KR102128724B1 - A manufacturing method of a light guide layer for a phosphor having improved luminous efficiency and a lighting device including the light guide layer - Google Patents
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Abstract
본 명세서는 (a) 제1플레이트 상에 제1나노입자가 포함된 제1용액을 균일하게 도포하는 단계 (b) 제1용액을 경화하여 마이크로패턴을 형성하는 단계 (c) 제1플레이트를 마이크로패턴으로부터 분리하는 단계 (d) 제2플레이트 상에 제2나노입자가 포함된 제2용액을 균일하게 도포하는 단계 (e) 제2용액을 경화하고, 상기 마이크로패턴 상에 나노패턴을 인쇄하는 단계 (f) 제2플레이트를 나노패턴으로부터 분리하는 단계를 포함하는 형광체용 도광층의 제조방법을 개시한다.The present specification (a) uniformly applying the first solution containing the first nanoparticles on the first plate (b) curing the first solution to form a micropattern (c) microscopying the first plate Separating from the pattern (d) uniformly applying a second solution containing the second nanoparticles on the second plate (e) curing the second solution and printing the nanopattern on the micropattern (f) Disclosing a method for manufacturing a light guide layer for a phosphor comprising separating a second plate from a nanopattern.
Description
본 명세서는 발광효율이 개선된 형광체용 도광층의 제조방법 및 상기 도광층을 포함하는 조명장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 여기광의 반사 및 형광의 전반사를 동시에 억제함으로써 발광효율이 개선된 것을 특징으로 하는 도광층의 제조방법 및 상기 도광층을 포함하는 조명장치에 관한 것이다.The present specification relates to a method for manufacturing a light guide layer for phosphors with improved luminous efficiency and a lighting device including the light guide layer, and more specifically, to improve luminous efficiency by simultaneously suppressing reflection of excitation light and total reflection of fluorescence. It relates to a manufacturing method of a light guide layer and a lighting device comprising the light guide layer.
형광물질이란 들뜬 상태의 입사광을 흡수하여 형광을 생성 및 방출하는 일체의 물질을 지칭한다. 형광체는 백색 발광장치를 제조하고, 그 품질을 개선함에 있어서 결정적인 요소이므로, 조명산업에 있어서 형광체에 대한 기술은 대체로 핵심기술로서 분류된다. The fluorescent material refers to any material that absorbs incident light in an excited state to generate and emit fluorescence. Since the phosphor is a decisive factor in manufacturing a white light emitting device and improving its quality, in the lighting industry, the technology for the phosphor is generally classified as a core technology.
형광물질은 입사광으로부터 전달된 광에너지를 흡수하여, 그 일부만을 전자기파의 형태로 다시 방출하게 된다. 이 때, 외부로 다시 방출된 빛을 형광 내지 여기광이라고 지칭한다. 통상적으로 형광의 발광효율은 입사광과 대비하였을 때 여기광의 광량을 의미한다.The fluorescent material absorbs the light energy transmitted from the incident light and emits only a part of it again in the form of electromagnetic waves. At this time, the light emitted back to the outside is referred to as fluorescence or excitation light. In general, the luminous efficiency of fluorescence refers to the amount of excitation light when compared with incident light.
형광의 발광효율을 개선하기 위한 접근방법으로 크게 두 가지 측면을 고려할 필요가 있다. 첫째는 입사광의 입사를 최대화하는 것이다. 달리 말하자면, 반사광을 최소화하는 것이다. 반사광이 최소화되면 형광물질에 도달하는 입사광의 양이 증가하는 바, 결과적으로 발광효율이 증가하게 된다. As an approach to improve the luminous efficiency of fluorescence, two aspects need to be considered. The first is to maximize the incident light incident. In other words, it is to minimize reflected light. When the reflected light is minimized, the amount of incident light reaching the fluorescent material increases, and as a result, the luminous efficiency increases.
