KR100621672B1 - Backlight unit by photoluminescent diffusion sheet - Google Patents
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Abstract
본 발명은 청색 파장 혹은 청색 파장과 청색 이외의 파장이 적어도 하나 이상 혼합된 파장을 갖는 광원으로부터 발광된 빛의 일부분을 흡수하여 상기 발광된 빛의 파장과는 다른 파장의 빛을 발광하고, 상기 광원에서 발광된 빛의 나머지 부분을 투과하도록 하는 백라이트 장치용 광여기 확산 시트로서, 상기 광여기 확산 시트는 상기 광원에서 발광된 빛을 여기 및 증폭 시키는 광 여기 물질과, 상기 광원에서 발광된 빛을 산란 및 확산시키는 확산 물질이 균일하게 혼합된 시트로서, 상기 광여기 확산시트의 상면 또는 / 및 하면에 상기 광여기 확산시트의 굴절률보다 크거나(상면인 경우) 작은(하면인 경우) 투명 광증폭층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 백라이트 장치용 광여기 확산시트이다.The present invention absorbs a portion of light emitted from a light source having a blue wavelength or a wavelength in which at least one wavelength of blue and non-blue wavelengths is mixed to emit light having a wavelength different from that of the emitted light. A light-excited diffusion sheet for a backlight device that transmits the remaining portion of the light emitted from the light excitation sheet, the light-excitation diffusion sheet scatters the light excitation material for exciting and amplifying the light emitted from the light source, and the light emitted from the light source And a sheet in which the diffusing material to be diffused is uniformly mixed, wherein a transparent optical amplification layer is formed on the upper surface and / or the lower surface of the photoexcited diffusion sheet, which is larger (if upper surface) or smaller (if lower surface) of the photoexcited diffusion sheet. A light excitation diffusion sheet for a backlight device, which is formed.
본 발명에 따른 광여기 확산시트을 이용하면 광 여기는 물론 확산 기능과 프리즘 기능까지 수행하여 생산원가가 저렴하고 색순도가 좋을 뿐만 아니라 광증폭층에 의해 광의 효율성을 향상시킨 가장자리 발광 방식, 직하발광방식의 백라이트 장치가 제공된다.The light excitation diffuser sheet according to the present invention performs not only optical excitation but also diffusion and prism functions, and thus, the production cost is low and the color purity is not only high, but also the edge emission type and the direct emission type backlight having improved light efficiency by the optical amplification layer. An apparatus is provided.
LCD BLU, backlight unit, 광여기 확산시트(photoluminescent diffusion sheet), color conversion, 광증폭층LCD BLU, backlight unit, photoluminescent diffusion sheet, color conversion, optical amplification layer
Description
도 1은 종래의 가장자리 발광 방식의 백라이트 장치의 개략적인 단면도1 is a schematic cross-sectional view of a conventional edge-emitting backlight device
도 2는 종래의 직하 발광 방식의 백라이트 장치의 개략적인 단면도2 is a schematic cross-sectional view of a conventional direct light type backlight device.
도 3a내지 3d는 본 발명의 광증폭층이 형성된 광여기 확산시트의 개략적인 단면도Figures 3a to 3d is a schematic cross-sectional view of a light excitation diffuser sheet formed with an optical amplification layer of the present invention
도 4a 내지 4c는 본 발명의 광증폭층이 형성된 광여기 확산시트를 적용한 가장자리 발광방식의 백라이트 장치의 개략적인 단면구성도Figures 4a to 4c is a schematic cross-sectional view of the edge-emitting backlight device to which the light-excited diffusion sheet formed with the optical amplification layer of the present invention is applied
도 5a 내지 5b는 본 발명의 광증폭층이 형성된 광여기 확산시트를 적용한 직하 발광방식의 백라이트 장치의 개략적인 단면구성도5a to 5b are schematic cross-sectional views of a direct light emitting backlight device to which a light-excited diffusion sheet having an optical amplification layer of the present invention is applied;
도 6a는 본 발명의 광증폭층이 형성된 광여기 확산시트를 적용한 가장자리 발광방식의 양방향 백라이트 장치의 개략적인 단면구성도Figure 6a is a schematic cross-sectional view of the edge-emitting bidirectional backlight device to which the light-excited diffusion sheet formed with the optical amplification layer of the present invention is applied
도 6b는 본 발명의 광증폭층이 형성된 광여기 확산시트를 적용한 직하 발광방식의 양방향 백라이트 장치의 개략적인 단면구성도Figure 6b is a schematic cross-sectional view of a bi-directional backlight device of the direct emission method applying the light-excited diffusion sheet formed with the optical amplification layer of the present invention
본 발명은 액정 표시 장치에 사용되는 백라이트 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 새로운 확산 시트를 사용하여 생산원가 절감, 백라이트의 색재현성 향상등을 꽤할 수 있는 액정 표시용 백라이트 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a backlight device used in a liquid crystal display device, and more particularly, to a backlight device for a liquid crystal display that can considerably reduce production costs and improve color reproducibility of a backlight by using a new diffusion sheet.
통상적으로 액정 표시 장치는 자체 발광을 통해 화상을 형성하는 것이 아니라 외부로부터 빛이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 디스플레이이므로 어두운 곳에서는 화상을 관찰할 수 없다. 액정 표시 장치의 배면에 설치되는 백라이트 장치는 빛을 조사하여 어두운 곳에서도 화상을 관찰할 수 있도록 한다. 백라이트 장치는 액정 표시 장치와 같은 수광형 디스플레이 외에도 조명 간판 등의 면광원 장치에도 사용되고 있다.In general, the liquid crystal display does not form an image through self-emission, but is a light-receiving display in which light is incident from the outside to form an image, and thus the image cannot be observed in a dark place. The backlight device provided on the rear of the liquid crystal display device emits light so that the image can be observed even in a dark place. In addition to light-receiving displays such as liquid crystal displays, the backlight device is used for surface light source devices such as lighting signs.
