JP2020512704A - 量子ドットｌｅｄパッケージ構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は量子ドットＬＥＤパッケージ構造を提供するものである。【解決手段】本発明の量子ドットＬＥＤパッケージ構造は、底部フレーム（１１０）と、外部フレーム（１３０）と、量子ドット層含有発光チップ（１５０）と、無機バリア層（１７０）と、頂部シリカゲル層（１９０）とを含む。無機バリア層は底部フレーム上で、外部フレーム及び量子ドット層含有発光チップを被覆することで、外部フレーム及び量子ドット層含有発光チップを封止している。無機バリア層を用いて外部フレーム及び量子ドット層含有発光チップを封止し、さらには、無機バリア層上に頂部シリカゲル層を設けることで、量子ドットＬＥＤに対し、従来の単にシリカゲル層を用いたパッケージ構造では満たすことのできなかった水分及び酸素の遮断条件を満たすことができるとともに、良好な放熱効果を有する。これにより、量子ドットＬＥＤの量産の困難さ、高コスト、低発光効率、狭額ベゼルへの応用の困難さ等の既存の問題を解決することができる。【選択図】図１
Description
本発明はディスプレイ技術の分野に関するものであり、特に量子ドットＬＥＤパッケージ構造に関するものである。
近年、薄膜トランジスタ液晶表示装置（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ−ＬＣＤ、ＴＦＴ−ＬＣＤ）は飛躍的に発展しており、且つ幅広く適用されている。現在市販されている液晶表示装置の多くはバックライト型液晶表示装置であり、液晶表示パネルとバックライトモジュール（ｂａｃｋｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌｅ）とを含むものである。一般的に、液晶表示パネルは、カラーフィルタ（Ｃｏｌｏｒ Ｆｉｌｔｅｒ、ＣＦ）基板、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）基板、カラーフィルタ基板と薄膜トランジスタ基板との間に挟持された液晶（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ、ＬＣ）及びシール材（Ｓｅａｌａｎｔ）から構成されている。その動作原理は、２枚のガラス基板に駆動電圧を印加することで液晶層の液晶分子の回転を制御し、以ってバックライトモジュールの光線を反射させることにより、画像を生成するものである。
従来の液晶表示装置では、バックライト光源として、白色発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）が一般的に用いられている。ここで、最も一般的な白色ＬＥＤは青色発光チップ（Ｂ ｃｈｉｐ）と黄色蛍光粉末（Ｙ Ｐｈｏｓｐｈｏｒ）とを組み合わせたＬＥＤであるが、黄色蛍光粉末を用いたＬＥＤを、バックライト光源として液晶表示パネルの後ろに配置した場合、ディスプレイの彩度は通常いずれも比較的低く（ＮＴＳＣ色域値は一般的に７２％）、表示される色彩の鮮やかさは不十分なものとなる。彩度を改善し、さらに鮮やかな色彩表現を実現するためには、現状で主に黄色蛍光粉末を赤緑色（ＲＧ）蛍光粉末に変更し、白色ＬＥＤを青色発光チップと赤緑色蛍光粉末とを組み合わせた態様としている。しかしながら、黄色蛍光粉末を用いた場合と比較して、そのような態様では、約２５％しか色域値を増加させることができず（ＮＴＳＣ色域値は一般に９０％である）、依然として新たなＢＴ．２０２０色域標準（ＮＴＳＣ色域値が１３４％であることに相当する）を満たすことができない。今のところ、ＢＴ．２０２０色域標準の８０％以上を達成することができる技術としては、狭い発光スペクトルを有する量子ドット（Ｑｕａｎｔｕｍ Ｄｏｔ、ＱＤ）材料を用いた技術が、最も実現する上で容易な技術であり、且つ最も省エネルギーである。
ナノ結晶とも呼ばれる量子ドットは、粒径が通常１〜１０ｎｍのナノ粒子であり、電子及び正孔の量子閉じ込め効果により、連続帯域の構造が分子特性を有する離散準位の構造に変化し、励起されると蛍光を発するようになる。量子ドットの発光スペクトルは、量子ドットのサイズを変更することによって制御することができる。量子ドットのサイズ及びその化学組成を変えることで、発光スペクトルは可視領域全体をカバーすることができ、広い励起スペクトル及び狭い発光スペクトルを有するため、スペクトルカバー率は比較的高いものとなる。さらに、有機蛍光粉末の蛍光寿命と比較して、量子ドットの蛍光寿命はその３〜５倍であり、良好な光安定性を有する。総じて、量子ドットは理想的な蛍光材料であるといえる。