둘째는 형광물질이 포함된 형광층 내부에서의 전반사를 최소화하는 것이다. 형광층 내부에서의 전반사가 발생할 시에 형광이 형광층 외부로 전달되지 못하고 소실될 수 있다. 따라서, 형광층 내부에서의 전반사를 감소시킴으로써 형광층의 외부로 전달되는 여기광의 광량이 증가될 수 있다.The second is to minimize total reflection inside the fluorescent layer containing the fluorescent material. When total reflection inside the fluorescent layer occurs, fluorescence may not be transmitted outside the fluorescent layer and may be lost. Therefore, by reducing total reflection inside the fluorescent layer, the amount of excitation light transmitted to the outside of the fluorescent layer can be increased.
그러나, 공개특허 제2017-0018229호와 같은 종래의 발명은 형광의 전반사만을 억제하고 있을 뿐, 반사광의 억제가 성공적이지 못하다는 한계점을 가지고 있다. 더욱이 상기 공개특허의 경우, 보편적인 형광체에 적용이 가능하며, 직접적으로 형광의 발광효율을 개선할 수 있는 도광층을 제공하지 못하는 바, 그 응용이 제한적이라는 문제점이 있다.However, the conventional invention, such as Japanese Patent Publication No. 2017-0018229, has a limitation in that it suppresses only total reflection of fluorescence and that suppression of reflected light is unsuccessful. Moreover, in the case of the disclosed patent, it is applicable to a universal phosphor, and a light guide layer capable of directly improving the luminous efficiency of fluorescence cannot be provided. Therefore, the application is limited.
본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 형광물질의 효율을 개선할 수 있는 도광층 및 그 제조방법을 제공하는 것을 대목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is intended to provide a light guide layer and a method of manufacturing the same, which can improve the efficiency of a fluorescent material.
또한, 본 발명은 반사 및 전반사를 동시에 개선할 수 있는 도광층이 적용된 조명장치를 제공하는 것을 세부목적으로 한다.In addition, it is a detailed object of the present invention to provide a lighting device with a light guide layer capable of simultaneously improving reflection and total reflection.
본 명세서는 (a) 제1플레이트 상에 제1나노입자가 포함된 제1용액을 균일하게 도포하는 단계 (b) 제1용액을 경화하여 마이크로패턴을 형성하는 단계 (c) 제1플레이트를 마이크로패턴으로부터 분리하는 단계 (d) 제2플레이트 상에 제2나노입자가 포함된 제2용액을 균일하게 도포하는 단계 (e) 제2용액을 경화하고, 마이크로패턴 상에 나노패턴을 인쇄하는 단계 (f) 제2플레이트를 나노패턴으로부터 분리하는 단계를 포함하는 형광체용 도광층의 제조방법을 개시한다.The present specification (a) uniformly applying the first solution containing the first nanoparticles on the first plate (b) curing the first solution to form a micropattern (c) microscopying the first plate Separating from the pattern (d) uniformly applying a second solution containing the second nanoparticles on the second plate (e) curing the second solution and printing the nanopattern on the micropattern ( f) Disclosed is a method of manufacturing a light guide layer for a phosphor, comprising separating a second plate from a nanopattern.
또한, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, (g) 나노패턴 상에 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, in the method of manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, it is preferable to further include the step of (g) forming a planarization layer on the nanopattern.
한편, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, 나노패턴은 모스아이패턴인 것이 더욱 바람직하다.On the other hand, in the method of manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, it is more preferable that the nano-pattern is a mos-eye pattern.
한편, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, 제1나노입자 및 제2나노입자는 각각 SiO2, TiO2, ITO, ATO, ZrO2, Al2O3로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속산화물인 것이 더욱 바람직하다. On the other hand, in the method of manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, the first nanoparticles and the second nanoparticles are each selected from the group consisting of SiO 2 , TiO 2 , ITO, ATO, ZrO 2 , Al 2 O 3 It is more preferable that it is the above metal oxide.
또한, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, 제1나노입자 및 제2나노입자는 각각 형광물질인 것이 더욱 바람직하다.In addition, in the method of manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, it is more preferable that the first nanoparticles and the second nanoparticles are each fluorescent materials.
