显示装置、显示装置制造方法和电子设备.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102929037 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102929037 A *CN102929037A* (21)申请号 201210258533.0 (22)申请日 2012.07.24 2011-172745 2011.08.08 JP G02F 1/13357(2006.01) G02F 1/1335(2006.01) (71)申请人 索尼公司 地址 日本东京 (72)发明人 户田淳 平山照峰 (74)专利代理机构 北京信慧永光知识产权代理 有限责任公司 11290 代理人 陈桂香 武玉琴 (54) 发明名称 显示装置、 显示装置制造方法和电

2、子设备 (57) 摘要 本发明涉及显示装置、 显示装置制造方法和 电子设备。 所述显示装置包括光源部和发光层， 所 述光源部与各像素对应地出射激发光， 所述发光 层包含量子点并且与各所述像素对应地出射发射 光， 所述量子点基于所述激发光生成波长比所述 激发光的波长更长的所述发射光。所述电子设备 设置有上述显示装置。所述显示装置制造方法包 括如下步骤 ： 形成上述光源部 ； 并且利用量子点 形成上述发光层， 所述量子点被构造成基于所述 激发光生成波长比所述激发光的波长更长的所述 发射光。 根据本发明， 能够以简单的结构进行从所 述激发光到所述发射光的波长转换。 因此， 能够促 进光的利用效率的提

3、高。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 13 页 附图 14 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 13 页 附图 14 页 1/2 页 2 1. 一种显示装置， 所述显示装置包括 ： 光源部， 所述光源部与各像素对应地出射激发光 ； 和 发光层， 所述发光层包含量子点并且与各所述像素对应地出射发射光， 所述量子点基 于所述激发光生成波长比所述激发光的波长更长的所述发射光。 2. 根据权利要求 1 所述的显示装置， 其中， 在所述量子点中 ： 在激发期间， 通过获得所述激发光的能量， 位于价带中的电子被

4、激发至导带中的主量 子数为 2 以上的量子能级 ； 在弛豫期间， 已经被激发至所述主量子数为 2 以上的量子能级的所述电子被弛豫至主 量子数为 1 的量子能级 ； 并且 在复合期间， 出射具有跟所述主量子数为 1 的量子能级与所述价带中的量子能级之间 的能量差对应的所述更长波长的所述发射光。 3.根据权利要求2所述的显示装置， 其中， 所述主量子数为2以上的量子能级与所述价 带中的量子能级之间的能量差基本上等于所述激发光的能量。 4. 根据权利要求 1 所述的显示装置， 其中， 所述光源部包括 ： 激光光源， 所述激光光源出射激光作为所述激发光 ； 和 光调制元件， 所述光调制元件与各所述像素

5、对应地调制所述激光。 5. 根据权利要求 4 所述的显示装置， 其中， 所述光调制元件包括液晶元件， 并且所述液 晶元件包括 ： 彼此面对的一对基板 ； 液晶层， 所述液晶层被密封地夹置于所述一对基板之间 ； 入射侧偏振板， 所述入射侧偏振板设置于所述一对基板中的更靠近所述激光光源的基 板上 ； 以及 出射侧偏振板， 所述出射侧偏振板设置于所述一对基板中的更靠近所述发光层的基板 上。 6. 根据权利要求 5 所述的显示装置， 其中， 所述激光的偏振方向与所述入射侧偏振板 的偏振轴基本上一致。 7. 根据权利要求 4 所述的显示装置， 其中， 所述激光光源包括半导体激光器。 8. 根据权利要求

6、1 所述的显示装置， 其中， 所述发光层包括与各所述像素对应地按颜色编码的多色发光层， 并且 所述多色发光层每一者中的所述量子点基于所述激发光生成对于各所述多色发光层 而言波长互不相同的所述发射光。 9.一种电子设备， 所述电子设备设置有显示装置， 所述显示装置是前述权利要求1至8 中任一项所述的显示装置。 10. 一种显示装置制造方法， 所述方法包括如下步骤 ： 形成光源部， 所述光源部与各像素对应地出射激发光 ； 并且 利用量子点形成发光层， 所述发光层与各所述像素对应地出射发射光， 所述量子点被 构造成基于所述激发光生成波长比所述激发光的波长更长的所述发射光。 11. 根据权利要求 10

