％、大于約80％、大于約85％、大于約90％、大于約95％、或者大于約99％的透射率，包括其間的所有范圍和子范圍。

玻璃基材110可以包括第一表面120，在其上可以布置所述多個(gè)色轉(zhuǎn)換元件140。如本文所用術(shù)語(yǔ)“布置”、“布置在……上”及其變化形式旨在表示所述多個(gè)色轉(zhuǎn)換元件是直接沉積到玻璃基材的第一表面上或者沉積在涂覆到或者任意其他方式存在于玻璃基材的第一表面上的中間層上。因此，例如，色轉(zhuǎn)換元件可以與玻璃基材直接接觸(如圖1a所示)，可以與中間層(例如，可模制材料或二向色層)接觸(如圖1b-c和2b-c)所示，或者可以散布在玻璃基材上圖案化的材料內(nèi)(如圖2a所示)。

在各種實(shí)施方式中，可以用疏水性材料180對(duì)玻璃基材110進(jìn)行圖案化(參見(jiàn)例如圖2a)。如本文所用術(shù)語(yǔ)“圖案化”旨在表示材料(例如，疏水性材料)以任意給定圖案或設(shè)計(jì)涂覆或者任意其他方式(例如，無(wú)規(guī)或者重復(fù)或非重復(fù)布置)存在于玻璃基材的第一表面上。例如，玻璃基材的第一表面可以涂覆有模板或剛性材料，其可以限定未涂覆玻璃的各個(gè)“開(kāi)口”。這些開(kāi)口可以是任意形狀和/或尺寸。根據(jù)各個(gè)方面，開(kāi)口可以具有如下形狀：圓形、正方形、菱形、三角形、六邊形和其他多邊形等。當(dāng)然，開(kāi)口不限于相同的形狀和/或尺寸，開(kāi)口與開(kāi)口的形狀和/或尺寸可以發(fā)生變化。在某些實(shí)施方式中，開(kāi)口的至少一個(gè)尺度(例如，半徑、寬度、直徑、高度等)可以是如下范圍：約1微米至約5mm，例如，約10微米至約2mm，約20微米至約1mm，約50微米至約500微米，或者約100微米至約250微米，包括其間的所有范圍和子范圍。

因此，可以將所述至少一個(gè)色轉(zhuǎn)換元件140布置在玻璃基材110的第一表面120上，例如，布置在對(duì)應(yīng)于疏水性材料180的圖案形成的開(kāi)口的區(qū)域中(參見(jiàn)例如圖2a)。疏水性材料180可以選自親水性比玻璃基材100差的任意材料。應(yīng)理解的是，疏水性材料180不需要是強(qiáng)疏水性的，以及玻璃基材110不需要是強(qiáng)親水性的。相反地，未經(jīng)涂覆的玻璃基材表面開(kāi)口可以是足夠“親水(philic)”的，從而允許液滴鋪展并覆蓋可及面積，而格柵可以是足夠“疏水(phobic)”的，從而防止液滴進(jìn)一步鋪展到開(kāi)口外和/或防止單個(gè)液滴圍繞開(kāi)口聚結(jié)。

例如，疏水性材料180可以選自疏水性聚合物，例如，含氟聚合物，如聚四氟乙烯(ptfe)，例如購(gòu)自杜邦公司的碳氟化合物和硅酮。例如，當(dāng)沉積色轉(zhuǎn)換劑和額外的水性組分的混合物(例如，色轉(zhuǎn)換劑的水基溶液)時(shí)，此類疏水性材料會(huì)是有用的，如下文關(guān)于方法所揭示的內(nèi)容更詳細(xì)描述。但是，還要注意的是，在一些實(shí)施方式中，示例性的色轉(zhuǎn)換溶液可以包括各種溶劑，有機(jī)和無(wú)機(jī)的溶劑這兩種，例如，醇類和烴類，例如，戊烷、環(huán)戊烷、己烷、環(huán)己烷、苯、甲苯、氯仿和二甲基醚等。因此，根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，玻璃片的第一表面可以用任意材料進(jìn)行圖案化，相比于未涂覆的玻璃片，所述任意材料對(duì)于所選擇的額外組分(例如，聚合物材料或溶劑)是更為“疏水”的。本領(lǐng)域技術(shù)人員有能力基于待沉積到基材上的色轉(zhuǎn)換混合物的組成和性質(zhì)對(duì)這些材料進(jìn)行選擇。在各個(gè)實(shí)施方式中，疏水性材料可以是透明的、不透明的或者是吸收性的(例如，黑色)。

