量子点を利用した光源モジュール、これを採用したバックライト装置、ディスプレイ装置及び照明装置
【課題】量子点を利用した光源モジュール、これを採用したバックライト装置、ディスプレイ装置及び照明装置を提供する。
【解決手段】多数の発光素子チップを含む発光素子パッケージの光放出方向の上部に量子点密封パッケージが配され、発光素子チップから放出される光を波長変換して波長変換光を放出する光源モジュールである。
【解決手段】多数の発光素子チップを含む発光素子パッケージの光放出方向の上部に量子点密封パッケージが配され、発光素子チップから放出される光を波長変換して波長変換光を放出する光源モジュールである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子点を利用した光源モジュール、これを採用したバックライト装置、ディスプレイ装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
量子点は、ほぼ１０ｎｍ以下の直径を有する半導体物質のナノ結晶であって、量子制限（quantum confinement）効果を示す物質である。量子点は、通常の蛍光体より強い光を、狭い波長帯で発生させる。量子点の発光は、伝導帯から価電子帯に励起状態の電子が転移しつつ発生するが、同じ物質の場合にも、粒子サイズによって波長が変わる特性を示す。量子点の大きさが小さくなるほど、短い波長の光を発光するために、大きさを調節して、所望の波長領域の光を得ることができる。
【０００３】
かような量子点は、有機溶媒に自然に配位された形態で分散されて維持される。正しく分散されなかったり、酸素、あるいは水分に露出される場合、発光効率が低下するという問題点を有している。かような問題点を解決するために、量子点を有機物で覆い包む方策が開発された。しかし、量子点自体を有機物でキャッピングしたり、バンドギャップのさらに大きい他の物質で覆い包む方法は、工程面やコスト面で、その効用性に問題が提起された。従って、さらに安定しており、発光性能も向上した量子点を利用できる方法の開発が要請された。例えば、これを解決するために、ポリマーセル（polymer cell）やガラスセル（glass cell）の内部に量子点が分散された有機溶媒、ポリマーなどを陥入させ、酸素あるいは水分から安全に量子点を保護する方法が提示され、照明用に使用するための試みが進行中である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、量子点を安定した形態で利用できる光源モジュール、これを採用したバックライト装置、ディスプレイ装置、及び照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一類型による量子点を利用した光源モジュールは、基板と、基板上に実装される多数の発光素子チップとを含む発光素子パッケージ；発光素子パッケージの光放出方向の上部に配されて、密封部材と、前記密封部材によって封止された量子点とを含む量子点密封パッケージ；を含む。
【０００６】
量子点密封パッケージは、発光素子パッケージに直接付着できる。または、量子点密封パッケージは、発光素子パッケージに対して離隔していることもある。量子点密封パッケージが発光素子パッケージに対して離隔している場合、量子点密封パッケージを、前記発光素子パッケージに対して離隔させて支持する支持部材がさらに設けられうる。
【０００７】
密封部材は、平板型のチューブでありうる。また密封部材は、バー形状を有することができる。かような密封部材は、ガラスチューブまたはポリマーチューブでありうる。
【０００８】
多数の発光素子チップは、一列から複数列に配列されうる。また、多数の発光素子チップは、一字型、曲線型または所定パターンに配列されうる。この場合、密封部材は、多数の発光素子チップの配列に相応し、一字型、曲線型または所定パターンに形成されうる。
【０００９】
量子点は、有機溶媒あるいは高分子樹脂に分散されている。このとき、有機溶媒は、トルエン（toluene）、クロロホルム（chloroform）そしてエタノール（ethanol）のうち少なくとも一つを含むことができる。また高分子樹脂は、エポキシ（epoxy）、シリコン（silicone）、ポリスチレン（polystyrene）及びアクリレート（acrylate）のうち少なくとも一つを含むことができる。
【００１０】
量子点は、Ｓｉ系ナノ結晶、ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶及びそれらの混合物のうちいずれか１つのナノ結晶を含むことができる。ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、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、ＨｇｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ及びＨｇＺｎＳＴｅから構成された群から選択されたいずれか一つでありうる。ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＰＡｓ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＰＡｓ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ及びＩｎＡｌＰＡｓから構成された群から選択されたいずれか一つでありうる。ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、ＳｂＴｅでありうる。
【００１１】
量子点は、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第１量子点を含むことができる。また、量子点は、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第２量子点を含むことができる。
【００１２】
多数の発光素子チップそれぞれは、発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）チップあるか、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：organic light emitting diode）チップでありうる。
【００１３】
発光素子パッケージは、ＣＯＢ（chip on board）パッケージ形態を有することができる。例えば、基板は、印刷回路基板であり、多数の発光素子チップは、基板に直接実装されうる。このとき、基板上には、多数の発光素子チップを塗布する透過性樹脂包装部がさらに設けられうる。
【００１４】
基板は、印刷回路基板であり、多数の発光素子チップは、一つから複数個ずつ単品パッケージにパッケージされ、基板に単品パッケージらが実装されうる。
【００１５】
発光素子パッケージは、ＣＯＬ（chip on lead-frame）パッケージ形態を有することができる。例えば、基板は、多数の発光素子チップを回路連結するリードフレーム；多数の発光素子チップとリードフレームとを固定するモールド部材；を含むことができる。
【００１６】
多数の発光素子チップそれぞれは、青色ＬＥＤチップであり、量子点は、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、を含むことができる。
【００１７】
青色ＬＥＤチップの青色光は、４３５ｎｍから４７０ｎｍの波長を有し、第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．４１１７，０．５８６１），（０．４１９７，０．５３１６）及び（０．２５５５，０．５０３０）によって囲まれた領域内にあり、第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．５４４８，０．４５４４），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．４７９４，０．４６３３）によって囲まれた領域内にありうる。
【００１８】
さらに、第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．３７００，０．６１８０），（０．３７００，０．５８００）及び（０．２５００，０．５５００）によって囲まれた領域内にあり、第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．６０００，０．４０００），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．６０００，０．４０００）によって囲まれた領域内にありうる。
【００１９】
青色ＬＥＤチップは、１０〜３０ｎｍの半値幅を有し、第１量子点は、１０〜６０ｎｍの半値幅を有し、第２量子点は、３０〜８０ｎｍの半値幅を有することができる。
【００２０】
多数の発光素子チップそれぞれは、紫外線ＬＥＤチップであり、量子点は、ピーク波長が青色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第３量子点と、を含むことができる。
【００２１】
他の類型によるバックライト装置は、光源モジュールと導光板とを含み、このとき光源モジュールは、基板と、基板上に実装される多数の発光素子チップとを含む発光素子パッケージ；発光素子パッケージの光放出方向の上部に配され、密封部材と、密封部材によって封止された量子点とを含む量子点密封パッケージ；を含むことができる。
【００２２】
さらに他の類型によるディスプレイ装置は、光源モジュールと、導光板と、画像を表示するものであり、導光板から照明を受ける画像パネルと、を含み、このとき、光源モジュールは、基板と、基板上に実装される多数の発光素子チップとを含む発光素子パッケージ；発光素子パッケージの光放出方向の上部に配され、密封部材と、密封部材によって封止された量子点とを含む量子点密封パッケージ；を含むことができる。
【００２３】
さらに他の類型による照明装置は、光源モジュールと、光源モジュールに電源を供給する電源供給部と、を含み、このとき、光源モジュールは、基板と、基板上に実装される多数の発光素子チップとを含む発光素子パッケージ；発光素子パッケージの光放出方向の上部に配され、密封部材と、密封部材によって封止された量子点とを含む量子点密封パッケージ；を含むことができる。電源は、外部に設けられ、電源供給部は、電源を入力されるインターフェースと、光源モジュールに供給される電源を制御する電源制御部と、を含むことができる。場合によっては、電源が照明装置の内部に設けられうる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による量子点を利用した光源モジュール、これを採用したバックライト装置、ディスプレイ装置及び照明装置は、次のような効果がある。
【００２５】
第一に、量子点が分散された有機溶媒あるいはポリマーを、別途の密封部材に封入させることによって、酸素あるいは水分の影響を遮断し、高温高湿、あるいは高温雰囲気内で、光源モジュールを安定して動作させることができる。
【００２６】
第二に、量子点密封パッケージを多数の発光素子チップに対して共通して設けることによって、工程を単純化して生産性を高め、製造コストを節減させることができる。
【００２７】
第三に、多数の発光素子チップに対して、共通の量子点密封パッケージを配することによって、発光素子チップ別に個別的に、量子点蛍光体を設けた場合に発生しうる波長変換光の色分布偏差を抑制し、発光素子チップ全体に対して、均一な色座標を有させることができ、色再現性を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態による量子点を利用した光源モジュールの概略的な構成を図示した平面図である。
【図２】図１の光源モジュールの概略的な側面図である。
【図３】本実施形態による光源モジュールから放出される光の波長帯別光度の一例を示したグラフである。
【図４】本実施形態による光源モジュールから放出される光の色座標領域を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態による量子点を利用した光源モジュールの概略的な構成を図示した平面図である。
【図６】図５の光源モジュールの概略的な側面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態による量子点を利用した光源モジュールの概略的な構成を図示した平面図である。
