KR101299674B1 - 양자점 필름 키트 - Google Patents

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Abstract

적어도 하나의 광원에 대응되는 적어도 하나의 개구부가 형성된 반사판; 및 투광성 필름 및 상기 투광성 필름에 도포 또는 분산된 양자점들을 구비하며 상기 반사판에 고정된 양자점 필름을 포함하되, 상기 개구부를 통해 상기 광원으로부터 입사된 여기광에 의해 상기 양자점 필름으로부터 파장변환된 광이 방출되는 양자점 필름 키트가 제공된다.

Description

양자점 필름 키트{QUANTUM DOT FILM KIT}
본 발명은 대체적으로 양자점 필름 키트에 관한 것으로, 보다 상세하게는 백라이트 유닛에 저비용으로 간편하게 적용가능한 양자점 필름 키트에 관한 것이다.
양자점의 고유 광학적 특성에 하나인 좁은 반치폭 (full width half maximum: FWHM)은 백라이트용 형광체로 아주 유용하다. 양자점은 NTSC 표준보다 높은 색재현성을 구현할 수 있어 기존의 LED 형광체 색재현성 70~85%, CCFL의 색재현성 75~90%보다 훨씬 우수한 110%을 만족할 수 있다. 그러나 양자점을 형광체로 사용할 경우 기존 LED의 형광체 공정을 그대로 적용하기 어려운 점들이 있어 상용화의 발목을 잡고 있다. 따라서 기존 BLU (back light unit: 백라이트 유닛) 구조를 그대로 이용하면서 양자점의 장점을 활용할 수 있는 방법 및 구조를 필요로 한다.
이와 관련하여 Nanosys, Inc. (나노시스사)의 미국특허 공개번호 제2010/0155749호　및 미국특허 공개번호 제2010/0110728호에 퀀텀레일 (quantum rail) 구조를 사용하는 발광 장치를 개시하고 있다. 이는 가는 유리관에 액상의 적색과 녹색 양자점을 주입하여 밀봉한 후에 청색 발광다이오드 위에 위치시켜 백색으로 색변환하는 방식이다. 하지만, 이 경우 유리관의 굴절률과 액상의 굴절률이 달라서 발광 다이오드에서 조사된 빛이 내부 전반사와 많은 경계면으로 인한 반사 손실이 큰 단점이 있고 유리관 파손 시 액체 누출로 오염 문제도 존재한다.
엘지이노텍은 퀀텀레일의 약점을 보완한 양자점 바 (한국특허 공개번호 제2009-0069887호)를 이용하였다. 여기서는 양자점을 투명 기판에 스핀 코팅하거나 프린팅하여 양자점 바를 형성한다. 투명기판을 지지대로 양자점 층 (layer)을 얇게 형성하기 때문에 퀀텀레일보다는 빛 손실이 적지만 구조적으로 빛 손실을 안고 있다. 또 다른 엘지이노텍의 한국특허 공개번호 제2011-0045302호에 발광 효율을 높이기 위하여 반사필터를 사용하는 백라이트 유닛이 개시되었다. 하지만 이 경우에도 굴절률의 차이로 인한 전반사로 인한 빛손실과 광원과 반사필터 사이의 후면 반사에 의한 손실은 여전히 존재하고 있다.
한편, 나노시스사의 QDEFTM (quantum dot enhanced film)와 삼성전자의 한국특허 공개번호 제2010-0029519호에 나타난 색변환 시트는 양자점을 수지에 분산시킨 시트 (sheet)를 도광판 위에 위치시켜 색변환을 시키는 구조이다. 이 경우 양자점의 분산 면적이 매우 커져서 다량의 양자점 사용에 따른 비용 상승의 문제가 있고, 발광 다이오드 빛이 박막을 통과해야 하기 때문에 색좌표를 맞추기가 용이하지 않을 뿐만 아니라 시트 추가사용으로 백라이트 유닛이 두꺼워지는 단점이 있다.
