(57)【要約】【課題】本発明は、量子ドットを用いたバックライトユニット用部材およびその製造方法に関する。【解決手段】本発明は、青色発光素子が実装されたフレームと、フレーム上に形成され、量子ドット(Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ)が含有された光透過層とを含む量子ドットを用いたバックライトユニット用部材およびその製造方法に関する。これにより、安価な青色ＬＥＤを使用する場合であっても容易に白色光を実現でき、既存の導光板と青色ＬＥＤをそのまま使用できて経済的である。また、量子ドットを用いるので、既存のＹＡＧを使用する場合よりも色相が鮮やかで色再現性が優れた効果が得られる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
青色発光素子が実装されたフレームと、
前記フレーム上に形成され、量子ドット(Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ)が含有された光透過層を含む量子ドットを用いたバックライトユニット用部材。
【請求項２】
前記量子ドットは、赤色量子ドット及び前記赤色量子ドットよりも小さい緑色量子ドットのうち一つ以上を含む、請求項１に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材。
【請求項３】
前記量子ドットの直径は２ｎｍ〜５ｎｍである、請求項１又は請求項２に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材。
【請求項４】
前記量子ドットは、円形、三角形、四角形、及び楕円形のうちいずれか一つの形状であるか、又は、円形、三角形、四角形、及び楕円形のうちいずれか一つの形状を有する量子ドットを２種以上含む、請求項１又は請求項２に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材。
【請求項５】
前記光透過層は、高分子樹脂に量子ドットが含まれる、請求項１又は請求項２に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材。
【請求項６】
前記高分子樹脂は、シリコン(ｓｉｌｉｃｏｎ)樹脂、エポキシ(ｅｐｏｘｙ)樹脂、アクリル(ａｃｒｙｌａｔｅ)樹脂のうち一つ以上で構成される、請求項６に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材。
【請求項７】
高分子樹脂に量子ドット溶液を混合して分散させ、
基板上に前記の分散された混合物を一定の厚さで印刷し、
印刷された混合物を硬化させ所定の形状に切断した後、前記基板を除去する工程を含む量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の製造方法。
【請求項８】
前記量子ドットは、赤色量子ドット及び前記赤色量子ドットよりも小さい緑色量子ドットのうち一つ以上を含む、請求項７に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の製造方法。
【請求項９】
前記量子ドットの直径は２ｎｍ〜５ｎｍである、請求項７又は請求項８に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の製造方法。
【請求項１０】
前記量子ドットは、円形、三角形、四角形、及び楕円形のうちいずれか一つの形状であるか、又は、円形、三角形、四角形、及び楕円形のうちいずれか一つの形状を有する量子ドットを２種以上含む、請求項７又は請求項８に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の製造方法。
【請求項１１】
前記高分子樹脂は、シリコン(ｓｉｌｉｃｏｎ)樹脂、エポキシ(ｅｐｏｘｙ)樹脂、アクリル(ａｃｒｙｌａｔｅ)樹脂のうち一つ以上で構成される、請求項７に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の製造方法。
【請求項１２】
前記基板はガラス基板である、請求項７に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の製造方法。
【請求項１３】
前記分散された混合物の厚さは１μｍ〜１ｍｍである、請求項７に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の製造方法。
【請求項１４】
印刷された混合物を硬化させる工程は、５０℃〜２００℃で１時間〜２４時間行われる、請求項７に記載の量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトユニット用部材およびその製造方法に関し、特に、量子ドットを用いて色再現性を高め、製造コストを低くすることができる量子ドットを用いたバックライトユニット用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、情報表示技術において占める割合が非常に高い。ＬＣＤは、二つのガラス板(基板）の間に液晶を挿入した後にガラス板(基板）の上下に電界を印加して画像を表示する。この時、ＬＣＤはそれ自体から光が出るのではなく、「バックライト」と呼ばれるものを通じて光を出す。