이러한 백라이트 장치는 광원의 배치 형태에 따라 액정 패널의 바로 아래 설치된 다수의 광원이 빛을 액정 패널에 직접 조사하는 직하 발광형(direct light type) 과 도광판(light guide panel)의 측벽에 설치된 광원이 빛을 조사하여 액정패널에 전달하는 가장자리 발광형(edge light type)으로 분류될 수 있다. 백라이트 장치의 광원은 무기 발광 다이오드(light emitting diode)와 형광 램프로 구분할 수 있는데, 형광 램프는 전극의 형태에 따라 양 단부의 전극이 관내에 설치되는 냉음극 형광 램프(cold cathode fluorescent lamp, CCFL), 양 단부의 전극이 관외에 설치되는 관외 전극 형광 램프(external electrode fluorescent lamp, EEFL) 등으로 구분된다.Such a backlight device includes a direct light type in which a plurality of light sources installed directly below the liquid crystal panel directly irradiate light onto the liquid crystal panel according to the arrangement of the light sources, and a light source installed on the sidewall of the light guide panel. It can be classified as an edge light type (edge light type) that is irradiated to and delivered to the liquid crystal panel. The light source of the backlight device may be classified into an inorganic light emitting diode and a fluorescent lamp. The fluorescent lamp is a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) in which electrodes at both ends are installed in a tube according to the shape of the electrode. And an external electrode fluorescent lamp (EEFL) in which electrodes at both ends are provided outside the tube.
도 1은 종래 가장자리형 광원을 갖는 액정 표시용 백라이트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 것인데, 그 구성을 개략적으로 보면, 가장자리형 광원(11), 상 기 광원(11)으로부터 발광되는 빛을 안내하는 도광판(12), 도광판(12)의 하부에 설치되는 반사판(13), 도광판(12)의 상부에 설치되는 확산시트(14), 확산시트(14)의 상부에 수직 및 수평 방향으로 설치되는 프리즘 시트(15), 및 프리즘 시트(15)의 상부에 설치되는 보호시트(16)를 포함한다. 또한 백라이트 장치의 광원(11) 외부에는 광원 커버(11a)가 설치되어 있다.FIG. 1 schematically shows a configuration of a backlight device for a liquid crystal display having a conventional edge-type light source, and schematically shows a configuration of guiding light emitted from the edge-
도 2는 종래 직하형 광원을 갖는 액정 표시용 백라이트 장치의 구성을 개략적으로 도시한 것으로서, 구성은 소정 간격으로 배치된 다수 개의 광원(21), 광원(21)의 하부에 설치되는 반사판(22), 반사판(22)의 하부에 설치되는 보호판(미도시), 광원(21)의 상부에 설치되는 확산시트(24), 확산시트(24)의 상부에 설치되는 프리즘 시트(25), 및 보호 시트(26)를 포함한다.FIG. 2 schematically illustrates a configuration of a backlight device for a liquid crystal display having a conventional direct type light source. The configuration includes a plurality of
도 1 및 2의 백라이트 장치의 작동과정을 보면, 광원(11, 21)에 교류형 전원이 인가되면 전극간의 방전에 의하여 방전 가스로부터 발생된 자외선이 형광체층을 여기시켜 광원이 가시광선으로 변환하게 되는데, 이렇게 변환된 빛은 도광판(12)을 통해 안내되어 반사판(13)으로 향하여 반사되거나(도 1의 경우), 도광판(12)을 거치지 않고 반사판(22)에서 일부 반사된다(도 2의 경우). 이어서, 빛은 확산시트(14, 24)을 통해 확산된 후에 프리즘 시트(15, 25)를 경유하여 액정 패널로 조사된다. 가장자리 발광 방식(도 1)의 광원(11)은 주로 백색 무기 발광 다이오드와 냉음극형광 램프가 사용되고, 도 2의 직하 발광형 방식의 광원(21)은 주로 냉음극 형광 램프, 외부 전극 형광램프가 사용된다.1 and 2, when AC power is applied to the
가장자리 발광 방식의 광원(11) 중에서 백색 무기 발광 다이오드는 질화물계 반도체 소자인 발광 다이오드 칩에서 방출되는 청색광과 반도체 소자상에 도포된 이트륨-알루미늄-가넷계 형광체(yttrium-aluminum-garnet fluorescent material, 이하 YAG계 형광체라 함)가 청색광의 일부를 흡수하여 여기 발광시키는 황색광의 혼합광에 의하여 백색광을 구현한다. 그러나 Y3Al5O12:Ce와 같은 YAG계 형광체는 황색 물질로서 보색 관계인 청색과 혼합하여 백색을 구현하기 때문에 YAG계 형광체만으로는 적색광이 부족하여 완벽한 백색 구현이 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 백색 무기 발광 다이오드는 매우 협소한 면적을 갖는 리드 단자의 반사 컵 내부에서 다량의 형광체가 집중되고, 형광체는 대부분 무기 발광 다이오드 칩 주변에 집중되기 때문에 청색광의 투과율이 감소되어 사용자가 요구하는 정도의 백색광의 구현이 쉽지 않을 뿐만 아니라 소자 자체의 휘도도 매우 불량하다는 문제점이 있다. 또, 형광체가 몰딩부 내에서 균일하게 산재되지 않기 때문에 발광 소자를 보는 각도마다 방출되는 광의 색이 달라진다. 또한, 무기 발광 다이오드 칩의 출력을 높이면 과도한 열이 방출되어 형광체가 쉽게 열화되기 때문에 발광 소자의 휘도뿐만 아니라 신뢰성도 저하된다는 문제점이 있다. 그러한 이유로 인하여 무기 발광 다이오드 칩 주변에 여러색을 내는 형광체를 삽입할 수가 없다. The white inorganic light emitting diode of the
가장자리 발광 방식과 직하 발광 방식에 사용되는 광원인 냉음극 형광 램프는 직경이 수 mm인 미세 유리관의 양단에 전극을 형성하고, 유리관 내에 수은과 불활성 가스(Ne, Ar)를 봉입하여 형광등처럼 내부에 형광물질을 도포한 구조이지만 내부의 전극 형태가 다르다. 냉음극관 형광 램프는 이전에 봉 형태의 전극이 사용되었으나, 현재 효율성 및 휘도를 높이기 위하여 표면적을 극대화한 컵 형태의 전 극을 많이 사용하고 있다.Cold cathode fluorescent lamps, which are light sources used for edge emitting and direct emitting, form electrodes on both ends of fine glass tubes with a diameter of several mm, and contain mercury and inert gases (Ne, Ar) inside the glass tubes, like fluorescent lamps. It is a structure coated with a fluorescent material, but the internal electrode shape is different. Cold cathode fluorescent lamps were previously used in the form of rod-shaped electrodes. However, in order to increase efficiency and brightness, many cup-type electrodes are used.