蛍光発光材料としての量子ドット混合材料とシリカゲルとをＬＥＤフレーム内に封止したものは、量子ドット発光ダイオード（ＱＬＥＤ）と呼ばれる。しかしながら、量子ドットは水分と酸素の影響を受けやすく、水分と酸素のある環境に晒された場合、蛍光効率は不可逆的に急速に低下するため、量子ドットのパッケージには良好な水分及び酸素遮断能力を具備することが求められる。加えて、温度が上昇するにつれて、量子ドット材料の発光効率は徐々に低下し、発光波長も赤方偏移するため、量子ドットのパッケージには高温を遮断する能力、或いは比較的良好な放熱環境が求められる。現在、量子ドットＬＥＤのバックライト用途において採用されている主なパッケージ方法としては、量子ドットをガラスチューブ内又は水分／酸素遮断ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム内に封止する方法がある。ここで、前者はガラスを使用しているため、割れやすく、光利用率が比較的低く、狭額ベゼルに適用し難いという欠点がある。一方、後者はバックライトの縁部の青色が色ずれを起こしやすく、コストが高いという欠点がある。
本発明の目的は、良好な放熱効果と、水分及び酸素の遮断効果とを有する量子ドットＬＥＤパッケージ構造を提供することであり、量子ドットＬＥＤの量産の困難さ、高コスト、低発光効率、狭額ベゼルへの応用の困難さ等の、既存の問題を解決することをその趣旨とする。
上記の目的を達成するために、本発明は量子ドットＬＥＤパッケージ構造を提供し、当該量子ドットＬＥＤパッケージ構造は、底部フレームと、外部フレームと、量子ドット層含有発光チップと、無機バリア層と、頂部シリカゲル層とを含み、
前記量子ドット層含有発光チップは、前記底部フレーム上に設けられており、
前記外部フレームは、前記底部フレーム上に設けられ、且つ前記量子ドット層含有発光チップを囲んでおり、
前記無機バリア層は、前記底部フレーム上で前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを被覆することで、前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを封止しており、
前記頂部シリカゲル層は、前記無機バリア層上に設けられている。
前記量子ドット層含有発光チップは、前記底部フレーム上に設けられており、
前記外部フレームは、前記底部フレーム上に設けられ、且つ前記量子ドット層含有発光チップを囲んでおり、
前記無機バリア層は、前記底部フレーム上で前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを被覆することで、前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを封止しており、
前記頂部シリカゲル層は、前記無機バリア層上に設けられている。
前記無機バリア層の材料は、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３である。
前記無機バリア層は、低温スパッタリング法、プラズマ化学気相成長法又は熱蒸着法を用いて堆積させることで形成される。
前記量子ドット層含有発光チップは、下から上へ順に、前記底部フレーム上に設けられた青色発光チップと、第１隔離層と、量子ドット層と、第２隔離層とを含む。
前記量子ドット層は、それぞれが赤色量子ドット材料及び緑色量子ドット材料である２種の量子ドット材料を含む。
前記量子ドット層は、緑色量子ドット材料である１種の量子ドット材料を含み、前記頂部シリカゲル層は、ＫＳＦ燐光性発光材料を含むシリカゲル層である。
前記第１隔離層及び前記第２隔離層の材料は、シリカゲル又はガラスである。
前記底部フレームは、互いに間隔を置いて配置された第１金属フレームと第２金属フレームとを含み、さらには、前記第１金属フレームと前記第２金属フレームとの間に位置する絶縁フレームを含み、前記第１金属フレームと前記第２金属フレームは、それぞれ前記青色発光チップの陽極と陰極に接続されている。
前記外部フレーム及び前記絶縁フレームの材料は、エポキシ成形材料又はセラミックである。
前記青色発光チップは、フリップチップである。
本発明はさらに量子ドットＬＥＤパッケージ構造を提供し、当該量子ドットＬＥＤパッケージ構造は、底部フレームと、外部フレームと、量子ドット層含有発光チップと、無機バリア層と、頂部シリカゲル層とを含み、
前記量子ドット層含有発光チップは、前記底部フレーム上に設けられており、
前記外部フレームは、前記底部フレーム上に設けられ、且つ前記量子ドット層含有発光チップを囲んでおり、
前記無機バリア層は、前記底部フレーム上で前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを被覆することで、前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを封止しており、
前記頂部シリカゲル層は、前記無機バリア層上に設けられており、
前記無機バリア層は、低温スパッタリング法、プラズマ化学気相成長法又は熱蒸着法を用いて堆積させることで形成され、
前記量子ドット層含有発光チップは、下から上へ順に、前記底部フレーム上に設けられた青色発光チップと、第１隔離層と、量子ドット層と、第２隔離層とを含む。
前記量子ドット層含有発光チップは、前記底部フレーム上に設けられており、
前記外部フレームは、前記底部フレーム上に設けられ、且つ前記量子ドット層含有発光チップを囲んでおり、