在非限制性實(shí)施方式中，玻璃基材110可以在第一表面120上包括至少一個(gè)凹槽130(或凹陷)?？梢酝ㄟ^(guò)諸如光刻掩蔽或蝕刻等工藝在玻璃基材自身中產(chǎn)生凹槽(參見(jiàn)例如圖1)?；蛘?，可以通過(guò)如下方式在第一表面上產(chǎn)生凹槽：在其上沉積可模制材料并通過(guò)例如微復(fù)制在可模制材料中形成凹槽(參見(jiàn)例如，圖1b-c和2b-c)。后一種實(shí)施方式在各個(gè)方面可能是有利的，因?yàn)檫@可以消除對(duì)于光刻的需求，并且可以實(shí)現(xiàn)輥-輥加工，從而增強(qiáng)效率和/或降低制造工藝成本。合適的可模制材料包括例如，可模制聚合物，例如，塑料和可uv固化或可熱固化環(huán)氧化物、樹(shù)脂和光刻膠?？赡Ｖ扑芰系姆窍拗菩岳影ň厶妓狨ァ⒕蹖?duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)和聚醚酰亞胺(pei)。根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，可模制材料可以是透明的。

在第一表面上存在凹槽或凹陷可用于限定“島嶼”或離散區(qū)域，在其上可以放置或者任意其他方式沉積色轉(zhuǎn)換元件。在某些實(shí)施方式中，凹槽或凹陷的側(cè)壁可以垂直于第一表面，例如與表面形成90°角度。但是，凹槽也可以具有相對(duì)于第一表面呈任意角度的壁，例如小于或大于90°，只要液滴能夠鋪展和覆蓋島嶼而沒(méi)有溢出到島嶼的邊緣上和進(jìn)入凹槽和/或沒(méi)有與來(lái)自圍繞島嶼的其他單個(gè)液體聚結(jié)即可。

因此，第一表面可以包括“表面地貌(surfacerelief)”或圖案，在其上可以放置色轉(zhuǎn)換元件，這是通過(guò)第一表面上的圖案化的材料(例如，疏水性材料)的方式或者通過(guò)第一表面中或第一表面上蝕刻或任意其他方式產(chǎn)生的凹槽或凹陷的方式實(shí)現(xiàn)的。圖案可以限定如本文所述的多個(gè)“開(kāi)口”或“島嶼”，在其上可以放置或者任意其他方式沉積色轉(zhuǎn)換元件。這些開(kāi)口或島嶼可以是圓形的，但不限于此，并且可以具有任意合適形狀。

如圖，如圖3a-b所示，第一表面可以包括具有正方形開(kāi)口的格柵(圖3a)或者矩形開(kāi)口的格柵(圖3b)，但是所示的形狀不應(yīng)解讀為對(duì)于所附權(quán)利要求的限制。開(kāi)口可適當(dāng)?shù)靥畛渖D(zhuǎn)換元件以產(chǎn)生所需的像素圖案，例如包含發(fā)射紅光(r)、綠光(g)、藍(lán)光(b)或白光(w)的色轉(zhuǎn)換劑的色轉(zhuǎn)換元件?；蛘?，格柵中的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口可以是空的，例如不含色轉(zhuǎn)換元件，和/或一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口可以供給散光特征。例如，可以通過(guò)對(duì)玻璃基材的一個(gè)或多個(gè)表面進(jìn)行織構(gòu)化、蝕刻、涂覆、破壞或粗糙化(例如，酸蝕刻、涂覆tio2和/或激光破壞)來(lái)產(chǎn)生散光特征。

