JP2020068207A - 複合色変換光学材料を有するバックライトモジュール - Google Patents

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Abstract

【目的】複合色変換光学材料を有するバックライトモジュールを提供する。【解決手段】バックライトモジュールは、光源、導光板、および複合色変換層を含む。光源は、青色光を発光する。導光板は、光源に光結合され、且つ青色光は、導光板を透過する。複合色変換層は、導光板の上に配置される。複合色変換層は、少なくとも3種類の量子ドットを含み、前記少なくとも3種類の量子ドットは、複数のシアン量子ドットまたは複数の黄色量子ドットを含む。【選択図】図2B

Description

本発明は、複合色変換光学材料を有するバックライトモジュールに関するものである。
量子ドット(quantum dot)は、肉眼では見えない微小の半導体ナノ構造である。量子ドットが光に刺激されると、色光を発光する。光の色は、量子ドットの組成材料およびサイズ、形状によって決まるため、この特性により、量子ドットは、光源が発光した光の色を変更することができる。近年、量子ドットを有する高分子複合材料がバックライトやディスプレイ等の分野で幅広く使用されている。
しかしながら、単一の発光材料のみを有するディスプレイには、色域が狭い問題が存在する。発光材料を2種類に増やすとディスプレイの色域は増えるが、シアン(cyan)等のいくつかの特定の色を表現することができない。また、450nmの青色光を光源として使用すると、目が疲れやすく、目に有害である。現在、抗青色光フィルム等の青色光を減らす様々な技術や、画面の総青色光強度を減らすプログラムがあるが、これらの技術は、単に青色光の強度を減らすだけで、ディスプレイの色を黄色っぽくし、色域を狭くし、ディスプレイの色を歪める。
本発明は、多原色の超広色域を実現して、忠実な色再現性を増やすことのできる複数種類の量子ドットを有するバックライトモジュールを提供する。
本発明は、目に有害な青色光を減らしながら、同時に、広色域と忠実な色再現性を維持することのできる複数種類の量子ドットを有する別のバックライトモジュールを提供する。
本発明は、光源、導光板、および複合色変換層を含むバックライトモジュールを提供する。光源は、青色光を発光する。導光板は、光源に光結合され、且つ青色光は、導光板を透過する。複合色変換層は、導光板の上に配置される。複合色変換層は、少なくとも3種類の量子ドットを含み、前記少なくとも3種類の量子ドットは、複数のシアン量子ドットまたは複数の黄色量子ドットを含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した少なくとも3種類の量子ドットは、均一に混合された複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、および複数のシアン量子ドットを含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した少なくとも3種類の量子ドットは、均一に混合された複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、および複数の黄色量子ドットを含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した少なくとも3種類の量子ドットは、均一に混合された複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、複数のシアン量子ドット、および複数の黄色量子ドットを含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した複合色変換層は、第1層、第2層、および第3層を含む。第1層は、光源の近くにあり、且つ複数の第1量子ドットを含む。第2層は、第1層よりも光源から遠くにあり、且つ複数の第2量子ドットを含む。第3層は、第1層と第2層の間に配置され、且つ複数の第3量子ドットを含む。複数の第1量子ドットの発光波長は、複数の第3量子ドットの発光波長よりも大きく、且つ複数の第3量子ドットの発光波長は、複数の第2量子ドットの発光波長よりも大きい。
本発明の1つの実施形態において、上述した第3層と第1層および第2層は、直接接触し、且つ第1層、第2層、および第3層は、2つの基板の間に挟持される。
本発明の1つの実施形態において、上述したバックライトモジュールは、さらに、第1層と第3層の間に配置された、または第2層と第3層の間に配置された少なくとも1層の基板を含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した少なくとも1層の基板は、その中にバリア層を含まない。
本発明の1つの実施形態において、上述したバックライトモジュールは、さらに、2つの第1基板、2つの第2基板、および2つの第3基板を含む。第1層は、2つの第1基板の間に挟持される。第2層は、2つの第2基板の間に挟持される。第3層は、2つの第3基板の間に挟持される。2つの第1基板のうちの1つとそれに隣接する1つの第3基板は、直接接触し、且つ2つの第2基板のうちの1つとそれに隣接する1つの第3基板は、直接接触する。
本発明の1つの実施形態において、上述した複数の第1量子ドットは、複数の赤色量子ドットを含み、複数の第2量子ドットは、複数の緑色量子ドットを含み、且つ複数の第3量子ドットは、複数の黄色量子ドットを含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した複数の第1量子ドットは、複数の赤色量子ドットを含み、複数の第2量子ドットは、複数のシアン量子ドットを含み、且つ複数の第3量子ドットは、複数の緑色量子ドットを含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した複合色変換層は、さらに、第1層と第3層の間に配置され、且つ複数の第4量子ドットを含む第4層を含む。複数の第4量子ドットは、複数の黄色量子ドットを含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した第1層、第2層、第3層、および第4層は、それぞれ樹脂材料を含む。複数の第1量子ドット、複数の第2量子ドット、複数の第3量子ドット、および複数の第4量子ドットは、それぞれ樹脂材料の中に散布されて、埋め込まれる。樹脂材料は、前駆体で製造され、前駆体は、チオール基を有する界面活性剤を含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した界面活性剤は、下記式(I)、(II)、または(III)で表される化合物である:

式中、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は、互いに同じ、または異なり、それぞれ水素、CからC20のアルキル、CからC20のアルケニル、CからC20のアルキニル、CからC20のヒドロキシアルキル、CからC20のアルキルエステル、CからC20のアルキルケトン、CからC20のアルキルチオエーテル、およびCからC20のアルコキシからなる群より選択され、界面活性剤が式(I)の化合物の時、R1〜R4のうちの少なくとも2つがチオール基であり;界面活性剤が式(II)の化合物の時、R1〜R6のうちの少なくとも2つがチオール基であり;界面活性剤が式(III)の化合物の時、R1〜R3のうちの少なくとも2つがチオール基である。
本発明の1つの実施形態において、上述した前駆体は、5〜30重量%の2つのチオール基を少なくとも有する界面活性剤;30〜50重量%の第1アクリレートモノマー;15〜30重量%の第2アクリレートモノマー;5〜20重量%の架橋剤;および1〜2重量%の開始剤を含む。
本発明の1つの実施形態において、上述したバックライトモジュールは、光源、赤色蛍光体層、導光板、および複合色変換層を含む。光源は、青色光を発光する。赤色蛍光体層は、光源の上に配置される。導光板は、光源に光結合され、且つ青色光は、赤色蛍光体層と導光板を透過する。複合色変換層は、導光板の上に配置される。複合色変換層は、少なくとも2種類の量子ドットを含む。少なくとも2種類の量子ドットは、複数のシアン量子ドットまたは複数の黄色量子ドットを少なくとも含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した少なくとも2種類の量子ドットは、均一に混合された複数の緑色量子ドット、複数のシアン量子ドット、および複数の黄色量子ドットを含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した複合色変換層は、光源の近くにあり、且つ複数の黄色量子ドットを含む第1層と;第1層よりも光源から遠くにあり、且つ複数の緑色量子ドットを含む第2層とを含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した複合色変換層は、光源の近くにあり、且つ複数の緑色量子ドットを含む第1層と;第1層よりも光源から遠くにあり、且つ複数のシアン量子ドットを含む第2層とを含む。