【図８】図７の光源モジュールの概略的な側面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態による量子点を利用した光源モジュールの概略的な構成を図示した平面図である。
【図１０】図９の光源モジュールの概略的な側面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態によるバックライト装置を図示する図面である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態によるディスプレイ装置を図示する図面である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態による照明装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図面で同じ参照符号は、同じ構成要素を指し、各構成要素の大きさや厚さは、説明の明瞭性のためで誇張されている。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態による量子点を利用した光源モジュール１００の概略的な構成を図示した平面図であり、図２は、図１の光源モジュール１００の概略的な側面図である。
【００３１】
図１及び図２を参照すれば、本実施形態の光源モジュール１００は、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂを含む発光素子パッケージ１１０と、発光素子パッケージ１１０の光放出方向の上部に配された量子点密封パッケージ１５０とを含む白色光源である。
【００３２】
発光素子パッケージ１１０は、ＰＣＢ（printed circuit board）のような回路基板１２０上に、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが直接実装される。多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、青色光を放出する窒化ガリウム系ＬＥＤ（light emitting diode）チップでありうる。しかし、場合によっては、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、紫外線ＬＥＤチップであり、さらに発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：organic light emitting diode）チップや、その他公知の発光素子でありうる。併せて、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂの保護のために、ツェナーダイオード（Zener diode）チップが共に実装されもする。このとき、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、フリップチップ方式やワイヤボンディング方式などで配線されうる。多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、透過性樹脂包装部１３５によって塗布されて保護されうる。図１及び図２は、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが２個ずつペアを組んで透過性樹脂包装部１３５に塗布された場合を図示しているが、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、個別的な透過性樹脂包装部１３５ごとに１つまたは３つ以上の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが配されうる。透過性樹脂包装部１３５は、省略されうる。また、図１及び図２は、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが一字型に一列配列された場合を図示しているが、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、複数列に配列され、さらに一字型だけではなく、曲線型や所定パターンに配列されもする。かような発光素子パッケージ１１０は、ＣＯＢ（chip on board）タイプのパッケージの一例である。
【００３３】
量子点密封パッケージ１５０は、発光素子パッケージ１１０の光放出方向の上部に付着されて配される。
【００３４】
量子点密封パッケージ１５０は、密封部材１５５、及び前記密封部材１５５内部に注入された量子点１５１を含む。密封部材１５５は、量子点を酸素や水分のような外部の環境から保護するためのものであり、ガラスチューブまたは透明な材質のポリマーチューブでありうる。密封部材１５５は、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂの配列形状に相応し、一字型、すなわちバー（bar）状のチューブでありうる。もし多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが、曲線型や所定パターンに配列される場合であるならば、密封部材１５５は、これに相応して、曲線型や所定パターンに曲がったチューブであったり、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが配列された領域をいずれもカバーすることができる平板型のチューブでありうる。
【００３５】
量子点１５１は、ほぼ１〜１０ｎｍの直径を有する半導体物質のナノ結晶（nano crystal）であり、量子制限（quantum confinement）効果を示す物質である。量子点は、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂから放出される光を波長変換し、波長変換光、すなわち蛍光を発生させる。
【００３６】
量子点としては、Ｓｉ系ナノ結晶、ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶などを例として挙げることができるが、本実施形態で量子点としては、それらそれぞれを単独で使用したり、それらの混合物を使用することができる。
【００３７】
このとき、ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、例えば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、ＨｇｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ及びＨｇＺｎＳＴｅから構成された群から選択されたいずれか一つでありうる。ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶は、例えばＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＰＡｓ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＰＡｓ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ及びＩｎＡｌＰＡｓから構成された群から選択されたいずれか一つでありうる。ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、例えばＳｂＴｅでありうる。
【００３８】
かような量子点１５１は、有機溶媒あるいは高分子樹脂のような分散媒質に自然に配位された形態に分散された状態で、密封部材１５５に封入されている。分散媒質としては、量子点１５１の波長変換能に影響を及ぼさずに、光によって変質したり、光を反射させず、光吸収を起こさせない透明な媒質であるならば、いかなるものでも使用することができる。例えば、有機溶媒は、トルエン（toluene）、クロロホルム（chloroform）及びエタノール（ethanol）のうち少なくとも一つを含むことができ、高分子樹脂は、エポキシ（epoxy）、シリコン（silicone）、ポリスチレン（polystyrene）及びアクリレート（acrylate）のうち少なくとも一つを含むことができる。分散媒質として高分子樹脂が使われる場合は、量子点１５１が分散された高分子樹脂が密封部材１５５に注入された後で硬化させることができる。
【００３９】
量子点１５１の発光は、伝導帯から価電子帯に、励起された状態の電子が転移しつつ発生するが、同じ物質の場合にも、粒子サイズによって波長が変わる特性を示す。量子点１５１の大きさが小さくなるほど、短い波長の光を発光する量子点１５１の大きさを調節し、所望の波長領域の光を得ることができる。量子点１５１の大きさは、ナノ結晶の成長条件を適切に変更することによって、調節可能である。
【００４０】
前述のように、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂそれぞれは、青色ＬＥＤチップでありうる。このとき、青色ＬＥＤチップは、４３５ｎｍから４７０ｎｍを主波長（dominant wavelength）とする光を放出することができる。一方、量子点１５１は、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、を含むことができる。このとき、第１量子点と第２量子点は、その大きさを適当に調節し、第１量子点のピーク波長が５００〜５５０ｎｍであり、第２量子点のピーク波長が５８０〜６６０ｎｍになるようにすることができる。
【００４１】
一方、量子点は、通常の蛍光体より強い光を狭い波長帯で発生させることができる。これにより、本実施形態の量子点１５１は、第１量子点が１０〜６０ｎｍの半値幅（ＦＷＨＭ：full-width half-maximum）を有し、第２量子点が３０〜８０ｎｍの半値幅を有するようにすることができる。一方、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、１０〜３０ｎｍの半値幅を有する青色ＬＥＤチップを採用する。
【００４２】
互いに異なる色を発光する量子点を混合して使用するとき、混合される量子点の色の比率を異ならせれば、観察者の立場では、異なった波長の光に見える。これを防止するためには、正確な濃度の物質を正確な割合で混合することが必要である。このとき、混合するときには、量子点の濃度だけではなく、発光効率も共に考慮せねばならない。量子点をモールディング樹脂と混合して使用する単品発光素子パッケージを、アレイ状に使用する従来の白色光源の場合、混合される量子点の濃度や均一性及び混合された比率を調節するのには限界があり、単品発光素子パッケージ間の色座標に偏差が発生しうる。しかし、本実施形態の光源モジュール１００は、量子点密封パッケージ１５０を発光素子パッケージ１１０の多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂに対して共通して使用することによって、光源モジュール１００全体にわたって均一な色座標を有させることができる。また、本実施形態の光源モジュール１００は、発光素子パッケージ１１０と別途に設けられる量子点密封パッケージ１５０で、発光波長と発光強度とを調節し、所望の色座標を容易に得ることができる。
【００４３】
図３は、本実施形態による光源モジュール１００から放出される光の波長帯別光度の一例を示したグラフであり、図４は、本実施形態による光源モジュール１００から放出される光の色座標領域を示すグラフである。
【００４４】
本実施形態の光源モジュール１００は、使われる量子点１５１の粒子サイズを調節して波長帯を調節できるが、例えば、下記の表１のような特性を有するように調節する。
【表１】
【００４５】
表１でＷｐは、青色光、緑色光及び赤色光の主波長を意味し、ＦＷＨＭは、青色光、緑色光及び赤色光の半値幅を意味する。表１を参照すれば、青色光は、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂ自体から放出される光であり、緑色光及び赤色光は、量子点１５１から放出される光を意味し、かような青色光、緑色光及び赤色光は、図３に図示された光度の分布を有する。
【００４６】