【０００３】
バックライトはパネルの輝度と消費電力に直接的に関連がある。それだけではなく、ディスプレイモジュールの完成品において最も高価な部品であるため、バックライトのコスト削減は、ＬＣＤの需要にも重要な影響を及ぼす。このようなバックライトユニットの光源としてはＣＣＦＬ、ＥＥＦＬ、ＦＦＬ、ＬＥＤなどを用いる。近年、ＬＥＤ光源がＣＣＦＬに比べて応答速度が速く、色表現性が優れており、環境にやさしいということでＬＥＤの採用が多くなっている。
【０００４】
図１は、従来技術による白色ＬＥＤバックライトユニットの断面図である。図１を参照すると、従来技術による白色ＬＥＤバックライトユニットは、白色ＬＥＤ光源１００、導光板２００、反射板３００、及び拡散板４００を含む。具体的には、白色ＬＥＤ光源１００から発散された光が反射板３００により上方に照射されると、導光板２００を通って拡散板４００により拡散されて白色光４０が発散される。ここで、白色ＬＥＤとは白色を出す発光ダイオード(ＬＥＤ)である。このような白色ＬＥＤを実現する方法としては、青色又は紫色ＬＥＤチップに蛍光物質を結合して白色を得る単一チップ方法と互いに補色関係にある２つのＬＥＤを結合するか、又は、いくつかのＬＥＤチップを組み合わせて白色を得るマルチチップ方法がある。又は青色ＬＥＤの青色光を蛍光物質を利用して白色光に変換する方法がある。
【０００５】
図２は、従来技術による蛍光物質を使用した白色ＬＥＤ光源の断面図を示す。図２を参照すると、従来技術による蛍光物質を使用した白色ＬＥＤ光源１００は、発光素子フレーム１２０に青色ＬＥＤ１１０が実装され、この青色ＬＥＤ１１０を高分子で埋め高分子上に蛍光物質、例えば、黄色(波長５６０ｎｍ)を出すＹＡＧ(Ｙｔｔｒｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｇａｒｎｅｔ)系蛍光体１０を含む。その結果、窒化物系半導体素子である青色ＬＥＤ１１０から放出される青色光２０と、高分子物質に塗布されたＹＡＧ系蛍光体１０が、青色光２０の一部を吸収して励起発光された黄色光の混合光によって白色光４０を実現する。励起光源であるＧａＮ青色ＬＥＤ(発光ダイオード)１０からこの青色を吸収して黄色を出すＹＡＧ系蛍光体１０とＧａＮ青色ＬＥＤ１１０自体からの青色２０を結合して白色光４０を実現するが、この方法は、低コストと電源回路が簡単である反面、発光効率が低く、青色２０と黄色光３０の波長間隔が広くて色分離による閃光を起こしやすく、色度表(color coordinates)が同一の白色ＬＥＤの量産が難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、色相が鮮やかで色再現性が高く、安価に生産できる量子ドットを用いたバックライトユニット用部材およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した問題を解決するための本発明に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の構造は、青色発光素子が実装されたフレームと、フレーム上に形成され、量子ドット(Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ)が含有された光透過層とを含む。
【０００８】
ここで、量子ドットは、赤色量子ドット及び赤色量子ドットよりも小さい緑色量子ドットのうち一つ以上を含むことができる。
【０００９】
なお、量子ドットの直径は２ｎｍ〜５ｎｍである量子ドットを使用することが望ましい。
【００１０】
そして、量子ドットは、円形、三角形、四角形、及び楕円形のうちいずれか一つの形状であるか、円形、三角形、四角形、及び楕円形のうちいずれか一つの形状を有する量子ドットを２種以上含む。
【００１１】
なお、光透過層は、例えば高分子樹脂に量子ドットが含まれた形態であり、この場合、高分子樹脂は、シリコン(ｓｉｌｉｃｏｎ)樹脂、エポキシ(ｅｐｏｘｙ)樹脂、アクリル(ａｃｒｙｌａｔｅ)樹脂のうち一つ以上で構成される。
【００１２】
一方、本発明に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の製造方法は、(ａ) 高分子樹脂に量子ドット溶液を混合して分散するステップと、(ｂ) 基板上に分散された混合物を一定の厚さで印刷するステップと、(ｃ) 印刷された混合物を硬化させ所定の形状に切断した後、基板を除去するステップとを含む。
【００１３】
ここで、ステップ(ａ)の量子ドットは、赤色量子ドット及び赤色量子ドットよりも小さい緑色量子ドットのうち一つ以上を含むことができる。