本発明の1つの実施形態において、上述した複合色変換層は、第1層、第2層、および第3層を含む。第1層は、光源の近くにあり、且つ複数の黄色量子ドットを含む。第2層は、第1層よりも光源から遠くにあり、且つ複数のシアン量子ドットを含む。第3層は、第1層と第2層の間に配置され、且つ複数の緑色量子ドットを含む。
以上のように、本発明の実施形態は、異なる発光波長の複数種類の量子ドットを有するバックライトモジュールを提供して、多原色の超広色域を実現し、それにより、忠実な色再現性を増やすことができる。また、本発明の実施形態は、目に有害な青色光をシアン量子ドットが発光するシアン光に置き換えて、目を保護する効果を達成する。また、本発明の実施形態は、異なる発光波長を有する多種類の量子ドットを異なるレベルに分けて配置するため、比較的長い発光波長を有する量子ドットが比較的短い発光波長を有する量子ドットの放射光を吸収するのを防ぎ、それにより、二次光変換により光変換効率が下がるのを防ぐ。つまり、本発明の実施形態のバックライトモジュールは、光変換効率を上げることができ、それにより、ディスプレイのエネルギー効率と表示輝度を上げることができる。
本発明の上記および他の目的、特徴、および利点をより分かり易くするため、図面と併せた幾つかの実施形態を以下に説明する。
添付図面は、本発明の原理がさらに理解されるために含まれており、本明細書に組み込まれ、且つその一部を構成するものである。図面は、本発明の実施形態を例示しており、説明とともに、本発明の原理を説明する役割を果たしている。
図1は、本発明の1つの実施形態に係る表示装置の断面概略図である。 図2Aは、図1の各複合色変換層の拡大概略図である。 図2Bは、図1の各複合色変換層の拡大概略図である。 図2Cは、図1の各複合色変換層の拡大概略図である。 図2Dは、図1の各複合色変換層の拡大概略図である。 図2Eは、図1の各複合色変換層の拡大概略図である。 図2Fは、図1の各複合色変換層の拡大概略図である。 図2Gは、図1の各複合色変換層の拡大概略図である。 図3は、本発明の1つの実施形態に係る量子ドット層の拡大概略図である。 図4Aは、本発明の各実施形態のバックライトモジュールの断面概略図である。 図4Bは、本発明の各実施形態のバックライトモジュールの断面概略図である。 図4Cは、本発明の各実施形態のバックライトモジュールの断面概略図である。 図4Dは、本発明の各実施形態のバックライトモジュールの断面概略図である。 実験例1と比較例1の複合色変換層の発光強度と波長の関係図である。 実験例1、2および比較例1の複合色変換層の色度図(chromaticity diagram)である。 実験例3と比較例2の複合色変換層の発光強度と波長の関係図である。 実験例3、4および比較例2の複合色変換層の色度図である。
本実施形態の図面を参照しながら、本発明をより全面的に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる方法により体現することができるため、本文中で説明した実施形態のみに限定されるべきではない。図面においては、明確に示すため、層および領域の厚さを拡大する。同じまたは類似する参照番号は、同じまたは類似する装置を示すため、以下の各段落において説明を省略する。
図1は、本発明の1つの実施形態に係る表示装置の断面概略図である。図2A〜図2Gは、それぞれ図1の各複合色変換層の拡大概略図である。
図1を参照すると、本発明の第1実施形態の表示装置10は、バックライトモジュール100と、表示パネル200とを含む。バックライトモジュール100は、表示パネル200の一側(例えば、表示パネル200の下側)に配置される。いくつかの実施形態において、表示パネル200は、液晶表示パネルであってもよいが、本発明はこれに限定されない。上述した液晶表示パネルの組成および配置は、光学分野において通常の知識を有する者にとって周知であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
いくつかの実施形態において、バックライトモジュール100は、導光板102と、複数の光源104と、複合色変換層110と、反射層108とを含む。導光板102は、互いに反対側に配置された発光面102aおよび入光面102bを有する。本実施形態において、図1に示すように、導光板102の断面図は、矩形を示す。代わりの実施形態において、導光板102の断面図は、三角形、台形、またはその他の適切な形状であってもよい。1つの実施形態において、導光板102の導光媒体(medium)は、透明プラスチック、ガラス、または光を導光できる材料を含むことができる。代わりの実施形態において、導光板102は、ポリメチルメタクリレート(poly(methyl methacrylate), PMMA)、ポリカーボネート(polycarbonate, PC)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate, PET)、ポリイミド(polyimide, PI)、またはその他の適切な材料であってもよい。その他の実施形態において、導光板102は、ヘイズ(haze)が入光面102bから発光面102aの方向に徐々に増加するか、あるいはヘイズが一致している。ここで、ヘイズとは、全透過光の光強度に占める入射方向が2.5度以上逸れた部分の透過光の光強度の百分率を指し、透明媒体の光散乱状態の評価に用いることができる。つまり、この透明媒体のヘイズが大きければ大きいほど、その光沢と透明度(または画像鮮明度)は低くなる。逆に、この透明媒体のヘイズが小さければ小さいほど、その光沢と透明度(または画像鮮明度)は高くなる。
図1に示すように、光源104は、青色光BLを発射することができる。本実施形態において、光源104は、導光板102の入光面102bに配置され、直下型(direct-lit)構造を形成する。別の実施形態において、光源104を導光板102の側面に配置して、エッジライト型(edge-lit)構造を形成してもよい。1つの実施形態において、光源104は、発光ダイオード(light emitting diode, LED)、またはその他の適切な発光素子であってもよい。光源104が発光した青色光BLは、導光板102に光結合され、導光板102を透過して複合色変換層110に到達する。続いて、青色光BLは、複合色変換層110によって赤色光、緑色光、およびシアン光に部分的に変換されるため、青色光BL、赤色光、緑色光、およびシアン光が混合されて白色光WLになり、複合色変換層110上の表示パネル200に透過する。
反射層108は、導光板102の入光面102bに配置され、光源104が発光した青色光BLを複合色変換層110に反射し、それにより、複合色変換層110の発光効率を向上させる。1つの実施形態において、反射層108の材料は、反射効果を有する金属材料、例えば、金、銀、アルミニウム、銅、またはその他の適切な金属材料を含む。
複合色変換層110は、導光板102の出光面102aに配置される。1つの実施形態において、図2Aに示すように、複合色変換層110aは、樹脂材料の中に散布されて埋め込まれた少なくとも3種類の量子ドットを含む。1つの実施形態において、複合色変換層110aは、樹脂材料の中に均一に混合された複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、および複数のシアン量子ドットを含む。別の実施形態において、複合色変換層110aは、樹脂材料の中に均一に混合された複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、および複数の黄色量子ドットを含む。代わりの実施形態において、複合色変換層110aは、樹脂材料の中に均一に混合された複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、複数のシアン量子ドット、および複数の黄色量子ドットを含む。図2Aに示すように、複合色変換層110aは、2つの基板109の間に挟持される。いくつかの実施形態において、基板109は、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate, PET)、エポキシ樹脂、シリコン、アクリル等の類似材料を含むことができる。別の実施形態において、基板109は、輝度増強フィルム、偏光膜、散乱フィルム、光拡散フィルム等のその他の光学性質を有する光学フィルムであってもよい。代わりの実施形態において、基板109は、その中にバリア層(例えば、ダイヤモンド状炭素薄膜、酸化ケイ素層、酸化チタン層、酸化アルミニウム層、窒化ケイ素層等)を含むことにより、湿気、酸素、揮発性物質等の外部環境要因を有効に遮断してもよい。その他の実施形態において、基板109は、その中にバリア層を含まなくてもよい。