직하 발광 방식에 사용되는 광원인 외부 전극 형광 램프는 냉음극 형광 램프와 유사한 구조를 갖으나 유리관 내부에 전극이 존재하지 않으며, 외부에 전극을 부착하여 전극열화에 의한 수명단축을 방지하게 되지만 전극의 길이에 따라 그 휘도와 효율이 달라지는 문제점이 있다.The external electrode fluorescent lamp, which is a light source used for direct light emission, has a structure similar to that of a cold cathode fluorescent lamp, but does not have an electrode inside the glass tube, and attaches an electrode to the outside to prevent shortening of life due to electrode degradation. The brightness and efficiency vary depending on the length.
본 발명은 상기의 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 새로운 확산시트를 사용하여 생산원가가 저렴하고 색순도가 좋을 뿐만 아니라 광의 효율성을 향상시킨 가장자리 발광 방식, 직하발광방식의 백라이트 장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above point, and an object of the present invention is to provide an edge light emission type and a direct emission type backlight device which use a new diffusion sheet, which is low in production cost, good in color purity, and improves light efficiency. To provide.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 새로운 시트를 사용하여 액정표시용 백라이트 장치를 제공한다. 본 발명의 백라이트 장치는 가장자리형 백라이트 장치와 직하형 백라이트 장치를 포함한다. 또한 광원으로부터의 빛의 방향이 단방향인 것과 양방향인 것 모두를 포함한다. In order to achieve the above object, the present invention provides a liquid crystal display backlight device using a new sheet. The backlight device of the present invention includes an edge type backlight device and a direct type backlight device. It also includes both unidirectional and bidirectional directions of light from the light source.
본 발명의 출원인은 2004년 12월 24일 출원번호 제2004-111677호(백라이트 장치용 광여기 확산시트 및 이를 이용한 액정표시용 백라이트 장치)로 출원한 바 있다. 상기 출원발명은 광여기물질과 광확산물질이 균일하게 혼합된 투명한 시트와 이의 백라이트장치에의 응용에 관한 발명인데, 본 발명은 상기의 출원발명에서 더 나아가 상기 시트의 상하면에 상기 시트의 굴절률과는 다른 굴절률을 가지는 광증 폭층을 형성하면 광의 효율이 증가된다는 사실을 개시한다. 본 발명의 광여기 확산시트를 설명하기 위해 상기 출원발명의 기재는 부분적으로 본 명세서에 도입된다.The applicant of the present invention filed on December 24, 2004, application number 2004-111677 (light excitation diffusion sheet for a backlight device and a backlight device for liquid crystal display using the same). The present invention relates to a transparent sheet in which a light excitation material and a light diffusing material are uniformly mixed, and an application thereof to a backlight device. The present invention further relates to the refractive index of the sheet on the upper and lower surfaces of the sheet. Discloses that the efficiency of light is increased by forming a light amplification layer having different refractive indices. In order to explain the light-excited diffusion sheet of the present invention, the description of the present invention is partially introduced in the present specification.
본 발명의 백라이트 장치에 사용되는 시트는 청색 파장 혹은 청색 파장과 청색 이외의 파장이 적어도 하나 이상 혼합된 파장을 갖는 광원으로부터 발광된 빛의 일부분을 흡수하여 상기 발광된 빛의 파장과는 다른 파장의 빛을 발광하고, 상기 광원에서 발광된 빛의 나머지 부분을 투과하도록 하는 것으로서, 상기 광원에서 발광된 빛을 여기 및 증폭 시키는 광 여기 물질과, 상기 광원에서 발광된 빛을 산란 및 확산시키는 확산 물질이 균일하게 혼합된 투명한 시트 형태로서, 상기 시트의 상면 또는 / 및 하면에는 상기 시트의 굴절률보다 크거나(상면인 경우) 작은(하면인 경우) 투명 광증폭층이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 여기서 상기 광증폭층은 다층일 수 있으며 단층일 수 있다. 또한 상기 시트는 고분자수지제의 얇은 판상의 것(필름)이나, 유리제 플레이트 등의 것을 포함한다.The sheet used in the backlight device of the present invention absorbs a portion of light emitted from a light source having a blue wavelength or a wavelength at which at least one of a blue wavelength and a wavelength other than blue is mixed so that the sheet has a wavelength different from that of the emitted light. It is to emit light and to transmit the rest of the light emitted from the light source, the light excitation material to excite and amplify the light emitted from the light source, and the diffusion material to scatter and diffuse the light emitted from the light source In the form of a uniformly mixed transparent sheet, a transparent optical amplification layer is formed on the upper surface or / and the lower surface of the sheet is larger (if upper surface) or smaller (if lower surface) than the refractive index of the sheet. The optical amplification layer may be a multilayer or a single layer. In addition, the sheet includes a thin plate-like material (film) made of a polymer resin, a glass plate or the like.