7、 所述的显示装置制造方法， 其中， 在所述量子点中 ： 在激发期间， 通过获得所述激发光的能量， 位于价带中的电子被激发至导带中的主量 权 利 要 求 书 CN 102929037 A 2 2/2 页 3 子数为 2 以上的量子能级 ； 在弛豫期间， 已经被激发至所述主量子数为 2 以上的量子能级的所述电子被弛豫至主 量子数为 1 的量子能级 ； 并且 在复合期间， 出射具有跟所述主量子数为 1 的量子能级与所述价带中的量子能级之间 的能量差对应的所述更长波长的所述发射光。 12.根据权利要求11所述的显示装置制造方法， 其中， 所述主量子数为2以上的量子能 级与所述价带中的量子能级之间的能量

8、差基本上等于所述激发光的能量。 13. 根据权利要求 10 所述的显示装置制造方法， 其中， 形成所述光源部的步骤包括以 下步骤 ： 形成激光光源， 所述激光光源出射激光作为所述激发光 ； 并且 形成光调制元件， 所述光调制元件与各所述像素对应地调制所述激光。 14. 根据权利要求 13 所述的显示装置制造方法， 其中， 形成液晶元件作为所述光调制 元件， 并且该步骤包括以下步骤 ： 形成彼此面对的一对基板 ； 形成液晶层， 所述液晶层被密封地夹置于所述一对基板之间 ； 形成入射侧偏振板， 所述入射侧偏振板设置于所述一对基板中的更靠近所述激光光源 的基板上 ； 并且 形成出射侧偏振板， 所述出

9、射侧偏振板设置于所述一对基板中的更靠近所述发光层的 基板上。 15. 根据权利要求 14 所述的显示装置制造方法， 其中， 所述激光的偏振方向与所述入 射侧偏振板的偏振轴基本上一致。 16. 根据权利要求 13 所述的显示装置制造方法， 其中， 所述激光光源包括半导体激光 器。 17. 根据权利要求 10 所述的显示装置制造方法， 其中， 所述发光层包括与各所述像素对应地按颜色编码的多色发光层， 并且 所述多色发光层每一者中的所述量子点基于所述激发光生成对于各所述多色发光层 而言波长互不相同的所述发射光。 权 利 要 求 书 CN 102929037 A 3 1/13 页 4 显示装置、 显示

10、装置制造方法和电子设备 0001 相关申请的交叉参考 0002 本申请包含与 2011 年 8 月 8 日向日本专利局提交的日本优先权专利申请 JP 2011-172745 所公开的内容相关的主题， 因此将该日本优先权申请的全部内容以引用的方 式并入本文。 技术领域 0003 本发明涉及包括含有量子点 （quantum dot） 的发光层的显示装置、 该显示装置的 制造方法和配备有该显示装置的电子设备。 背景技术 0004 通常， 作为显示装置的示例已知的有 ： 液晶显示装置、 有机电致发光 （electro luminescence ； EL） 显示装置和等离子体显示面板 （plasma d

11、isplay panel ； PDP） 装置等。 除了这些示例之外， 最近还提出了包括含有量子点的发光层的显示装置 （例如， 参见日本专 利申请特开第 2010-156899 号公报） 。 0005 在上述日本专利申请特开第 2010-156899 号公报中， 含有量子点的显示装置使用 激光光源作为发出激发光的光源。对于采用这样的技术的显示装置， 需要提高光的利用效 率。因此， 期望提出一种显示装置的方案， 其能够促进光的利用效率的提高。 发明内容 0006 鉴于上述原因， 需要能够促进光的利用效率的提高的显示装置、 显示装置制造方 法和电子设备。 0007 本发明实施方案的显示装置包括 ：

12、光源部， 所述光源部与各像素对应地出射激发 光 ； 和发光层， 所述发光层包含量子点并且与各所述像素对应地出射发射光， 所述量子点基 于所述激发光生成波长比所述激发光的波长更长的所述发射光。 0008 本发明实施方案的显示装置制造方法包括如下步骤 ： 形成光源部， 所述光源部与 各像素对应地出射激发光 ； 并且利用量子点形成发光层， 所述发光层与各所述像素对应地 出射发射光， 所述量子点被构造成基于所述激发光生成波长比所述激发光的波长更长的所 述发射光。 0009 本发明实施方案的电子设备设置有显示装置。 所述显示装置包括 ： 光源部， 所述光 源部与各像素对应地出射激发光 ； 和发光层， 所