상기 발명은 양자점이 개발된 이래 초기에는 주로 연구용으로 소량 사용되었으며, 초기 높은 형광의 특성을 주로 이용하여 안정성이나 가격등은 큰 문제가 되지 않았다. 그러나 양자점이 본격적으로 전자제품이나 LED 등에 적용되면서 양자점의 사용량, 제품의 재현성, 가격 등이 문제로 대두되고 있다. 연구개발 초기의 특성이나 생산량에 비해 많이 개선되기는 했지만 현재 전자제품의 소재로 이용하기에는 기존의 경쟁제품에 비해 떨어지는 문제가 있다. 이에 양자점의 부족한 특성을 보완하며, 사용양을 줄여 생산비 절감 효과까지 거두기 위한 기술이 요구된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 하나의 광원에 대응되는 적어도 하나의 개구부가 형성된 반사판; 및 투광성 필름 및 상기 투광성 필름에 도포 또는 분산된 양자점들을 구비하며 상기 반사판에 고정된 양자점 필름을 포함하되, 상기 개구부를 통해 상기 광원으로부터 입사된 여기광에 의해 상기 양자점 필름으로부터 파장변환된 광이 방출되는 양자점 필름 키트가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 도광판; 상기 도광판의 적어도 하나의 면 위에 배치되는 상술한 바에 따른 양자점 필름 키트; 및 여기광을 발생시키며 상기 여기광이 상기 양자점 필름 키트에 입사되도록 위치하는 광원을 포함하되, 상기 파장변환된 광이 상기 도광판으로 입사하고, 반사되어 나온 광은 상기 반사판에 의해 재반사되어 상기 도광판으로 입사하는 발광 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 필름 키트를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자점 필름 키트를 나타낸 도면이다.
도 3은 배면 지지판을 더 포함하는 양자점 필름 키트의 실시예들을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 필름 키트에 사용되는 반사판의 기능을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 양자점 필름 키트를 (a) 측면배열 방식과 (b) 직하배열 방식을 적용한 발광 장치의 단면도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 분해 사시도이다.
도 8은 실시예 1에서 제조된 양자점의 광발광(PL) 특성 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 실시예 3의 양자점 필름 키트들을 여러 색깔 별로 나타내는 사진이다.
기존에 양자점을 발광 소자(LED)에 적용하기 위해서는 LED 위에 직접 봉지하거나, 리모트 타입으로 LED 위에 올리는 방법, 또는 확산판에 필름 형태로 코팅하는 방법 등이 사용된다.
그런데 첫 번째 방법은 생산성 문제는 기존의 공정방법을 사용함으로써 공정호환성을 갖는 장점을 가지나, LED의 접합(junction)에서 발생하는 열의 영향을 그대로 받기 때문에 고온에 의한 열화현상으로 안정성 및 재현성 면에서 문제될 수 있다. 또한 리모트 방법으로 LED에 일정한 간격을 두고 올리는 방법은 고온에 대한 문제는 해결할 수 있으나, 기존의 생산방법에 비해 생산 공정이 힘들고 복잡한 단점을 가지고 있으며, 확산판에 코팅하여 사용하는 방법은 열에 의한 문제점은 피할 수 있으나 전면 코팅으로 인한 양자점의 손실이나, 두께나 농도 조절에 있어 어려움, 또한 LED 광원과의 거리차이로 인한 효율 감소 등을 가지고 있다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열화 현상을 막을 수 있으며 반사로 손실되는 빛을 감소시킬 수 있으며, 키트 형식으로 LED 위에 간편하게 장착할 수 있는 양자점 필름 키트가 제공된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 개시된 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 전체적으로 도면 설명시 관찰자 시점에서 설명하였고, 일 구성요소가 다른 구성요소 위에있다고 할 때, 이는 다른 구성요소 바로 위에있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 있는 경우도 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 필름 키트를 나타낸 도면이다. 도 1의 (a)는 양자점 필름 키트의 정면도이고, (b)는 양자점 필름 키트의 분해사시도이다. 도 1을 참조하면, 양자점 필름 키트는 반사판(110)과 양자점 필름(120)을 구비한다.