이하 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 광여기 확산시트에 대해 상세히 설명한다. 설명의 편의상 이하에서는 광여기 확산시트가 고분자수지제의 시트인 경우를 상정해서 설명한다. 도 3a 내지 3d에 도시된 바와 같이, 광여기 확산 시트(100, 100b, 100c, 100d)는 크게, 광을 여기 및 증폭 시켜주는 광 여기 물질(30)과 광을 산란 및 확산시켜주는 확산 물질(40) 및 이러한 광 여기 물질 및 확산 물질이 균일하게 분포될 수 있도록 매트릭스 역할을 하는 고분자수지(50)로 구성된다. 그 외에 물질이나 입자의 균일한 확산이나 시트의 성형성을 좋게 하기 위해 침전 방지제, 기포 방지제, 바인더 등이 시트(필름)의 제조시에 첨가되어진다. 또한 상기 광여기 확산시트(100, 100b, 100c, 100d)의 상면 및 / 또는 하면에는 광의 직진성과 발광효율을 높이고, 또한 광여기확산시트의 보호막 역할을 하는 광증폭층(60a, 60b)이 형성된다. 상기 광증폭층(60a, 60b)은 접하고 있는 상기 광여기 확산시트보다 굴절률이 크거나(상면의 경우) 작은(하면의 경우)물질로 구성되어진다. 도시된 도면에는 상기 광증폭층(60a, 60b)이 단층이지만, 앞서도 설명하였듯이, 상기 광증폭층(60a, 60b)은 상층 및/또는 하층이 다수의 층으로 접해져 있는 것이어도 좋다. 예컨대, 광여기확산시트의 상면 인접층에는 굴절률이 큰 물질로 된 광증폭층(A)을 형성하고 바로 위에다가는 아래의 광증폭층(A)보다는 굴절률이 작은 물질로 된 광증폭층(B)을 교대로 형성하여 다층으로 구성할 수도 있다. 또한 상기 광여기확산시트의 하면에 구성되는 광증폭층도 마찬가지로 다층으로 구성될 수 있다. 다만, 광증폭층이 단층으로 된 것이든, 다층으로 된 것이든 광여기 확산시트의 상면과 바로 인접한 층은 광여기 확산시트의 굴절률보다 커야 하고, 광여기 확산시트의 하면과 바로 인접한 층은 광여기 확산시트의 굴절률보다 작아야 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail for the light-excited diffusion sheet of the present invention. For convenience of explanation, it will be described below assuming that the light-excited diffusion sheet is a sheet made of a polymer resin. As shown in FIGS. 3A to 3D, the
광여기 확산시트Optical excitation diffusion sheet
본 발명에서 사용될 수 있는 광 여기 물질(30)은 크게 무기 형광물질, 유기 형광 물질, 유기 안료, 나노 물질 등을 포함한다. 대표적인 광 여기 무기 형광 물질은 가넷계(Gd) 물질에 Y3Al5O12 (YAG)에 세륨(cerium)을 도핑(doping)한 형광체로 구성된다. 본 발명에서 사용될 수 있는 무기 형광 물질로는 구체적으로 (Y1-x- yGdxCey)3(Al1-zGaz)5O12
; (Gd1-xCex)Sc2Al5O12;(단,x+y≤1;0≤x≤1;0≤y≤1;0≤z≤1) SrB4O7:Sm2+; SrGa2S4:Eu2+; BaMg2
Al16O27:Eu2+; (Sr,Mg,Ca,Ba,Zn)2P2O7
:Eu,Mn; (Ca,Sr,Ba,Mg)5(PO4)3(Cl,F,OH):Eu,Mn; (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO
4)6(F,Cl,Br,OH):Eu2+; (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6(F,Cl,Br,OH):Eu2+,Mn2+; (Sr,Ba,Ca)MgAl10O17:Eu,Mn; (Ba,Sr,Ca)MgAl10O17:Eu2+; (Sr,Ca)10(PO4)6
.nB2O3:Eu2+;(단,0<n<1) Sr4Al14O
25:Eu; 3.5MgO.0.5MgF2.GeO2:Mn4+; ZnS:Cu,Al; ZnS:Ag,Al; CaS:Ce; SrS:Ce; SrS:Eu; MgS:Eu; CaS:Eu; (Y,Tb,Lu,La,Gd)3(Al,Sc,Ga,In)5O12:Ce,Pr,Sm; BaAl8O
13:Eu; 2SrO.0.84P2O5.0.16B2O3:Eu; Sr2Si3O
8.2SrCl2:Eu; Ba3MgSi2O8:Eu2+; Sr
4Al14O25:Eu2+; (Ba,Sr,Ca)Al2O4:Eu2+; (Y,Gd,Lu,Sc,La)BO3:Ce3+,Tb
3+; (Ba,Sr,Ca)2SiO4:Eu2+; (Ba,Sr,Ca)2(Mg,Zn)Si2O7:Eu2+; (Sr,Ca,Ba)(Al,Ga,In)2
S4:Eu2+; (Y,Gd,Tb,La,Sm,Pr,Lu)x(Al,Ga,In)yO12:Ce3+;(단,2.8≤x≤3;4.9≤y≤5.1) (Ca,Sr,Ba)8(Mg,Zn)(SiO4)4(Cl,F)2:Eu2+,Mn2+
; (Gd,Y,Lu,La)2O3:Eu3+,Bi3+; (Gd,Y,Lu,La)2O2S:Eu3+,Bi3+; (Gd,Y,Lu,La)VO4:Eu
3+,Bi3+; SrY2S4:Eu2+; CaLa2S4
