JP2016127292A - 光源、光源を含むバックライトユニットおよび液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
量子ドット材料および樹脂を含み、前記発光素子が放出する光を白色光に変換して放出する光変換層と、
を含み、下記(1)および(2)の少なくとも一方を満たす光源:
(1)前記白色光は、ピーク波長が518nm〜550nmの間にあり、半値幅は90nm未満である緑色光成分と、ピーク波長が620nm以上である領域にある赤色光成分とを含む;
(2)前記白色光の色座標において、赤色頂点は0.65<Cx<0.69かつ0.29<Cy<0.33の領域に位置し、緑色頂点は0.17<Cx<0.31かつ0.61<Cy<0.70の領域に位置する。
図1は、一実施形態による液晶表示装置の断面図である。
液晶表示装置用バックライトユニット500についてより詳しく説明する。
図2乃至図4は、多様な実施形態によるエッジ(edge)型バックライトユニットの断面図である。
バックライトユニットは直下型であってもよく、図8および図9は多様な実施形態による直下型バックライトユニットの断面図である。
本発明に係る光源は、発光素子と、量子ドット材料および樹脂を含み、前記発光素子が放出する光を白色光に変換して放出する光変換層と、を含み、下記(1)および(2)の少なくとも一方を満たす光源である:
(1)前記白色光は、ピーク波長が518nm〜550nmの間にあり、半値幅は90nm未満である緑色光成分と、ピーク波長が620nm以上である領域にある赤色光成分とを含む;
(2)前記白色光の色座標において、赤色頂点は0.65<Cx<0.69かつ0.29<Cy<0.33の領域に位置し、緑色頂点は0.17<Cx<0.31かつ0.61<Cy<0.70の領域に位置する。上記(1)および(2)の少なくとも一方を満たす場合、DCI標準の75%以上の色領域を表現することができる。さらに、上記(1)および(2)の両方を満たす場合、DCI標準の80%以上の色領域を表現することができる。
量子ドットは、量子孤立効果(quantum confinement effect)を有する所定サイズの半導体粒子をいう。係る量子ドットの粒径(直径)は、1nm〜10nmの範囲にあってもよく、量子ドットの粒径を調節することにより、所望の波長の発光を得ることができる。
樹脂としては、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂など、公知の樹脂を使用することができ、可視光領域(380nm〜800nm)における全光線透過率が80%以上のものを好適に使用することができる。本発明に係る樹脂として、重合開始剤や触媒などの添加剤と併用し、加熱あるいは活性エネルギー線の照射によって硬化する樹脂を用いてもよい。
散乱剤としては、ZnO、Al2O3およびZrO2から選択される少なくとも1つを含むが好ましく、特にZnOを含むことが好ましい。散乱剤は、光変換層52の全体重量に対して10重量%以下含まれることが好ましく、1重量%以上5重量%以下含まれることがより好ましい。散乱剤の平均粒径は、10nm〜1000nmであることが好ましく、10〜100nmであることがより好ましい。なお、当該平均粒径(直径)は、動的光散乱法により求めた値である。
光変換層の作製方法としては、特に制限されないが、上記の量子ドット材料、樹脂および必要に応じて散乱剤やその他の添加剤を溶媒に分散・溶解させた塗布液を調製し、該塗布液を塗布して、加熱または活性エネルギー線(紫外光、可視光など)の照射により硬化させる方法が好ましい。
赤色量子ドット材料(InP/ZnSeS、平均粒径10nm;青色光をピーク波長631nm、半値幅48nmの赤色光に変換)0.13重量部、緑色量子ドット材料(InP/ZnSeS、平均粒径8nm;青色光をピーク波長530nm、半値幅39nmの緑色光に変換)0.87重量部、光硬化性アクリル樹脂に分散・溶解させ、光変換層形成用塗布液100重量部を調製した。当該液を用いてフィルム形態の光変換層を作製し、導光板と光学フィルムとの間に配置して、図3に示すバックライトユニットを作製した。また、緑色量子ドット材料の粒径を変更して、緑色光成分のピーク波長が2nm単位で異なるバックライトユニットを同様に作製した。
実施例1の結果で得られた量子ドット材料の光の特性に基づき、シミュレーションにより、緑色光成分のピーク波長が2nm単位で異なる光源について色再現範囲の計算を行った。
実施例1の結果で得られた量子ドットの光の特性に基づき、シミュレーションにより、緑色光成分のピーク波長が2nm単位で異なる光源#1−1〜#1−19について色再現範囲の計算を行った。
実施例1の結果で得られた量子ドットの光の特性に基づき、シミュレーションにより、緑色光成分のピーク波長が2nm単位で異なる光源#2−1〜#2−19について色再現範囲の計算を行った。