반사판(110)은 적어도 하나의 광원(미도시)에 대응되는 적어도 하나의 개구부(115)가 형성되어 있다. 반사판(110)은 백라이트 유닛에 일반적으로 사용되는 것으로서 예를 들어 반사판은 모재(base materials)에 반사율이 높은 물질을 코팅하는 방식을 주로 사용하는데 SUS, 황동, 알루미늄, PET 등의 모재 위에 은, TiO2등의 고반사 코팅제를 주로 코팅한 재질로 이루어질 수 있으며, 외부 구조물로부터 반사되거나 도광판으로부터 배면으로 누설되는 광을 재반사하는 역할을 한다.
양자점 필름(120)은 투광성 필름 및 상기 투광성 필름에 도포 또는 분산된 양자점들을 구비하며 반사판(110)에 고정되어 키트를 구성할 수 있다.
또는 선택적으로 도 1과 같이 상기 양자점 필름 키트는 양자점 필름(120)을 사이에 두고 반사판(110)과 양자점 필름(120)을 지지하면서 열 방출을 할 수 있는 배면 지지판, 즉 방열판(130)을 더 포함할 수 있다. 방열판(130)에 양자점 필름(120)을 붙이고 그 위에 반사판(110)을 접착함으로써 양자점 필름 키트의 내열성이 개선되는 부수적 효과가 있다. 방열판(130)은 반사판(110)을 지지하고 광원으로부터 방출되는 여기광을 투과하는 구조라면 어떠한 형태도 가능하며, 어떠한 형태도 가능하며, 투명한 재질이거나 도면과 같이 개구부(235)를 구비할 수 있다. 바람직하게는, 방열판(130)의 개구부(135)와 반사판(110)의 개구부(115)는 서로 대응될 수 있다.
개구부(115)를 통해 상기 광원으로부터 입사된 여기광에 의해 양자점 필름(120)으로부터 파장변환된 광이 방출된다. 양자점 필름(120)은 자외선 또는 가시광선에 대해 투과가능한 수 mm 이하의 얇은 두께를 갖는 투광성 필름의 형태를 가질 수 있다. 상기 투광성 필름은 유리 또는 고분자일 수 있다. 일례로 투광성 필름은 적절한 점착력과 충격흡수성을 가지는 투명 또는 반투명한 고분자로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 고분자의 구체적인 예는 비제한적으로, 폴리스티렌 (PS: Polystyrene), 발포폴리스티렌 (EPS : Expandable Polystyrene) 폴리염화비닐 (PVC: Polyvinyl Chloride), 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체 (SAN: Styrene Acrylonitrile Copolymer), 폴리우레탄 (PU: Polyurethane), 폴리아마이드 (PA: Polyamide), 폴리카보네이트 (PC: Polycarbonate) 변성 폴리카보네이트 (Modified Polycarbonate), 폴리비닐부티랄 (Poly(vinyl butyral), 폴리비닐아세테이트 (Poly(vinyl acetate), 아크릴 수지(Acrylic Resin), 에폭시 수지 (EP: Epoxy Resin), 실리콘 수지(Silicone Resin), 불포화폴리에스테르 (UP: Unsaturated Polyester) 등일 수 있으며 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 투광성 필름에 양자점이 표면에 도포되거나, 투광성 필름을 매트릭스로 하여 내부에 양자점이 분산되거나, 2 이상의 투광성 필름 사이에 양자점이 충진된 형태일 수도 있다. 양자점 필름은 단층 또는 다층의 막 형태일 수 있다. 양자점 필름이 다층의 막들로 구성될 경우 필요에 따라 별도의 투광성 층이 막들 사이에 개재될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 투광성 필름이 양자점을 함유한 투광성 매트릭스의 형태를 가질 경우, 양자점은 상기 투광성 매트릭스 내부에 균일 또는 비균일하게 분산될 수 있다. 상기 투광성 매트릭스를 구성하는 고분자가 경화되기 전 유동성이 있는 상태에서 상기 양자점들이 기계적인 믹싱 공정을 포함한 적절한 혼합 및 분산과정을 거쳐 상기 투광성 매트릭스 내에 적절히 도입되면, 이후 경화 과정을 거쳐 양자점 필름(120)을 형성할 수 있다. 상기 양자점들은 상기 투광성 매트릭스 내부에 0.1 내지 30 %의 부피비(volume ratio) 또는 비중비(weight ratio)로 포함될 수 있으며, 적절한 비율은 용도에 따라 용이하게 선택될 수 있다.