:Ce3+; (Ca,Sr)S:Eu2+; (Ba,Sr,Ca)MgP2O7:Eu2+,Mn2+; ZnCdS 등과 이들로부터 선택된 2이상의 혼합물이다. 광 여기 물질에서 발광하는 주 파장은 상기에서 기술한 여기 물질에 따라 다르다. 가넷계(garnet composition)에 의존하는 Ce3+ 발광은 광 효율의 감소없이 녹색 (~ 540 nm; YAG:Ga,Ce)에서 적색 (~ 600 nm; YAG:Gd,Ce)까지 다양하게 발광 시킬 수 있다. 또한, 심적색을 발광시키기 위한 대표적인 무기 형광체는 SrB4O7:Sm2+ 이다. SM2+는 주로 적색의 파장을 나타내는데 기여한다. 특히 상기와 같은 심적색 무기 형광체는 600 nm 이하의 가시광 영역 전체를 흡수를 하여 심적색 즉, 650 nm 이상의 파장을 갖고 발광을 한다. 녹색을 발광 시키기 위한 대표적인 무기 형광체는 SrGa2S4:Eu2+ 이다. 상기와 같은 녹색 무기 형광체는 500 nm 이하의 광을 흡수하여 535 nm의 주 파장을 방출한다. 청색을 발광 시키기 위한 대표적인 무기 형광체는 BaMg2Al16O27:Eu2+ 이다. 상기와 같은 청색 무기 형광체는 430 nm 이하의 광을 흡수하여 450 nm의 주 파장을 방출한다.The
유기물 형광 물질도 청색, 녹색, 적색을 발광 시킬 수 있다. 예를 들면 (4,4'-비스(2,2-디페닐-에텐-1-일)디페닐(DPVBi), 비스(스티릴)아민(DSA)계 등이 청색을 발광하는 대표적인 유기물질이고, 트리스(8-퀴놀리나토)알루미늄 (III)(Alq3), 큐마린 6, 10-(2-벤조티아조ㅇ릴)-1,1,7,7-테트라메틸-2,3,6,7-테트라히드로-1 H ,5 H ,11 H -[1]벤조피라노[6,7,8- ij ]- 퀴놀리진-11-온(C545T) 및 퀴나크리돈 등은 녹색을 발광하는 대표적인 유기물질이다. 또한, 4-디시아노메틸렌-2-메틸-6-(줄로리딘-4-일-비닐)-4H-피란(DCM2), 4-(디시아노메틸렌)-2-메틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜-9-에닐)-4H-피란(DCJT), 4-(디시아노메틸렌)-2-터셔리부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜-9-에닐)-4H-피란(DCJTB) 등이 적색을 내는 대표적인 유기 물질이다.Organic fluorescent materials may emit blue, green, and red light. For example, (4,4'-bis (2,2-diphenyl-ethen-1-yl) diphenyl (DPVBi), bis (styryl) amine (DSA) system, and the like are typical organic materials emitting blue light. , Tris (8-quinolinato) aluminum (III) (Alq 3 ), cumarin 6, 10- (2-benzothiazolyl) -1,1,7,7-tetramethyl-2,3,6 , 7-tetrahydro-1 H, 5 H, 11 H-[1] benzopyrano [6,7,8-ij] -quinolizine-11-one (C545T) and quinacridone luminesce green In addition, 4-dicyanomethylene-2-methyl-6- (zulolidin-4-yl-vinyl) -4H-pyran (DCM2) and 4- (dicyanomethylene) -2-methyl -6- (1,1,7,7-tetramethylzulolidil-9-enyl) -4H-pyran (DCJT), 4- (dicyanomethylene) -2-tertbutylbutyl-6- (1,1 , 7,7-tetramethylzulolidyl-9-enyl) -4H-pyran (DCJTB) and the like are representative organic substances that give a red color.
본 발명에서 사용가능한 유기 안료로는 아조계로는 불용성 아조안료, 아조레이크 안료, 축합 아조안료 및 금속염 아조안료를 등이 있으며, 프탈로시아닌계로는 구리 프탈로시아닌, 할로겐화 구리 프탈로시아닌, 무금속 프탈로시아닌 및 구리 프탈로시아닌 레이크 안료로 구성되며, 염료 레이크 안료로는 산성연료 레이크 및 염기성염료 레이크 안료 등이 있으며, 축합다환 안료로는 안트라퀴논, 티오인디고, 퍼릴렌, 프리논, 퀴나크리돈, 다이옥사진, 이소인도리논, 이소인도린, 퀴나프탈론 등이며, 기타 안료로는 니트로소 안료, 알리자린, 금속착염 아조메틴, 아닐린 블랙, 알칼리 블루 및 화광 형광이 등이 있다. The organic pigments usable in the present invention include azo pigments such as insoluble azo pigments, azo lake pigments, condensed azo pigments and metal salt azo pigments. Examples of the phthalocyanine salts include copper phthalocyanine, halogenated copper phthalocyanine, metal phthalocyanine, and copper phthalocyanine lake pigments. Dye lake pigments include acid fuel lakes and basic dye lake pigments, and condensed polycyclic pigments include anthraquinone, thioindigo, perylene, prinon, quinacridone, dioxazine, isoindolinone, Isoindoline, quinaphthalone, and the like, and other pigments include nitroso pigments, alizarin, metal complex salt azomethine, aniline black, alkali blue, and fluorescence fluorescence.