13、述发光层包含量子点并且与各所述像素对 应地出射发射光， 所述量子点基于所述激发光生成波长比所述激发光的波长更长的所述发 射光。 0010 根据本发明上述各实施方案的显示装置、 显示装置制造方法和电子设备， 利用所 述光源部， 与各所述像素对应地出射所述激发光 ； 利用包含所述量子点的所述发光层， 基于 所述激发光与各所述像素对应地出射所述发射光。 所述量子点基于所述激发光生成波长比 所述激发光的波长更长的所述发射光。 这使得能够以简单的结构实现从所述激发光到所述 说 明 书 CN 102929037 A 4 2/13 页 5 发射光的波长转换。 0011 根据本发明上述各实施方案的显示装置、

14、显示装置制造方法和电子设备， 所述发 光层中所包含的所述量子点基于所述激发光生成波长比所述激发光的波长更长的所述发 射光。这使得能够以简单的结构进行从所述激发光到所述发射光的波长转换。因此， 能够 促进光的利用效率的提高。 0012 需要理解的是， 上文中的一般性说明和下文中的详细说明都是示例性的， 且都旨 在为本发明要求保护的技术提供进一步的说明。 附图说明 0013 这里提供了附图以便进一步理解本发明， 这些附图被并入本说明书中且构成本说 明书的一部分。这些附图图示了本发明的实施方案， 并且与说明书一起用来解释本发明的 原理。 0014 图 1 是图示了本发明实施方案的显示装置的示例性结构

15、的示意性截面图。 0015 图 2 是图示了图 1 中所示的激光光源的示例性具体结构的示意性立体图。 0016 图 3 是图示了图 1 中所示的光调制元件的示例性具体结构的示意性截面图。 0017 图 4 是图示了激光光源、 导光板和入射侧偏振板的示例性布置结构的示意性立体 图。 0018 图5A和图5B是图示了激光束的偏振方向与入射侧偏振板的偏振轴之间的示例性 关系的示意性平面图。 0019 图6A至图6C是描绘了各种材料的量子点的尺寸与吸收光谱之间的示例性关系的 特性图。 0020 图 7 是用于说明图 1 中所示的显示装置的基本操作的示意性截面图。 0021 图 8A 至图 8C 是用于

16、说明量子点的作用的示意图。 0022 图 9A 至图 9C 是用于说明量子点的作用的特性图。 0023 图10A和图10B分别是描绘了本发明实施例和比较例的激发光及发射光的波长特 性的特性图。 0024 图 11 是图示了本发明实施方案的显示装置的应用例 1 的外观的立体图。 0025 图 12A 和图 12B 分别是图示了分别从前侧和后侧看到的应用例 2 的外观的立体 图。 0026 图 13 是图示了应用例 3 的外观的立体图。 0027 图 14 是图示了应用例 4 的外观的立体图。 0028 图 15A 是应用例 5 处于打开状态的正视图， 图 15B 是图 15A 中所示的应用例 5

17、 的 侧视图， 图 15C 是应用例 5 处于闭合状态的正视图， 图 15D 至图 15G 分别是图 15C 中所示的 应用例 5 的左视图、 右视图、 俯视图和仰视图。 具体实施方式 0029 下面， 将参照附图来详细说明本发明的实施方案。 需要注意的是， 将按照下面的顺 序进行说明。 0030 1. 实施方案 （使用了半导体激光器、 液晶元件和含有量子点的多色发光层的示例） 说 明 书 CN 102929037 A 5 3/13 页 6 0031 2. 应用例 （将上述显示装置应用于电子设备的示例） 0032 3. 变形例 0033 1. 实施方案 0034 显示装置 1 的结构 0035

18、 图 1 示意性地图示了本发明一个实施方案的显示装置 （显示装置 1） 的截面结构。 该显示装置 1 包括激光光源 11、 反射板 121、 导光板 122、 扩散板 （diffuser plate） 123、 光 调制元件 （液晶元件） 14、 发光层 （含量子点层） 15 和驱动部 16。需要注意的是， 反射板 121、 导光板 122 和扩散板 123 每一者均用作光学部件。在全部的上述组件中， 反射板 121、 导光 板 122、 扩散板 123、 光调制元件 14 和发光层 15 以这样的顺序从背面到观看面 （显示面或前 面） 层叠着。需要注意的是， 激光光源 11、 反射板 121

19、、 导光板 122、 扩散板 123 和光调制元 件 14 的组合对应于本发明实施方案中的 “ （与各像素对应地出射激发光的） 光源部” 的具体 实例。 0036 激光光源 11 0037 在图 1 中所示的示例中， 激光光源 11 设置于导光板 122 的一侧， 并且它是向稍后 将要说明的发光层 15 出射作为激发光的激光 L0 的光源。可以使用任何种类的激光光源作 为该激光光源 11， 但例如优选使用半导体激光器。 0038 图 2 是图示了由半导体激光器形成的激光光源 11 的示例性具体结构的示意性立 体图。在该半导体激光器中， 沿着图 2 中所示的 Z 轴按下面的顺序层叠有电极 111