また、使われる量子点１５１の粒子サイズを調節して波長帯を調節でき、粒子サイズ別量子点１５１の濃度を調節して色座標を調節できる特徴を有する。これにより、本実施形態は、図４に図示されるように、第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage） １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．４１１７，０．５８６１），（０．４１９７，０．５３１６）及び（０．２５５５，０．５０３０）によって囲まれた領域Ａ内にあり、第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．５４４８，０．４５４４），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．４７９４，０．４６３３）によって囲まれた領域Ｂ内にあるように、量子点１５１の粒子サイズ及び濃度を調節することができる。かような光分布を有する光源モジュール１００は、図４に図示されるように、既存の蛍光体を使用した製品に比べて、はるかに広い領域をカバーしており、色再現性がＮＴＳＣ（National Television System Committee）基準で９５％以上を示しており、発光光度も非常に高いということが分かる。
【００４７】
さらに、前述のように量子点は、通常の蛍光体より強い光を狭い波長帯で発生させるので、第１量子点及び第２量子点をさらに狭い色座標の領域内に存在させられる。すなわち、第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．３７００，０．６１８０），（０．３７００，０．５８００）及び（０．２５００，０．５５００）によって囲まれた領域Ａ'内にあり、第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．６０００，０．４０００），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．６０００，０．４０００）によって囲まれた領域Ｂ'内にあるようにし、色再現性をさらに向上させることができる。
【００４８】
前記の通りに、本実施形態の光源モジュール１００は、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂの主波長と、第１量子点及び第２量子点の色座標（ＣＩＥ １９３１色座標系基準）とを特定範囲または領域に限定することによって、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂ及び第１量子点及び第２量子点の組み合わせから、最大限の色再現性を具現することになった。
【００４９】
本実施形態の光源モジュール１００において、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、青色ＬＥＤチップであり、量子点１５１は、青色光を赤色光及び緑色光に波長変換しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、紫外線ＬＥＤチップであり、量子点１５１は、ピーク波長が青色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第３量子点と、を含むように粒子サイズ及び濃度を調節することができる。その場合、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂ、すなわち紫外線ＬＥＤチップは、白色光を放出する量子点密封パッケージ１５０の励起光源としてのみ機能する。
【００５０】
図５は、本発明の他の実施形態による量子点を利用した光源モジュール２００の概略的な構成を図示した平面図であり、図６は、図５の光源モジュール２００の概略的な側面図である。
【００５１】
図５及び図６を参照すれば、本実施形態の光源モジュール２００は、多数の発光素子チップ２３０を含む発光素子パッケージ２１０と、発光素子パッケージ２１０の光放出方向の上部に配された量子点密封パッケージ１５０とを含む。量子点密封パッケージ１５０は、前述した実施形態と同一でありうる。
【００５２】
本実施形態の光源モジュール２００は、量子点密封パッケージ１５０が発光素子パッケージ２１０に対して離隔されて配されるという点で、前述の実施形態の光源モジュール１００と違いがある。すなわち、前述の実施形態の光源モジュール１００の場合、量子点密封パッケージ１５０は、発光素子パッケージ１１０に直接付着されるのに対し、本実施形態の場合、量子点密封パッケージ１５０は、別途の支持部材２４０によって、発光素子パッケージ２１０に対して離隔されて支持される。このとき、量子点密封パッケージ１５０は、支持部材２４０から脱着可能に支持され、この場合、色座標の特性が異なるように設計された量子点密封パッケージ１５０に交替することによって、光源モジュール２００の光源特性を容易に変更することができるのである。
【００５３】
一方、本実施形態の発光素子パッケージ２１０は、回路基板２２０に、発光素子チップ２３０が一字型に配列されて直接実装されたＣＯＢタイプのパッケージであるが、これに限定されるものではない。
【００５４】
図７は、本発明のさらに他の実施形態による量子点を利用した光源モジュール３００の概略的な構成を図示した平面図であり、図８は、図７の光源モジュール３００の概略的な側面図である。
【００５５】
図７及び図８を参照すれば、本実施形態の光源モジュール３００は、多数の発光素子チップ３３１を含む発光素子パッケージ３１０と、発光素子パッケージ３１０の光放出方向の上部に配された量子点密封パッケージ１５０とを含む。量子点密封パッケージ１５０は、前述の実施形態と同一でありうる。
【００５６】
本実施形態の光源モジュール３００は、発光素子パッケージ３１０がＰＣＢのような回路基板３２０に、単品発光素子パッケージ３３０が付着されているという点で、前述の実施形態等の光源モジュール１００と違いがある。すなわち、前述の実施形態の光源モジュール１００の場合、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが基板１２０に直接実装されるのに対し、本実施形態の場合、多数の発光素子チップ３３１それぞれは、別途のモールド部材３３５によって、単品発光素子パッケージ３３０としてパッケジーングされ、かような単品発光素子パッケージ３３０が、回路基板３２０に実装される。単品発光素子パッケージ３３０で、発光素子チップ３３１が実装されるモールド部材３３５の溝は、反射キャビティをなし、発光素子チップ３３１から放出される光の指向性を向上させることもできる。
【００５７】
図７及び図８は、単品発光素子パッケージ３３０内に１つの発光素子チップ３３１が実装された場合を図示しているが、２つ以上の発光素子チップ３３１が実装されたり、あるいは発光素子チップ３３０の保護のために、ツェナーダイオードチップが共に実装されもする。また、図７及び図８は、量子点密封パッケージ１５０が、発光素子パッケージ３１０に付着された場合を図示しているが、量子点密封パッケージ１５０が、別途の支持部材２４０（図６）によって、発光素子パッケージ３１０から離隔されて支持されうる。
【００５８】
図９は、本発明のさらに他の実施形態による量子点を利用した光源モジュールの概略的な構成を図示した平面図であり、図１０は、図９の光源モジュールの概略的な側面図である。
【００５９】
図９及び図１０を参照すれば、本実施形態の光源モジュール４００は、多数の発光素子チップ４３０を含む発光素子パッケージ４１０と、発光素子パッケージ４１０の光放出方向の上部に配された量子点密封パッケージ１５０とを含む。量子点密封パッケージ１５０は、前述の実施形態と同一でありうる。
【００６０】
本実施形態の光源モジュール４００は、発光素子パッケージ４１０が、ＣＯＬ（chip on lead-frame）タイプのパッケージであるという点で、前述の実施形態の光源モジュール１００，２００，３００と違いがある。すなわち、前述の実施形態の発光素子パッケージ１１０，２１０，３１０は、ＣＯＢタイプのパッケージであるか、回路基板に単品パッケージが実装された場合であったが、本実施形態の発光素子パッケージ４１０は、多数の発光素子チップ４３０それぞれが、リードフレーム４１５によって回路連結され、かような多数の発光素子チップ４３０とリードフレーム４１５は、モールディング部材４２０によってパッケージングされたＣＯＬパッケージである。発光素子パッケージ４１０で、発光素子チップ４３０が実装されるモールド部材４２０の溝は、反射キャビティをなし、発光素子チップ４３０から放出される光の指向性を向上させることもできる。
【００６１】
図９及び図１０は、モールド部材４２０の溝それぞれに、１つの発光素子チップ４３０が実装された場合を図示しているが、２つ以上の発光素子チップ４３０が実装されたり、発光素子チップ４３０の保護のために、ツェナーダイオードチップが共に実装されもする。また、図９及び図１０は、量子点密封パッケージ１５０が、発光素子パッケージ４１０に付着された場合を図示しているが、量子点密封パッケージ１５０が、別途の支持部材２４０（図６）によって、発光素子パッケージ４１０から離隔されて支持されうる。
【００６２】
図１１は、本発明のさらに他の実施形態によるバックライト装置を図示している。
【００６３】
図１１を参照すれば、本実施形態のバックライト装置は、導光板５５０と、導光板５５０の側面に配された光源モジュール５１０とを含むエッジ型（edge type）バックライト装置である。光源モジュール５１０は、発光素子パッケージ５１１の光放出方向に量子点密封パッケージ５１５が配された構造を有する。かような光源モジュール５１０としては、前述の実施形態による光源モジュール１００，２００，３００，４００が採用されうる。
【００６４】
導光板５５０は、光をガイドする透明な平板型部材である。導光板５５０の両平面のうち一面は、光が外部に引き出される所定パターンが形成されうる。導光板５５０の側面には、光源モジュール５１０が配される。前述のように、光源モジュール５１０の発光素子パッケージ５１１は、発光素子チップが一字型に配列された構成を有し、量子点密封パッケージ５１５は、バー形状を有することができるが、かような量子点密封パッケージ５１５の光放出面が、導光板５５０の側面に対面するように配されうる。光源モジュール５１０から放出された光は、導光板５５０の側面を介して、導光板５５０の内部に入射され、その内部で全反射しつつ、導光板５５０全域に広がる。導光板５５０の内部で全反射される光は、導光板５５０の所定パターンに形成されたものであるならば、すなわち光出射面を介して外部に放出される。
【００６５】
図１２は、前述のバックライト装置が採用されたディスプレイ装置を図示している。
【００６６】
図１２を参照すれば、本実施形態のディスプレイ装置は、光源モジュール５１０と、導光板５５０と、光学フィルム５６０と、画像パネル５７０とを含む。光学フィルム５６０は、画像パネル５７０に照明される光の指向性などを向上させるものであり、導光板５５０の光出射面側に配される。かような光学フィルム５６０は、例えばプリズムシート、拡散シートを含むことができる。画像パネル５７０は、電気的映像信号を画像に変換させる装置であり、例えば液晶パネルなどがある。前述のように、光源モジュール５１０から放出された光は、導光板５５０の側面に入射され、導光板５５０の光出射面から放出され、光学フィルム５６０を経て画像パネル５７０の背面を照明する。
【００６７】
前述のように、本実施形態の光源モジュール５１０は、量子点密封パッケージを利用することにより、色再現性を飛躍的に向上させた白色光を具現することができ、さらに、あらゆる発光素子チップに対して均一な色座標を有させ、ディスプレイ装置の色品質を飛躍的に向上させることができる。さらに、量子点密封パッケージ内の量子点は、密封部材によって外部環境から隔離されるので、量子点を安定して維持させ、信頼性を大幅に向上させることができる。
【００６８】
図１３は、本発明のさらに他の実施形態による照明装置の構成図である。図１３を参照すれば、本実施形態の照明装置６００は、光源モジュール６１０と、光源モジュール６１０に電源を供給する電源供給部と６５０を含む。
【００６９】
光源モジュール６１０としては、前述の実施形態による光源モジュール１００，２００，３００，４００が採用することができる。電源供給部６５０は、電源を入力されるインターフェース６５１と、光源モジュール６１０に供給される電源を制御する電源制御部６５５とを含むことができる。インターフェース６５１は、過電流を遮断するヒューズと、電磁波障害信号を遮蔽する電磁波遮蔽フィルタとを含むことができる。電源は、外部から供給されたり、内蔵された電池から供給することができる。電源に交流電源が入力される場合、電源制御部６５５は、交流を直流に変換する整流部と、光源モジュール６１０に適した電圧に変換させる定電圧制御部とをさらに具備することができる。もし電源自体が光源モジュール６１０に適した電圧を有する直流源（例えば、電池）であるならば、整流部や定電圧制御部を省略させることができるのである。また、光源モジュール６１０の発光素子チップとして、ＡＣ（alternating current）−ＬＥＤのような素子を採用する場合、交流電源が直接光源モジュール６１０に供給され、この場合にも、整流部や定電圧制御部を省略させることができるのである。さらに、電源制御部６５５は、色温度などを制御し、人間感性による照明演出を可能にすることもできる。