나노 메탈 및 복합 재료의 양자 점(quantum dot) 등의 재료로는 나노 크기의 금속이나 나노 복합 재료가 사용되는데, 나노 금속으로는 백금, 금, 은 , 니켈, 마그네슘, 팔라듐 등등이 이용되고, 나노 복합 재료는 카드늄 설파이드 (CdS), 카드늄 셀레나이드 (CdSe), 진크 설파이드 (ZnS), 진크 셀레나니드 (ZnSe), 인듐 포스 파이트 (InP), 티타늄 옥사이드 (TiO2), 진크 옥사이드 (ZnO), 틴 옥사이드 (SnO), 실리콘 옥사이드 (SiO2), 마그네슘 옥사이드 (MgO) 등이다.Nano-scale metals and nano-composites are used as materials such as quantum dots of nano metals and composite materials. Platinum, gold, silver, nickel, magnesium, palladium, etc. are used as nano metals. Composite materials include cadmium sulfide (CdS), cadmium selenide (CdSe), zinc sulfide (ZnS), zinc selenide (ZnSe), indium phosphite (InP), titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin Oxides (SnO), silicon oxides (SiO 2 ), magnesium oxides (MgO) and the like.
본 발명의 확산 물질(40)은 크게 투명확산제와 백색 확산제로 나뉜다. 투명 확산제로는 아크릴수지, 스틸렌수지, 실리콘 수지 등의 유기 투명 확산제와 합성실리카, 글래스비드, 다이아몬드 등의 무기 투명 확산제가 있으며, 백색 확산제로는 산화실리콘(SiO2), 산화티타늄(TiO2), 산화아연(ZnO), 황산바륨(BASO4), 탄산칼슘(CaSO4), 탄산마그네슘(MgCO3), 수산화알루미늄(Al(OH)3), 클레이 등을 포함한 무기산화물 등이 대표적인 확산 물질(40)이다.
상기 광 여기 물질(30)과 확산 물질(40)의 기저물질인 고분자수지(50)는 에폭시 계, 우레탄 계, 아크릴 계, PET 계, 폴리염화비닐 계, 폴리에스테르 계, 폴리카르보네이트 계, 비닐 계, 메타크릴산 에스테르 계, 폴리아미드 계, 합성 라바 계, 폴리스틸렌 계, CBS,폴리메틸메타크릴레이트, 불소수지 계, 폴리에틸렌 계, 폴리프로필렌 계, ABS 계, 페라 수지 계 등이 있다.The
더불어, 상기 광 여기 물질(30), 확산 물질(40)), 수지(50) 등을 이용하여 필름을 제조할 때 필름막을 균일하게 만듦과 동시에 광 여기 물질(30), 확산 물질(40) 등이 침전하지 않게 하기 위하여 침전 방지제, 기포가 발생하지 않도록 하기 위하여 기포 방지제, 바인더 등을 포함 할 수 있다.In addition, when the film is manufactured using the
본 발명의 광여기 확산시트(100, 100b, 100c, 100d)를 제조하는 방식은 몰드방식, 압출방식, exclusion 방식, 현탁액 인쇄방식, 핫롤러 방식(hot roll type)의 코팅, 열판 방식(heat plate type) 코팅, 콜드 방식(cold type) 코팅, 스크린 프린팅, 딥 코팅, 디스레이 방식, 스핀 코팅 방식, 닥터 브레이드, 압출 성형 방식, 트랜스퍼방식, 적층방식, 사출방식, 취입방식, 캘린더 가공, 주형, FRP 성형, 열성형, 용접 등이 있는데, 그 중에서 대표적인 것이 압출 성형 방식과 인쇄법을 이용한 스크린 프린팅 방식이다.The method of manufacturing the light-excited diffusion sheet (100, 100b, 100c, 100d) of the present invention is a mold method, extrusion method, exclusion method, suspension printing method, hot roll type coating (hot roll type), heat plate method (heat plate method) type) coating, cold type coating, screen printing, dip coating, display method, spin coating method, doctor braid, extrusion molding method, transfer method, lamination method, injection method, blowing method, calendering, mold, There are FRP molding, thermoforming, welding, and the like. Among them, extrusion printing and screen printing using a printing method are typical.
먼저 합성수지를 용융상태로 제작한 후, 광 여기 물질(30), 확산 물질(30), 침전 방지제, 기포 방지제, 바인더 등을 넣고 균일하게 섞어준다. 용융 상태에서 빠른 냉각은 비교적 결정화를 낮게하는데, 우수한 성형성을 가진 필름이 제조되어 질 수 있다. 필름의 형태, 즉 결정화도와 결정 크기, 결정 구조는 필름의 성질에 큰 영향을 준다. 결정비는 강도, 불투과성, 내화학성을 결정한다. 무정형 단면은 내구성(toughness)와 유연성을 결정한다. 필름의 두께 또한 냉각 속도에 크게 영향을 준다. 용융상태에서 느린 냉각은 높은 결정화도를 얻게 한다. 이것은 연성이 적은 필름이지만 우수한 불투과성과 높은 강도를 가진다. 후 가공은 필름 경화도에 영향을 미치게 되는데 열성형과 연신(stretching)시 결정화도를 증가시킬 수 있다. First, the synthetic resin is manufactured in a molten state, and then the
금형을 이용한 압출 성형을 하게 될 경우 기능성 필름을 제작할 수 있다. 즉 도 3b와 같이 시트(100b)의 일측면을 단면의 형태가 톱니형상(125a)을 하도록 하면 여기 및 확산 기능에다가 프리즘 기능까지 가지게 되는 시트가 얻어진다. 또한 도 3c와 같이 단면을 시트(100c)의 상단부에 광여기 및 확산물질(30, 40)이 분포하도록 하고, 하단부(12c)는 도광시트 형태로 제작하면 도광기능까지 수행하는 시트(100c)가 제조될 수 있다. 아울러 도 3d와 같은 형태(100d)는 도광 및 프리즘 기능 까지 수행하게 되는 시트가 얻어진다. 따라서, 프리즘 시트 1 장만 사용하면 되므로 생산 원가 절감뿐만 아니라, 백라이트의 색순도도 좋아질 수 있다.When the extrusion molding using a mold can be produced a functional film. That is, as shown in FIG. 3B, when the cross-sectional shape of the
광증폭층Optical amplification layer