한편, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, 마이크로패턴 및 나노패턴의 굴절율은 각각 1 내지 2.7 사이인 것이 더욱 바람직하다.On the other hand, in the method of manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, the refractive index of the micropattern and nanopattern is more preferably between 1 and 2.7, respectively.
또한, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, 평탄화층의 굴절율은 1 내지 2.7 사이인 것이 더욱 바람직하다.Further, in the method for manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, it is more preferable that the refractive index of the planarization layer is between 1 and 2.7.
한편, 본 명세서는 형광층; 및 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 따라 제조되고, 형광층의 일면에 적층된 형광체용 도광층;을 포함하는 조명장치를 추가로 개시한다.Meanwhile, the present specification is a fluorescent layer; And it is prepared according to the method for manufacturing each light guide layer for the phosphor of the present invention, the light guide layer for phosphors laminated on one surface of the fluorescent layer; further discloses a lighting device comprising a.
본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 수단을 통하여, 범용적으로 형광물질의 효율을 개선에 기여할 수 있는 도광층 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention can provide a light guide layer and a method of manufacturing the same, which can contribute to improving the efficiency of the fluorescent material in general, through the technical means as described above.
또한, 본 발명을 통하여, 반사 및 전반사가 동시에 개선된 도광층이 적용된 조명장치의 제공이 가능하다.In addition, through the present invention, it is possible to provide a lighting device to which a light guide layer having improved reflection and total reflection is applied simultaneously.
도 1은 본 발명의 제조방법을 간략하게 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 형광체용 도광체의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 평탄화층이 포함된 형광체용 도광체의 구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 형광체용 도광체 및 비교예의 SEM 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 형광체용 도광체의 반사율을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 형광체용 도광체의 산란율을 도시한 그래프이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 형광체용 도광체의 투과율을 도시한 그래프이다.1 is a flowchart briefly showing a manufacturing method of the present invention.
2 is a cross-sectional view for explaining the structure of a phosphor for a phosphor prepared according to the manufacturing method of the present invention.
3 is a cross-sectional view for explaining the structure of a phosphor for a phosphor containing a planarization layer prepared according to the manufacturing method of the present invention.
4 is a SEM photograph of a light guide for a phosphor prepared according to an embodiment of the present invention and a comparative example.
5 is a graph showing reflectance of a light guide for a phosphor manufactured according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a scattering rate of a phosphor for a phosphor prepared according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the transmittance of the phosphor for a phosphor prepared according to an embodiment of the present invention.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다"등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific examples. Thus, for example, a singular expression includes a plural expression, unless the context clearly indicates it. In addition, terms such as “include” or “have” as used in the present application are used to clearly indicate the existence of features, steps, functions, components, or combinations thereof described in the specification, and other features. It should be noted that it is not used to preliminarily exclude the presence of a field or step, function, component, or combination thereof.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다.On the other hand, unless otherwise defined, all terms used in this specification should be regarded as having the same meaning as generally understood by a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains. Accordingly, unless explicitly defined herein, certain terms should not be construed in excessively ideal or formal sense.
1. 본 발명의 형광체용 도광층의 제조방법 1. Method of manufacturing a light guide layer for phosphors of the present invention
본 명세서는 (a) 제1플레이트 상에 제1나노입자가 포함된 제1용액을 균일하게 도포하는 단계 (b) 제1용액을 경화하여 마이크로패턴을 형성하는 단계 (c) 제1플레이트를 마이크로패턴으로부터 분리하는 단계 (d) 제2플레이트 상에 제2나노입자가 포함된 제2용액을 균일하게 도포하는 단계 (e) 제2용액을 경화하고, 마이크로패턴 상에 나노패턴을 인쇄하는 단계 (f) 제2플레이트를 나노패턴으로부터 분리하는 단계를 포함하는 형광체용 도광층의 제조방법을 개시한다.The present specification (a) uniformly applying the first solution containing the first nanoparticles on the first plate (b) curing the first solution to form a micropattern (c) microscopying the first plate Separating from the pattern (d) uniformly applying a second solution containing the second nanoparticles on the second plate (e) curing the second solution and printing the nanopattern on the micropattern ( f) Disclosed is a method of manufacturing a light guide layer for a phosphor, comprising separating a second plate from a nanopattern.