【００１４】
なお、ステップ(ａ)の量子ドットの直径は２ｎｍ〜５ｎｍである量子ドットを使用することができる。
【００１５】
そして、ステップ(ａ)の量子ドットは、円形、三角形、四角形、及び楕円形のうちいずれか一つの形状であるか、又は、円形、三角形、四角形、及び楕円形のうちいずれか一つの形状を有する量子ドットを２種以上含む。
【００１６】
なお、ステップ(ａ)の高分子樹脂は、シリコン(ｓｉｌｉｃｏｎ)樹脂、エポキシ(ｅｐｏｘｙ)樹脂、アクリル(ａｃｒｙｌａｔｅ)樹脂のうち一つ以上で構成することができる。
【００１７】
特に、ステップ(ｂ)の基板は例えばガラス基板である。
なお、ステップ(ｂ)の厚さは例えば１μｍ〜１ｍｍである。
なお、ステップ(ｃ)の硬化は５０℃〜２００℃で１時間〜２４時間行うことが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、安価な青色ＬＥＤを使用する場合であっても容易に白色光を実現でき、既存の導光板と青色ＬＥＤをそのまま使用できて経済的である。また、量子ドットを用いることから、既存のＹＡＧを使用する場合よりも色相が鮮やかで色再現性に優れるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術による白色ＬＥＤバックライトユニットの断面図である。
【図２】従来技術による蛍光物質を使用した白色ＬＥＤ光源の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の結合構造図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の断面図である。
【図５】本発明に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材と従来のＹＡＧを使用した場合との色再現性を比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、ＬＥＤバックライトユニットにおいて蛍光体の代わりに量子ドットを用いる技術及び量子ドット高分子の製造方法に関するものである。
【００２１】
そのために、本発明は、青色発光素子が実装されたフレームと、フレーム上に形成され、量子ドットが含有された光透過層とを含む量子ドットを用いたバックライトユニット用部材を提供することができる。
【００２２】
なお、高分子樹脂に量子ドット溶液を混合して分散させ、基板上に分散された混合物を一定の厚さで印刷し、印刷された混合物を硬化させ所定の形状に切断した後、基板を除去する工程を含む量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の製造方法を提供することができる。
(実施形態)
【００２３】
以下、添付した図面を参照して望ましい一実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材およびその製造方法について詳しく説明する。但し、本発明はこれらにより限定されるものではない。
【００２４】
図３は、本発明の一実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の結合構造図である。
【００２５】
図３を参照すると、本発明の一実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材は、ＬＣＤパネルの下端に側面型に配置される光源部５００及び光源部５００から発散される光を通過させて導光板２００に入射させる光透過層６００を含む。ここで光透過層６００には量子ドットが含まれている。また、光源部５００は、フレーム１２０に青色ＬＥＤ１１０が実装された構造である。
【００２６】
なお、光透過層６００は、光源部５００のフレームに対向するようにバー(ｂａｒ)状に構成する。ここで量子ドット(Ｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔ)とは、１０億分の１メートルサイズの小さい粒子を意味する「ナノ(ｎａｎｏ)」素材に対する研究結果であり、最近注目されているナノ素材の一つである。量子ドットとは、約２〜１０ｎｍ(ナノメートル)サイズの中心体とＺｎＳ(硫化亜鉛)からなる殻で構成され、殻の外表面に高分子コーティングをするので、通常１０〜１５ｎｍサイズのナノ粒子を有する。量子ドットの中心体としてはＣｄＳｅ(セレン化カドミウム)、ＣｄＴｅ(テルル化カドミウム)、ＣｄＳ(硫化カドミウム)が主に用いられる。
【００２７】
量子ドットは、他の素材が持たない様々な性質を有している。先ず、狭い波長帯で強い蛍光を発生する。量子ドットが発散する光は、伝導帯(Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｂａｎｄ)から価電子帯(ｖａｌｅｎｃｅ ｂａｎｄ)に不安定な(浮いた)状態の電子が遷移しながら発生する。この時発生する蛍光は、量子ドットの粒子が小さいほど短い波長の光が発生し、粒子が大きいほど長い波長の光を発生する、非常に特殊な性質がある。したがって、量子ドットのサイズを調節すると、所望の波長の可視光線領域の光を全て出すことができる。また、様々なサイズの量子ドットが共に存在するときに一つの波長で光を発するようにすると、様々な色を一度に出すこともできる。