【００７０】
本実施形態の照明装置６００は、光源が使われる多様な形態に適用されうる。例えば、前述のように、光源モジュール内の発光素子チップの配列及び量子点密封パッケージの形状を、一字型や曲線型、または所定パターンの形状に設計することができる。かような本実施形態の照明装置６００は、既存の白熱電球、蛍光灯を代替することができる一般照明機器であり、この場合、光源モジュール６１０の量子点密封パッケージに使われる量子点の粒子サイズを調節し、広い領域の波長帯の発光スペクトルを有させることもできる。
【００７１】
前述の本発明の量子点を利用した光源モジュール、これを採用したバックライト装置、ディスプレイ装置及び照明装置は、理解を助けるために図面に図示された実施形態を参考に説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当分野で当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解することが可能であろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決まるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１００，２００，３００，４００，５１０，６１０ 光源モジュール
１１０，２１０，３１０，４１０，５１１ 発光素子パッケージ
１２０，２２０，３２０ 回路基板
１３０ａ，１３０ｂ，２３０，３３１，４３０ 発光素子チップ
１３５ 樹脂包装部
１５０，５１５ 量子点密封パッケージ
１５１ 量子点
１５５ 密封部材
２４０ 支持部材
３３０ 単品発光素子パッケージ
３３５，４２０ モールド部材
４１５ リードフレーム
５５０ 導光板
５６０ 光学フィルム
５７０ 画像パネル
６００ 照明装置
６５０ 電源供給部
６５１ インターフェース
６５５ 電源制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子点を利用した光源モジュール、これを採用したバックライト装置、ディスプレイ装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
量子点は、ほぼ１０ｎｍ以下の直径を有する半導体物質のナノ結晶であって、量子制限（quantum confinement）効果を示す物質である。量子点は、通常の蛍光体より強い光を、狭い波長帯で発生させる。量子点の発光は、伝導帯から価電子帯に励起状態の電子が転移しつつ発生するが、同じ物質の場合にも、粒子サイズによって波長が変わる特性を示す。量子点の大きさが小さくなるほど、短い波長の光を発光するために、大きさを調節して、所望の波長領域の光を得ることができる。
【０００３】
かような量子点は、有機溶媒に自然に配位された形態で分散されて維持される。正しく分散されなかったり、酸素、あるいは水分に露出される場合、発光効率が低下するという問題点を有している。かような問題点を解決するために、量子点を有機物で覆い包む方策が開発された。しかし、量子点自体を有機物でキャッピングしたり、バンドギャップのさらに大きい他の物質で覆い包む方法は、工程面やコスト面で、その効用性に問題が提起された。従って、さらに安定しており、発光性能も向上した量子点を利用できる方法の開発が要請された。例えば、これを解決するために、ポリマーセル（polymer cell）やガラスセル（glass cell）の内部に量子点が分散された有機溶媒、ポリマーなどを陥入させ、酸素あるいは水分から安全に量子点を保護する方法が提示され、照明用に使用するための試みが進行中である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、量子点を安定した形態で利用できる光源モジュール、これを採用したバックライト装置、ディスプレイ装置、及び照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一類型による量子点を利用した光源モジュールは、基板と、基板上に実装される多数の発光素子チップとを含む発光素子パッケージ；発光素子パッケージの光放出方向の上部に配されて、密封部材と、前記密封部材によって封止された量子点とを含む量子点密封パッケージ；を含む。
【０００６】
量子点密封パッケージは、発光素子パッケージに直接付着できる。または、量子点密封パッケージは、発光素子パッケージに対して離隔していることもある。量子点密封パッケージが発光素子パッケージに対して離隔している場合、量子点密封パッケージを、前記発光素子パッケージに対して離隔させて支持する支持部材がさらに設けられうる。
【０００７】
密封部材は、平板型のチューブでありうる。また密封部材は、バー形状を有することができる。かような密封部材は、ガラスチューブまたはポリマーチューブでありうる。
【０００８】
多数の発光素子チップは、一列から複数列に配列されうる。また、多数の発光素子チップは、一字型、曲線型または所定パターンに配列されうる。この場合、密封部材は、多数の発光素子チップの配列に相応し、一字型、曲線型または所定パターンに形成されうる。
【０００９】
量子点は、有機溶媒あるいは高分子樹脂に分散されている。このとき、有機溶媒は、トルエン（toluene）、クロロホルム（chloroform）そしてエタノール（ethanol）のうち少なくとも一つを含むことができる。また高分子樹脂は、エポキシ（epoxy）、シリコン（silicone）、ポリスチレン（polystyrene）及びアクリレート（acrylate）のうち少なくとも一つを含むことができる。
【００１０】
量子点は、Ｓｉ系ナノ結晶、ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶及びそれらの混合物のうちいずれか１つのナノ結晶を含むことができる。ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、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、ＨｇｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ及びＨｇＺｎＳＴｅから構成された群から選択されたいずれか一つでありうる。ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＰＡｓ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＰＡｓ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ及びＩｎＡｌＰＡｓから構成された群から選択されたいずれか一つでありうる。ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、ＳｂＴｅでありうる。
【００１１】
量子点は、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第１量子点を含むことができる。また、量子点は、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第２量子点を含むことができる。
【００１２】
多数の発光素子チップそれぞれは、発光ダイオード（ＬＥＤ：light emitting diode）チップあるか、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：organic light emitting diode）チップでありうる。
【００１３】
発光素子パッケージは、ＣＯＢ（chip on board）パッケージ形態を有することができる。例えば、基板は、印刷回路基板であり、多数の発光素子チップは、基板に直接実装されうる。このとき、基板上には、多数の発光素子チップを塗布する透過性樹脂包装部がさらに設けられうる。
【００１４】
基板は、印刷回路基板であり、多数の発光素子チップは、一つから複数個ずつ単品パッケージにパッケージされ、基板に単品パッケージらが実装されうる。
【００１５】
発光素子パッケージは、ＣＯＬ（chip on lead-frame）パッケージ形態を有することができる。例えば、基板は、多数の発光素子チップを回路連結するリードフレーム；多数の発光素子チップとリードフレームとを固定するモールド部材；を含むことができる。
【００１６】
多数の発光素子チップそれぞれは、青色ＬＥＤチップであり、量子点は、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、を含むことができる。
【００１７】
青色ＬＥＤチップの青色光は、４３５ｎｍから４７０ｎｍの波長を有し、第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．４１１７，０．５８６１），（０．４１９７，０．５３１６）及び（０．２５５５，０．５０３０）によって囲まれた領域内にあり、第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．５４４８，０．４５４４），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．４７９４，０．４６３３）によって囲まれた領域内にありうる。
【００１８】
さらに、第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．３７００，０．６１８０），（０．３７００，０．５８００）及び（０．２５００，０．５５００）によって囲まれた領域内にあり、第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．６０００，０．４０００），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．６０００，０．４０００）によって囲まれた領域内にありうる。
【００１９】
青色ＬＥＤチップは、１０〜３０ｎｍの半値幅を有し、第１量子点は、１０〜６０ｎｍの半値幅を有し、第２量子点は、３０〜８０ｎｍの半値幅を有することができる。
【００２０】
多数の発光素子チップそれぞれは、紫外線ＬＥＤチップであり、量子点は、ピーク波長が青色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第３量子点と、を含むことができる。
【００２１】
他の類型によるバックライト装置は、光源モジュールと導光板とを含み、このとき光源モジュールは、基板と、基板上に実装される多数の発光素子チップとを含む発光素子パッケージ；発光素子パッケージの光放出方向の上部に配され、密封部材と、密封部材によって封止された量子点とを含む量子点密封パッケージ；を含むことができる。
【００２２】
さらに他の類型によるディスプレイ装置は、光源モジュールと、導光板と、画像を表示するものであり、導光板から照明を受ける画像パネルと、を含み、このとき、光源モジュールは、基板と、基板上に実装される多数の発光素子チップとを含む発光素子パッケージ；発光素子パッケージの光放出方向の上部に配され、密封部材と、密封部材によって封止された量子点とを含む量子点密封パッケージ；を含むことができる。
【００２３】
さらに他の類型による照明装置は、光源モジュールと、光源モジュールに電源を供給する電源供給部と、を含み、このとき、光源モジュールは、基板と、基板上に実装される多数の発光素子チップとを含む発光素子パッケージ；発光素子パッケージの光放出方向の上部に配され、密封部材と、密封部材によって封止された量子点とを含む量子点密封パッケージ；を含むことができる。電源は、外部に設けられ、電源供給部は、電源を入力されるインターフェースと、光源モジュールに供給される電源を制御する電源制御部と、を含むことができる。場合によっては、電源が照明装置の内部に設けられうる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明による量子点を利用した光源モジュール、これを採用したバックライト装置、ディスプレイ装置及び照明装置は、次のような効果がある。
【００２５】