注意すべきこととして、1つの実施形態において、青色光光源104と複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、および複数の黄色量子ドットを組み合わせて四原色バックライトモジュールを構成することにより、多原色超広色域の効果を達成し、それにより、ディスプレイの忠実な色再現性を増やすことができる。別の実施形態において、青色光光源104と複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、および複数のシアン量子ドットが別の四原色バックライトモジュールを構成してもよく、シアン量子ドットは、490nmのシアン光を発光することができ、それにより、一部の目に有害な青色光(発光波長は約450nm)と置き換えることができる。つまり、シアン量子ドットを有する別の四原色バックライトモジュールは、広色域を犠牲にせずに、青色光の強度を減らし、目を保護する効果を達成することができる。代わりの実施形態において、青色光光源104と複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、複数のシアン量子ドット、および複数の黄色量子ドットが五原色バックライトモジュールを構成してもよい。この状況において、この五原色バックライトモジュールは、さらに広い色域を有するだけでなく、目を保護する効果を達成することができる。その他の実施形態において、青色光光源104と複数の赤色量子ドットが発光する赤色光を混合して、マゼンタ(magenta)色を形成してもよい。したがって、青色光光源104と複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、複数のシアン量子ドット、および複数の黄色量子ドットが六原色バックライトモジュールを構成することにより、超広色域と目を保護する効果を達成することができる。
図2Aに示す複合色変換層110aは、少なくとも3種類の量子ドットを混合した混合量子ドット層であるが、本発明はこれに限定されない。別の実施形態において、図2Bに示すように、複合色変換層110bは、第1層112、第2層116、および第3層114を含む。第1層112は、光源104の近くにあり、且つ複数の第1量子ドットを含む。第2層116は、第1層112よりも光源104から遠くにあり、且つ複数の第2量子ドットを含む。第3層114は、第1層112と第2層116の間に配置され、且つ複数の第3量子ドットを含む。図2Bに示すように、複合色変換層110bは、2つの基板109の間に挟持されてもよい。
注意すべきこととして、第1量子ドットの発光波長は、第3量子ドットの発光波長よりも大きく、且つ第3量子ドットの発光波長は、第2量子ドットの発光波長よりも大きい。つまり、量子ドットの発光波長は、光源104の近くから光源104の遠くに向かう方向に徐々に減少する。この状況において、比較的長い発光波長を有する量子ドットが比較的短い発光波長を有する発射光を吸収して二次変換し、複合色変換層110bの光変換効率を下げるのを防ぐことができる。例を挙げて説明すると、第1量子ドットは、赤色量子ドットであってもよく、第2量子ドットは、緑色量子ドットであってもよく、第3量子ドットは、黄色量子ドットであってもよい。一般的には、赤色量子ドットは、青色光を吸収するだけでなく、黄色または緑色量子ドットが発光した黄色または緑色光も吸収してから、赤色光に変換する。この状況で、赤色量子ドットは、2回変換されるため(つまり、青色光→黄色または緑色光→赤色光)、光変換効率が低くなる。一方、黄色または緑色量子ドットは、黄色または緑色光が赤色量子ドットに吸収されることにより、複合色変換層の黄色または緑色光を弱める。本実施形態において、赤色量子ドット、緑色量子ドット、および黄色量子ドットは、それぞれ異なるレベルの層に配置される。赤色量子ドットは、光源104に近い第1層112(以下、赤色量子ドット層112と称す)の中に配置され、緑色量子ドットは、光源104から離れた第2層116(以下、緑色量子ドット層116と称す)の中に配置され、黄色量子ドットは、赤色量子ドット層112と緑色量子ドット層116の間の第3層114(以下、黄色量子ドット層114と称す)の中に配置される。この状況で、青色光BLは、まず、赤色量子ドット層112を通過し、一部の青色光BLを赤色光に変換する。続いて、別の部分の青色光BLと赤色光が黄色量子ドット層114と緑色量子ドット層116を通過して、別の部分の青色光BLを黄色光と緑色光に変換する。黄色光と緑色光は、赤色量子ドット層112を通過しないため、赤色量子ドットが黄色光または緑色光を吸収して二次光変換されることにより光変換効率が下がるのを防ぐことができる。同様に、緑色光も黄色量子ドット層を通過しないため、二次光変換されることにより光変換効率が下がるのを防ぐことができる。つまり、本実施形態は、赤色量子ドット層112、黄色量子ドット層114、および緑色量子ドット層116を異なるレベルに分けて配置することにより、量子ドットが二次光変換されて光変換効率が下がるのを防ぐことができる。したがって、本実施形態は、赤色量子ドット層112、黄色量子ドット層114、および緑色量子ドット層116の光変換効率を上げることができ、それにより、この複合色変換層110bを含む表示装置のエネルギー効率および表示輝度を上げることができる。
また、本実施形態は、赤色量子ドット層112、黄色量子ドット層114、および緑色量子ドット層116を異なるレベルに分けて配置するため、同じ色の量子ドットが相互作用することにより、発光強度に影響を与えるのを防ぐことができる。したがって、本実施形態は、その他の色の量子ドットの発光強度に同時に影響を与えずに、どんな種類の量子ドットの濃度も調整することができる。つまり、本実施形態の複合色変換層の配置は、白色点の調整を簡易化して、所望の色点と光学特性を正確に表現することができる。また、図2Bに示すように、青色光光源104と複数の赤色量子ドット112、複数の黄色量子ドット層114、および複数の緑色量子ドット116を組み合わせて四原色バックライトモジュールを構成することにより、多原色超広色域の効果を達成し、それにより、ディスプレイの忠実な色再現性を増やすことができる。
図2Cを参照すると、代わりの実施形態において、複合色変換層110cは、赤色量子ドット層112、緑色量子ドット層116、およびシアン量子ドット層118を含む。赤色量子ドット層112は、光源104の近くにある。シアン量子ドット層118は、赤色量子ドット層112よりも光源104から遠くにある。緑色量子ドット層116は、赤色量子ドット層112とシアン量子ドット層118の間に配置される。図2Cに示すように、複合色変換層110cは、2つの基板109の間に挟持されてもよい。本実施形態において、赤色量子ドット層112、緑色量子ドット層116、およびシアン量子ドット層118は、異なるレベルに分けて配置されるため、赤色量子ドット層112、緑色量子ドット層116、およびシアン量子ドット層118の光変換効率を上げるだけでなく、白色点の調整を簡易化することもできる。また、青色光光源104と赤色量子ドット層112、緑色量子ドット層116、およびシアン量子ドット層118が別の四原色バックライトモジュールを構成することにより、青色光の強度を減らし、それにより、目を保護する効果を達成してもよい。
図2Dを参照すると、複合色変換層110dの配置と複合色変換層110cの配置は同じであり、上述した段落において詳しく説明してあるため、ここでは繰り返し説明しない。両者の相違点は、複合色変換層110dが、さらに、赤色量子ドット層112と緑色量子ドット層116の間に配置された黄色量子ドット層114(第4層とも称す)を含むことである。本実施形態において、赤色量子ドット層112、黄色量子ドット層114、緑色量子ドット層116、およびシアン量子ドット層118を異なるレベルに分けて配置することにより、赤色量子ドット層112、黄色量子ドット層114、緑色量子ドット層116、およびシアン量子ドット層118の光変換効率を上げるだけでなく、白色点の調整を簡易化することもできる。また、青色光光源104と赤色量子ドット層112、黄色量子ドット114層、緑色量子ドット層116、およびシアン量子ドット層118が五原色バックライトモジュールを構成してもよい。この状況において、この五原色バックライトモジュールは、さらに広い色域を有するだけでなく、目を保護する効果も達成する。その他の実施形態において、青色光光源104と複数の赤色量子ドット層112は、青色と赤色光を混合して形成されたマゼンタ光を生成してもよい。したがって、青色光光源104と赤色量子ドット層112、黄色量子ドット層114、緑色量子ドット層116、およびシアン量子ドット層118が六原色バックライトモジュールを構成することにより、超広色域と目を保護する効果を達成してもよい。