또한, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, (g) 나노패턴 상에 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 나노패턴 상에 평탄화층을 추가로 형성함으로써, 본 발명의 도광층의 수명 증가를 기대할 수 있다. 더불어, 상기 평탄화층의 굴절률을 조절함으로써, 추가적인 내부 전반사의 억제가 가능하다.In addition, in the method of manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, it is preferable to further include the step of (g) forming a planarization layer on the nanopattern. By further forming a planarization layer on the nanopattern, it is expected to increase the life of the light guide layer of the present invention. In addition, by controlling the refractive index of the planarization layer, it is possible to suppress further total internal reflection.
도 1은 본 발명의 제조방법을 간략하게 나타낸 흐름도이다. 본 발명의 도광층의 제조방법은 크게 형광물질이 포함된 형광층 상에 마이크로패턴을 형성하는 단계(S11), 상기 마이크로패턴 상에 나노패턴을 인쇄하는 단계(S12), 상기 나노패턴 상에 평탄화층을 형성하는 단계(13)로 간략하게 표현될 수 있다.1 is a flowchart briefly showing a manufacturing method of the present invention. The method of manufacturing the light guide layer of the present invention largely includes forming a micropattern on a fluorescent layer containing a fluorescent material (S11), printing a nanopattern on the micropattern (S12), and flattening the nanopattern. It can be briefly represented by the step 13 of forming a layer.
또한, 상기 각 단계는 나노임프린팅 공법, 소프리 리소그라피 공법, 트랜스퍼 프린팅 공법 등을 이용하여 구현될 수 있다. 가령, 고분자 주형을 활용한 나노임프린팅 공법을 활용할 경우, 주형 상에 마이크로패턴 및 나노패턴의 전구체를 균일하게 도포하는 단계, 상기 전구체를 경화시키는 단계 등이 수반될 수 있다.In addition, each of the above steps may be implemented using a nanoimprinting method, a sopholithography method, a transfer printing method, and the like. For example, when using a nanoimprinting method using a polymer template, a step of uniformly applying a precursor of a micropattern and a nanopattern on a mold, and curing the precursor may be involved.
2. 본 발명의 마이크로패턴 및 나노패턴 2. Micropattern and nanopattern of the present invention
2.1. 마이크로패턴 및 나노패턴의 결합관계2.1. Combined relationship between micro-pattern and nano-pattern
본 발명의 나노패턴을 도광층에 적용함으로써 입사광의 반사를 억제할 수 있다. 입사광의 반사가 억제됨으로써, 형광물질의 광에너지 흡수가 증가된다. 따라서, 본 발명의 나노패턴은 입사광의 반사를 억제할 수 있는 패턴인 것이 바람직하다. 또한, 입사광의 반사를 극소화하기 위하여 본 발명의 나노패턴은 나노크기인 것이 바람직하다.By applying the nanopattern of the present invention to the light guide layer, reflection of incident light can be suppressed. By suppressing the reflection of the incident light, absorption of light energy of the fluorescent material is increased. Therefore, it is preferable that the nanopattern of the present invention is a pattern capable of suppressing reflection of incident light. In addition, in order to minimize the reflection of incident light, the nanopattern of the present invention is preferably nano-sized.
따라서, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, 입사광의 반사를 억제할 수 있는 나노패턴으로서 모스아이패턴을 적용하는 것이 더욱 바람직하다. 모스아이패턴은 입사광의 반사가 극소화된 구조를 가지고 있다. 한편, 본 발명의 도광층의 적용에 있어서, 형광물질의 여기파장을 고려하여 본 발명의 나노패턴의 패턴피치를 결정하는 것이 바람직하다. 가령, 본 발명의 도광층이 적용되는 형광층에 포함된 형광물질이 근자외선에 의하여 여기된다고 할 때, 본 발명의 모스아이패턴은 근자외선 보다 작은 50nm 내지 200nm 정도의 패턴피치를 가지는 것이 바람직하다. Therefore, in the method of manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, it is more preferable to apply a mos-eye pattern as a nano pattern that can suppress reflection of incident light. The mos-eye pattern has a structure in which reflection of incident light is minimized. On the other hand, in the application of the light guide layer of the present invention, it is preferable to determine the pattern pitch of the nanopattern of the present invention in consideration of the excitation wavelength of the fluorescent material. For example, when the fluorescent material contained in the fluorescent layer to which the light guide layer of the present invention is applied is excited by near-ultraviolet rays, the mos-eye pattern of the present invention preferably has a pattern pitch of about 50 nm to 200 nm smaller than that of near-ultraviolet rays. .