20、n、 n 型基 板 110n、 n 型熔覆层 112n、 活性层 113、 p 型熔覆层 112p、 绝缘层 114、 p 型接触层 115p 和电 极 111p。因此， 该半导体激光器具有所谓的 “双异质 （double hetero ； DH） 结构” 。 0039 电极 111n 是将要被注入作为载流子的电子的电极， 并且例如是由诸如 AuGe 合金 等金属材料制成的。同时， 电极 111p 是将要被注入作为载流子的空穴的电极， 并且例如是 由诸如 Ti/Pt/Au 等金属材料制成的。 0040 n 型基板 110n 是由诸如 n 型砷化镓 （n-GaAs） 等半导体材料制成的基板。 0

21、041 p型接触层115p是由诸如p型砷化镓 （p-GaAs） 等半导体材料制成的接触层。 绝缘 层114起到电流限制层 （current confining layer） 的功能， 并且是由诸如二氧化硅 （SiO2） 等绝缘材料制成的。 0042 n 型熔覆层 112n 是产生光或载流子 （电子） 的局限效应的层， 并且是由用 n 型砷化 铝镓 （n-AlGaAs） 或类似物制成的半导体材料形成的。同时， p 型熔覆层 112p 是产生光或载 流子 （空穴） 的局限效应的层， 并且是由用 p 型砷化铝镓 （p-AlGaAs） 或类似物制成的半导体 材料形成的。除了这些材料之外， 可以使用 I

22、nGaN 基半导体材料、 CdZnMgSSe 基半导体材料 或其它适合的半导体材料。 0043 活性层 113 是将要从其中出射激光 L0 的层， 并且是由诸如砷化镓 （GaAs） 、 InGaN 或 CdSe 等半导体材料制成的。 0044 在上述构造而成的半导体激光器中， 沿着 DH 结构的面内方向强烈偏振的激光 （TE 偏振激光） L0（在此情况下， 偏振方向 P1 沿着 X 轴） 从活性层 113 出射。该激光 L0 的远场 图 （Far Field Pattern ； FFP） 的长轴和短轴分别沿着 Z 轴和 X 轴。 0045 光学部件 0046 导光板 122 是这样的光学部件

23、： 其将从激光光源 11 入射的激光 L0 引导向光调制 说 明 书 CN 102929037 A 6 4/13 页 7 元件 14（和发光层 15） 。 0047 反射板 121 是这样的光学部件 ： 其反射可能通过导光板 122 的背面 （光调制元件 14 侧的相反侧上的表面） 从导光板 122 出射至外部的激光 L0， 从而使这部分激光 L0 重新回 到光调制元件 14。 0048 扩散板123是这样的光学部件 ： 其将已经从导光板122射出的激光L0向光调制元 件 14 散射， 从而抑制激光 L0 的亮度的面内不均匀。 0049 光调制元件 14 0050 光调制元件14是具有与各像素

24、 （在此例中为红色像素10R、 绿色像素10G和蓝色像 素 10B） 对应地对从扩散板 123 入射的激光 L0 进行调制的功能的元件， 并且在本实施方案 中例如是由液晶元件构成的。 0051 图 3 是图示了由液晶元件组成的光调制元件 14 的示例性具体结构的示意性截面 图。在该液晶元件中， 入射侧偏振板 141A、 基板 140A、 像素电极 142A、 液晶层 143、 共用电极 142B、 基板 140B 和出射侧偏振板 141B 按照此顺序沿着图 3 所示的 Z 轴从光入射侧 （扩散板 123 侧） 到光出射侧 （发光层 15 侧） 层叠着。 0052 基板 140A 和基板 140

25、B（彼此面对的一对基板） 分别是具有透光性的基板， 并且是 由例如玻璃基板构成的。在这些基板之中， 基板 140A 内形成有诸如薄膜晶体管 （TFT） 等元 件以及配线 （均未图示） 。 0053 入射侧偏振板 141A 和出射侧偏振板 141B 都是这样的光学元件 ： 其具有选择性地 让入射光中所含有的特定偏振成分透过而吸收该入射光中的其它偏振成分的功能。 入射侧 偏振板 141A 和出射侧偏振板 141B 被布置成使得它们各自的透光轴 （偏振轴） 彼此正交 （构 成正交尼科尔 （Nichol） 布置） 或者彼此平行 （构成平行尼科尔布置） 。在图 3 所示的示例中， 例如， 为了构成正交尼

