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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-01-15
(45)【発行日】2025-01-23
(54)【発明の名称】ディスプレイ装置
(51)【国際特許分類】
   G09F 9/33 20060101AFI20250116BHJP
   G02B 5/20 20060101ALI20250116BHJP
   G09F 9/30 20060101ALI20250116BHJP
   C09K 11/08 20060101ALN20250116BHJP
   C09K 11/62 20060101ALN20250116BHJP
   C09K 11/70 20060101ALN20250116BHJP
   C09K 11/74 20060101ALN20250116BHJP
【FI】
G09F9/33
G02B5/20
G02B5/20 101
G09F9/30 349B
G09F9/30 349Z
C09K11/08 G
C09K11/08 J
C09K11/62
C09K11/70
C09K11/74
【請求項の数】 17
(21)【出願番号】P 2022209421
(22)【出願日】2022-12-27
(65)【公開番号】P2023181061
(43)【公開日】2023-12-21
【審査請求日】2022-12-27
(31)【優先権主張番号】10-2022-0070315
(32)【優先日】2022-06-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】590002817
【氏名又は名称】三星エスディアイ株式会社
【氏名又は名称原語表記】SAMSUNG SDI Co., LTD.
【住所又は居所原語表記】150-20 Gongse-ro,Giheung-gu,Yongin-si, Gyeonggi-do, 446-902 Republic of Korea
(74)【代理人】
【識別番号】110000671
【氏名又は名称】IBC一番町弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】鄭 周 昊
(72)【発明者】
【氏名】朴 鍾 浩
(72)【発明者】
【氏名】韓 圭 ▲せき▼
【審査官】新井 重雄
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第2021/0159278(US,A1)
【文献】特開2011-192722(JP,A)
【文献】特表2016-510502(JP,A)
【文献】特開2022-082964(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2021/0095193(US,A1)
【文献】米国特許出願公開第2021/0083152(US,A1)
【文献】国際公開第2011/067872(WO,A1)
【文献】米国特許出願公開第2020/0040255(US,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G09F 9/33
G02B 5/20
G09F 9/30
C09K 11/08
C09K 11/62
C09K 11/70
C09K 11/74
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1基板と、
前記第1基板上に設けられた青色光源部と、
前記青色光源部上に設けられた波長変換部と、
前記波長変換部上に設けられたカラーフィルタ層とを備え、
前記青色光源部は400nm~500nmの波長範囲で青色光を放出する量子ドットナノロッド発光ダイオードを含み、
前記量子ドットナノロッド発光ダイオードは、ナノロッド形状のコアと、前記コアの全面を囲む第1シェルと、前記第1シェルの全面を囲む第2シェルとを含むコア-二重シェル構造の構造体であり、
前記波長変換部は発光物質または蛍光物質を含んで、前記青色光源部から放出された青色光を白色光に変換する、
ディスプレイ装置。
【請求項2】
前記コアは第1導電型半導体層であり、前記第1シェルは活性層であり、前記第2シェルは第2導電型半導体層である、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項3】
前記コアはn型量子ドットを含み、
前記n型量子ドットはn-GaN、n-GaP、n-GaAs、またはこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項4】
前記第2シェルはp型量子ドットを含み、
前記p型量子ドットはp-GaN、p-GaSi、p-GaGe、またはこれらの組み合わせを含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項5】