第一に、量子点が分散された有機溶媒あるいはポリマーを、別途の密封部材に封入させることによって、酸素あるいは水分の影響を遮断し、高温高湿、あるいは高温雰囲気内で、光源モジュールを安定して動作させることができる。
【００２６】
第二に、量子点密封パッケージを多数の発光素子チップに対して共通して設けることによって、工程を単純化して生産性を高め、製造コストを節減させることができる。
【００２７】
第三に、多数の発光素子チップに対して、共通の量子点密封パッケージを配することによって、発光素子チップ別に個別的に、量子点蛍光体を設けた場合に発生しうる波長変換光の色分布偏差を抑制し、発光素子チップ全体に対して、均一な色座標を有させることができ、色再現性を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態による量子点を利用した光源モジュールの概略的な構成を図示した平面図である。
【図２】図１の光源モジュールの概略的な側面図である。
【図３】本実施形態による光源モジュールから放出される光の波長帯別光度の一例を示したグラフである。
【図４】本実施形態による光源モジュールから放出される光の色座標領域を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態による量子点を利用した光源モジュールの概略的な構成を図示した平面図である。
【図６】図５の光源モジュールの概略的な側面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態による量子点を利用した光源モジュールの概略的な構成を図示した平面図である。
【図８】図７の光源モジュールの概略的な側面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施形態による量子点を利用した光源モジュールの概略的な構成を図示した平面図である。
【図１０】図９の光源モジュールの概略的な側面図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施形態によるバックライト装置を図示する図面である。
【図１２】本発明のさらに他の実施形態によるディスプレイ装置を図示する図面である。
【図１３】本発明のさらに他の実施形態による照明装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図面で同じ参照符号は、同じ構成要素を指し、各構成要素の大きさや厚さは、説明の明瞭性のためで誇張されている。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態による量子点を利用した光源モジュール１００の概略的な構成を図示した平面図であり、図２は、図１の光源モジュール１００の概略的な側面図である。
【００３１】
図１及び図２を参照すれば、本実施形態の光源モジュール１００は、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂを含む発光素子パッケージ１１０と、発光素子パッケージ１１０の光放出方向の上部に配された量子点密封パッケージ１５０とを含む白色光源である。
【００３２】
発光素子パッケージ１１０は、ＰＣＢ（printed circuit board）のような回路基板１２０上に、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが直接実装される。多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、青色光を放出する窒化ガリウム系ＬＥＤ（light emitting diode）チップでありうる。しかし、場合によっては、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、紫外線ＬＥＤチップであり、さらに発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ：organic light emitting diode）チップや、その他公知の発光素子でありうる。併せて、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂの保護のために、ツェナーダイオード（Zener diode）チップが共に実装されもする。このとき、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、フリップチップ方式やワイヤボンディング方式などで配線されうる。多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、透過性樹脂包装部１３５によって塗布されて保護されうる。図１及び図２は、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが２個ずつペアを組んで透過性樹脂包装部１３５に塗布された場合を図示しているが、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、個別的な透過性樹脂包装部１３５ごとに１つまたは３つ以上の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが配されうる。透過性樹脂包装部１３５は、省略されうる。また、図１及び図２は、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが一字型に一列配列された場合を図示しているが、本実施形態は、これに限定されるものではない。例えば、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、複数列に配列され、さらに一字型だけではなく、曲線型や所定パターンに配列されもする。かような発光素子パッケージ１１０は、ＣＯＢ（chip on board）タイプのパッケージの一例である。
【００３３】
量子点密封パッケージ１５０は、発光素子パッケージ１１０の光放出方向の上部に付着されて配される。
【００３４】
量子点密封パッケージ１５０は、密封部材１５５、及び前記密封部材１５５内部に注入された量子点１５１を含む。密封部材１５５は、量子点を酸素や水分のような外部の環境から保護するためのものであり、ガラスチューブまたは透明な材質のポリマーチューブでありうる。密封部材１５５は、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂの配列形状に相応し、一字型、すなわちバー（bar）状のチューブでありうる。もし多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが、曲線型や所定パターンに配列される場合であるならば、密封部材１５５は、これに相応して、曲線型や所定パターンに曲がったチューブであったり、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが配列された領域をいずれもカバーすることができる平板型のチューブでありうる。
【００３５】
量子点１５１は、ほぼ１〜１０ｎｍの直径を有する半導体物質のナノ結晶（nano crystal）であり、量子制限（quantum confinement）効果を示す物質である。量子点は、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂから放出される光を波長変換し、波長変換光、すなわち蛍光を発生させる。
【００３６】
量子点としては、Ｓｉ系ナノ結晶、ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶などを例として挙げることができるが、本実施形態で量子点としては、それらそれぞれを単独で使用したり、それらの混合物を使用することができる。
【００３７】
このとき、ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、例えば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、ＨｇｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ及びＨｇＺｎＳＴｅから構成された群から選択されたいずれか一つでありうる。ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶は、例えばＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＰＡｓ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＰＡｓ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ及びＩｎＡｌＰＡｓから構成された群から選択されたいずれか一つでありうる。ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、例えばＳｂＴｅでありうる。
【００３８】
かような量子点１５１は、有機溶媒あるいは高分子樹脂のような分散媒質に自然に配位された形態に分散された状態で、密封部材１５５に封入されている。分散媒質としては、量子点１５１の波長変換能に影響を及ぼさずに、光によって変質したり、光を反射させず、光吸収を起こさせない透明な媒質であるならば、いかなるものでも使用することができる。例えば、有機溶媒は、トルエン（toluene）、クロロホルム（chloroform）及びエタノール（ethanol）のうち少なくとも一つを含むことができ、高分子樹脂は、エポキシ（epoxy）、シリコン（silicone）、ポリスチレン（polystyrene）及びアクリレート（acrylate）のうち少なくとも一つを含むことができる。分散媒質として高分子樹脂が使われる場合は、量子点１５１が分散された高分子樹脂が密封部材１５５に注入された後で硬化させることができる。
【００３９】
量子点１５１の発光は、伝導帯から価電子帯に、励起された状態の電子が転移しつつ発生するが、同じ物質の場合にも、粒子サイズによって波長が変わる特性を示す。量子点１５１の大きさが小さくなるほど、短い波長の光を発光する量子点１５１の大きさを調節し、所望の波長領域の光を得ることができる。量子点１５１の大きさは、ナノ結晶の成長条件を適切に変更することによって、調節可能である。
【００４０】
前述のように、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂそれぞれは、青色ＬＥＤチップでありうる。このとき、青色ＬＥＤチップは、４３５ｎｍから４７０ｎｍを主波長（dominant wavelength）とする光を放出することができる。一方、量子点１５１は、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、を含むことができる。このとき、第１量子点と第２量子点は、その大きさを適当に調節し、第１量子点のピーク波長が５００〜５５０ｎｍであり、第２量子点のピーク波長が５８０〜６６０ｎｍになるようにすることができる。
【００４１】
一方、量子点は、通常の蛍光体より強い光を狭い波長帯で発生させることができる。これにより、本実施形態の量子点１５１は、第１量子点が１０〜６０ｎｍの半値幅（ＦＷＨＭ：full-width half-maximum）を有し、第２量子点が３０〜８０ｎｍの半値幅を有するようにすることができる。一方、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、１０〜３０ｎｍの半値幅を有する青色ＬＥＤチップを採用する。
【００４２】
互いに異なる色を発光する量子点を混合して使用するとき、混合される量子点の色の比率を異ならせれば、観察者の立場では、異なった波長の光に見える。これを防止するためには、正確な濃度の物質を正確な割合で混合することが必要である。このとき、混合するときには、量子点の濃度だけではなく、発光効率も共に考慮せねばならない。量子点をモールディング樹脂と混合して使用する単品発光素子パッケージを、アレイ状に使用する従来の白色光源の場合、混合される量子点の濃度や均一性及び混合された比率を調節するのには限界があり、単品発光素子パッケージ間の色座標に偏差が発生しうる。しかし、本実施形態の光源モジュール１００は、量子点密封パッケージ１５０を発光素子パッケージ１１０の多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂに対して共通して使用することによって、光源モジュール１００全体にわたって均一な色座標を有させることができる。また、本実施形態の光源モジュール１００は、発光素子パッケージ１１０と別途に設けられる量子点密封パッケージ１５０で、発光波長と発光強度とを調節し、所望の色座標を容易に得ることができる。