본 발명에서 사용가능한 상기 광증폭층(60a, 60b)의 물질로는 NPB, Alq3, CuPC, pentacene 등의 유기물과 LiF, SiO, SiO2, TiO2, Si3N4, ZnSe, ITO, IZO, SiON 등의 무기물, 투명 포토레지스트(PR) 등이 있다. 또한 이들의 혼합형태도 가능하다. 상기의 광증폭층의 물질은 예시적이다. 다만, 상기 상기 광증폭층(60a, 60b)의 구성물질은 광여기확산시트(100, 100b, 100c, 100d)의 굴절률에 따라 결정되어진다. 즉, 상기 광증폭층(60a)이 광여기확산시트(100, 100b, 100c, 100d)의 상부에 형성되어질 경우에는 이보다는 굴절률이 큰 물질이 상기 광증폭층(60a)의 형성재료로서 선택되어지고, 상기 광증폭층(60b)이 광여기확산시트(100, 100b, 100c, 100d)의 하면에 형성되어질 경우에는 이보다는 굴절률이 작은 물질이 상기 광증폭층(60b)의 형성재료로서 선택되어진다. 이상은 광증폭층이 단층일 경우인데, 다층인 경우도 가능하다. 즉, 그림으로 도시되지는 않았지만, 예컨대, SiO의 굴절률이 대략 1.9정도이고, SiO2의 굴절률이 1.4 가량되는데, 이것을 광여기 확산시트의 상면에 번갈아 가면서 다층으로 구성가능하다. (확산시트/SiO/SiO2/SiO/SiO2...) 또한 각층의 두께도 같거나 다를 수 있으며, 층의 수나 각 층의 두께 또는 총 두께 등은 형성되는 물질의 굴절률 등과 연관이 있다. The material of the optical amplification layer (60a, 60b) usable in the present invention is an organic material such as NPB, Alq3, CuPC, pentacene and LiF, SiO, SiO 2 , TiO 2 , Si 3 N 4 , ZnSe, ITO, IZO, Inorganic materials such as SiON, and transparent photoresist (PR). Also mixed forms thereof are possible. The material of the above optical amplification layer is exemplary. However, the constituent materials of the
상기 광증폭층(60a, 60b)을 시트(100, 100b, 100c, 100d)의 상면 또는 하면에 형성하는 방법은 상기 광여기확산시트 제작 후, 진공증착, 스크린 프린팅, 포토리소그라피 등의 공지의 방법을 이용하여 형성한다. Forming the optical amplification layer (60a, 60b) on the upper or lower surface of the sheet (100, 100b, 100c, 100d) is a known method such as vacuum deposition, screen printing, photolithography after fabrication of the optical excitation sheet To form.
액정표시용 백라이트 장치LCD backlight unit
이하 상기에서 설명한 광증폭층이 형성된 광여기 확산시트를 이용하여 구성한 액정표시용 백라이트 장치의 실시예를 설명한다. 도 4 a는 가장자리형 발광 방식의 백라이트를 도시한 것이다. 광원(111)으로서 점광원인 청색 무기 발광 다이오드 또는 선광원인 냉음극 형광 램프에서 나온 빛은 도광시트(112)을 통하여 안내되어서 면광원으로 바뀌거나 아니면 반사판(113)에서 일부 반사되어서 광여기 확산시트(100)로 간다. 이때 광여기 확산시트(100)의 하면에는 상기 광여기 확산시트(100)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 광증폭층(60b)이 형성되어 있는데, 상기 광증폭층(60b)에 의해 광은 휘도가 증가된 상태로 광여기 확산시트(100)에 입사되게 된다. 광여기 확산시트(100)에 들어온 청색 빛은 일부는 투과하고, 일부는 광여기 확산시트(100) 내부에 있는 광 여기 물질에 의해서 청색 빛이 녹색, 노랑색, 적색 등 여러가지 색깔의 빛으로 바뀌고 동시에 광 증폭이 된다. 또한, 광여기 확산시트(100)의 내부에 있는 확산 물질에 의해서 광이 산란 및 확산하게 되어 빛의 균일도를 향상시켜준다. 상기 광여기 확산시트(100)를 빠져 나온 빛은 상부에 형성된 광증폭층(60a)에 의해 휘도가 다시 한번 향상되어 백색광이 된다. 빛이 광여기 확산시트(100)를 지나 수평 및 수직 프리즘 시트(115)에 도달하게 되면 산란 또는 확 산된 빛을 굴절시키고, 집광하여 휘도를 더욱 향상시켜 준다. 이러한 과정을 통하여 빛은 보호시트(116)를 통하여 액정 표시 장치로 조사되게 된다.Hereinafter, an embodiment of a liquid crystal display backlight device constructed using the optically excited diffusion sheet having the optical amplification layer described above will be described. Figure 4a shows a backlight of the edge type light emission method. The light emitted from the blue inorganic light emitting diode as the
도 4a에서 광여기 확산시트는 도 3b의 형태를 갖는 시트(100b)로 대체되어질 수 있다. 도 3b의 형태를 갖는 광여기 확산 시트(100b)를 채용한 구성예를 도 4b에 도시하였다. 다만 도 3b의 형태를 갖는 광여기 확산 시트(100b)는 프리즘기능까지 수행하므로 도 4a에와 같은 별도의 수평프리즘(115a)은 불필요하게 된다. 나아가, 도 4a에서 광여기 확산시트는 도 3c 또는 3d와 같은 형태의 광여기 확산시트(100c, 100d)로 대체될 수 있으며, 상기의 광여기 확산시트(100c, 100d)는 도광기능까지 수행하여 도 4a 나 도 4b와 같은 별도의 도광시트(112)가 불필요하게 된다. 더 나아가 도 3d와 같은 형태의 광여기 확산시트(100d)를 채용한 경우(도 4c)에는 도광 및 프리즘기능까지 수행하는 것이어서 도 4a에와 같은 별도의 수평프리즘(115a)은 불필요하게 된다.In FIG. 4A, the photoexcited diffusion sheet may be replaced with the
광여기 확산시트의 제조Preparation of Light Excited Diffusion Sheet