如上文所述，色轉(zhuǎn)換元件140可以具有任意橫截面形狀，例如圓形、正方形、矩形、三角形、多邊形等，只要其包括凸表面即可。當(dāng)然，對(duì)于非圓形橫截面，色轉(zhuǎn)換元件的形狀(對(duì)于作為液滴以及固化/干燥之后這兩種情況而言)可能不是完全半球形的，而是可能具有大致半球形形狀或者由于表面張力導(dǎo)致的從相應(yīng)的非圓形橫截面升起的大致凸表面。凸表面與玻璃表面的接觸角范圍可以是例如，約為10-90°，例如，約為20-80°，約為40-70°，或者約為50-60°，包括其間的所有范圍和子范圍。

參見(jiàn)圖4a-b，其分別顯示對(duì)于具有平坦表面和具有凸表面的色轉(zhuǎn)換元件的總內(nèi)反射(tir)的示意圖，其可以證實(shí)，相比于具有平坦表面的色轉(zhuǎn)換膜，具有凸表面的色轉(zhuǎn)換元件可以增加光提取效率。例如，對(duì)于圖4a，假定色轉(zhuǎn)換元件的折射率是1.5，可以采用斯內(nèi)爾定律計(jì)算得到臨界角θc是41.8°。因此，對(duì)于平坦外表面，僅來(lái)自入射角小于約42°的點(diǎn)a的光錐e可以從色轉(zhuǎn)換元件發(fā)射出來(lái)。所有其他的光線t可能由于tir被俘獲在光轉(zhuǎn)換元件中。因此，即使元件的內(nèi)部量子效率接近約100％，具有平坦表面的色轉(zhuǎn)換元件的外部量子效率也會(huì)被限制到約20％。

但是，對(duì)于圖4b，假定相同的折射率且所示的半球形狀液滴與玻璃表面(未示出)的接觸角為50°，來(lái)自點(diǎn)a的相對(duì)于玻璃表面在約為+/-90°的角度范圍的光線e可以從色轉(zhuǎn)換元件發(fā)射出來(lái)，因?yàn)樵谕贡砻娴娜肷浣遣豢沙^(guò)40°?？梢圆捎美绻饩€跟蹤光學(xué)建模來(lái)估算光提取效率的增加，但是預(yù)期相比于具有平坦表面的色轉(zhuǎn)換元件至少比它大1.5倍，這考慮了本文所述的外部量子效率的相應(yīng)增加。

在一些實(shí)施方式中，通過(guò)例如采用藍(lán)色二向色鏡，可以進(jìn)一步增強(qiáng)本文所揭示裝置的外部量子效率。該層如圖1c和2c所示為元件170。藍(lán)色二向色層可用于將發(fā)射出來(lái)的紅光和綠光向下反射回到頂表面，同時(shí)仍然允許來(lái)自背光的藍(lán)光通過(guò)。在各個(gè)實(shí)施方式中，藍(lán)色二向色層也將藍(lán)光反射回頂表面，在該情況下，來(lái)自背光的藍(lán)光可以是比仍然允許通過(guò)層更深的藍(lán)色。根據(jù)本文的各個(gè)方面，二向色層可以是單層或者多層涂層，其可以直接沉積到玻璃基材上，或者在某些實(shí)施方式中，可以沉積到玻璃基材上涂覆的可模制材料上?？梢栽诒砻鎴D案化之前和/或之后在玻璃基材上或者在可模制材料上沉積二向色層，通過(guò)蝕刻形成凹槽或者用疏水性材料進(jìn)行圖案化。

可以通過(guò)例如在第一表面(例如，玻璃基材或可模制材料)中包含凹痕，來(lái)實(shí)現(xiàn)外部量子效率的進(jìn)一步改善。這些凹痕如圖2a-c所示為元件190。因此，通過(guò)玻璃基材上的表面地貌形成的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口或島嶼可具有大致凹的輪廓，如圖2a-c所示，沒(méi)有限制凹度。因?yàn)榭梢栽谏D(zhuǎn)換元件與第一表面之間的邊界處發(fā)生至少部分光反射，特別是在使用二向色層的實(shí)施方式中，凹表面可以通過(guò)降低從底部反射的光線在頂表面上的入射角來(lái)進(jìn)一步增加光提取效率。可以通過(guò)例如蝕刻或者通過(guò)微重復(fù)或者任意其他合適工藝形成凹表面。