【００４３】
図３は、本実施形態による光源モジュール１００から放出される光の波長帯別光度の一例を示したグラフであり、図４は、本実施形態による光源モジュール１００から放出される光の色座標領域を示すグラフである。
【００４４】
本実施形態の光源モジュール１００は、使われる量子点１５１の粒子サイズを調節して波長帯を調節できるが、例えば、下記の表１のような特性を有するように調節する。
【表１】
【００４５】
表１でＷｐは、青色光、緑色光及び赤色光の主波長を意味し、ＦＷＨＭは、青色光、緑色光及び赤色光の半値幅を意味する。表１を参照すれば、青色光は、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂ自体から放出される光であり、緑色光及び赤色光は、量子点１５１から放出される光を意味し、かような青色光、緑色光及び赤色光は、図３に図示された光度の分布を有する。
【００４６】
また、使われる量子点１５１の粒子サイズを調節して波長帯を調節でき、粒子サイズ別量子点１５１の濃度を調節して色座標を調節できる特徴を有する。これにより、本実施形態は、図４に図示されるように、第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage） １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．４１１７，０．５８６１），（０．４１９７，０．５３１６）及び（０．２５５５，０．５０３０）によって囲まれた領域Ａ内にあり、第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．５４４８，０．４５４４），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．４７９４，０．４６３３）によって囲まれた領域Ｂ内にあるように、量子点１５１の粒子サイズ及び濃度を調節することができる。かような光分布を有する光源モジュール１００は、図４に図示されるように、既存の蛍光体を使用した製品に比べて、はるかに広い領域をカバーしており、色再現性がＮＴＳＣ（National Television System Committee）基準で９５％以上を示しており、発光光度も非常に高いということが分かる。
【００４７】
さらに、前述のように量子点は、通常の蛍光体より強い光を狭い波長帯で発生させるので、第１量子点及び第２量子点をさらに狭い色座標の領域内に存在させられる。すなわち、第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．３７００，０．６１８０），（０．３７００，０．５８００）及び（０．２５００，０．５５００）によって囲まれた領域Ａ'内にあり、第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．６０００，０．４０００），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．６０００，０．４０００）によって囲まれた領域Ｂ'内にあるようにし、色再現性をさらに向上させることができる。
【００４８】
前記の通りに、本実施形態の光源モジュール１００は、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂの主波長と、第１量子点及び第２量子点の色座標（ＣＩＥ １９３１色座標系基準）とを特定範囲または領域に限定することによって、発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂ及び第１量子点及び第２量子点の組み合わせから、最大限の色再現性を具現することになった。
【００４９】
本実施形態の光源モジュール１００において、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、青色ＬＥＤチップであり、量子点１５１は、青色光を赤色光及び緑色光に波長変換しているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂは、紫外線ＬＥＤチップであり、量子点１５１は、ピーク波長が青色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第３量子点と、を含むように粒子サイズ及び濃度を調節することができる。その場合、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂ、すなわち紫外線ＬＥＤチップは、白色光を放出する量子点密封パッケージ１５０の励起光源としてのみ機能する。
【００５０】
図５は、本発明の他の実施形態による量子点を利用した光源モジュール２００の概略的な構成を図示した平面図であり、図６は、図５の光源モジュール２００の概略的な側面図である。
【００５１】
図５及び図６を参照すれば、本実施形態の光源モジュール２００は、多数の発光素子チップ２３０を含む発光素子パッケージ２１０と、発光素子パッケージ２１０の光放出方向の上部に配された量子点密封パッケージ１５０とを含む。量子点密封パッケージ１５０は、前述した実施形態と同一でありうる。
【００５２】
本実施形態の光源モジュール２００は、量子点密封パッケージ１５０が発光素子パッケージ２１０に対して離隔されて配されるという点で、前述の実施形態の光源モジュール１００と違いがある。すなわち、前述の実施形態の光源モジュール１００の場合、量子点密封パッケージ１５０は、発光素子パッケージ１１０に直接付着されるのに対し、本実施形態の場合、量子点密封パッケージ１５０は、別途の支持部材２４０によって、発光素子パッケージ２１０に対して離隔されて支持される。このとき、量子点密封パッケージ１５０は、支持部材２４０から脱着可能に支持され、この場合、色座標の特性が異なるように設計された量子点密封パッケージ１５０に交替することによって、光源モジュール２００の光源特性を容易に変更することができるのである。
【００５３】
一方、本実施形態の発光素子パッケージ２１０は、回路基板２２０に、発光素子チップ２３０が一字型に配列されて直接実装されたＣＯＢタイプのパッケージであるが、これに限定されるものではない。
【００５４】
図７は、本発明のさらに他の実施形態による量子点を利用した光源モジュール３００の概略的な構成を図示した平面図であり、図８は、図７の光源モジュール３００の概略的な側面図である。
【００５５】
図７及び図８を参照すれば、本実施形態の光源モジュール３００は、多数の発光素子チップ３３１を含む発光素子パッケージ３１０と、発光素子パッケージ３１０の光放出方向の上部に配された量子点密封パッケージ１５０とを含む。量子点密封パッケージ１５０は、前述の実施形態と同一でありうる。
【００５６】
本実施形態の光源モジュール３００は、発光素子パッケージ３１０がＰＣＢのような回路基板３２０に、単品発光素子パッケージ３３０が付着されているという点で、前述の実施形態等の光源モジュール１００と違いがある。すなわち、前述の実施形態の光源モジュール１００の場合、多数の発光素子チップ１３０ａ，１３０ｂが基板１２０に直接実装されるのに対し、本実施形態の場合、多数の発光素子チップ３３１それぞれは、別途のモールド部材３３５によって、単品発光素子パッケージ３３０としてパッケジーングされ、かような単品発光素子パッケージ３３０が、回路基板３２０に実装される。単品発光素子パッケージ３３０で、発光素子チップ３３１が実装されるモールド部材３３５の溝は、反射キャビティをなし、発光素子チップ３３１から放出される光の指向性を向上させることもできる。
【００５７】
図７及び図８は、単品発光素子パッケージ３３０内に１つの発光素子チップ３３１が実装された場合を図示しているが、２つ以上の発光素子チップ３３１が実装されたり、あるいは発光素子チップ３３０の保護のために、ツェナーダイオードチップが共に実装されもする。また、図７及び図８は、量子点密封パッケージ１５０が、発光素子パッケージ３１０に付着された場合を図示しているが、量子点密封パッケージ１５０が、別途の支持部材２４０（図６）によって、発光素子パッケージ３１０から離隔されて支持されうる。
【００５８】
図９は、本発明のさらに他の実施形態による量子点を利用した光源モジュールの概略的な構成を図示した平面図であり、図１０は、図９の光源モジュールの概略的な側面図である。
【００５９】
図９及び図１０を参照すれば、本実施形態の光源モジュール４００は、多数の発光素子チップ４３０を含む発光素子パッケージ４１０と、発光素子パッケージ４１０の光放出方向の上部に配された量子点密封パッケージ１５０とを含む。量子点密封パッケージ１５０は、前述の実施形態と同一でありうる。
【００６０】
本実施形態の光源モジュール４００は、発光素子パッケージ４１０が、ＣＯＬ（chip on lead-frame）タイプのパッケージであるという点で、前述の実施形態の光源モジュール１００，２００，３００と違いがある。すなわち、前述の実施形態の発光素子パッケージ１１０，２１０，３１０は、ＣＯＢタイプのパッケージであるか、回路基板に単品パッケージが実装された場合であったが、本実施形態の発光素子パッケージ４１０は、多数の発光素子チップ４３０それぞれが、リードフレーム４１５によって回路連結され、かような多数の発光素子チップ４３０とリードフレーム４１５は、モールディング部材４２０によってパッケージングされたＣＯＬパッケージである。発光素子パッケージ４１０で、発光素子チップ４３０が実装されるモールド部材４２０の溝は、反射キャビティをなし、発光素子チップ４３０から放出される光の指向性を向上させることもできる。
【００６１】
図９及び図１０は、モールド部材４２０の溝それぞれに、１つの発光素子チップ４３０が実装された場合を図示しているが、２つ以上の発光素子チップ４３０が実装されたり、発光素子チップ４３０の保護のために、ツェナーダイオードチップが共に実装されもする。また、図９及び図１０は、量子点密封パッケージ１５０が、発光素子パッケージ４１０に付着された場合を図示しているが、量子点密封パッケージ１５０が、別途の支持部材２４０（図６）によって、発光素子パッケージ４１０から離隔されて支持されうる。
【００６２】
図１１は、本発明のさらに他の実施形態によるバックライト装置を図示している。
【００６３】
図１１を参照すれば、本実施形態のバックライト装置は、導光板５５０と、導光板５５０の側面に配された光源モジュール５１０とを含むエッジ型（edge type）バックライト装置である。光源モジュール５１０は、発光素子パッケージ５１１の光放出方向に量子点密封パッケージ５１５が配された構造を有する。かような光源モジュール５１０としては、前述の実施形態による光源モジュール１００，２００，３００，４００が採用されうる。
【００６４】
導光板５５０は、光をガイドする透明な平板型部材である。導光板５５０の両平面のうち一面は、光が外部に引き出される所定パターンが形成されうる。導光板５５０の側面には、光源モジュール５１０が配される。前述のように、光源モジュール５１０の発光素子パッケージ５１１は、発光素子チップが一字型に配列された構成を有し、量子点密封パッケージ５１５は、バー形状を有することができるが、かような量子点密封パッケージ５１５の光放出面が、導光板５５０の側面に対面するように配されうる。光源モジュール５１０から放出された光は、導光板５５０の側面を介して、導光板５５０の内部に入射され、その内部で全反射しつつ、導光板５５０全域に広がる。導光板５５０の内部で全反射される光は、導光板５５０の所定パターンに形成されたものであるならば、すなわち光出射面を介して外部に放出される。
【００６５】
図１２は、前述のバックライト装置が採用されたディスプレイ装置を図示している。
【００６６】
図１２を参照すれば、本実施形態のディスプレイ装置は、光源モジュール５１０と、導光板５５０と、光学フィルム５６０と、画像パネル５７０とを含む。光学フィルム５６０は、画像パネル５７０に照明される光の指向性などを向上させるものであり、導光板５５０の光出射面側に配される。かような光学フィルム５６０は、例えばプリズムシート、拡散シートを含むことができる。画像パネル５７０は、電気的映像信号を画像に変換させる装置であり、例えば液晶パネルなどがある。前述のように、光源モジュール５１０から放出された光は、導光板５５０の側面に入射され、導光板５５０の光出射面から放出され、光学フィルム５６０を経て画像パネル５７０の背面を照明する。
【００６７】