前記量子ドットナノロッド発光ダイオードは、長軸の長さが50nm~100nmである、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項6】
前記量子ドットナノロッド発光ダイオードは、縦横比(aspect ratio)が1:2~2:1である、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項7】
前記青色光源部は、1μm~11μmの厚さを有する、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項8】
前記波長変換部は、緑色量子ドット、赤色量子ドット、またはこれらの組み合わせを含む発光物質、またはYag、CE3+、KSF、またはこれらの組み合わせを含む蛍光物質を含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項9】
前記波長変換部は、1μm~11μmの厚さを有する、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項10】
前記カラーフィルタ層は、互いに異なる第1光~第3光を放出する第1~第3カラーフィルタを含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項11】
前記第1光は赤色光であり、前記第2光は緑色光であり、前記第3光は青色光である、請求項10に記載のディスプレイ装置。
【請求項12】
前記カラーフィルタ層は、1μm~11μmの厚さを有する、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項13】
前記第1基板はガラスを含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項14】
前記第1基板は、1μm~11μmの厚さを有する、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項15】
前記カラーフィルタ層上に設けられた第2基板をさらに含む、請求項1に記載のディスプレイ装置。
【請求項16】
前記第2基板はガラスを含む、請求項15に記載のディスプレイ装置。
【請求項17】
前記第2基板は、1μm~11μmの厚さを有する、請求項16に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本記載は、ディスプレイ装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、商品化または開発中の量子ドット含有ディスプレイ素材では、青色光源または白色光源からの光を緑色量子ドットおよび赤色量子ドットにより波長変換させた発光が用いられている。
【0003】
量子ドット含有ディスプレイ装置は、量子ドット素材を用いて色再現率および輝度を向上させようとするものであり、多様な方式の光源および量子ドット発光を用いるパネルの開発が続いている。また、パネルを構成する量子ドット素材の適用位置によって視野角改善も可能である。
【0004】
次世代量子ドットディスプレイ装置では、量子ドットの発光効率を増進させるため、光源の強さを高めようとする方向または青色領域が拡張された光源の開発方向に開発が行われており、これは技術的に非常に重要な部分であるといえる。
【0005】
量子ドットディスプレイ装置は、量子ドット素材に到達するようになる光源のスペクトルが量子ドットの効率に非常に密接な影響を与え、現在は、光源の種類によってその特性が異なるため、各光源毎に、量子ドットの効率改善のための新たなアプローチを導入するために多方面での努力が続いている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
一実施形態は、量子ドットナノロッド発光ダイオードを含む青色光源部を導入するとともに、前記青色光源部から放出された青色光を白色光に変換する波長変換部を前記青色光源部上に設け、効率、耐久性、輝度などの特性が向上したディスプレイ装置を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
一実施形態は、第1基板と、前記第1基板上に設けられた青色光源部と、前記青色光源部上に設けられた波長変換部と、前記波長変換部上に設けられたカラーフィルタ層とを備え、前記青色光源部は400nm~500nmの波長範囲で青色光を放出する量子ドットナノロッド発光ダイオードを含み、前記波長変換部は発光物質または蛍光物質を含んで、前記青色光源部から放出された青色光を白色光に変換する、ディスプレイ装置を提供する。
【0008】
前記量子ドットナノロッド発光ダイオードは、ナノロッド形状のコアと、前記コアを囲む第1シェルと、前記第1シェルを囲む第2シェルとを含むコア-二重シェル構造の構造体であってもよい。
【0009】