前記無機バリア層は、前記底部フレーム上で前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを被覆することで、前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを封止しており、
前記頂部シリカゲル層は、前記無機バリア層上に設けられており、
前記無機バリア層は、低温スパッタリング法、プラズマ化学気相成長法又は熱蒸着法を用いて堆積させることで形成され、
前記量子ドット層含有発光チップは、下から上へ順に、前記底部フレーム上に設けられた青色発光チップと、第１隔離層と、量子ドット層と、第２隔離層とを含む。
本発明の有益な効果は以下の通りである。本発明は量子ドットＬＥＤパッケージ構造を提供するものであり、当該量子ドットＬＥＤパッケージ構造は、底部フレームと、外部フレームと、量子ドット層含有発光チップと、無機バリア層と、頂部シリカゲル層とを含む。前記無機バリア層は前記底部フレーム上で、前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを被覆することで、前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを封止している。無機バリア層を用いて外部フレーム及び量子ドット層含有発光チップを封止し、さらには、無機バリア層上に頂部シリカゲル層を設けることで、量子ドットＬＥＤに対し、従来の単にシリカゲル層を用いたパッケージ構造では満たすことのできなかった水分及び酸素の遮断条件を満たすことができるとともに、良好な放熱効果を有する。これにより、量子ドットＬＥＤの量産の困難さ、高コスト、低発光効率、狭額ベゼルへの応用の困難さ等の既存の問題を解決することができる。
本発明の特徴及び技術内容をより理解するために、以下の本発明に関する詳細な説明及び添付の図面を参照されたい。しかしながら、添付の図面は参照及び説明にのみ供するためのものであり、本発明を限定するためのものではない。
以下、添付の図と合わせて、本発明の具体的な実施形態を詳述することで、本発明の技術案及びその他の有益な効果をより明確なものとする。添付の図において、
図１は、本発明の量子ドットＬＥＤパッケージ構造を示す概略図である。
図２は、本発明の量子ドットＬＥＤパッケージ構造における量子ドット層含有発光チップの構造を示す概略図である。
図１は、本発明の量子ドットＬＥＤパッケージ構造を示す概略図である。
図２は、本発明の量子ドットＬＥＤパッケージ構造における量子ドット層含有発光チップの構造を示す概略図である。
本発明で採用されている技術的手段及びその効果をより明確に説明するために、以下において、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に記載する。
図１を参照して、本発明は量子ドットＬＥＤパッケージ構造を提供するものである。本発明の量子ドットＬＥＤパッケージ構造は、底部フレーム１１０と、外部フレーム１３０と、量子ドット層含有発光チップ１５０と、無機バリア層１７０と、頂部シリカゲル層１９０とを含む。
前記量子ドット層含有発光チップ１５０は、前記底部フレーム１１０上に設けられている。
前記外部フレーム１３０は、前記底部フレーム１１０上に設けられ、且つ前記量子ドット層含有発光チップ１５０を囲んでいる。
前記無機バリア層１７０は、前記底部フレーム１１０上で前記外部フレーム１３０及び前記量子ドット層含有発光チップ１５０を被覆することで、前記外部フレーム１３０及び前記量子ドット層含有発光チップ１５０を封止している。
前記頂部シリカゲル層１９０は、無機バリア層１７０上に設けられている。このため、前記頂部シリカゲル層１９０内のシリカゲルは、前記無機バリア層１７０が堆積過程において表面に形成した部分的な欠陥を埋めることができる。これにより、量子ドットＬＥＤパッケージ構造を使用する過程において、環境温度及び湿度の急激な変化によりもたらされるフィルム割れを防ぐことができる。
本発明の量子ドットＬＥＤパッケージ構造では、無機バリア層１７０を用いて外部フレーム１３０及び量子ドット層含有発光チップ１５０を封止し、且つ、無機バリア層１７０上には頂部シリカゲル層１９０が設けられている。これにより、量子ドットＬＥＤに対し、従来の単にシリカゲル層を用いたパッケージ構造では満たすことのできなかった水分及び酸素の遮断条件（通常、水分及び酸素透過性が低いシリカゲルの酸素透過性は１２０〜３５０ｃｃ／ｍ２・ｄａｙであるところ、量子ドットＬＥＤが実際に必要とする水分及び酸素の遮断条件は酸素透過性にして、＜１０−１ｃｃ／ｍ２・ｄａｙである。）を満たすことができるとともに、良好な放熱効果を有する。このため、量子ドットＬＥＤの量産の困難さ、高コスト、低発光効率、狭額ベゼルへの応用の困難さ等の、既存の問題を解決することができる。
具体的には、前記無機バリア層１７０は、水分及び酸素の透過性が低い無機バリア（ｂａｒｒｉｅｒ）材料からなる。これにより、量子ドットＬＥＤパッケージ構造の放熱効果の改善のみならず、量子ドットＬＥＤパッケージ構造の水分及び酸素に対する遮断効果を大いに改善することも可能となる。さらに、前記無機バリア層１７０の材料としては、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素アルミニウム（ＳｉＡｌＮ）又は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等が挙げられる。