1つの実施形態において、図2Bに示した黄色量子ドット層114と赤色量子ドット層112および緑色量子ドット層116は、直接接触しているが、本発明はこれに限定されない。その他の実施形態において、黄色量子ドット層114は、赤色量子ドット層112および緑色量子ドット層116に直接接触しなくてもよい。図2Eを参照すると、基板111、113を赤色量子ドット層112と黄色量子ドット層114の間に配置して、赤色量子ドット層112と黄色量子ドット層114を分離してもよい。基板113、115を黄色量子ドット層114と緑色量子ドット層116の間に配置して、黄色量子ドット層114と緑色量子ドット層116を分離してもよい。具体的に説明すると、赤色量子ドット層112を2つの第1基板111の間に挟持して、第1積層S1を形成し、黄色量子ドット層114を2つの第2基板113の間に挟持して、第2積層S2を形成し、且つ緑色量子ドット層116を2つの第3基板115の間に挟持して、第3積層S3を形成してもよい。続いて、第1積層S1、第2積層S2、および第3積層S3を順番に堆積して、複合色変換層110eを形成する。別の実施形態において、黄色量子ドット層114、赤色量子ドット層112、および緑色量子ドット層116の間にそれぞれ単一層の基板、2層の基板、またはさらに多くの層の基板を配置して、異なる量子ドット層を分けてもよい。基板111、113、115の材料と基板109の材料は類似しており、上述した段落において詳しく説明してあるため、ここでは繰り返し説明しない。
図2Cに示した緑色量子ドット層116と赤色量子ドット層112およびシアン量子ドット層118は直接接触しているが、本発明はこれに限定されない。その他の実施形態において、緑色量子ドット層116は、赤色量子ドット層112およびシアン量子ドット層118に直接接触しなくてもよい。図2Fを参照すると、赤色量子ドット層112を2つの第1基板111の間に挟持して、第1積層S1を形成し、緑色量子ドット層116を2つの第3基板115の間に挟持して、第3積層S3を形成し、且つシアン量子ドット層118を2つの第4基板117の間に挟持して、第4積層S4を形成してもよい。続いて、第1積層S1、第3積層S3、および第4積層S4を順番に堆積して、複合色変換層110fを形成する。別の実施形態において、緑色量子ドット層116、赤色量子ドット層112、およびシアン量子ドット層118の間にそれぞれ単一層の基板、2層の基板、またはさらに多くの層の基板を配置して、異なる量子ドット層を分けてもよい。
1つの実施形態において、図2Dが示す赤色量子ドット層112、黄色量子ドット層114、緑色量子ドット層116、およびシアン量子ドット層118は、互いに直接接触しているが、本発明はこれに限定されない。その他の実施形態において、図2Gを参照すると、赤色量子ドット層112を2つの第1基板111の間に挟持して、第1積層S1を形成し、黄色量子ドット層114を2つの第2基板113の間に挟持して、第2積層S2を形成し、緑色量子ドット層116を2つの第3基板115の間に挟持して、第3積層S3を形成し、且つシアン量子ドット層118を2つの第4基板117の間に挟持して、第4積層S4を形成してもよい。続いて、第1積層S1、第2積層S2、第3積層S3、および第4積層S4を順番に堆積して、複合色変換層110gを形成する。別の実施形態において、赤色量子ドット層112、黄色量子ドット層114、緑色量子ドット層116、およびシアン量子ドット層118の間にそれぞれ単一層の基板、2層の基板、またはさらに多くの層の基板を配置して、異なる量子ドット層を分けてもよい。
図3は、本発明の第1実施形態に係る量子ドット層の拡大概略図である。以下の実施形態において、図3の量子ドット層120は、図2A〜図2Gに示した量子ドット層112、114、116、118のうちのいずれか1層であってもよいが、本発明はこれに限定されない。また、図2A〜図2Gと図3が示す量子ドット層は、いずれも薄膜状であるが、本発明はこれに限定されない。その他の実施形態において、上述した量子ドット層は、実際の必要に応じて、異なる形状または異なる構造、例えば、点状構造、線状構造、膜状構造、立方体構造、円柱状構造、三角柱状構造、半球体構造、またはその組み合わせを形成してもよい。
具体的に説明すると、図3に示すように、量子ドット層120は、樹脂材料124の中に散布されて埋め込まれた発光材料122を含む。1つの実施形態において、発光材料122の含有量は、0.01〜15重量%である。本実施形態において、発光材料122は、量子ドットを含む。上述した量子ドットは、コア、コア−シェル、コア−合金層−シェル、またはその組み合わせを含む。上述した量子ドットの粒径またはサイズは、必要に応じて(例えば、異なる色の可視光を発光して)調整することができ、本発明はこれに限定されない。
1つの実施形態において、上述した「コア」は、例えば、CdS、CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、HgS、HgSe、HgTe、GaN、GaP、GaAs、InP、InAs、InSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、SiC、Fe、Pt、Ni、Co、Al、Ag、Au、Cu、FePt、Si、Ge、PbS、PbSe、PbTe、およびその合金からなる群より選択される少なくとも1つであってもよい。1つの実施形態において、上述した「シェル」は、例えば、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、CdTe、HgS、HgSe、HgTe、AlN、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、GaAs、GaSb、GaSe、InN、InP、InAs、InSb、TlN、TlP、TlAs、TlSb、PbS、PbSe、PbTe、およびその合金からなる群より選択される少なくとも1つであってもよい。上述したコアまたは上述したシェルは、異なる必要に応じて選択することができ、本発明はこれに限定されない。
1つの実施形態において、樹脂材料124の含有量は、85〜99.99重量%である。いくつかの実施形態において、樹脂材料124は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン(silicone)、またはその組み合わせであってもよい。具体的に説明すると、樹脂材料124は、前駆体で製造されたアクリレートポリマーである。上述した前駆体は、30〜50重量%の第1アクリレートモノマー、15〜30重量%の第2アクリレートモノマー、5〜30重量%のチオール基を有する界面活性剤、5〜20重量%の架橋剤、および1〜2重量%の開始剤を含む。代わりの実施形態において、上述した界面活性剤の含有量は、上述した第1アクリレートモノマーの含有量よりも少ない。いくつかの実施形態において、量子ドット層112、114、116、118は、同じ材料で構成された前駆体を含んでもよく、あるいは異なる材料で構成された前駆体を含んでもよい。その他の実施形態において、量子ドット層112、114、116、118は、同じ含有量の発光材料122、樹脂材料124を含んでもよく、あるいは異なる含有量の発光材料122、樹脂材料124を含んでもよい。
1つの実施形態において、第1アクリレートモノマーの分子量は、100〜1,000の間である。第1アクリレートモノマーは、メチルメタクリレート(methyl methacrylate)、エチルメタクリレート(ethyl methacrylate)、イソプロピルメタクリレート(isopropyl methacrylate)、n−ブチルメタクリレート(n-butyl methacrylate)、イソブチルメタクリレート(isobutylmethacrylate)、tert−ブチルメタクリレート(tert-butyl methacrylate)、n−アミルメタクリレート(n-amyl methacrylate)、イソアミルメタクリレート(isoamyl methacrylate)、n−ヘキシルメタクリレート(n-hexyl methacrylate)、トリデシルメタクリレート(tridecyl methacrylate)、ステアリルメタクリレート(stearyl methacrylate)、デシルメタクリレート(decyl methacrylate)、ドデシルメタクリレート(dodecyl methacrylate)、メトキシジエチレングリコールメタクリレート(methoxydiethylene glycol methacrylate)、フェニルメタクリレート(phenyl methacrylate)、フェノキシエチルメタクリレート(phenoxyethyl methacrylate)、テトラヒドロフルフリルメタクリレート(tetrahydrofurfuryl methacrylate)、tert−シクロヘキシルメタクリレート(tert-butylcyclohexyl methacrylate)、ベヘニルメタクリレート(behenyl methacrylate)、ジシクロペンタニルメタクリレート(dicyclopentanyl methacrylate)、ジシクロペンタニルオキシエチルメタクリレート(dicyclopentenyloxyethyl methacrylate)、2−エチルヘキシルメタクリレート(2-ethylhexylmethacrylate)、オクチルメタクリレート(octyl methacrylate)、イソオクチルメタクリレート(isooctyl methacrylate)、ヘキサデシルメタクリレート(hexadecyl methacrylate)、オクタデシルメタクリレート(octadecyl methacrylate)、ベンジルメタクリレート(benzyl methacrylate)、2−フェニルエチルメタクリレート(2-phenylethylmethacrylate)、2−フェノキシエチルアクリレート(2-phenoxyethyl acrylate)、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート(cyclic trimethylolpropane formal acrylate)、シクロヘキシルメタクリレート(cyclohexyl methacrylate)、および4−tert−ブチルシクロヘキシルアクリレート(4-tert-butylcyclohexylacrylate)からなる群より選択することができる。