양자점은 나노 미터 스케일의 반도체 물질로서 양자제한 효과를 나타내는 물질이다. 양자점은 특정 파장의 여기광을 흡수한 후 파장변환된 광을 방출할 수 있는 약 3 내지 10 nm의 직경을 갖는 발광 나노결정(nanocrystal)일 수 있다. 양자점은 불안정한 상태의 전자가 전도대에서 가전자대로 내려오면서 발광하는데, 양자점의 입자가 작을수록 짧은 파장의 빛이 발생하고, 입자가 클수록 긴 파장의 빛을 발생한다. 이는 기존의 반도체 물질과 다른 독특한 전기적 광학적 특성이다. 따라서 양자점의 크기를 조절하면 원하는 파장의 가시광선을 표현하고, 여러 크기의 양자점을 이용하여 다양한 색을 동시에 구현할 수도 있다.
양자점들은 당업자에 공지된 임의의 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 양자점들의 다양한 제조방법 및 구조의 예들은 미국특허출원 제11/034,216호, 미국특허출원 제10/796,832호, 미국등록특허 제6,949,206호 등에 개시되어 있다.
본 발명에 사용되는 양자점은 II-VI족, III-V족, IV-VI족, IV족 반도체 및 이들의 혼합물 등 임의의 종류의 반도체를 포함할 수 있다. 적절한 반도체 재료로는, 특별히 제한되지 않지만, Si, Ge, Sn, Se, Te, B, C, P, BN, BP, BAs, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InN, InP, InAs, InSb, AlN, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe, CdxSeySz, CdTe, HgS, HgSe, HgTe, BeS, BeSe, BeTe, MgS, MgSe, GeS, GeSe, GeTe, SnS, SnSe, SnTe, PbO, PbS, PbSe, PbTe, CuF, CuCl, CuInS2, Cu2SnS3, CuBr, CuI, Si3N4, Ge3N4, Al2O3, (Al, Ga, In)2 (S, Se, Te)3, CIGS, CGS, (ZnS)y(CuxSn1-xS2)1-y 및 이들 반도체들의 적절한 혼합물을 포함한다. 상기 양자점은 코어/쉘 구조 또는 얼로이 구조를 가질 수 있다. 코어/쉘 구조 또는 얼로이 구조를 갖는 양자점의 비제한적인 예로 CdSe/ZnS, CdSe/ZnSe/ZnS, CdSe/CdSx(Zn1-yCdy)S/ZnS, CdSe/CdS/ZnCdS/ZnS, InP/ZnS, InP/Ga/ZnS, InP/ZnSe/ZnS, PbSe/PbS, CdSe/CdS, CdSe/CdS/ZnS, CdTe/CdS, CdTe/ZnS, CuInS2,/ZnS, Cu2SnS3/ZnS 등을 들 수 있다.
양자점 필름(120)의 상기 투광성 매트릭스 내에 양자점들이 균일하게 분산되기 위해서는 양자점들의 표면에 적절한 리간드들이 도입될 수 있다. 적절한 리간드들로서는 예를 들어 미국 특허출원 제11/034,216호 및 미국 특허출원 제10/656,910호에 개시된 바를 포함하여, 당업자에 공지된 임의의 그룹을 포함할 수 있다. 이러한 리간드들의 사용은 양자점들이 고분자를 포함하는 다양한 용매 및 매트릭스에 도입되는 능력을 향상시킬 수 있다. 리간드의 도입에 의해 다양한 용매 및 매트릭스에서의 양자점들의 혼화성을 증가시킴으로써, 양자점들이 뭉치지 않고 양자점들이 고분자 조성물 전체를 통해 분포될 수 있도록 한다.