実施例1の結果で得られた量子ドットの光の特性に基づき、シミュレーションにより、緑色光成分のピーク波長が2nm単位で異なる光源#3−1〜#3−19について色再現範囲の計算を行った。
実施例1の結果で得られた量子ドットの光の特性に基づき、シミュレーションにより、緑色光成分の半値幅が異なる光源#4−1〜#4−6について色再現範囲の計算を行った。
実施例1の結果で得られた量子ドットの光の特性に基づき、シミュレーションにより、赤色光成分のピーク波長が異なる光源#5−1〜#5−4について色再現範囲の計算を行った。
実施例1において、散乱剤としてAl2O3、ZnOまたはZrO2を光変換層の全体重量に対して表11に記載の含有量で光変換層に含有させた以外は、実施例1と同様にして、バックライトユニット#6−1〜#6−3を作製した。
実施例1において、散乱剤ZnOを光変換層の全体重量に対して表12に記載の含有量で光変換層に含有させた以外は、実施例1と同様にして、バックライトユニット#7−1〜#7−3を作製した。
実施例1において、赤色量子ドット材料、緑色量子ドット材料および散乱剤の重量部を表13のように変更した以外は、実施例1と同様にして、バックライトユニット#8−1〜#8−10を作製した。
2 光拡散板
3、4、3’、4’、52 光変換層
5 発光素子
5’ 光源
10、20 表示板
11 基板
12 画素電極
13 薄膜トランジスタ
21 透明基板
22 ブラックマトリックス
23 カラーフィルタ
24 平坦化膜
25 共通電極
30 液晶層
31、32 偏光フィルム
41、42 補償フィルム
51 発光ダイオードチップ
53、57 量子ドットフィルム
54、56 量子ドット材料
100 液晶表示パネル
500 バックライトユニット
Claims (26)
- 発光素子と、
量子ドット材料および樹脂を含み、前記発光素子が放出する光を白色光に変換して放出する光変換層と、
を含み、下記(1)および(2)の少なくとも一方を満たす光源:
(1)前記白色光は、ピーク波長が518nm〜550nmの間にあり、半値幅は90nm未満である緑色光成分と、ピーク波長が620nm以上である領域にある赤色光成分とを含む;
(2)前記白色光の色座標において、赤色頂点は0.65<Cx<0.69かつ0.29<Cy<0.33の領域に位置し、緑色頂点は0.17<Cx<0.31かつ0.61<Cy<0.70の領域に位置する。 - 前記赤色光成分のピーク波長は、620nm〜645nmの間にある、請求項1に記載の光源。
- 前記量子ドット材料は、前記光変換層の全体重量に対して0.1重量%以上5重量%以下含まれる、請求項1または2に記載の光源。
- 前記緑色光成分は、ピーク波長が534nm〜540nmの間にあり、半値幅は39nm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光源。
- 前記光変換層は散乱剤をさらに含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源。
- 前記散乱剤は、ZnO、Al2O3およびZrO2からなる群より選択される少なくとも一つを含む、請求項5に記載の光源。
- 前記白色光の色温度は、5900K〜14000Kの範囲にある、請求項1〜6のいずれか1項に記載の光源。
- 前記白色光は、DCI標準の80%以上の色領域を表示できる色純度の赤色光成分、緑色光成分および青色光成分を含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の光源。
- 前記量子ドット材料は、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe、GaN、GaP、GaAs、AlN、AlP、AlAs、InN、InP、InZnP、InAs、GaNP、GaNAs、GaPAs、AlNP、AlNAs、AlPAs、InNP、InNAs、InPAs、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlPAs、GaInNP、GaInNAs、GaInPAs、InAlNP、InAlNAs、InAlPAs、SbTeおよびこれらの混合物からなる群より選択される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の光源。
- 前記量子ドット材料は、InPまたはInZnPをコアとし、前記コアにZnSeとZnSとの混合物がコーティングされているものである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の光源。
- 前記白色光の色座標において、赤色頂点は0.65<Cx<0.69かつ0.29<Cy<0.33の領域に位置し、緑色頂点は0.20<Cx<0.3、0.63<Cy<0.70の領域に位置する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の光源。