한편, 본 발명의 마이크로패턴을 도광층에 적용함으로써 형광물질로부터 생성된 형광의 전반사를 억제할 수 있다. 형광의 전반사가 억제됨으로써 형광물질의 효율이 증가하게 된다. 따라서, 본 발명의 마이크로패턴은 형광의 전반사를 억제할 수 있는 패턴인 것이 바람직하다. 또한, 상술한 본 발명의 나노패턴이 표면에 충분히 형성될 수 있도록, 본 발명의 마이크로패턴은 마이크론 크기인 것이 바람직하다.On the other hand, by applying the micropattern of the present invention to the light guide layer, total reflection of fluorescence generated from the fluorescent material can be suppressed. The total reflection of fluorescence is suppressed, thereby increasing the efficiency of the fluorescent material. Therefore, it is preferable that the micropattern of the present invention is a pattern capable of suppressing total reflection of fluorescence. In addition, the micropattern of the present invention is preferably micron-sized so that the above-described nanopattern of the present invention can be sufficiently formed on the surface.
다만, 본 발명의 마이크로패턴은 형광의 전반사를 억제하기 위한 것이면 충분하며, 그 패턴의 외관 및 반복양상 등에 의하여 특별히 제한되는 것은 아니다. 가령, 본 발명의 마이크로패턴의 예시로서, 원기둥, 원뿔대, 원뿔, 삼각뿔, 사각뿔, 다각뿔, 반구, 돔 등의 삼차원 형상이 반복되는 마이크로패턴, 패턴피치가 마이크로 단위인 모스아이패턴, 불규칙한 형상이 불규칙하게 배열된 패턴 등을 열거할 수 있다. However, the micropattern of the present invention is sufficient to suppress total reflection of fluorescence, and is not particularly limited by the appearance and repetition of the pattern. For example, as an example of the micropattern of the present invention, a micropattern in which three-dimensional shapes such as a cylinder, a truncated cone, a cone, a triangular pyramid, a square pyramid, a polygonal pyramid, a hemisphere, and a dome are repeated, a mos-eye pattern in which the pattern pitch is in micro units, an irregular shape is irregular And arranged patterns.
한편, 마이크로패턴 상에 추가적으로 나노패턴의 인쇄가 용이하다는 점에서 원기둥, 원뿔대 등과 같이 상하면이 모두 평면인 삼차원 형상이 반복되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 형상의 직경 변화가 완만하여 입사광의 반사를 최소화할 수 있다는 관점에서 본 발명의 마이크로패턴에 있어서, 원뿔대 형상이 반복되는 것이 더욱 바람직하다.On the other hand, it is preferable to repeat the three-dimensional shape in which the upper and lower surfaces are all flat, such as a cylinder or a truncated cone, in that it is easy to additionally print the nanopattern on the micropattern. In addition, in the micropattern of the present invention from the viewpoint that the diameter change of the shape is gentle and the reflection of incident light can be minimized, it is more preferable that the shape of the cone is repeated.
추가로, 상기 마이크로패턴을 구성하는 각각의 단위체는 서로 물리적으로 접촉하고 있을 수 있다. 다만, 본 발명의 나노패턴의 고른 인쇄를 고려하였을 때에, 상기 각각의 단위체 사이에 일정 공간의 간격이 존재하는 것이 바람직하다. 다만, 반드시 이와 같은 제한사항이 전제되어야만 하는 것은 아니다.In addition, each unit constituting the micro-pattern may be in physical contact with each other. However, in consideration of the even printing of the nanopattern of the present invention, it is preferable that a gap of a certain space exists between the respective units. However, this limitation does not have to be premised.