양자점 필름(120)은 적색광, 녹색광, 청색광 및 황색광으로 이루어진 군들로부터 선택되는 1종 이상의 색상을 나타내는 양자점들을 포함할 수 있다. 상기 양자점들은 약 100 내지 약 400 nm 사이의 파장을 갖는 자외선 및 약 380 내지 780nm 사이의 파장을 갖는 가시광선을 흡수할 수 있다. 본 명세서에서 청색광은 410 nm 이상 500 nm 미만의 파장영역에서 발광피크를 가질 수 있고, 녹색광은 500 nm 이상 550 nm 미만의 파장영역에서 발광피크를 가질 수 있으며, 황색광은 550 nm 이상 600 nm 미만의 파장영역에서 발광피크를 가질 수 있고, 적색광은 600 nm 이상 660 nm 미만의 파장영역에서 발광피크를 가질 수 있다. 본 명세서에서 편의상 청색, 녹색, 황색, 적색으로 4가지 명칭으로 대표하여 표현하였지만 상기 파장 영역에는 이들 색상 외에 오렌지색, 인디고색, 바이올렛색 등의 다양한 색상들이 포함된다.
양자점 필름의 크기는 개구부를 덮을 수 있도록 적어도 개구부의 직경보다 크기만 하면 그 모양과 크기는 특별히 제한되지 않으며, 도 1과 같이 하나의 필름 형태를 가질 수도 있지만 양자점의 경제적 이용을 위해서는 개구부의 사이즈에 맞게 적절한 크기로 절단되어 각 개구부에 배치될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자점 필름 키트를 나타낸 도면이다. 도 2의 (a)는 양자점 필름 키트의 정면도이고, (b)는 양자점 필름 키트의 분해사시도이다. 도 2를 참조하면, 양자점 필름 키트는 반사판(210)과 양자점 필름(220)을 구비하며, 양자점 필름(220)이 각 개구부(215)를 덮는 정도의 적절한 크기로 반사판(210)에 부착될 수 있다. 한편, 또 다른 실시예에 있어서, 상기 양자점 필름 키트는 반사판(210)을 지지하는 배면 지지판으로서 방열판(230)을 더 포함할 수 있다. 방열판(230)은 반사판(210)을 지지하고 광원으로부터 방출되는 여기광을 투과하는 구조라면 어떠한 형태도 가능하며, 투명한 재질이거나 도면과 같이 개구부(235)를 구비할 수 있다. 바람직하게는 방열판(230)의 개구부(235)와 반사판(210)의 개구부(215)는 서로 대응될 수 있다.
도 3은 배면 지지판을 더 포함하는 양자점 필름 키트의 실시예들을 나타낸다. 도 3을 참조하면, 배면 지지판은 구리, 금, 은, 알루미늄 등의 금속과 같이 열전달 효율이 높은 재질이거나 이러한 재질로 코팅된 것일 경우, 방열판의 기능을 할 수 있다. 상기 양자점 필름 키트는 상기 방열판을 양자점 필름을 위에 접착하여 고정시킨 후 반사판을 맨 위에 접착하여 제조될 수 있다. 상기 배면 지지판은 상기 광원을 포함하는 패키지와 결합가능한 구조를 가질 수 있다. 그리하여 상기 양자점 필름 키트는 LED 패키지와 다양한 방식으로 안정적으로 장착될 수 있다.
양자점 필름 키트와 LED 패키지의 안정적 장착방법으로는, 예를 들어 (a)와 같이 양자점 필름 키트와 LED 패키지의 모서리에 결합 볼트 및 너트를 사용하여 서로 고정하는 방법, (b) 양자점 필름 키트의 방열판의 개구부 쪽 측면과 광원 측면 사이에 접착제를 사용하여 서로 고정하는 방법, (c) 양자점 필름 키트와 LED 패키지 사이를 충전재로 채워 서로 고정하는 방법, 및 (d) 양자점 필름 키트의 양쪽 끝 부분을 접착 테이핑을 이용하여 LED 패키지와 서로 고정하는 방법 등을 사용할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 필름 키트에 사용되는 반사판의 기능을 설명하기 위한 개략도이다. 도 4를 참조하면, 외부 구조물로부터 반사되거나 도광판으로부터 배면으로 누설되는 광이 양자점 필름 주위의 반사판에 의해 재반사됨으로써 광의 이용 효율이 높아질 수 있다. 도 4의 (a)와 (b)는 각각 도 1과 2의 양자점 필름 키트를 기준으로 한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 상술한 양자점 필름 키트를 포함하는 발광 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 도광판, 양자점 필름 키트 및 광원을 포함한다. 양자점 필름 키트에 대한 상세한 설명은 도 1 내지 4에서 상술하였으므로 생략한다. 상기 양자점 필름 키트는 상기 도광판의 적어도 하나의 면 위에 배치된다. 한편, 광원은 여기광을 발생시키며 상기 여기광이 상기 양자점 필름 키트에 입사되도록 위치한다. 이때 상기 파장변환된 광이 상기 도광판으로 입사하고, 반사되어 나온 광은 상기 반사판에 의해 재반사되어 상기 도광판으로 입사하게 된다. 상기 광원으로서 청색 또는 자외선 발광 소자가 사용될 수 있다. 상기 발광 장치가 예를 들어 백라이트 유닛(BLU)으로 사용될 경우, 가시광선 영역의 광 또는 백색광을 낼 수 있다. 상기 발광 장치가 백색광을 내기 위해서는 상기 광원이 청색 발광 소자인 경우 적색과 녹색 양자점이 사용되고 상기 광원이 자외선 발광 소자인 경우 적색, 녹색 및 청색 양자점이 사용될 수 있다.