ただし、本発明はこれに限定されず、その他の実施形態において、異なる必要に応じて、文献に基づいて適切な第1アクリレートモノマーを選択することができる。
1つの実施形態において、第2アクリレートモノマーの分子量は、200〜10,000の間である。いくつかの実施形態において、第2アクリレートモノマーの分子量は、第1アクリレートモノマーの分子量よりも多い。代わりの実施形態において、第2アクリレートモノマーは、第1アクリレートモノマーと異なる。第2アクリレートモノマーは、例えば、ネオペンチルグリコールプロポキシレートジアクリレート(neopentyl glycol propoxylate diacrylate)、ジエチレングリコールジメタクリレート(diethylene glycol dimethacrylate)、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート(1,6-hexanedioldiacrylate)、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート(1,6-hexanediol dimethacrylate)、1,12−ドデカンジオールジメタクリレート(1,12-dodecanediol dimethacrylate)、またはトリアリルイソシアヌレート(triallyl isocyanurate)であってもよい。ただし、本発明はこれに限定されず、その他の実施形態において、異なる必要に応じて、文献に基づいて適切な第2アクリレートモノマーを選択することができる。
1つの実施形態において、上述した界面活性剤は、少なくとも2つのチオール基を有する。その他の実施形態において、上述した界面活性剤は、マルチチオール基を有する化合物であってもよい。
代わりの実施形態において、上述した界面活性剤は、下記式(I)、(II)、または(III)で表される化合物である:
式中、R1、R2、R3、R4、R5およびR6は、互いに同じ、または異なり、それぞれ水素、CからC20のアルキル、CからC20のアルケニル、CからC20のアルキニル、CからC20のヒドロキシアルキル、CからC20のアルキルエステル、CからC20のアルキルケトン、CからC20のアルキルチオエーテル、およびCからC20のアルコキシからなる群より選択され、上述した界面活性剤が式(I)の化合物の時、R1〜R4のうちの少なくとも2つがチオール基であり;上述した界面活性剤が式(II)の化合物の時、R1〜R6のうちの少なくとも2つがチオール基であり;上述した界面活性剤が式(III)の化合物の時、R1〜R3のうちの少なくとも2つがチオール基である。
1つの実施形態において、CからC20のアルキルは、直鎖または分岐鎖のアルキルであってもよい。CからC20のアルキルは、例えば、メチル、エチル、プロピル、n−ブチル、イソブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、またはそれに類似する基であってもよい;ただし、本発明はこれに限定されない。
1つの実施形態において、CからC20のアルケニルは、直鎖または分岐鎖のアルケニルであってもよい。CからC20のアルケニルは、例えば、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、またはそれに類似する基であってもよい;ただし、本発明はこれに限定されない。
1つの実施形態において、CからC20のアルキニルは、直鎖または分岐鎖のアルキニルであってもよい。CからC20のアルキニルは、例えば、エチニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニル、またはそれに類似する基であってもよい;ただし、本発明はこれに限定されない。
1つの実施形態において、CからC20のヒドロキシアルキルは、直鎖または分岐鎖のヒドロキシアルキルであってもよい。CからC20のヒドロキシアルキルは、例えば、ヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシペンチル、ヒドロキシヘキシル、ヒドロキシヘプチル、またはそれに類似する基であってもよい;ただし、本発明はこれに限定されない。
1つの実施形態において、CからC20のアルキルエステルは、直鎖または分岐鎖のアルキルエステルであってもよい。CからC20のアルキルエステルは、例えば、メタン酸メチル、エタン酸メチル、プロパン酸エチル、ブタン酸エチル、吉草酸メチル、ヘキサン酸メチル、 ヘプタン酸メチル、またはそれに類似する基であってもよい;ただし、本発明はこれに限定されない。
1つの実施形態において、CからC20のアルキルケトンは、直鎖または分岐鎖のアルキルケトンであってもよい。CからC20のアルキルケトンは、例えば、エチルプロパノン、エチルブタノン、メチルペンタノン、メチルヘキサノン、メチルヘプタノン、メチルオクタノン、またはそれに類似する基であってもよい;ただし、本発明はこれに限定されない。
1つの実施形態において、CからC20のアルキルチオエーテルは、直鎖または分岐鎖のアルキルチオエーテルであってもよい。CからC20のアルキルチオエーテルは、例えば、ジメチルスルファニル、ジエチルスルファニル、エチルプロピルスルファニル、メチルブチルスルファニル、ブチルスルファニル、メチルペンチルスルファニル、メチルヘキシルスルファニル、メチルヘプチルスルファニル、またはそれに類似する基であってもよい;ただし、本発明はこれに限定されない。
1つの実施形態において、CからC20のアルコキシは、直鎖または分岐鎖のアルコキシであってもよい。CからC20のアルコキシは、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、またはそれに類似する基であってもよい;ただし、本発明はこれに限定されない。
別の実施形態において、上述した界面活性剤は、上の式(I)、(II)、または(III)であり、R1〜R6のうちの少なくとも2つは、チオール基を有するCからC20のアルキルである。例えば、R1およびR2は、いずれもチオール基を有するCからC20のアルキルであり;R1、R2およびR3は、いずれもチオール基を有するCからC20のアルキルであり;R1、R2、R3およびR4は、いずれもチオール基を有するCからC20のアルキルであり;R1、R3、R4およびR6は、いずれもチオール基を有するCからC20のアルキルであり;R1、R4、R5およびR6は、いずれもチオール基を有するCからC20のアルキルである。ただし、本発明はこれに限定されず、代わりの実施形態において、上述したCからC20のアルキルをCからC20のアルケニル、CからC20のアルキニル、CからC20のヒドロキシアルキル、CからC20のアルキルエステル、CからC20のアルキルケトン、CからC20のアルキルチオエーテル、およびCからC20のアルコキシと置き換えてもよい。
具体的な実施形態において、上述した界面活性剤は、プロパンジチオール(propanedithiol)、2,2’−チオジエタンチオール(thiodiethanethiol)、1,3−ベンゼンジチオール(benzenedithiol)、1,3−ベンゼンジメタンチオール(benzenedimethanethiol)、グリコールジメルカプトアセテート(glycol dimercaptoacetate)、トリメチロールプロパントリメルカプトアセテート(trimethylolpropanetrimercaptoacetate)、トリス[2−(3−メルカプトプロピオニルオキシ)−エチル]−イソシアヌレート(tris[2-(3-mercaptopropionyloxy)ethyl]isocyanurate)からなる群より選択される化合物であってもよい;ただし、本発明はこれに限定されない。