前記コアは第1導電型半導体層であり、前記第1シェルは活性層であり、前記第2シェルは第2導電型半導体層であってもよい。
【0010】
前記コアはn型量子ドットを含み、前記n型量子ドットはn-GaN、n-GaP、n-GaAs、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
【0011】
前記第2シェルはp型量子ドットを含み、前記p型量子ドットはp-GaN、p-GaSi、p-GaGe、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
【0012】
前記量子ドットナノロッド発光ダイオードは、長軸の長さが50nm~100nmであってもよい。
【0013】
前記量子ドットナノロッド発光ダイオードは、縦横比(aspect ratio)が1:2~2:1であってもよい。
【0014】
前記青色光源部は、1μm~11μmの厚さを有することができる。
【0015】
前記波長変換部は、緑色量子ドット、赤色量子ドット、またはこれらの組み合わせを含む発光物質、またはYag、CE3、KSF、またはこれらの組み合わせを含む蛍光物質を含むことができる。
【0016】
前記波長変換部は、1μm~11μmの厚さを有することができる。
【0017】
前記カラーフィルタ層は、互いに異なる第1光~第3光を放出する第1~第3カラーフィルタを含むことができる。
【0018】
前記第1光は赤色光であり、前記第2光は緑色光であり、前記第3光は青色光であってもよい。
【0019】
前記カラーフィルタ層は、1μm~11μmの厚さを有することができる。
【0020】
前記第1基板はガラスを含むことができる。
【0021】
前記第1基板は、1μm~11μmの厚さを有することができる。
【0022】
前記カラーフィルタ層上に設けられた第2基板をさらに含むことができる。
【0023】
前記第2基板は、1μm~11μmの厚さを有することができる。
【0024】
前記第2基板はガラスを含むことができる。
【0025】
その他の本発明の形態の具体的な事項は以下の詳細な説明に含まれている。
【発明の効果】
【0026】
一実施形態のディスプレイ装置では、量子ドットナノロッド発光ダイオードを含む青色光源部を導入するとともに、前記青色光源部から放出された青色光を白色光に変換する波長変換部を前記青色光源部上に設けることによって、効率、耐久性、輝度などの特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0027】
図1】一般的なQLEDの構造を概略的に示した図である。
図2】一般的なQD-OLEDの構造を概略的に示した図である。
図3】一般的なW-OLEDの構造を概略的に示した図である。
図4】一般的なRGB-OLEDの構造を概略的に示した図である。
図5】一実施形態によるディスプレイ装置の構造を概略的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下、本発明の実施形態を詳しく説明する。但し、これは例示として提示されるものであって、これによって本発明が制限されず、本発明は後述の請求範囲の範疇によってのみ定義される。
【0029】
本明細書で特別な言及がない限り、「組み合わせ」とは混合または共重合を意味する。
【0030】
一実施形態は、第1基板と、前記第1基板上に設けられた青色光源部と、前記青色光源部上に設けられた波長変換部と、前記波長変換部上に設けられたカラーフィルタ層とを備え、前記青色光源部は400nm~500nmの波長範囲で青色光を放出する量子ドットナノロッド発光ダイオードを含み、前記波長変換部は発光物質または蛍光物質を含んで、前記青色光源部から放出された青色光を白色光に変換する、ディスプレイ装置を提供する。
【0031】
前記一実施形態の前には、量子ドット(Quantum Dot、QD)を使用した発光ダイオード(LED)類型のディスプレイ装置の構造として、図1および図2のような構造が知られている。具体的に、図1は「QLED」と呼ばれる構造であって、LCDパネルのバックライトユニット(BLU)に量子ドットフィルムを付着させた構造に該当し、バックライトユニット(BLU)、即ち、光源としては青色発光ダイオード(Blue LED)を使用する。また、図2は「QD-OLED」と呼ばれる構造であって、光源としては青色有機発光ダイオード(Blue OLED)を使用し、赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の三原光のうちの赤色(R)および緑色(G)はそれぞれ量子ドットを通じて実現し、青色(B)はOLEDを通じて実現する。
【0032】
図1および図2は受発光構造であって、コントラスト比が不足していてトゥルーブラック(True Black)表現が難しいという短所がある。
【0033】