도 5는 양자점 필름 키트를 (a) 측면배열 방식과 (b) 직하배열 방식을 적용한 발광 장치의 단면도를 나타낸다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 분해 사시도이다. 도 5(a) 및 도 6을 참조하면, 백라이트 유닛의 광원 배열방식이 측면배열 방식인 발광 장치로서 양자점 필름 키트가 도광판의 측면에 배치된다. 한편, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치의 분해 사시도이다. 도 5(b) 및 도 7을 참조하면, 백라이트 유닛의 광원 배열방식이 직하배열 방식인 발광 장치로서 양자점 필름 키트가 도광판의 하부면에 배치된다. 양자점 필름 키트는 방열판 쪽이 광원에 가까이 배치된다.
도 5, 도 6 및 7에 나타낸 발광 장치의 경우, 양자점 필름 키트가 구비한 반사판의 존재에 의해 상기 도광판으로 입사되는 광량이 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 필름 키트는 필름을 이용한 리모트 타입으로 열 손실을 막을 수 있다. 또한 양자점 필름의 두께 및 크기가 자유롭게 제작될 수 있으며, 필요에 따라 광원의 크기를 고려하여 최소한의 양의 양자점 필름을 사용할 수 있으므로 경제적이다. 한편, 양자점 필름이 키트화되어 있어서 LED 패키지 등에 간단히 장착가능하므로 이를 이용한 발광 장치의 제조공정이 단순화될 수 있다. 뿐만 아니라 반사판을 통하여 손실되는 광을 최소화하여 효율을 높일 수 있을 뿐 아니라 발생하는 열을 제거하는 기능까지 추가될 수 있어 매우 안정적이고 경제적인 발광 장치를 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 양자점 필름 키트는 백라이트 유닛의 광원 배열방식, 즉 직하 방식과 측면 방식에 관계없이 모두 적용할 수 있는 기술이며, 언제든지 추가와 변형이 손쉽다는 장점이 있다.
이하, 다양한 하기 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하지만, 이는 본 발명의 설명을 돕기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 권리범위가 이들에 기재된 내용으로 한정하거나 제한해석되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1: 양자점의 제조
파우더 상태의 카드뮴 옥사이드 0.3 g(2.34 mmol), 징크아세테이트 2.9 g(24 mmol), 올레익산 및 1-옥타데신을 삼각플라스크(반응기 3)에 넣고 1기압 200에서 20분 동안 반응시킴으로써 잉여 수분과 산소를 제거한 후, 1기압의 질소 대기하에서 320까지 반응온도를 올렸다. 반응기 2에는 파우더 상태의 셀레늄 0.192 g(2.43 mmol)과 황 0.768 g(24 mmol)이 혼합하였다. 반응기 1에 트리옥틸포스핀옥사이드 (또는 헥사데실아민과 트리옥틸포스핀의 혼합물(몰비 1:1 ~ 1:50))을 첨가하여, 2족 코어 화합물 비율로서 1:1 ~ 1:50으로 자동 분주기를 통하여 상기 반응기 2로 주입하였다. 상기 혼합물을 자동밸브를 통하여 일정량(생성되는 양자점의 파장에 따라 미리 정해진 양)을 상기 반응기 3에 첨가하였다. 이 경우, 각 반응기의 분배 위치는 회전형 on/off 방식을 택하여 원하는 반응기로 분주하였다. 분주 후에는 자동으로 밸브가 잠겨, 진공시 분주액에 압력이 걸리도록 하였다. 상기 분주는 빠르게 순간적으로 분주하였다. 상기 분사구는 한 개 이상의 구멍이 존재하여 미세한 미스트 방식으로 분무함으로써, 균일하게 주입되도록 하였다.