本文所揭示的發(fā)光元件可用于各種顯示器裝置，包括但不限于，背光顯示器(例如，lcd)，其可以包括各種額外的組件?？梢允褂冒粋€(gè)或多個(gè)光源的背光，例如，發(fā)光二極管(led)或冷陰極熒光燈(ccfl)。根據(jù)本文的各個(gè)方面，顯示器裝置可以包括至少一個(gè)發(fā)射藍(lán)光(uv光，約為200-410nm)(例如，近uv光，約為300-410nm)的光源。背光可以是例如，以扭轉(zhuǎn)向列(tn)、垂直對(duì)準(zhǔn)(va)或平面內(nèi)切換(ips)模式運(yùn)行的。對(duì)于背光的可行替代方式和變化形式是本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，并且旨在落在本文的范圍內(nèi)。

如圖5所示，可以將根據(jù)本文的發(fā)光裝置210(其具有第一表面220和第二表面230)放置成與背光240接觸、相鄰或者任意其他方式靠近。因而，來(lái)自背光的光可以從第二表面230進(jìn)入發(fā)光裝置，并且從裝置的第一表面220發(fā)射出來(lái)。這樣，可以將色轉(zhuǎn)換元件的凸表面(其可以是裝置的第一表面220的一部分)稱作“外”表面或“發(fā)射”表面，在這個(gè)意義上而言，它們是光從裝置離開(kāi)或者從裝置發(fā)射光的表面。因而，在一些實(shí)施方式中，色轉(zhuǎn)換元件包括凸的外表面或者凸的發(fā)射表面。然后，從裝置210發(fā)射出來(lái)的光可以進(jìn)入lcd堆疊250，其可以包括各種常規(guī)組件。例如，lcd堆疊可以包括如下一個(gè)或多個(gè)：反射或線性偏振器、薄膜晶體管(tft)陣列、液晶層、玻璃覆蓋和/或uv阻隔濾色器。

示例性tft陣列可以包括有源開(kāi)關(guān)元件，其實(shí)現(xiàn)了顯示器的每個(gè)子像素的電壓尋址。液晶層可以包含電光材料，在施加了電場(chǎng)之后，其結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致任何通過(guò)它的光發(fā)生偏振旋轉(zhuǎn)。此外，在發(fā)光裝置的頂部上可任選地包括uv阻隔濾色器，以防止來(lái)自顯示器裝置外部的任何uv光導(dǎo)致色轉(zhuǎn)換劑的激發(fā)。此外，雖然圖5顯示發(fā)光裝置210布置在背光240和lcd堆疊250之間，但是也可以將發(fā)光裝置放置在lcd的頂部上(例如，lcd堆疊放在背光和發(fā)光裝置之間)。在此類實(shí)施方式中，包括使得反射光中的(可能是由于第一表面，例如外表面的強(qiáng)地貌引起的)任何潛在霧度最小化的裝置可能是有利的。

方法

本文揭示了制造發(fā)光裝置的方法，該方法包括：在玻璃基材的第一表面上沉積包含至少一種色轉(zhuǎn)換劑和至少一種額外組分的混合物，以及對(duì)混合物進(jìn)行固化或干燥以產(chǎn)生具有凸表面的至少一個(gè)色轉(zhuǎn)換元件。