26、科尔， 入射侧偏振板 141A 的偏振轴 P21 与 X 轴成一直线， 而出射侧偏 振板 141B 的偏振轴 P22 与 Y 轴成一直线。 0054 像素电极 142A 是与各像素 （或者红色像素 10R、 绿色像素 10G 和蓝色像素 10B） 一一对应地形成的电极。同时， 共用电极 142B 是形成于整个基板 140B 上从而被各个像素 共用的电极。 0055 液晶层 143 被夹置 （并密封） 于基板 140A 与基板 140B 之间 （或者像素电极 142A 与 共用电极 142B 之间） ， 并且可以由任何种类的液晶材料构成。 0056 在本实施方案中， 例如， 如图 4 中所示，

27、入射侧偏振板 141A 和导光板 122 等每一者 均具有矩形形状， 该矩形形状的长边和短边分别沿着 Y 轴和 X 轴延伸。另外， 在矩形的导光 板122的每一边都布置有多个激光光源11。 如下文中将要详细说明的那样， 激光光源11和 入射侧偏振板 141A 被布置成使得从各激光光源 11 出射的激光 L0 的偏振方向与入射侧偏 振板 141A 的偏振轴 （透光轴） 基本上一致 （较佳程度上的一致） 。 0057 具体地， 在图 5A 所示的示例中， 从沿着平行于上述短边的 X 轴布置着的多个激光 光源 11x 的每一者中出射的激光 L0 的偏振方向 P32x 是沿着 X 轴的。另外， 从沿着

28、平行于 上述长边的 Y 轴布置着的多个激光光源 11y 的每一者中出射的激光 L0 的偏振方向 P32y 是 沿着 Z 轴的。此外， 入射侧偏振板 141A 的偏振轴 （透光轴） P31 与 X 轴 （及 Z 轴） 一致。 0058 而在图 5B 所示的示例中， 从沿着平行于上述短边的 X 轴布置着的多个激光光源 11x 的每一者中出射的激光 L0 的偏振方向 P32x 是沿着 Z 轴的。另外， 从沿着平行于上述长 说 明 书 CN 102929037 A 7 5/13 页 8 边的 Y 轴布置着的多个激光光源 11y 的每一者中出射的激光 L0 的偏振方向 P32y 是沿着 Y 轴的。此外，

29、 入射侧偏振板 141A 的偏振轴 （透光轴） P31 与 Y 轴 （及 Z 轴） 一致。 0059 驱动部 16 0060 驱动部 16 控制光调制元件 14 的操作 （光调制操作） （或者对光调制元件 14 进行 驱动） 。具体地， 例如， 当光调制元件 14 是由上述构造而成的液晶元件组成时， 驱动部 16 按 照各像素的图像信号在像素电极 142A 与共用电极 142B 间施加电压， 从而控制各像素的光 调制操作。以这样的方式， 由液晶元件组成的光调制元件 14 对各像素 （或者红色像素 10R、 绿色像素 10G 和蓝色像素 10B） 进行光调制操作。 0061 发光层 15 006

30、2 发光层 15 是通过在诸如聚苯乙烯等树脂材料中形成量子点而构成的， 并且发光 层15是这样的层 ： 其在从光调制元件14出射的各激光 （各激发光） L0的基础上与各像素 （或 者红色像素 10R、 绿色像素 10G 和蓝色像素 10B） 对应地出射某种颜色的发射光 （显示光） 。 在此实施方案中， 发光层15包括分别设置于红色像素10R、 绿色像素10G和蓝色像素10B中 的红色发光层 15R、 绿色发光层 15G 和蓝色发光层 15B。换言之， 发光层 15 包括与红色像素 10R、 绿色像素 10G 和蓝色像素 10B 对应地按颜色编码的多色发光层 （或者红色发光层 15R、 绿色发光

31、层 15G 和蓝色发光层 15B） 。另外， 这些多色发光层中的量子点被构造成基于对应 的激发光 L0 生成波长 （颜色） 互不相同的发射光束 （或者红色发射光束、 绿色发射光束和蓝 色发射光束） 。 0063 这些量子点的材料的示例包括 CdSe、 CdS、 ZnS:Mn、 InN、 InP、 CuCl、 CuBr 和 Si， 并 且各量子点的粒径 （或一边的尺寸） 例如为大约 2nm 至 20nm。在各种量子点的材料中， InP 或类似物作为红色发光材料的示例， CdSe 或类似物作为绿色发光材料的示例， 而 CdS 或类 似物作为蓝色发光材料的示例。 0064 例如， 如图 6A 至图