주입 후 10분간 반응시켰고, 반응 완료 후 상온을 유지하였다. 주입 후 5분 후에 계면활성제의 비율에 따라, 430 nm ~ 640 nm까지 다양한 파장의 양자점이 합성되었다.
이때 반응 온도는 100 내지 350℃까지 가능하며, 최종 반응이 종료되면 상온에서 방치하여 정제를 하였다. 상기 정제는 다량의 아세톤으로 3회 이상 정제하였고, 정제된 산물을 파우더로 만든 다음, 클로로포름, 톨루엔, 헥산 등에 분산시켜 보관하였다.
도 8은 실시예 1에서 제조된 양자점의 광발광(PL) 특성 결과를 나타낸 그래프이다.
실시예 2: 양자점 필름의 제조
유기 용매에 분산된 양자점을 실리콘 수지에 1~10wt%로 계량하여 잘 혼합한 다음 진공 흡입기를 통하여 유기용매를 배출하였다. 다음 유리판 위에 상기 양자점이 함유된 실리콘 수지를 적당히 부은 후에 바코터를 이용하여 20~500um 두께로 코팅을 한 후 150℃ 오븐에서 2시간 경화시켜 필름 형태로 만들었다.
실시예 3: 양자점 필름 키트의 제조
반사기능을 가지는 반사판을 LED 크기에 맞게 제단한 다음 구멍을 뚫어 그 위에 양자점 필름을 구멍 크기에 맞춰 제단하여 장착 한 다음 지지판을 뒤에 부착하여 키트를 완성한 후 이를 LED 패키지에 장착하여 완성하였다.
도 9는 실시예 3의 양자점 필름 키트들을 여러 색깔 별로 나타내는 사진이다.

Claims (8)

  1. 적어도 하나의 광원에 대응되는 적어도 하나의 개구부가 형성된 반사판;
    투광성 필름 및 상기 투광성 필름에 도포 또는 분산된 양자점들을 구비하며 상기 반사판에 고정된 양자점 필름; 및
    상기 반사판을 지지하는 배면 지지판을 포함하되,
    상기 광원으로부터 상기 개구부를 통해 입사된 여기광에 의해 상기 양자점 필름으로부터 파장변환된 광이 방출되는 양자점 필름 키트.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 배면 지지판은 상기 광원을 포함하는 패키지와 결합가능한 구조를 갖는 양자점 필름 키트.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 배면 지지판은 상기 반사판의 개구부에 대응되는 개구부를 구비한 양자점 필름 키트.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 배면 지지판은 금속 재질로 이루어지거나 금속 재질로 코팅된 양자점 필름 키트.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 양자점 필름의 크기는 상기 개구부를 덮을 수 있도록 적어도 상기 개구부의 직경보다 큰 양자점 필름 키트.
  7. 도광판;
    상기 도광판의 적어도 하나의 면 위에 배치되는 제1 항 및 제3 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 따른 양자점 필름 키트; 및
    여기광을 발생시키며 상기 여기광이 상기 양자점 필름 키트에 입사되도록 위치하는 광원을 포함하되,
    상기 파장변환된 광이 상기 도광판으로 입사하고, 반사되어 나온 광은 상기 반사판에 의해 재반사되어 상기 도광판으로 입사하는 발광 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 광원으로서 청색 또는 자외선 발광 소자가 사용되며, 상기 도광판을 통해 가시광선 영역의 광 또는 백색광을 방출하는 백라이트 유닛 기능을 하는 발광 장치.
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