本文所揭示的方法的前提可以是通過(guò)例如表面張力驅(qū)動(dòng)的液體材料的自對(duì)準(zhǔn)。例如，考慮圖2a所示的實(shí)施方式，其中，用疏水性材料對(duì)玻璃基材進(jìn)行圖案化，并且出于討論目的，假定圖案中的開(kāi)口是圓形形狀，當(dāng)將測(cè)定量的混合物傳遞到其中的一個(gè)開(kāi)口時(shí)，混合物會(huì)首先鋪展覆蓋圓形“親水”開(kāi)口。隨著混合物量的增加，會(huì)形成曲率半徑逐漸減小的液滴。隨著液滴鋪展遇到周圍的“疏水”表面，曲率半徑會(huì)再次開(kāi)始增加。接觸角會(huì)隨著額外的混合物量發(fā)生變化。當(dāng)液滴變成基本完全的半球形，最小曲率半徑等于開(kāi)口的半徑時(shí)，接觸角會(huì)達(dá)到約90°。在固化和/或去除溶劑之后，液滴的最終形狀會(huì)取決于許多因素(例如，溶液化學(xué)性和/或表面幾何形貌)發(fā)生變化。此外，可以通過(guò)改變混合物的量和/或類型，來(lái)“調(diào)節(jié)”色轉(zhuǎn)換元件的最終形狀。當(dāng)然，要理解的是，上述討論可同樣適用于本文所述以及如圖1a-c和2b-c所示的其他實(shí)施方式。

根據(jù)各種實(shí)施方式，混合物可以是分散或溶解在至少一種溶劑中的至少一種色轉(zhuǎn)換劑的溶液。如本文所用術(shù)語(yǔ)“溶液”及其變化形式旨在表示至少一種色轉(zhuǎn)換劑與至少一種溶劑的組合或混合物。在某些實(shí)施方式中，溶液可以是膠狀溶液，例如包含分散相(例如，色轉(zhuǎn)換劑)和連續(xù)相(例如，溶劑)。根據(jù)本文的各個(gè)方面，所述至少一種溶劑可以是水性的。由于水的高表面張力，水基溶劑對(duì)于形成具有高的曲率半徑的液滴(例如，基本半球形的液滴)可能是有利的。但是，本文所揭示的溶劑不限于水基溶液，并且可以選自例如任何無(wú)機(jī)或有機(jī)材料，其可以與至少一種以液體形式傳遞的色轉(zhuǎn)換劑組合，并且后續(xù)進(jìn)行處理(例如，固化或干燥)以產(chǎn)生色轉(zhuǎn)換元件。如本文所用術(shù)語(yǔ)“液體”指的是任意自由流動(dòng)的介質(zhì)，其具有適合沉積到玻璃基材上的任意粘度。

根據(jù)本文所揭示的方法，可以采用本領(lǐng)域已知的任何方式將混合物沉積或者布置到玻璃基材的第一表面上或者任意其他方式添加到玻璃基材的第一表面。如本文所用術(shù)語(yǔ)“沉積到第一表面上”及其變化形式旨在表示混合物直接置于玻璃基材的第一表面上或者置于玻璃基材的第一表面上涂覆或者任意其他方式存在的中間層上。例如，可以將混合物逐滴添加到第一表面，直到形成具有所需形狀和尺寸的液滴。在其他實(shí)施方式中，可以將測(cè)定量的混合物沉積到第一表面上，以形成具有預(yù)定形狀和尺寸的液滴。當(dāng)然，可以同時(shí)形成和/或沉積一滴或多滴液滴，例如，采用機(jī)器或者其他合適裝置，根據(jù)預(yù)定模板完成。開(kāi)發(fā)用于噴墨印刷的技術(shù)和裝置可用于沉積液滴，以及其他微流體方法和裝置，例如接觸印刷也是如此。

有利地，由于溶液或混合物的自對(duì)準(zhǔn)性質(zhì)，可以進(jìn)行本文所揭示的方法而不需要高精度的機(jī)器。例如，即使液滴滴落偏離中心，其仍然可以鋪展以填充開(kāi)口或島嶼。根據(jù)某些方面，可以采用精確度來(lái)測(cè)量沉積到每個(gè)單獨(dú)開(kāi)口或島嶼上的混合物的量，以避免遞送過(guò)多的混合物(可能導(dǎo)致溢出和/或單個(gè)液體的聚結(jié))或者遞送過(guò)少的混合物(可能導(dǎo)致沒(méi)有凸表面的色轉(zhuǎn)換元件)。