前述のように、本実施形態の光源モジュール５１０は、量子点密封パッケージを利用することにより、色再現性を飛躍的に向上させた白色光を具現することができ、さらに、あらゆる発光素子チップに対して均一な色座標を有させ、ディスプレイ装置の色品質を飛躍的に向上させることができる。さらに、量子点密封パッケージ内の量子点は、密封部材によって外部環境から隔離されるので、量子点を安定して維持させ、信頼性を大幅に向上させることができる。
【００６８】
図１３は、本発明のさらに他の実施形態による照明装置の構成図である。図１３を参照すれば、本実施形態の照明装置６００は、光源モジュール６１０と、光源モジュール６１０に電源を供給する電源供給部と６５０を含む。
【００６９】
光源モジュール６１０としては、前述の実施形態による光源モジュール１００，２００，３００，４００が採用することができる。電源供給部６５０は、電源を入力されるインターフェース６５１と、光源モジュール６１０に供給される電源を制御する電源制御部６５５とを含むことができる。インターフェース６５１は、過電流を遮断するヒューズと、電磁波障害信号を遮蔽する電磁波遮蔽フィルタとを含むことができる。電源は、外部から供給されたり、内蔵された電池から供給することができる。電源に交流電源が入力される場合、電源制御部６５５は、交流を直流に変換する整流部と、光源モジュール６１０に適した電圧に変換させる定電圧制御部とをさらに具備することができる。もし電源自体が光源モジュール６１０に適した電圧を有する直流源（例えば、電池）であるならば、整流部や定電圧制御部を省略させることができるのである。また、光源モジュール６１０の発光素子チップとして、ＡＣ（alternating current）−ＬＥＤのような素子を採用する場合、交流電源が直接光源モジュール６１０に供給され、この場合にも、整流部や定電圧制御部を省略させることができるのである。さらに、電源制御部６５５は、色温度などを制御し、人間感性による照明演出を可能にすることもできる。
【００７０】
本実施形態の照明装置６００は、光源が使われる多様な形態に適用されうる。例えば、前述のように、光源モジュール内の発光素子チップの配列及び量子点密封パッケージの形状を、一字型や曲線型、または所定パターンの形状に設計することができる。かような本実施形態の照明装置６００は、既存の白熱電球、蛍光灯を代替することができる一般照明機器であり、この場合、光源モジュール６１０の量子点密封パッケージに使われる量子点の粒子サイズを調節し、広い領域の波長帯の発光スペクトルを有させることもできる。
【００７１】
前述の本発明の量子点を利用した光源モジュール、これを採用したバックライト装置、ディスプレイ装置及び照明装置は、理解を助けるために図面に図示された実施形態を参考に説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当分野で当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解することが可能であろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決まるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１００，２００，３００，４００，５１０，６１０ 光源モジュール
１１０，２１０，３１０，４１０，５１１ 発光素子パッケージ
１２０，２２０，３２０ 回路基板
１３０ａ，１３０ｂ，２３０，３３１，４３０ 発光素子チップ
１３５ 樹脂包装部
１５０，５１５ 量子点密封パッケージ
１５１ 量子点
１５５ 密封部材
２４０ 支持部材
３３０ 単品発光素子パッケージ
３３５，４２０ モールド部材
４１５ リードフレーム
５５０ 導光板
５６０ 光学フィルム
５７０ 画像パネル
６００ 照明装置
６５０ 電源供給部
６５１ インターフェース
６５５ 電源制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板及び前記基板上に実装される複数の発光素子チップを含む発光素子パッケージと、
前記発光素子パッケージの光放出方向の上部に配され、密封部材、及び前記密封部材によって封止された量子点を含む量子点密封パッケージと
を含む量子点を利用した光源モジュール。
【請求項２】
前記量子点密封パッケージは、前記発光素子パッケージに直接付着されたことを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項３】
前記量子点密封パッケージは、前記発光素子パッケージに対して離隔していることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項４】
前記量子点密封パッケージを、前記発光素子パッケージに対して離隔させて支持する支持部材をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の光源モジュール。
【請求項５】
前記密封部材は、バー形状を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項６】
前記密封部材は、平板型のチューブであることを特徴とする請求項１から請求項４のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項７】
前記密封部材は、ガラスチューブまたはポリマーチューブであることを特徴とする請求項１から請求項６のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項８】
前記複数の発光素子チップは、一列から複数列に配列されることを特徴とする請求項１から請求項７のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項９】
前記複数の発光素子チップは、一字型、曲線型または所定パターンに配列されたことを特徴とする請求項１から請求項８のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項１０】
前記密封部材は、前記複数の発光素子チップの配列に相応し、一字型、曲線型または所定パターンに形成されたことを特徴とする請求項９に記載の光源モジュール。
【請求項１１】
前記量子点は、有機溶媒あるいは高分子樹脂に分散されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項１２】
前記有機溶媒は、トルエン、クロロホルム及びエタノールのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１に記載の光源モジュール。
【請求項１３】
前記高分子樹脂は、エポキシ、シリコン、ポリスチレン及びアクリレートのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の光源モジュール。
【請求項１４】
前記量子点は、Ｓｉ系ナノ結晶、ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶及びそれらの混合物のうちいずれか１つのナノ結晶を含むことを特徴とする請求項１から請求項１３のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項１５】
前記ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、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、ＨｇｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ及びＨｇＺｎＳＴｅから構成された群から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項１４に記載の光源モジュール。
【請求項１６】
前記ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＰＡｓ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＰＡｓ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ及びＩｎＡｌＰＡｓから構成された群から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項１４に記載の光源モジュール。
【請求項１７】
前記ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、ＳｂＴｅであることを特徴とする請求項１４に記載の光源モジュール。
【請求項１８】
前記基板は、印刷回路基板であり、前記複数の発光素子チップは、前記基板に直接実装されることを特徴とする請求項１から請求項１７のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項１９】
前記複数の発光素子チップを塗布する透過性樹脂包装部が、前記基板上に設けられたことを特徴とする請求項１８に記載の光源モジュール。
【請求項２０】
前記基板は、印刷回路基板であり、前記複数の発光素子チップは、一つから複数個ずつ単品パッケージにパッケージされ、前記基板に単品パッケージが実装されることを特徴とする請求項１から請求項１７のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２１】
前記基板は、前記複数の発光素子チップを回路連結するリードフレームと、前記複数の発光素子チップ及びリードフレームと、を固定するモールド部材を含むことを特徴とする請求項１から請求項１７のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２２】
前記量子点は、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第１量子点を含むことを特徴とする請求項１から請求項２１のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２３】
前記量子点は、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第２量子点を含むことを特徴とする請求項１から請求項２２のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２４】
前記複数の発光素子チップそれぞれは、ＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１から請求項２３のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２５】
前記複数の発光素子チップそれぞれは、青色ＬＥＤチップであり、前記量子点は、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、を含むことを特徴とする請求項１から請求項２１のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２６】
前記青色ＬＥＤチップの青色光は、４３５ｎｍから４７０ｎｍの波長を有し、前記第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．４１１７，０．５８６１），（０．４１９７，０．５３１６）及び（０．２５５５，０．５０３０）によって囲まれた領域内にあり、前記第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．５４４８，０．４５４４），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．４７９４，０．４６３３）によって囲まれた領域内にあることを特徴とする請求項２５に記載の光源モジュール。
【請求項２７】
前記第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．３７００，０．６１８０），（０．３７００，０．５８００）及び（０．２５００，０．５５００）によって囲まれた領域内にあり、前記第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．６０００，０．４０００），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．６０００，０．４０００）によって囲まれた領域内にあることを特徴とする請求項２６に記載の光源モジュール。