중량비로 7%의 산화실리콘 볼 (silicon oxide ball)과 4.99%의 YAG와 0.01%의 4-(디시아노메틸렌)-2-터셔리부틸-6-(1,1,7,7-테트라메틸줄로리딜-9-에닐)-4H-피란(DCJTB)를 88%의 에폭시수지와 혼합한 후 초음파세척기에서 상온에서 약 20분간 혼합하였다. 상기 혼합액을 이형제가 도포된 주형틀 위에 일정하게 가한 후, 수평계에 의해 좌우평형을 일정하게 조작하고 약 10분간 방치하였다. hot plate를 이용하여 약 125 ℃에서 1시간 동안 경화시키고, 상온에서 약 30분간 방치한 후 오븐 에서 3시간동안 125 ℃에서 재경화시키고 박리하여 광여기 확산시트를 제조하였다. 7% silicon oxide ball by weight, 4.99% YAG and 0.01% 4- (dicyanomethylene) -2-tert-butylbutyl-6- (1,1,7,7-tetramethyljoule Lorridyl-9-enyl) -4H-pyran (DCJTB) was mixed with 88% epoxy resin and mixed for about 20 minutes at room temperature in an ultrasonic cleaner. The mixed solution was constantly added to the mold mold to which the release agent was applied, and then left and right equilibrium was constantly operated by a horizontal gauge and left for about 10 minutes. Using a hot plate was cured at about 125 ℃ for 1 hour, left for about 30 minutes at room temperature and then re-cured and peeled at 125 ℃ for 3 hours in an oven to prepare a photo-excited diffusion sheet.
상기 제작된 광여기 확산시트 상면에 진공 열증착법으로 실리콘 옥사이드(SiO)를 평균 100 nm 두께로 증착하여 광증폭층을 형성하였다.The optical amplification layer was formed by depositing silicon oxide (SiO) to an average thickness of 100 nm on the upper surface of the fabricated photoexcited diffusion sheet by vacuum thermal evaporation.
아래의 표는 상기에서 제작된 광여기 확산시트와 광증폭층이 형성되지 않은 광여기 확산시트의 발광효율(휘도)을 비교 측정한 결과이다.(백라이트 장치의 구성은 도 4a와 같이 구성하였다. 단, 광증폭층(60a)을 광여기 확산시트(100)의 상부에만 형성함.) 휘도 측정기기는 미놀타에서 제작한 CS-1000A 를 사용하였다.The table below shows the results of comparing and measuring the luminous efficiency (luminance) of the light-excited diffusion sheet and the light-excited diffusion sheet in which the optical amplification layer is not formed. The configuration of the backlight device is as shown in FIG. 4A. However, the
위 표에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 광증폭층이 형성된 광여기 확산시트가 기존의 광여기 확산시트에 비해 최대 8.4 % 정도의 휘고가 증가함을 볼 수 있다. As can be seen in the above table, according to the present invention it can be seen that the optical excitation diffusion sheet formed with an optical amplification layer is increased by up to 8.4% than the conventional optical excitation diffusion sheet.
이상은 광원이 단방향인 경우인데, 양방향인 경우의 개략적인 구성이 도 6a 및 6b에 도시되어 있다. 즉, 도 6a에 도시된 바와 같이, 가장자리형 광원(151), 상기 광원으로부터 발광되는 빛을 안내하는 도광시트(152)와, 상기 도광시트(152)를 중심으로 광증폭층(60a, 60b)이 상하면에 형성된 광여기 확산시트(100), 프리즘 시트(155) 및 보호시트(156)가 상기 도광시트(152)의 상부 및 하부방향으로 대칭적으 로 순차 설치되어서 구성될 수 있다.The above is the case where the light source is unidirectional, and the schematic configuration of the bidirectional case is shown in Figs. 6A and 6B. That is, as shown in FIG. 6A, the edge type
또한 도 6a의 구성에서 도광시트(152)에 의해 안내되는 빛의 일부는 반사하고 일부는 통과시키는 부분반사시트(미도시)를 상기 도광시트(152)의 일측 또는 양측으로 설치하여 구성할 수도 있을 것이다.In addition, in the configuration of FIG. 6A, a partial reflection sheet (not shown) that reflects a part of light guided by the
또한 도 6b와 같이, 직하형 광원(251), 상기 광원(251)을 중심으로 광증폭층(60a, 60b)이 상하면에 형성된 광여기 확산시트(100), 프리즘 시트(255) 및 보호시트(256)가 상기 광원(100)의 상부 및 하부방향으로 대칭적으로 순차 설치되어서 구성될 수 있다. 마찬가지로, 도 6b의 구성에서 광원(251)으로부터 나온 빛의 일부는 반사하고 일부는 통과시키는 부분반사시트(미도시)를 상기 광원(251)의 일측 또는 양측으로 설치하여 구성할 수도 있을 것이다. In addition, as illustrated in FIG. 6B, a light
또한 도 6a 및 6b의 양방향 백라이트 장치에서 상하의 광여기 확산시트(100)는 서로 다른 구성일 수 있다.In addition, in the bidirectional backlight device of FIGS. 6A and 6B, the upper and lower
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 광여기 확산시트의 상하면에 광증폭층을 형성하여 발광효율을 더욱 증가시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, the following effects can be obtained. The optical amplification layer is formed on the upper and lower surfaces of the light-excited diffusion sheet to further increase the luminous efficiency.
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