一方、前記一実施形態の前に、量子ドットを使用しない有機発光ダイオード(OLED)型のディスプレイ装置の構造として、図3および図4のような構造が知られている。具体的に、図3は「W-OLED」と呼ばれる構造であって、全てのOLED素子が白色の光を出すようにした後、その上にカラーフィルタをかぶせた構造に該当する。また、図4は「RGB-OLED」と呼ばれる構造であって、OLED素子がそれぞれ赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の光を出すようにする構造に該当する。
【0034】
図3および図4は自発光構造であってトゥルーブラックの表現は可能であるが、バーンイン(Burn-in)および高い輝度が誘発され、正面明るさが不足しており構造が複雑な短所がある。
【0035】
それに反し、前記一実施形態は図5のような構造を有する。
【0036】
前記一実施形態の構造は、光源に関する限り、図1のLCD構造で青色発光ダイオード(Blue LED)を青色量子ドットナノロッド発光ダイオード(Blue Quantum Dot Nanorod Emitting Diod、B-QNED)を代替した構造とみることもできる。図1および図2のLEDは、量子ドットフィルムが受発光することによってトゥルーブラック(True Black)表現が難しかったが、前記一実施形態では、前記青色量子ドットナノロッド発光ダイオードが自発光してトゥルーブラックの表現が可能なだけでなく、8K水準の解像度を実現することができる。
【0037】
また、前記青色量子ドットナノロッド発光ダイオードは高い耐久性を有するので、図3および図4のOLED構造で発生するバーンインおよび高い輝度の問題を解決することができる。さらに、前記青色量子ドットナノロッド発光ダイオードはピクセル単位の自発光駆動が可能なので、偏光板、液晶などの付加材料が要されず、Yag、KSFなどの蛍光材料またはQDなどの発光材料を使用して白色光を作ることができて材料に対する自由度が高まる。
【0038】
具体的に、前記一実施形態のディスプレイ装置は、量子ドットナノロッド発光ダイオードを含む青色光源部を導入するとともに、前記青色光源部から放出された青色光を白色光に変換する波長変換部を前記青色光源部上に位置させる。また、前記一実施形態のディスプレイ装置では、前記青色光源部および前記波長変換部の組み合わせを通じて発現された白色光は、前記カラーフィルタを通過することによって赤色(R)、緑色(G)および青色(B)の三原光を実現することができる。
【0039】
特に、前記一実施形態のディスプレイ装置では、前記青色光源部および前記波長変換部の組み合わせが、前記一実施形態以前に知られた構造のディスプレイ装置に比べて、効率、耐久性、輝度などの特性を向上させることに寄与する。
【0040】
参考として、一実施形態のディスプレイ装置は、前記青色光源部および前記波長変換部の組み合わせによって白色光を作ることができるという点から、「White QNED、W-QNED」と称することができる。
【0041】
以下、前記一実施形態のディスプレイ装置をより詳しく説明する。
【0042】
青色光源部
先に言及した通り、前記青色光源部は400nm~500nmの波長範囲で青色光を放出する量子ドットナノロッド発光ダイオードを含む。
【0043】
前記量子ドットナノロッド発光ダイオードは自発光してトゥルーブラックの表現が可能なだけでなく、無機物をベースとするので、有機物を用いる場合に比べて、2次反応が起こりにくく、安定的であり、インクジェット蒸着が可能で工程費用を節減する効果がある。
【0044】
前記量子ドットナノロッド発光ダイオードは、ナノロッド形状のコアと、前記コアを囲む第1シェルと、前記第1シェルを囲む第2シェルとを含むコア-二重シェル構造の構造体であってもよい。前記量子ドットナノロッド発光ダイオードが前記コア-二重シェル構造の構造体である時、より高い耐久性を有するので、ディスプレイ装置のバーンインを抑制し輝度を低めることができる。
【0045】
具体的に、前記コアは第1導電型半導体層であり、前記第1シェルは活性層であり、前記第2シェルは第2導電型半導体層であってもよい。より具体的に、前記コアおよび前記第2シェルはそれぞれ、青色400nm~500nmの波長範囲で青色光を放出する量子ドットを含むことができる。例えば、前記コアはn型量子ドットを含み、前記n型量子ドットはn-GaN、n-GaP、n-GaAs、またはこれらの組み合わせを含むことができる。また、前記第2シェルはp型量子ドットを含み、前記p型量子ドットはp-GaN、p-GaSi、p-GaGe、またはこれらの組み合わせを含むことができる。
【0046】
前記ナノロッド発光ダイオードは、長軸の長さが50nm~100nmであってもよい。具体的に、前記ナノロッド発光ダイオードは、長軸の長さが50nm以上、55nm以上、60nm以上、65nm以上、または70nm以上であるとともに、100nm以下、95nm以下、90nm以下、85nm以下、または80nm以下であってもよい。
【0047】