【請求項２８】
前記青色ＬＥＤチップは、１０〜３０ｎｍの半値幅を有し、前記第１量子点は、１０〜６０ｎｍの半値幅を有し、前記第２量子点は、３０〜８０ｎｍの半値幅を有することを特徴とする請求項２５から請求項２７のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２９】
前記複数の発光素子チップそれぞれは、紫外線ＬＥＤチップであり、前記量子点は、ピーク波長が青色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第３量子点と、を含むことを特徴とする請求項１から請求項２１のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項３０】
請求項１から請求項２９のうち、いずれか１項に記載の光源モジュールと、
導光板と
を含むバックライト装置。
【請求項３１】
請求項１から請求項２９のうち、いずれか１項に記載の光源モジュールと、
導光板と、
画像を表示するものであり、前記導光板から照明を受ける画像パネルと
を含むディスプレイ装置。
【請求項３２】
請求項１から請求項２９のうち、いずれか１項に記載の光源モジュールと、
前記光源モジュールに電源を供給する電源供給部と
を含む照明装置。
【請求項３３】
前記電源供給部は、
電源を入力されるインターフェースと、
前記光源モジュールに供給される電源を制御する電源制御部と
を含むことを特徴とする請求項３２に記載の照明装置。
【請求項１】
基板及び前記基板上に実装される複数の発光素子チップを含む発光素子パッケージと、
前記発光素子パッケージの光放出方向の上部に配され、密封部材、及び前記密封部材によって封止された量子点を含む量子点密封パッケージと
を含む量子点を利用した光源モジュール。
【請求項２】
前記量子点密封パッケージは、前記発光素子パッケージに直接付着されたことを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項３】
前記量子点密封パッケージは、前記発光素子パッケージに対して離隔していることを特徴とする請求項１に記載の光源モジュール。
【請求項４】
前記量子点密封パッケージを、前記発光素子パッケージに対して離隔させて支持する支持部材をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の光源モジュール。
【請求項５】
前記密封部材は、バー形状を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項６】
前記密封部材は、平板型のチューブであることを特徴とする請求項１から請求項４のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項７】
前記密封部材は、ガラスチューブまたはポリマーチューブであることを特徴とする請求項１から請求項６のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項８】
前記複数の発光素子チップは、一列から複数列に配列されることを特徴とする請求項１から請求項７のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項９】
前記複数の発光素子チップは、一字型、曲線型または所定パターンに配列されたことを特徴とする請求項１から請求項８のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項１０】
前記密封部材は、前記複数の発光素子チップの配列に相応し、一字型、曲線型または所定パターンに形成されたことを特徴とする請求項９に記載の光源モジュール。
【請求項１１】
前記量子点は、有機溶媒あるいは高分子樹脂に分散されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項１２】
前記有機溶媒は、トルエン、クロロホルム及びエタノールのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１に記載の光源モジュール。
【請求項１３】
前記高分子樹脂は、エポキシ、シリコン、ポリスチレン及びアクリレートのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の光源モジュール。
【請求項１４】
前記量子点は、Ｓｉ系ナノ結晶、ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶、ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶及びそれらの混合物のうちいずれか１つのナノ結晶を含むことを特徴とする請求項１から請求項１３のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項１５】
前記ＩＩ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、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、ＨｇｇＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳｅＳ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＳＴｅ、ＣｄＨｇＳｅＳ、ＣｄＨｇＳｅＴｅ、ＣｄＨｇＳＴｅ、ＨｇＺｎＳｅＳ、ＨｇＺｎＳｅＴｅ及びＨｇＺｎＳＴｅから構成された群から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項１４に記載の光源モジュール。
【請求項１６】
前記ＩＩＩ−Ｖ族系化合物半導体ナノ結晶は、ＧａＮ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＡｓ、ＩｎＮ、ＩｎＰ、ＩｎＡｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓ、ＧａＰＡｓ、ＡｌＮＰ、ＡｌＮＡｓ、ＡｌＰＡｓ、ＩｎＮＰ、ＩｎＮＡｓ、ＩｎＰＡｓ、ＧａＡｌＮＰ、ＧａＡｌＮＡｓ、ＧａＡｌＰＡｓ、ＧａＩｎＮＰ、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＩｎＡｌＮＰ、ＩｎＡｌＮＡｓ及びＩｎＡｌＰＡｓから構成された群から選択されたいずれか１つであることを特徴とする請求項１４に記載の光源モジュール。
【請求項１７】
前記ＩＶ−ＶＩ族系化合物半導体ナノ結晶は、ＳｂＴｅであることを特徴とする請求項１４に記載の光源モジュール。
【請求項１８】
前記基板は、印刷回路基板であり、前記複数の発光素子チップは、前記基板に直接実装されることを特徴とする請求項１から請求項１７のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項１９】
前記複数の発光素子チップを塗布する透過性樹脂包装部が、前記基板上に設けられたことを特徴とする請求項１８に記載の光源モジュール。
【請求項２０】
前記基板は、印刷回路基板であり、前記複数の発光素子チップは、一つから複数個ずつ単品パッケージにパッケージされ、前記基板に単品パッケージが実装されることを特徴とする請求項１から請求項１７のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２１】
前記基板は、前記複数の発光素子チップを回路連結するリードフレームと、前記複数の発光素子チップ及びリードフレームと、を固定するモールド部材を含むことを特徴とする請求項１から請求項１７のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２２】
前記量子点は、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第１量子点を含むことを特徴とする請求項１から請求項２１のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２３】
前記量子点は、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第２量子点を含むことを特徴とする請求項１から請求項２２のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２４】
前記複数の発光素子チップそれぞれは、ＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１から請求項２３のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２５】
前記複数の発光素子チップそれぞれは、青色ＬＥＤチップであり、前記量子点は、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、を含むことを特徴とする請求項１から請求項２１のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２６】
前記青色ＬＥＤチップの青色光は、４３５ｎｍから４７０ｎｍの波長を有し、前記第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．４１１７，０．５８６１），（０．４１９７，０．５３１６）及び（０．２５５５，０．５０３０）によって囲まれた領域内にあり、前記第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．５４４８，０．４５４４），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．４７９４，０．４６３３）によって囲まれた領域内にあることを特徴とする請求項２５に記載の光源モジュール。
【請求項２７】
前記第１量子点の緑色光の色座標は、ＣＩＥ １９３１色座標系を基準に、４個の頂点（０．１２７０，０．８０３７），（０．３７００，０．６１８０），（０．３７００，０．５８００）及び（０．２５００，０．５５００）によって囲まれた領域内にあり、前記第２量子点の赤色光の色座標は、４個の頂点（０．６０００，０．４０００），（０．７２００，０．２８００），（０．６４２７，０．２９０５）及び（０．６０００，０．４０００）によって囲まれた領域内にあることを特徴とする請求項２６に記載の光源モジュール。
【請求項２８】
前記青色ＬＥＤチップは、１０〜３０ｎｍの半値幅を有し、前記第１量子点は、１０〜６０ｎｍの半値幅を有し、前記第２量子点は、３０〜８０ｎｍの半値幅を有することを特徴とする請求項２５から請求項２７のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項２９】
前記複数の発光素子チップそれぞれは、紫外線ＬＥＤチップであり、前記量子点は、ピーク波長が青色光波長帯である大きさを有する第１量子点と、ピーク波長が緑色光波長帯である大きさを有する第２量子点と、ピーク波長が赤色光波長帯である大きさを有する第３量子点と、を含むことを特徴とする請求項１から請求項２１のうち、いずれか１項に記載の光源モジュール。
【請求項３０】
請求項１から請求項２９のうち、いずれか１項に記載の光源モジュールと、
導光板と
を含むバックライト装置。
【請求項３１】
請求項１から請求項２９のうち、いずれか１項に記載の光源モジュールと、
導光板と、
画像を表示するものであり、前記導光板から照明を受ける画像パネルと
を含むディスプレイ装置。
【請求項３２】
請求項１から請求項２９のうち、いずれか１項に記載の光源モジュールと、
前記光源モジュールに電源を供給する電源供給部と
を含む照明装置。
【請求項３３】
前記電源供給部は、
電源を入力されるインターフェースと、
前記光源モジュールに供給される電源を制御する電源制御部と
を含むことを特徴とする請求項３２に記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−２５８９５１（Ｐ２０１１−２５８９５１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４９０５（Ｐ２０１１−１２４９０５）
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３日（２０１１．６．３）
【出願人】（５０９１５６５３８）サムソン エルイーディー カンパニーリミテッド． (114)
【Ｆターム（参考）】
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