32、6C 所示， 通过改变各量子点的尺寸 （粒径） R 或材料组成而改变 了从上述发光层 15 出射的各光的波长 （其对应于光子能量） 。这使得红色发光层 15R、 绿色 发光层 15G 和蓝色发光层 15B 能够生成不同波长 （颜色） 的发射光束 （或者分别生成红色发 射光束、 绿色发射光束和蓝色发射光束） 。 0065 在本实施方案中， 发光层 15（或者红色发光层 15R、 绿色发光层 15G 和蓝色发光层 15B） 中所包含的量子点被设置成基于激发光 （激光） L0 生成波长比激发光 L0 的波长更长的 发射光。换言之， 量子点进行了从相对较短波长的激发光 L0 到相对较长波长的发射光的波

33、 长转换。于是， 如下文中将详细说明的那样， 以简单的结构实现了从激发光 L0 到发射光的 波长转换。 0066 显示装置 1 的制造方法 0067 例如可以通过下面的过程来制造上述显示装置 1。首先， 通过使用激光光源 11、 反 射板 121、 导光板 122、 扩散板 123 和光调制元件 14 来形成与各像素对应地出射激发光 （激 光） L0 的光源部。具体地， 通过采用例如光刻技术来形成具有例如图 2 中所示的 DH 结构的 半导体激光器， 从而制造出激光光源 11。然后， 将具有上述结构的反射板 121、 导光板 122 和扩散板 123 按照此顺序相互结合起来， 从而形成了光源部

34、中的各光学部件。接着， 在光学 部件 （导光板 122） 的各边布置激光光源 11， 然后再将光调制元件 14 结合至扩散板 123 的顶 面， 从而制造出了上述的光源部。 说 明 书 CN 102929037 A 8 6/13 页 9 0068 在此例中， 例如， 当光调制元件14包括具有图3中所示结构的液晶元件时， 例如通 过下面的过程来形成光调制元件 14。首先， 通过使用玻璃基板等分别形成基板 140B 和用 作 TFT 基板的基板 140A。然后， 在基板 140A 的两个表面上分别形成像素电极 142A 和入射 侧偏振板 141A。此外， 在基板 140B 的两个表面上分别形成共用

35、电极 142B 和出射侧偏振板 141B。接着， 在将基板 140A 和基板 140B 布置为使得像素电极 142A 与共用电极 142B 彼此 面对的同时， 将液晶注入到由基板 140A 和基板 140B 限定的空间内， 从而形成液晶层 143。 于是， 形成了图 3 中所示的包括液晶元件的光调制元件 14。 0069 接着， 通过利用量子点在光调制元件 14 的顶面上形成发光层 15。具体地， 在对量 子点的上述材料和尺寸 （粒径） 进行控制的同时将量子点混入上述树脂材料等中。然后， 独 立地将上述混合物分别涂布至各像素 （或者红色像素10R、 绿色像素10G和蓝色像素10B） 的 光调制

36、元件14。 在此情况下， 需要注意的是， 如上所述， 量子点被形成为基于激发光L0生成 波长比激发光 L0 的波长更长的发射光。于是， 在光调制元件 14 上形成了发光层 15（或者 红色发光层 15R、 绿色发光层 15G 和蓝色发光层 15B） 。通过上述的过程， 完成了图 1 中所示 的显示装置 1。 0070 显示装置 1 的功能效果 0071 1. 基本操作 0072 在上述的显示装置 1 中， 例如如图 7 中所示， 与各像素 （或者红色像素 10R、 绿色像 素 10G 和蓝色像素 10B） 对应地从光源部 （或者激光光源 11、 反射板 121、 导光板 122、 扩散板 12

37、3 和光调制元件 14） 出射激光 L0 作为激发光。基于该激发光 L0， 从各像素的包含量子点 的发光层 15 出射发射光 L1（红色发射光 L1r、 绿色发射光 L1g 或者蓝色发射光 L1b） 。 0073 更加具体地， 从激光光源 11 出射的激光 （激发光） L0 通过导光板 122、 反射板 121 和扩散板 123 进入光调制元件 14。与各像素对应地在该光调制元件 14 中对激光 L0 进行调 制， 然后经调制的光 L0 被出射至发光层 15。以这样的方式， 与各像素对应地控制了出射至 发光层 15 的激发光 L0 的亮度。例如， 参照图 7 中所示的示例， 在红色像素 10R