また、前記ナノロッド発光ダイオードの縦横比(aspect ratio)は横:縦の縦横比であって1:2~2:1であってもよい。具体的に、前記ナノロッド発光ダイオードの縦横比は横/縦の縦横比であって0.5以上、0.75以上、1.0以上、2.0以上、または1.0以上であるとともに、2.0以下、1.75以下、1.5以下、1.25以下、または1.0以下であってもよい。
【0048】
前記ナノロッド発光ダイオードの長軸長さおよび縦横比が前記各範囲を満足する時、より高い耐久性を有するので、ディスプレイ装置のバーンインを抑制し輝度を低めることができる。
【0049】
前記青色光源部は、1μm~11μmの厚さを有することができる。具体的に、前記青色光源部は、1μm以上、1.5μm以上、2.0μm以上、または2.5μm以上であるとともに、11μm以下、10.7μm以下、10.0μm以下、8.0μm以下、6.0μm以下、または5.0μm以下の厚さを有することができる。この範囲で選択して使用することができる。
【0050】
波長変換部
前記波長変換部は、前記青色光源部から放出された青色光(400nm~500nm)を白色光に変換して放出することができる。
【0051】
具体的に、前記波長変換部は、緑色量子ドット、赤色量子ドット、またはこれらの組み合わせを含む発光物質、またはYag、CE3、KSF、またはこれらの組み合わせを含む蛍光物質を含むことができる。
【0052】
前記蛍光物質は、前記青色光源部から放出された青色光(400nm~500nm)を吸収した後に580nm~600nm波長範囲の黄色光を放出し、前記発光物質は自ら580nm~600nm波長範囲の黄色光を放出することができる。よって、前記波長変換部は青色の補色である黄色を放出して、前記青色光源部から青色光(400nm~500nm)を白色光に変換して放出することができる。
【0053】
前記波長変換部は、1μm~11μmの厚さを有することができる。具体的に、前記波長変換部は、1μm以上、1.5μm以上、2.0μm以上、または2.5μm以上であるとともに、11μm以下、10.7μm以下、10.0μm以下、8.0μm以下、6.0μm以下、または5.0μm以下の厚さを有することができる。この範囲で選択して使用することができる。
【0054】
前記カラーフィルタ層は、互いに異なる第1光~第3光を放出する第1~第3カラーフィルタを含むことができる。
【0055】
具体的に、前記第1光は赤色光であり、前記第2光は緑色光であり、前記第3光は青色光であってもよい。
【0056】
例えば、前記第1光(赤色光)を放出する第1カラーフィルタは、R254、R177、およびY139の組み合わせ、またはRED(キサンテン系)およびYELLOW(アゾ系)染料の組み合わせを含むことができる。また、前記第2光(緑色光)を放出する第2カラーフィルタは、G7、G59、G58、またはG36のグリーン染料またはその黄色材(Y138 150 139など)との組み合わせを含むことができる。また、前記第3光(青色光)を放出する第3カラーフィルタは、B15:6、V23、DPM染料、およびTPMキサンテン染料の組み合わせを含むことができる。
【0057】
前記カラーフィルタ層は、1μm~11μmの厚さを有することができる。具体的に、前記カラーフィルタ層は、1μm以上、1.5μm以上、2.0μm以上、または2.5μm以上であるとともに、11μm以下、10.7μm以下、10.0μm以下、8.0μm以下、6.0μm以下、または5.0μm以下の厚さを有することができる。
【0058】
前記第1基板はガラスを含むことができる。
【0059】
前記第1基板は1μm~11μmの厚さを有することができる。具体的に、前記第1基板は、1μm以上、1.5μm以上、2.0μm以上、または2.5μm以上であるとともに、11μm以下、10.7μm以下、10.0μm以下、8.0μm以下、6.0μm以下、または5.0μm以下の厚さを有することができる。
【0060】
前記カラーフィルタ層上に設けられた第2基板をさらに含むことができる。
【0061】
前記第2基板は1μm~11μmの厚さを有することができる。具体的に、前記第2基板は、1μm以上、1.5μm以上、2.0μm以上、または2.5μm以上であるとともに、11μm以下、10.7μm以下、10.0μm以下、8.0μm以下、6.0μm以下、または5.0μm以下の厚さを有することができる。
【0062】
前記第2基板はガラスを含むことができる。
【0063】
本発明は前記記載に限定されるわけではなく、互いに異なる多様な形態に製造することができ、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は本発明の技術的思想や必須の特徴を変更せずに他の具体的な形態に実施できるということが理解できるはずである。したがって、以上で記述した記載は全ての面で例示的なものであり限定的ではないものと理解しなければならない。
図1
図2
図3
図4
図5