1つの実施形態において、上述した界面活性剤の分子量は、100〜1,000の間である。代わりの実施形態において、上述した界面活性剤の分子量は、100〜500の間である。
注意すべきこととして、上述した界面活性剤は、複数のチオール基を有し、発光材料122(以下、量子ドット122と称す)を均一に分散させて、量子ドット122の凝集を防ぐのに役立つ。また、上述した界面活性剤は、量子ドット122の外部環境要因に対する抵抗力を増やすこともできる。具体的に説明すると、上述した界面活性剤は、複数のチオール基を有するため、上述したチオール基の全てが量子ドット122と反応するというわけではなく、量子ドット層115内のその他の化合物と架橋結合することができるため、比較的安定した光学フィルムを形成する。つまり、本実施形態の界面活性剤の一部のチオール基が量子ドット122と反応し、上述した界面活性剤の別の部分のチオール基がその他の化合物と架橋結合する。したがって、周知の光学フィルム(アミン化合物を使用する)と比較して、本実施形態において形成される光学フィルムは、安定性が比較的優れている。つまり、上述した光学フィルムが光線に照射される、あるいは水、湿気、酸素等の外部干渉因子と接触しても、外部干渉因子は、光学フィルムの効能に影響を与えないため、バリア材(例えば、バリア層)の必要を有効に排除することができる。
1つの実施形態において、上述した架橋剤は、分子量が100〜2,000の間の適切なアクリル酸化合物であってもよいが、本発明はこれに限定されない。上述した架橋剤は、例えば、4−ヒドロキシブチルアクリレート(4-hydroxybutyl acrylate)、4−ヒドロキシブチルアクリレートギリシジルエーテル(4-hydroxybutyl acrylate glycidylether)、ジアリルフタレート(diallyl phthalate)、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレート(1,4-cyclohexane dimethanol monoacrylate)、トリメタアリルイソシアヌレート(trimethallyl isocyanurate)、または[2[1,1−ジメチル−2−[(1−オキソアリル)オキシ]エチル]−5−エチル−1,3−ジオキサン−5−イル]メチルアクリレートであってもよい。
1つの実施形態において、上述した開始剤は、光開始剤または熱開始剤であってもよい。本実施形態において、光学複合材料10は、例えば、光開始剤である。つまり、本実施形態の光学複合材料10は、光線を照射することにより最小の硬化時間で簡単に得ることができる。その他の実施形態において、上述した開始剤は、ベンゾインエーテル、ベンジルケタール、a−ジアルコキシ−アセトフェノン(a-dialkoxy-acetophenone)、a−アミノ−アルキルフェノン(a-amino-alkylphenone)、アシルホスフィンオキシド(acylphosphine oxide)、ベンゾフェノン(benzophenone)、チオキサントン(thioxanthone)、チタノセン(titanocene)、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン(1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone)、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−1−プロパノン(2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-1-propanone)、2−ヒドロキシ−1−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]−2−メチル−1−プロパノン(2-hydroxy-1-[4-(2-hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanone)、メチルベンゾイルホルメート(methylbenzoylformate)、オキシ−フェニル−酢酸(oxy-phenyl-acetic acid)、2−[2−オキソ−2フェニル−アセトキシ−エトキシ]−エチルエーテル(2-[2 oxo-2 phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethyl ester)、オキシ−フェニル−酢酸2−[2−ヒドロキシ−エトキシ]−エチルエステル(oxy-phenyl-acetic 2-[2-hydroxy-ethoxy]-ethyl ester)、α−ジメトキシ−α−フェニルアセトフェノン(alpha-dimethoxy-alpha-phenylacetophenone)、2−ベンジル−2−(ジメチルアミノ)−1−[4−(4−モルフォリニル)フェニル]−1−ブタノン(2-benzyl-2-(dimethylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanone)、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−(4−モルフォリニル)−1−プロパノン(2-methyl-1-[4-(methylthio)phenyl]-2-(4-morpholinyl)-1-propanone)、およびジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾイル)ホスフィンオキシド(diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphine oxide)を含むことができるが、本発明はこれに限定されない。
1つの実施形態において、量子ドット層120は、さらに、粒子を含み、その含有量は、発光材料122と樹脂材料124の合計よりも少ない。上述した粒子は、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、シリカ、酸化ジルコニウム、三酸化アンチモン、アルミナ、ロンスダレイト(lonsdaleite)、ダイヤモンド状炭素膜、オキシ塩化ビスマス(bismuth oxychloride, BiOCl)、チタン酸バリウム、ニオブ酸カリウムリチウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、プルースタイト(proustite)、ポリフルオロオレフィン(polyfluoroolefin)、ポリカーボネート、ポリスチレン、およびその任意の組み合わせからなる群より選択される。上述した粒子の粒径は、0.02〜30μmの間であってもよい。上述した粒子は、入射光を散乱させて、入射光と発光材料122が接触する確率を増やすために使用され、それにより、発光材料122の入射光に対する吸収と変換を増やすことができる。上述した粒子は、放射光を散乱させて、放射光と量子ドット層120の表面が相互作用する確率を増やし、それにより、上述した量子ドット層120の変換効率を上げることができる。
図4A〜図4Dは、それぞれ本発明の各実施形態のバックライトモジュールの断面概略図である。以下の実施形態において、図面を簡潔にするため、光源104、赤色蛍光体層412、および複合色変換層410a、410b、410c、410dのみを示し、導光板と反射層を省略する。導光板と反射層の配置については、図1の説明を参照されたい。
図4Aを参照すると、本実施形態は、光源104、赤色蛍光体層412、および複合色変換層410aを含む別のバックライトモジュール400aを提供する。本実施形態において、光源104は、青色光を発光するLEDであってもよい。赤色蛍光体層412は、赤色発光蛍光体(red-emitting phosphor)と混合した封止剤であってもよい。いくつかの実施形態において、赤色発光蛍光体は、主要発光波長が590nm〜680nmの蛍光物質(phosphor material)、例えば、KSF(K2SiF6:Mn4+)、CaAlSiN3:Eu2+、YVO4:Eu3+、LiEuW28、Y22S:Eu3+、またはその組み合わせであってもよいが、本発明はこれに限定されない。
図4Aに示すように、光源104が発光した青色光は、赤色蛍光体層412を透過して、青色光と赤色光を混合したマゼンタ光MLを形成し、それを導光板(図示せず)に光結合して、導光板102を複合色変換層410aに透過させる。続いて、混合光MLの中の青色光が複合色変換層410aにより緑色光、シアン光、および/または黄色光に部分的に変換されるため、混合光ML、緑色光、シアン光、赤色光、および/または黄色光が混合されて白色光WLになり、複合色変換層410a上の表示パネル(図示せず)に透過する。