38、 和绿色像素 10G 中， 经调制的激发光 L0 从光调制元件 14 出射至红色发光层 15R 和绿色发光层 15G。因 此， 红色发射光 L1r 和绿色发射光 L1g 分别从红色发光层 15R 和绿色发光层 15G 出射。同 时， 在蓝色像素15B中， 经调制的激发光L0未从光调制元件14出射至蓝色发光层15B， 并且 因此未出射蓝色发射光 L1b。以上述的方式， 通过显示装置 1 显示出了图像。 0074 与现有的普通液晶显示装置相比， 使用了激光 （激发光） L0 和含有量子点的发光层 15 的上述显示装置 1 具有例如以下优点。由于激光 L0 的指向性 （directivity） ，

39、因此激发 光 L0 有效地与导光板 122 耦合， 并且不需要任何的滤色器。这减少了光损失， 从而提高了 显示亮度并且实现了低能耗。另外， 由于自发光型显示装置的优点， 因此改善了视角特性 （或者抑制了视角依赖性） 。此外， 由于能够以短脉冲驱动激光 L0 并且量子点具有短的荧光 寿命， 所以实现了诸如数个纳秒至数百微秒的操作等高速操作。 另外， 这样的高速操作增强 了运动图像的再现性能。例如， 即使在将显示装置 1 应用于采用了时分型 （time division type） 的 3D 显示装置时， 显示装置 1 也表现出卓越的运动图像再现性能。另外， 使用激光光 源 L0 作为激发光， 因

40、此发射光 L1（红色发射光 L1r、 绿色发射光 L1g 或者蓝色发射光 L1b） 的光谱具有狭窄的半高宽 （full width at half maximum， FWHM） 。这就实现了广色域的显 示器 （或者色彩再现性高的显示装置） 。 说 明 书 CN 102929037 A 9 7/13 页 10 0075 2. 功能 0076 在本实施方案中， 在进行如上所述的显示操作中， 发光层 15 中所含有的量子点基 于激发光L0生成波长比激发光L0的波长更长的发射光L1。 更加具体地， 各红色发光层15R 中所含有的量子点基于相对较短波长的激发光 L0 生成相对较长波长的红色发射光 L1r

41、 （或 者进行了从激发光 L0 到红色发射光 L1r 的波长转换） 。各绿色发光层 15G 中所含有的量子 点基于相对较短波长的激发光 L0 生成相对较长波长的绿色发射光 L1g （或者进行了从激发 光 L0 到绿色发射光 L1g 的波长转换） 。各蓝色发光层 15B 中所含有的量子点基于相对较短 波长的激发光 L0 生成相对较长波长的蓝色发射光 L1b（或者进行了从激发光 L0 到蓝色发 射光 L1b 的波长转换） 。 0077 在本实施方案中， 因为上述功能， 所以例如与进行从较长波长的激发光到较短波 长的发射光的波长转换的情况 （例如， 利用二次谐波发生 （second harmonic

42、 generation ； SHG） 来进行波长转换的情况） 等相比， 能够以更简单的结构进行从激发光 L0 到发射光 L1 的波长转换。 0078 这里， 在解释如上所述用量子点生成发射光L1的具体操作 （或者从激发光L0到发 射光 L1 的波长转换的具体操作） 之前， 将说明有关量子点的电子能量跃迁的原理。 0079 首先， 关于在被限制于类似量子点的极小范围内的一维区域中的自由电子的运 动， 该自由电子的势能 “U” 为 0（U=0） 。因此， 通过下面的方程式 (1) 给出了薛定谔方程。 0080 E=-h2/(82m)(nabla)2(1) 0081 在此情况下， 分别通过方程式 (

43、2) 和方程式 (3) 给出满足上述方程的波函数和电 子能量。 0082 波函数 ： =Asin(nx/L)（n ： 1 以上的整数）(2) 0083 电子能量 ： En (nh)2/(8mL2)（n ： 1 以上的整数）(3) 0084 （其中， A ： 驻波的振幅的常数 ； L ： 量子点的尺寸 ； n ： 主量子数 ； x ： 电子的位置 （0xL） ； h ： 普朗克常数 ； m ： 电子的有效质量） 0085 如上所述，“n” 表示主量子数， 并且是除 0 以外 （等于或大于 1） 的整数。因此， 这 样的电子的能量具有如下的性质。 0086 （A） 电子的能量是由将电子限制于其内的