具体的には、前記無機バリア層１７０は、低温スパッタリング法、プラズマ化学気相成長法又は熱蒸着法等の方法を用いて堆積させることで形成される。
具体的には、図２に示すように、前記量子ドット層含有発光チップ１５０は、下から上へ順に、前記底部フレーム１１０上に設けられた青色発光チップ１５１と、第１隔離層１５２と、量子ドット層１５３と、第２隔離層１５４とを含む。
選択的に、前記量子ドット層１５３は、それぞれが赤色量子ドット材料及び緑色量子ドット材料である２種の量子ドット材料を含み、前記頂部シリカゲル層１９０は透明なシリカゲル材料である。若しくは、前記量子ドット層１５３は、緑色量子ドット材料の１種の量子ドット材料のみを含み、前記頂部シリカゲル層１９０はその場合、ＫＳＦ燐光性発光材料を含むシリカゲル層であり、このような形態の量子ドットＬＥＤパッケージ構造は、ＫＳＦ燐光性発光材料が緑色光の波長帯を吸収しないため、より高い発光効率を有する。
具体的には、前記第１隔離層１５２及び前記第２隔離層１５４の材料は、シリカゲル又はガラスである。
具体的には、前記底部フレーム１１０は、互いに間隔を置いて配置された第１金属フレーム１１１と第２金属フレーム１１２とを含み、さらには、第１金属フレーム１１１と第２金属フレーム１１２との間に位置する絶縁フレーム１１３を含む。前記第１金属フレーム１１１と第２金属フレーム１１２は、それぞれ青色発光チップ１５１の陽極と陰極に接続されている。
具体的には、前記外部フレーム１３０及び絶縁フレーム１１３の材料は、エポキシ成形材料（Ｅｐｏｘｙ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｄ、ＥＭＣ）又はセラミックである。
具体的には、前記青色発光チップ１５１はフリップチップである。
具体的には、前記無機バリア層１７０は前記量子ドット層含有発光チップ１５０の上方において凹部を形成しており、前記頂部シリカゲル層１９０は当該凹部内に形成されているとともに、前記量子ドット層含有発光チップ１５０の上方に対応する箇所に位置する。
上述のように、本発明の提供する量子ドットＬＥＤパッケージ構造は、底部フレームと、外部フレームと、量子ドット層含有発光チップと、無機バリア層と、頂部シリカゲル層とを含む。前記無機バリア層は前記底部フレーム上で、前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを被覆することで、前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを封止している。無機バリア層を用いて外部フレーム及び量子ドット層含有発光チップを封止し、さらには、無機バリア層上に頂部シリカゲル層を設けることで、量子ドットＬＥＤに対し、従来の単にシリカゲル層を用いたパッケージ構造では満たすことのできなかった水分及び酸素の遮断条件を満たすことができるとともに、良好な放熱効果を有する。これにより、量子ドットＬＥＤの量産の困難さ、高コスト、低発光効率、狭額ベゼルへの応用の困難さ等の既存の問題を解決することができる。
以上により、本分野における通常の技術者は、本発明の技術案及び技術的思想に基づいて、その他各種の対応する改変及び変形を施すことができ、これらの改変及び変形はいずれも本発明の請求項で保護を求める範囲に属するものである。
Claims (18)
- 底部フレームと、外部フレームと、量子ドット層含有発光チップと、無機バリア層と、頂部シリカゲル層とを含む量子ドットＬＥＤパッケージ構造において、
前記量子ドット層含有発光チップは、前記底部フレーム上に設けられており、
前記外部フレームは、前記底部フレーム上に設けられ、且つ前記量子ドット層含有発光チップを囲んでおり、
前記無機バリア層は、前記底部フレーム上で前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを被覆することで、前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを封止しており、