【００２８】
図４は、本発明の一実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材の断面図である。
【００２９】
図４を参照すると、本発明の一実施形態に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材は、光源部５００及び光源部５００から放出された青色光を白色光４０に変換するためにフレーム１２０上に形成されたバー状の光透過層６００を含む。具体的には、青色ＬＥＤ１１０は、フレーム１２０上に実装される。フレーム１２０は、青色ＬＥＤ１１０が実装できるように、図に示すように凹部分を有することが望ましい。光透過層６００は、フレーム上１２０に形成され、青色ＬＥＤ１１０から放出された光が側面に漏れないように接触しなければならない。
【００３０】
光透過層６００は、高分子７０と高分子により埋められた量子ドット６０とからなる。ここで、量子ドット６０は、赤色量子ドット６０ａと緑量子ドット６０ｂに分けられ、そのうちいずれか又は両方を用いることができる。
【００３１】
特に、量子ドット６０のサイズは２ｎｍ〜５ｎｍであることが望ましく、粒子が小さいほど短い波長の光が発生し、粒子が大きいほど長い波長の光を発生するので、緑色量子ドット６０ｂのサイズは、赤色量子ドット６０ａのサイズよりも小さく形成する。また、量子ドット６０の形状は、図に示すように、円形や三角形状であるが、これに限定されず、必要に応じて四角形又は楕円形など他の形状であっても良い。
【００３２】
なお、量子ドット６０を埋める高分子７０は、シリコン(ｓｉｌｉｃｏｎ)樹脂、エポキシ(ｅｐｏｘｙ)樹脂、アクリル(ａｃｒｙｌａｔｅ)樹脂をそれぞれ単独若しくは一つ以上混合して構成できる。
【００３３】
このような光透過層６００を製造するためには、高分子樹脂に量子ドット溶液を混合して分散するステップ(Ｓ１)、ガラス基板上に分散された混合物を一定の厚さで印刷するステップ(Ｓ２)、印刷された混合物を硬化させて所定の形状に切断した後、ガラス基板を除去するステップ(Ｓ３)で構成される。
【００３４】
より詳しくは、ステップＳ１で、量子ドットは、直径が２ｎｍ〜５ｎｍの赤色量子ドット及び赤色量子ドットよりも小さい緑色量子ドットのうち一つ以上を用いることができる。また、高分子樹脂は、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のうち一つ以上を用いることができる。また、ステップＳ２は、ガラス基板上に量子ドットと高分子樹脂が混合された混合物を１μｍ〜１ｍｍの厚さに印刷することが望ましい。そしてステップＳ３では、印刷された混合物を５０℃〜２００℃で１時間〜２４時間硬化させ所望の形態と形状に切断した後、ガラス基板を除去することにより、バックライトユニットに使用される量子基板を製造できる。
【００３５】
図５は、本発明に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材と従来のＹＡＧを使用した場合との色再現性を比較したグラフである。図５を参照すると、１番のグラフは、従来の青色ＬＥＤにＹＡＧ蛍光物質を使用する場合の色再現性であり、２番のグラフは、本発明に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材を使用する場合の色再現性を示す。
【００３６】
１番のグラフに示すように、従来の青色ＬＥＤにＹＡＧ蛍光物質を使用する場合は、青色光を発光できる波長である４５０ｎｍでピークを有する。しかしながら、青色光はＹＡＧより青色ＬＥＤに依存するものであって、ＹＡＧの特性として見るには無理がある。また、他のピークを示す周波数範囲は約５５５ｎｍ〜５６０ｎｍであって、非常に広い範囲である。したがって、赤色又は緑色の色再現を鮮明に再現することができない。
【００３７】
その反面、２番のグラフに示すように、本発明に係る量子ドットを用いたバックライトユニット用部材を使用する場合は、青色光は上述したように青色ＬＥＤによって実現することができる。しかしながら、緑色波長帯である約５５５ｎｍ〜５６０ｎｍと赤色波長帯である約６２０ｎｍ〜６３０ｎｍでもそれぞれ別個にピークを示す。したがって、既存のＹＡＧを使用する場合よりもより一層鮮やかな色再現性を示すことが分かる。特に、緑色量子ドットと赤色量子ドットの使用量を調節することにより、このようなピークの大きさをより高めることもできる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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