- 前記白色光の色座標において、赤色頂点は0.6611<Cx<0.6821かつ0.3092<Cy<0.3220の領域に位置し、緑色頂点は0.1768<Cx<0.3061かつ0.6190<Cy<0.6615の領域に位置する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の光源。
- 前記白色光の色座標において、赤色頂点は0.6747<Cx<0.6789かつ0.3097<Cy<0.3127の領域に位置し、緑色頂点は0.2352<Cx<0.2611かつ0.6420<Cy<0.6578の領域に位置する、請求項1〜12のいずれか1項に記載の光源。
- 前記白色光の緑色光成分は緑色カラーフィルタを通過する前と後の半値幅差が2nm以下であり、前記白色光の赤色光成分は赤色カラーフィルタを通過する前と後の半値幅差が2nm以下である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の光源。
- 発光素子と、
量子ドット材料および樹脂を含み、前記発光素子が放出する光を白色光に変換して放出する光変換層と、
を含み、
前記白色光の色座標において、赤色頂点は0.65<Cx<0.69かつ0.29<Cy<0.33の領域に位置し、緑色頂点は0.17<Cx<0.31かつ0.61<Cy<0.70の領域に位置する、バックライトユニット。 - 前記発光素子は、青色発光ダイオードであり、
前記光変換層は、前記青色発光ダイオードとは別途に製作されたフィルムである、請求項15に記載のバックライトユニット。 - 導光板をさらに含み、下記(1)または(2)のいずれかである、請求項15または16に記載のバックライトユニット;
(1)前記光変換層は、前記発光素子と前記導光板との間に配置されている;
(2)前記導光板は、前記発光素子が放出する光を前記光変換層に伝達するように前記発光素子と前記光変換層との間に配置されている。 - 前記発光素子は、青色発光ダイオードチップであり、
前記光変換層は、前記青色発光ダイオードチップを覆うモールディング層に含まれることを特徴とする請求項15に記載のバックライトユニット。 - 前記白色光の色座標において、赤色頂点は0.6611<Cx<0.6821かつ0.3092<Cy<0.3220の領域に位置し、緑色頂点は0.1768<Cx<0.3061かつ0.6190<Cy<0.6615の領域に位置する、請求項15〜18のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 前記白色光の色座標において、赤色頂点は0.6747<Cx<0.6789かつ0.3097<Cy<0.3127の領域に位置し、緑色頂点は0.2352<Cx<0.2611かつ0.6420<Cy<0.6578の領域に位置する、請求項15〜19のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 前記白色光の色温度は、5900K〜14000Kの範囲にある、請求項15〜20のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
- 複数のカラーフィルタを含む液晶表示パネルと、
発光素子および前記発光素子が放出する光を白色光に変換する光変換層を含み、前記白色光を前記液晶表示パネルに供給するバックライトユニットと
を含み、
前記白色光がカラーフィルタを通過した後、色座標において、赤色頂点は0.65<Cx<0.69かつ0.29<Cy<0.33の領域に位置し、緑色頂点は0.17<Cx<0.31かつ0.61<Cy<0.70の領域に位置する、液晶表示装置。 - 前記光変換層は、量子ドット材料、樹脂および散乱剤を含む、請求項22に記載の液晶表示装置。
- 前記複数のカラーフィルタは、緑色カラーフィルタ、赤色カラーフィルタおよび青色カラーフィルタを含み、
前記白色光の緑色光成分は前記緑色カラーフィルタを通過する前と後の半値幅差が2nm以下であり、前記白色光の赤色光成分は前記赤色カラーフィルタを通過する前と後の半値幅差が2nm以下である、請求項22または23に記載の液晶表示装置。 - 前記白色光の色座標において、赤色頂点は0.6611<Cx<0.6821かつ0.3092<Cy<0.3220の領域に位置し、緑色頂点は0.1768<Cx<0.3061かつ0.6190<Cy<0.6615の領域に位置する、請求項22〜24のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
- 前記白色光の色座標において、赤色頂点は0.6747<Cx<0.6789かつ0.3097<Cy<0.3127の領域に位置し、緑色頂点は0.2352<Cx<0.2611かつ0.6420<Cy<0.6578の領域に位置する、請求項22〜25のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
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