44、区域的尺寸确定的， 并且与该尺寸的平 方成反比。 0087 （B） 电子的能量不是连续变化的， 而是按照主量子数离散地变化。 0088 关于被限制在量子点内的电子的能量变化 （跃迁） ， 从 （A） 中显然可知， 通过制造预 定尺寸的量子点来确定量子点内的电子的能量。另外， 从 （B） 中明显可知， 量子点内的电子 的能量是离散地变化的， 所以光的吸收能量也是离散的。 0089 根据上述的原理， 本实施方案的发光层 15 中所包含的各量子点通过经过各种过 程 （具体诸如图 8A 至图 8C 中所示的过程等） 来进行生成发射光 L1 的操作 （或者从激发光 L0 至发射光 L1 的波长转换操作）

45、 。 0090 具体地， 首先， 在图 8A 中所示的激发过程 （excitation process） 期间， 通过获得 激发光 L0 的能量， 位于价带中的电子 “e” 被激发至导带中的主量子数 “n” 为 2 以上 （n 2） （在此例中， 例如 n=3） 的量子能级。需要注意的是， 在此情况下， 空穴 “h” 位于原来的价带 中的量子能级上。接着， 在图 8B 中所示的弛豫过程 （relaxation process） 期间， 已经在上 说 明 书 CN 102929037 A 10 8/13 页 11 述激发过程中被激发至主量子数 “n” 为 2 以上 （n 2） （在此例中， 例如

46、 n=3） 的量子能级 的电子 “e” 被弛豫至被称为基态的主量子数 “n” 为 1（n=1） 的量子能级。最后， 在图 8C 中 所示的复合过程 （recombination process） 期间， 出射发射光 L1（L1r、 L1g 或 L1b） ， 该发射 光 L1 的波长对应于主量子数 “n” 为 1（n=1） 的量子能级与价带中的量子能级之间的能量 差 （该波长比激发光 L0 的波长更长） 。 0091 在此情况下， 优选的是， 在激发过程期间主量子数 “n” 为 2 以上 （n 2） 的量子能 级与价带中的量子能级之间的能量差基本上等于 （在所需程度上等于） 激发光L0的能量 （

47、例 如， 落入 10nm 的波长范围内） 。这是因为 ： 在此情况下， 含有量子点的发光层 15 的吸收率 （尤其是对于激发光 L0 的吸收率） 增大了， 从而即使当发光层 15 由薄膜形成时， 仍能实现高 亮度的发射光。鉴于此， 可以说在本实施方案中利用波长范围非常狭窄的激光作为激发光 L0 是较佳的。 0092 在图 9A 至图 9C 所示的示例中， 使用粒径 （尺寸） R 为 6.0nm（R=6.0nm） 的 CdS 作为 蓝色发光层 15B 的量子点 （参见图 9A） ， 使用粒径 R 为 4.3nm （R=4.3nm） 的 CdSe 作为绿色发 光层 15G 的量子点 （参见图 9B

48、） ， 使用粒径 R 为 4.8nm （R=4.8nm） 的 InP 作为红色发光层 15R 的量子点 （参见图 9C） 。需要注意的是， 在此情况下， 由于假设的是各量子点的粒径 R 之间 没有差别的情况， 所以各量子点的吸收光谱是线状光谱。在图 9A 至图 9C 所示的示例中， 在 主量子数 “n” 为 2（n=2） 时， 波长 “” 为 420nm（=420nm） （或者落入蓝紫色的波长范围 内） 。与此同时， 在图 9A 中， 在主量子数 “n” 为 1（n=1） 时， 波长 “” 为 461nm（=461nm） （或者落入蓝色光的波长范围内） 。此外， 在图 9B 中， 波长 “”

49、为 571nm（=571nm） （或者 落入绿色光的波长范围内） ， 而在图 9C 中， 波长 “” 为 641nm（=641nm） （或者落入红色 光的波长范围内） 。因此， 实施例说明了 ： 各红色发光层 15R 中的量子点基于波长 “” 为 420nm（=420nm） 的激发光 L0 生成了波长 “” 为 641nm（=641nm） 的红色发射光 L1r。 此外， 各绿色发光层 15G 中的量子点基于波长 “” 为 420nm（=420nm） 的激发光 L0 生成 了波长 “” 为 571nm（=571nm） 的绿色发射光 L1g。另外， 各蓝色发光层 15B 中的量子点 基于波长 “” 为 420nm（=420nm） 的激发光 L0 生成了波长 “” 为 461nm（=461nm） 的蓝色发射光L1b。 换言之， 实施例说明了发光