図4Aに示すように、複合色変換層410aは、樹脂材料の中に散布されて埋め込まれた少なくとも2種類の量子ドットを含む。1つの実施形態において、複合色変換層410aは、樹脂材料の中に均一に混合された複数の緑色量子ドットおよび複数の黄色量子ドットを含む。別の実施形態において、複合色変換層410aは、樹脂材料の中に均一に混合された複数の緑色量子ドットおよび複数のシアン量子ドットを含む。代わりの実施形態において、複合色変換層410aは、樹脂材料の中に均一に混合された複数の緑色量子ドット、複数のシアン量子ドット、および複数の黄色量子ドットを含む。図4Aに示すように、複合色変換層410aは、2つの基板409の間に挟持される。量子ドットの材料、樹脂材料、および基板409の材料については、上述した段落において詳しく説明してあるため、ここでは説明を省略する。
図4Aに示す複合色変換層410aは、少なくとも2種類の量子ドットを含む混合量子ドット層であるが、本発明はこれに限定されない。別の実施形態において、図4Bに示すように、バックライトモジュール400bは、複合色変換層410bを含み、且つ複合色変換層410bは、第1層414および第2層416を含む。第1層414は、光源104の近くにあり、且つ複数の第1量子ドット(例えば、黄色量子ドット)を含み、以下、黄色量子ドット層414と称す。第2層416は、第1層414よりも光源104から遠くにあり、且つ複数の第2量子ドット(例えば、緑色量子ドット)を含み、以下、緑色量子ドット層416と称す。図4Bに示すように、複合色変換層410bも2つの基板409の間に挟持される。
図4Cを参照すると、代わりの実施形態において、バックライトモジュール400cは、複合色変換層410cを含み、且つ複合色変換層410cは、緑色量子ドット層416とシアン量子ドット層418を含む。緑色量子ドット層416は、シアン量子ドット層418よりもさらに光源104の近くにある。
図4Dを参照すると、バックライトモジュール400dの配置とバックライトモジュール400cの配置は、同じであり、且つ上述した段落において詳しく説明してあるため、ここでは説明を省略する。両者の異なる点は、バックライトモジュール400dの複合色変換層410dがさらに黄色量子ドット層414を含み、且つ緑色量子ドット層416が黄色量子ドット層414とシアン量子ドット層418の間に配置されることである。
上述した実施形態において、図2Aの複合色変換層110aの中の赤色量子ドットを赤色蛍光体層412に置き換えるとともに、赤色蛍光体層412を青色光光源104のカプセル化に使用する。したがって、超広色域と目を保護する効果を有するだけでなく、本実施形態のバックライトモジュール400a、400b、400c、400dは、簡易構造、成熟した技術、低コスト等の利点も有する。また、図4B〜図4Dに示した各量子ドット層は、直接接触しているが、本発明はこれに限定されない。その他の実施形態において、隣接する2つの量子ドット層の間に基板を有し、直接接触していなくてもよい。
以下、本発明の実施例を提供して、本発明についてより具体的に説明する。しかしながら、以下の実験例に示す材料、使用方法等は、本発明の精神を逸脱しない範囲で、適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は、以下の実験例により限定的に解釈されるものではない。
比較例1
0.09wt%の赤色量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、0.91wt%の緑色量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、および樹脂材料(アクリル樹脂)に製造された前駆体を混合し、紫外光(UV)で混合量子ドット層に硬化させた。この混合量子ドット層を図1のバックライトモジュール100の中に入れ、ルミノメーター(luminometer)を使用して上述した混合量子ドット層を測定し、その結果を図5と図6に示した。
実験例1
まず、0.09wt%の赤色量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、0.9wt%の緑色量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、2.7wt%のシアン量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、および樹脂材料(アクリル樹脂)に製造された前駆体を混合し、UVで混合量子ドット層に硬化させた。そして、混合量子ドット層を図1のバックライトモジュール100の中に入れた。その後、ルミノメーターを使用して上述した混合量子ドット層を測定し、その結果を図5と図6に示した。
実験例2
まず、0.09wt%の赤色量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、1.8wt%の緑色量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、0.3wt%の黄色量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、および樹脂材料(アクリル樹脂)に製造された前駆体を混合し、UVで混合量子ドット層に硬化させた。そして、混合量子ドット層を図1のバックライトモジュール100の中に入れた。その後、ルミノメーターを使用して上述した混合量子ドット層を測定し、その結果を図6に示した。
図5を参照すると、実験1のシアン量子ドットが発光した一部のシアン光(発光波長は約490nm)が光源104からの青色光(発光波長は約450nm)に取って代わるため、比較例1の光源104からの青色光と比較して、実験例1の光源104からの青色光は比較的低い。これは、目に有害な青色光を有効に減らすことにより、目を保護する効果を達成している。また、図6からわかるように、実験例1の色域は、減少していない。つまり、シアン量子ドットを有するディスプレイは、青色光を有効に減らすだけでなく、ディスプレイの色域と忠実な色再現性を維持することもできる。また、図6からわかるように、比較例1と比較して、実験例2の黄色量子ドットを有するディスプレイは、ディスプレイの色域と忠実な色再現性を増やすことができる。
比較例2
0.9wt%の緑色量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)および樹脂材料(アクリル樹脂)に製造された前駆体を混合し、UVで緑色量子ドット層に硬化させた。続いて、KSFと封止剤(ダウコーニング(Dow Corning(R))から購入したOE−6370HF)を混合した後、青色LEDのカプセル化に使用した。その後、上述した緑色量子ドット層をカプセル化した青色LEDの上に配置し(その構造は、図4Aのバックライトモジュール400aに示した通りである)、ルミノメーターを使用して測定し、その結果を図7と図8に示した。
実験例3
2.7wt%のシアン量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、0.9wt%の緑色量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、および樹脂材料(アクリル樹脂)に製造された前駆体を混合し、UVで混合量子ドット層に硬化させた。続いて、KSFと封止剤(ダウコーニングから購入したOE−6370HF)を混合した後、青色LEDのカプセル化に使用した。その後、上述した緑色量子ドット層をカプセル化した青色LEDの上に配置し(その構造は、図4Aのバックライトモジュール400aに示した通りである)、ルミノメーターを使用して測定し、その結果を図7と図8に示した。
実験例4
0.3wt%の黄色量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、1.8wt%の緑色量子ドット(CdSe/ZnS量子ドット)、および樹脂材料(アクリル樹脂)に製造された前駆体を混合し、UVで混合量子ドット層に硬化させた。続いて、KSFと封止剤(ダウコーニングから購入したOE−6370HF)を混合した後、青色LEDのカプセル化に使用した。その後、上述した緑色量子ドット層をカプセル化した青色LEDの上に配置し(その構造は、図4Aのバックライトモジュール400aに示した通りである)、ルミノメーターを使用して測定し、その結果を図8に示した。
図7を参照すると、実験例3のシアン量子ドットが発光した一部のシアン光(発光波長は約490nm)が光源104からの青色光(発光波長は約450nm)に取って代わるため、比較例2の光源104からの青色光と比較して、実験例3の光源104からの青色光は、比較的低い。これは、目に有害な青色光を有効に減らすことにより、目を保護する効果を達成している。また、図7からわかるように、実験例3の色域は、減少していない。つまり、シアン量子ドットを有するディスプレイは、青色光を有効に減らすだけでなく、ディスプレイの色域と忠実な色再現性を維持することもできる。また、図8からわかるように、比較例2と比較して、実験例4の黄色量子ドットを有するディスプレイは、ディスプレイの色域と忠実な色再現性を増やすことができる。