在沉積之后，可以對(duì)液滴進(jìn)行處理也形成色轉(zhuǎn)換元件。取決于例如沉積在玻璃基材上的混合物的類型和量，這些處理的類型和持續(xù)時(shí)間可以發(fā)生改變。在一些實(shí)施方式中，可以采用例如熱固化或者光固化來(lái)對(duì)混合物的液滴進(jìn)行固化，使得液滴基本凝固。例如，混合物可以包含至少一種額外組分，其可以在熱固化或者光固化之后發(fā)生交聯(lián)或硬化，例如可uv固化或者可熱固化的樹(shù)脂。在其他實(shí)施方式中，所述至少一種額外組分可以是溶劑。因此，混合物的液滴可以通過(guò)例如加熱進(jìn)行干燥，從而蒸發(fā)掉全部或者部分溶劑。也可以采用處理的組合，例如干燥之后進(jìn)行固化，或者同時(shí)進(jìn)行干燥和固化，及其變化形式。

根據(jù)各種非限制性實(shí)施方式，色轉(zhuǎn)換元件可以包括至少一種色轉(zhuǎn)換劑，例如，其可以在干燥或固化之后被包封或者任意其他方式裝納在元件內(nèi)。合適的色轉(zhuǎn)換劑可以包括量子點(diǎn)、磷光體、熒光體材料、熒光體染料、發(fā)光聚合物，及其組合。在一些實(shí)施方式中，量子點(diǎn)和磷光體可以發(fā)射白光、紅光、綠光或者藍(lán)光。根據(jù)一個(gè)非限制性實(shí)施方式，可以使用釔鋁石榴石(yag)熒光體。在其他實(shí)施方式中，色轉(zhuǎn)換元件可以包括熒光體染料，例如香豆素和若丹明。合適的發(fā)光聚合物可以包括例如，聚(1,4-亞苯基亞乙烯基)(ppv)，聚(1,4-亞苯基)(ppp)，聚芴(pfo)和聚(噻吩)等。在某些實(shí)施方式中，色轉(zhuǎn)換元件還可包括除了色轉(zhuǎn)換劑或溶劑之外的各種任選組分，例如，光引發(fā)劑(例如作為固化助劑)或者非光學(xué)活性聚合物(例如作為色轉(zhuǎn)換劑的基質(zhì))。

本文所揭示的方法還可包括制備玻璃基材的步驟，例如，用材料(如疏水性材料)對(duì)基材進(jìn)行圖案化，用可模制材料涂覆基材，對(duì)玻璃基材或可模制材料進(jìn)行蝕刻或者任意其他方式進(jìn)行處理以產(chǎn)生至少一個(gè)凹槽或凹痕，以及施加二向色層，如上文所述。根據(jù)本領(lǐng)域已知方法，也可使用發(fā)光裝置的制造中常規(guī)使用的額外任選步驟。

根據(jù)各個(gè)實(shí)施方式，本文所揭示的方法可以僅包括一個(gè)光刻步驟(例如，在第一表面上形成格柵圖案或表面地貌)。一旦形成了所需的模板或格柵，可以采用成本較為廉價(jià)和/或較為簡(jiǎn)化的印刷方法，例如作為“墨”將紅色、綠色、藍(lán)色和/或白色轉(zhuǎn)換劑和/或散光特征沉積到第一表面上。當(dāng)然，也可以采用不止一個(gè)光刻步驟的方法，并且考慮其落在本文的范圍內(nèi)。