前記頂部シリカゲル層は、前記無機バリア層上に設けられていることを特徴とする量子ドットＬＥＤパッケージ構造。 - 前記無機バリア層の材料は、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３であることを特徴とする請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記無機バリア層は、低温スパッタリング法、プラズマ化学気相成長法又は熱蒸着法を用いて堆積させることで形成されることを特徴とする請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記量子ドット層含有発光チップは、下から上へ順に、前記底部フレーム上に設けられた青色発光チップと、第１隔離層と、量子ドット層と、第２隔離層とを含むことを特徴とする請求項１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記量子ドット層は、それぞれが赤色量子ドット材料及び緑色量子ドット材料である２種の量子ドット材料を含むことを特徴とする請求項４に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記量子ドット層は、緑色量子ドット材料である１種の量子ドット材料を含み、前記頂部シリカゲル層は、ＫＳＦ燐光性発光材料を含むシリカゲル層であることを特徴とする請求項４に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記第１隔離層及び前記第２隔離層の材料は、シリカゲル又はガラスであることを特徴とする請求項４に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記底部フレームは、互いに間隔を置いて配置された第１金属フレームと第２金属フレームとを含み、さらには、前記第１金属フレームと前記第２金属フレームとの間に位置する絶縁フレームを含み、前記第１金属フレームと前記第２金属フレームは、それぞれ前記青色発光チップの陽極と陰極に接続されていることを特徴とする請求項４に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記外部フレーム及び前記絶縁フレームの材料は、エポキシ成形材料又はセラミックであることを特徴とする請求項８に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記青色発光チップは、フリップチップであることを特徴とする請求項４に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 底部フレームと、外部フレームと、量子ドット層含有発光チップと、無機バリア層と、頂部シリカゲル層とを含む量子ドットＬＥＤパッケージ構造において、
前記量子ドット層含有発光チップは、前記底部フレーム上に設けられており、
前記外部フレームは、前記底部フレーム上に設けられ、且つ前記量子ドット層含有発光チップを囲んでおり、
前記無機バリア層は、前記底部フレーム上で前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを被覆することで、前記外部フレーム及び前記量子ドット層含有発光チップを封止しており、
前記頂部シリカゲル層は、前記無機バリア層上に設けられており、
前記無機バリア層は、低温スパッタリング法、プラズマ化学気相成長法又は熱蒸着法を用いて堆積させることで形成され、
前記量子ドット層含有発光チップは、下から上へ順に、前記底部フレーム上に設けられた青色発光チップと、第１隔離層と、量子ドット層と、第２隔離層とを含むことを特徴とする量子ドットＬＥＤパッケージ構造。 - 前記無機バリア層の材料は、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＳｉＡｌＮ又はＡｌ２Ｏ３であることを特徴とする請求項１１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記量子ドット層は、それぞれが赤色量子ドット材料及び緑色量子ドット材料である２種の量子ドット材料を含むことを特徴とする請求項１１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記量子ドット層は、緑色量子ドット材料である１種の量子ドット材料を含み、
前記頂部シリカゲル層は、ＫＳＦ燐光性発光材料を含むシリカゲル層であることを特徴とする請求項１１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。 - 前記第１隔離層及び前記第２隔離層の材料は、シリカゲル又はガラスであることを特徴とする請求項１１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記底部フレームは、互いに間隔を置いて配置された第１金属フレームと第２金属フレームとを含み、さらには、前記第１金属フレームと前記第２金属フレームとの間に位置する絶縁フレームを含み、前記第１金属フレームと前記第２金属フレームは、それぞれ前記青色発光チップの陽極と陰極に接続されていることを特徴とする請求項１１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記外部フレーム及び前記絶縁フレームの材料は、エポキシ成形材料又はセラミックであることを特徴とする請求項１６に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
- 前記青色発光チップは、フリップチップであることを特徴とする請求項１１に記載の量子ドットＬＥＤパッケージ構造。
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