[发明专利]纳米结构材料方法及装置

说明书

在一个方面中，提供结构，所述结构包括：(a)多个一维周期性层，其中所述层中的至少两个具有足以提供有效对比度的折射率差异；以及(b)实际上相对于所述折射率差异界面定位的一种或多种发光纳米结构材料，其中所述结构提供偏振输出发射。

相关申请

本申请依据35 U.S.C.§119(e)要求2015年3月13日提交的美国临时申请第62/132,767号的优先权，所述美国临时申请以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

在一个方面中，提供包括以下的结构：a)多个一维周期性层，其中所述层中的至少两个具有足以提供有效对比度的折射率差异；以及b)实际上相对于所述折射率差异界面定位的一种或多种发光纳米结构材料，其中所述结构提供偏振输出发射。

背景技术

对住宅、工作场所及消费型产品中使用的照明及显示技术，存在广泛范围的专用需要。照明及显示应用要求其输出的色彩纯度及光学性质定制控制。举例来说，光源的方向性或扩散性在各种照明条件下影响用户舒适度，并且来自显示器的光输出的定向性影响视角，使得对用户组保密或可及。

发光二极管(Light emitting diode；LED)在许多应用中为重要光源，例如固态照明、背面照明、传信及显示器。如在常规光源LED中为非相干及非偏振光源，即光对于特定偏振状态并不具有明显偏好。然而，对于例如液晶显示背光、液晶显示投影及液晶光束转向装置等某些应用，其中通过LED点源发射的光束由液晶单元操控，来自LED的非偏振光必须转换为通过偏光器的偏振光以使得下一液晶层可开启及关闭来自LED的光。所需偏光器增加此类显示器的成本及提高此类显示器的复杂度。

期望的是具有改进的发光结构。

发明内容

我们现在提供新发光结构及装置，以及制造此类结构及装置的方法。

在第一方面中，提供包括以下的结构：a)多个一维周期性层，其中所述层中的至少两个具有足以提供有效对比度的折射率差异；以及b)实际上相对于所述折射率差异界面定位的一种或多种发光纳米结构材料，其中所述结构提供偏振输出发射。

如本文所提及，纳米结构材料包含尤其量子点材料以及但不限于纳米晶纳米粒子、染料及磷光体。通过陈述所述多个层为一维周期性的，应理解，特定层的最接近相邻特征在沿着所述层的表面的一个方向上而非沿着所述层的正交方向相等地间隔开。

在优选方面中，提供包括以下的结构：a)包括一种或多种聚合物的一维聚合物层，所述聚合物层具有包括多个凹部的经图案化表面；b)安置在所述聚合物层的经图案化表面上方相较于所述聚合物层具有更高折射率的材料层；以及c)实际上相对于层a)及b)的折射率差异界面定位的一种或多种发光纳米结构材料，其中所述结构提供偏振输出发射。同样，通过陈述所述聚合物层为一维的，应理解，所述聚合物层的最接近相邻凹部在沿着所述聚合物层的表面的一个方向上而非沿着所述聚合物层的正交方向相等地间隔开。

我们已发现此配置可实现具有高度偏振发射的较大大小结构。

在尤其优选方面中，所述一种或多种发光纳米结构材料经配置在一个或多个线性光栅布置中。在额外优选方面中，结构的一维光栅可为除矩形之外的各种配置，例如三角形光栅、正弦光栅等。

在优选结构及装置中，所述发光纳米结构材料充分接近于光子结构定位以使得所述发光纳米结构材料的发射大体上或完全耦合到光子晶体的共振模式，从而由此实现大体及甚至100％的偏振控制。举例来说，在优选结构及装置中，所述发光纳米结构材料可安置于光子晶体结构内或接近于所述光子晶体结构(例如，0.5、0.4、0.3、0.2、0.1微米或更小)，从而由此实现增强型偏振。优选结构还可包括两种或更多种不同发光纳米结构材料，例如两个或更多个不同量子点，以便使得所述结构能够提供多个波长发射。