以上のように、本発明の実施形態は、異なる発光波長を有する複数種類の量子ドットを有するバックライトモジュールを提供して、多原色の超広色域を実現し、それにより、忠実な色再現性を増やすことができる。また、本発明の実施形態は、目に有害な青色光をシアン量子ドットが発光するシアン光に置き換えて、目を保護する効果を達成する。また、本発明の実施形態は、異なる発光波長を有する多種類の量子ドットを異なるレベルに分けて配置するため、比較的長い発光波長を有する量子ドットが比較的短い発光波長を有する量子ドットの放射光を吸収するのを防ぎ、それにより、二次光変換により光変換効率が下がるのを防ぐ。つまり、本発明の実施形態のバックライトモジュールは、光変換効率を上げることができ、それにより、ディスプレイのエネルギー効率と表示輝度を上げることができる。
以上のごとく、この発明を実施形態により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、当業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲内において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
10 表示装置
100 バックライトモジュール
102 導光板
102a 発光面
102b 入光面
104 光源
108 反射層
110、110a、110b、110c、110d、110e、110f、110g、410a、410b、410c、410d 複合色変換層
109、111、113、115、117、409 基板
112 赤色量子ドット層
114 黄色量子ドット層
116 緑色量子ドット層
118 シアン量子ドット層
120 量子ドット層
122 発光材料
124 樹脂材料
200 表示パネル
412 赤色蛍光体層
BL 青色光
ML 混合光
S1 第1積層
S2 第2積層
S3 第3積層
S4 第4積層
WL 白色光

Claims (20)

  1. 青色光を発光する光源と、
    前記光源に光結合され、且つ前記青色光が透過する導光板と、
    前記導光板の上に配置された複合色変換層と、
    を含み、前記複合色変換層が、少なくとも3種類の量子ドットを含み、前記少なくとも3種類の量子ドットが、複数のシアン量子ドットまたは複数の黄色量子ドットを含むバックライトモジュール。
  2. 前記少なくとも3種類の量子ドットが、均一に混合された複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、および複数のシアン量子ドットを含む請求項1に記載のバックライトモジュール。
  3. 前記少なくとも3種類の量子ドットが、均一に混合された複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、および複数の黄色量子ドットを含む請求項1に記載のバックライトモジュール。
  4. 前記少なくとも3種類の量子ドットは、均一に混合された複数の赤色量子ドット、複数の緑色量子ドット、複数のシアン量子ドット、および複数の黄色量子ドットを含む請求項1に記載のバックライトモジュール。
  5. 前記複合色変換層が、
    前記光源の近くにあり、且つ複数の第1量子ドットを含む第1層と、
    前記第1層よりも前記光源から遠くにあり、且つ複数の第2量子ドットを含む第2層と、
    前記第1層と前記第2層の間に配置され、且つ複数の第3量子ドットを含む第3層と、
    を含み、前記複数の第1量子ドットの発光波長が、前記複数の第3量子ドットの発光波長よりも大きく、且つ前記複数の第3量子ドットの発光波長が、前記複数の第2量子ドットの発光波長よりも大きい請求項1に記載のバックライトモジュール。
  6. 前記第3層と前記第1層および前記第2層が、直接接触し、且つ前記第1層、前記第2層、および前記第3層が、2つの基板の間に挟持された請求項5に記載のバックライトモジュール。
  7. 前記第1層と前記第3層の間に配置された、または前記第2層と前記第3層の間に配置された少なくとも1層の基板をさらに含む請求項5に記載のバックライトモジュール。
  8. 前記少なくとも1層の基板が、その中にバリア層を含まない請求項7に記載のバックライトモジュール。
  9. 前記第1層が挟持された2つの第1基板と、
    前記第2層が挟持された2つの第2基板と、
    前記第3層が挟持された2つの第3基板と、
    をさらに含み、前記2つの第1基板のうちの1つとそれに隣接する1つの第3基板が直接接触し、且つ前記2つの第2基板のうちの1つとそれに隣接する1つの第3基板が直接接触する請求項5に記載のバックライトモジュール。
  10. 前記複数の第1量子ドットが、複数の赤色量子ドットを含み、前記複数の第2量子ドットが、複数の緑色量子ドットを含み、且つ前記複数の第3量子ドットが、前記複数の黄色量子ドットを含む請求項5に記載のバックライトモジュール。
  11. 前記複数の第1量子ドットが、複数の赤色量子ドットを含み、複数の第2量子ドットが、前記複数のシアン量子ドットを含み、且つ複数の第3量子ドットが、複数の緑色量子ドットを含む請求項5に記載のバックライトモジュール。
  12. 前記複合色変換層が、さらに、前記第1層と前記第3層の間に配置され、且つ前記複数の第4量子ドットを含む第4層を含み、前記複数の第4量子ドットが、前記複数の黄色量子ドットを含む請求項11に記載のバックライトモジュール。
  13. 前記第1層、前記第2層、前記第3層、および前記第4層が、それぞれ樹脂材料を含み、前記複数の第1量子ドット、前記複数の第2量子ドット、前記複数の第3量子ドット、および前記複数の第4量子ドットが、それぞれ前記樹脂材料の中に散布されて埋め込まれ、前記樹脂材料が、前駆体で製造され、前記前駆体が、チオール基を有する界面活性剤を含む請求項12に記載のバックライトモジュール。
  14. 前記界面活性剤が、下記式(I)、(II)、または(III)で表される化合物であり、
    式中、R1、R2、R3、R4、R5およびR6が、互いに同じ、または異なり、それぞれ水素、CからC20のアルキル、CからC20のアルケニル、CからC20のアルキニル、CからC20のヒドロキシアルキル、CからC20のアルキルエステル、CからC20のアルキルケトン、CからC20のアルキルチオエーテル、およびCからC20のアルコキシからなる群より選択され、前記界面活性剤が式(I)の化合物の時、R1〜R4のうちの少なくとも2つがチオール基であり、前記界面活性剤が式(II)の化合物の時、R1〜R6のうちの少なくとも2つがチオール基であり、前記界面活性剤が式(III)の化合物の時、R1〜R3のうちの少なくとも2つがチオール基である請求項13に記載のバックライトモジュール。
  15. 前記樹脂材料の前記前駆体が、
    5〜30重量%の2つのチオール基を少なくとも有する前記界面活性剤と、
    30〜50重量%の第1アクリレートモノマーと、
    15〜30重量%の第2アクリレートモノマーと、
    5〜20重量%の架橋剤と、
    1〜2重量%の開始剤と、
    を含む請求項13に記載のバックライトモジュール。
  16. 青色光を発光する光源と、
    前記光源の上に配置された赤色蛍光体層と、
    前記光源に光結合された導光板と、
    前記導光板の上に配置された複合色変換層と、
    を含み、前記青色光が、前記赤色蛍光体層と前記導光板を透過し、前記複合色変換層が、少なくとも2種類の量子ドットを含み、前記少なくとも2種類の量子ドットが、複数のシアン量子ドットまたは複数の黄色量子ドットを少なくとも含むバックライトモジュール。
  17. 前記少なくとも2種類の量子ドットが、均一に混合された複数の緑色量子ドット、前記複数のシアン量子ドット、および前記複数の黄色量子ドットを含む請求項16に記載のバックライトモジュール。
  18. 前記複合色変換層が、
    前記光源の近くにあり、且つ前記複数の黄色量子ドットを含む第1層と、
    前記第1層よりも前記光源から遠くにあり、且つ前記複数の緑色量子ドットを含む第2層と、
    を含む請求項16に記載のバックライトモジュール。
  19. 前記複合色変換層が、
    前記光源の近くにあり、且つ複数の緑色量子ドットを含む第1層と、
    前記第1層よりも前記光源から遠くにあり、且つ前記複数のシアン量子ドットを含む第2層と、
    を含む請求項16に記載のバックライトモジュール。
  20. 前記複合色変換層が、
    前記光源の近くにあり、且つ前記複数の黄色量子ドットを含む第1層と、
    前記第1層よりも前記光源から遠くにあり、且つ前記複数のシアン量子ドットを含む第2層と、
    前記第1層と前記第2層の間に配置され、且つ複数の緑色量子ドットを含む第3層と、
    を含む請求項16に記載のバックライトモジュール。
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