包含本文所揭示的發(fā)光裝置的顯示器相比于常規(guī)顯示器可以具有各種優(yōu)勢(shì)，例如，由于消除了濾色器和預(yù)期相關(guān)的光損耗所帶來(lái)的更高的功率效率。在各個(gè)實(shí)施方式中，相比于包含常規(guī)磷光體色轉(zhuǎn)換劑的常規(guī)顯示器，包括了采用量子點(diǎn)的色轉(zhuǎn)換元件的裝置可展現(xiàn)出更寬的色域、更高的色純度和/或更低的成本。最后，根據(jù)本文所揭示的方法制造的發(fā)光裝置以及包含其的顯示器裝置可以由于較為廉價(jià)和/或較不復(fù)雜的制造工藝具有更低的整體成本和/或生產(chǎn)時(shí)間。當(dāng)然，本文所揭示的裝置和方法可以不具有上文所述的一個(gè)或全部的特征，但是仍然落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

應(yīng)理解，多個(gè)揭示的實(shí)施方式可涉及與特定實(shí)施方式一起描述的特定特征、元素或步驟。應(yīng)理解的是，雖然結(jié)合一個(gè)具體的實(shí)施方式描述了具體特征、元素或步驟，但是不同實(shí)施方式可以以各種未示出的組合或變換形式相互交換或結(jié)合。

還應(yīng)理解的是，本文所用的冠詞“該”、“一個(gè)”或“一種”表示“至少一個(gè)(一種)”，不應(yīng)局限為“僅一個(gè)(一種)”，除非明確有相反的說(shuō)明。因此，例如，提到的“一個(gè)色轉(zhuǎn)換元件”包括具有兩種或更多種此類元件的例子，除非文本中有另外的明確表示。類似地，“多個(gè)”或“陣列”旨在表示“不止一個(gè)”。因而，“多個(gè)”色轉(zhuǎn)換元件或者色轉(zhuǎn)換元件“陣列”包括兩個(gè)或更多個(gè)此類元件，例如，3個(gè)或更多個(gè)此類元件等。

本文中，范圍可以表示為從“約”一個(gè)具體值和/或到“約”另一個(gè)具體值的范圍。當(dāng)表述這種范圍時(shí)，例子包括自某一具體值始和/或至另一具體值止。類似地，當(dāng)使用先行詞“約”表示數(shù)值為近似值時(shí)，應(yīng)理解，具體數(shù)值構(gòu)成另一個(gè)方面。還應(yīng)理解的是，每個(gè)范圍的端點(diǎn)值在與另一個(gè)端點(diǎn)值有關(guān)和與另一個(gè)端點(diǎn)值無(wú)關(guān)時(shí)，都是有意義的。

本文所用的術(shù)語(yǔ)“基本”、“基本上”及其變化形式旨在表示所描述的特征與數(shù)值或描述相等同或近似相同。例如，“基本平坦”表面旨在表示平坦或近似平坦的表面。此外，如上文所定義，“基本上類似”旨在表示兩個(gè)值是相等或者近似相等的。

除非另有表述，否則都不旨在將本文所述的任意方法理解為需要使其步驟以具體順序進(jìn)行。因此，當(dāng)方法權(quán)利要求實(shí)際上沒(méi)有陳述為其步驟遵循一定的順序或者其沒(méi)有在權(quán)利要求書或說(shuō)明書中以任意其他方式具體表示步驟限于具體的順序，都不旨在暗示該任意特定順序。

雖然會(huì)用過(guò)渡語(yǔ)“包括”來(lái)公開(kāi)特定實(shí)施方式的各種特征、元素或步驟，但是應(yīng)理解的是，這暗示了包括可采用過(guò)渡語(yǔ)“由......構(gòu)成”、“基本由......構(gòu)成”描述在內(nèi)的替代實(shí)施方式。因此，例如，對(duì)包含a+b+c的裝置的隱含的替代性實(shí)施方式包括裝置由a+b+c組成的實(shí)施方式和裝置主要由a+b+c組成的實(shí)施方式。

對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯而易見(jiàn)的是，可以在不偏離本文的范圍和精神的情況下對(duì)本文進(jìn)行各種修改和變動(dòng)。因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員可以想到所述實(shí)施方式的融合了本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的各種改良組合、子項(xiàng)組合和變化，應(yīng)認(rèn)為本文包括所附權(quán)利要求書范圍內(nèi)的全部?jī)?nèi)容及其等同內(nèi)容。