한편, 본 발명의 나노패턴은 입사광의 반사를 억제하기 위한 것이면 충분하며, 그 패턴의 외관 및 반복양상 등에 의하여 특별히 제한되는 것은 아니다. 가령, 본 발명의 나노패턴의 예시로서, 원기둥, 원뿔대, 원뿔, 삼각뿔, 사각뿔, 다각뿔, 반구, 돔 등의 삼차원 형상이 반복되는 나노패턴, 패턴피치가 나노 단위인 모스아이패턴, 불규칙한 형상이 불규칙하게 배열된 패턴 등을 열거할 수 있다. Meanwhile, the nanopattern of the present invention is sufficient to suppress reflection of incident light, and is not particularly limited by the appearance and repetition of the pattern. For example, as an example of the nanopattern of the present invention, a nanopattern in which three-dimensional shapes such as a cylinder, a truncated cone, a cone, a triangular pyramid, a square pyramid, a polygonal pyramid, a hemisphere, and a dome are repeated, a mos-eye pattern in which the pattern pitch is in nano units, an irregular shape is irregular And arranged patterns.
도 2는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 형광체용 도광체의 구조를 설명하기 위한 단면도이다. 도 2는 형광층 상에 형성된 마이크로패턴, 상기 마이크로패턴 상에 형성된 나노패턴을 도시하고 있다. 특히, 도 2의 예시에서, 상기 마이크로패턴의 단위체는 원뿔형상이다. 또한, 상기 나노패턴은 모스아이패턴에 해당한다. 본 발명의 도광층은 단순히 마이크로패턴이 형성되어 있을 뿐만 아니라, 상기 마이크로패턴 상에 의도한 나노패턴이 추가로 형성되는 것을 과제해결원리의 핵심적인 특징으로 한다.2 is a cross-sectional view for explaining the structure of a phosphor for a phosphor prepared according to the manufacturing method of the present invention. FIG. 2 shows a micropattern formed on a fluorescent layer and a nanopattern formed on the micropattern. In particular, in the example of FIG. 2, the unit body of the micropattern is conical. In addition, the nano-pattern corresponds to a mos-eye pattern. The light guide layer of the present invention is a key feature of the problem solving principle that not only a micro pattern is formed, but also an intended nano pattern is additionally formed on the micro pattern.
2.2. 마이크로패턴 및 나노패턴의 조성2.2. Composition of micro-pattern and nano-pattern
한편, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, 제1나노입자 및 제2나노입자는 각각 SiO2, TiO2, ITO, ATO, ZrO2, Al2O3로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속산화물인 것이 더욱 바람직하다. 나아가, 본 발명의 제1나노입자 및 제2나노입자는 중공(hollow)입자일 수 있다. 상기 중공입자란 내부에 빈 공간을 포함하는 입자뿐만 아니라 기공을 가지는 입자, 및 코어(Core)-쉘(Shell) 입자 등을 모두 포함한다. On the other hand, in the method of manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, the first nanoparticles and the second nanoparticles are each selected from the group consisting of SiO 2 , TiO 2 , ITO, ATO, ZrO 2 , Al 2 O 3 It is more preferable that it is the above metal oxide. Furthermore, the first nanoparticles and the second nanoparticles of the present invention may be hollow particles. The hollow particle includes both particles having pores as well as particles having pores therein, and core-shell particles.
또한, 상기 제1나노입자의 직경보다 상기 제2나노입자의 직경이 작은 것이 바람직하다. 상기 제1나노입자는 마이크로패턴 내에 포함되는 바, 그 직경이 수십 나노미터 내지 수백나노미터 사이일 수 있다. 반면, 상기 제2나노입자는 나노패턴 내에 포함되는 바, 그 직경이 수나노미터인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the diameter of the second nanoparticle is smaller than the diameter of the first nanoparticle. The first nanoparticles are included in the micropattern, and may have a diameter of tens of nanometers to hundreds of nanometers. On the other hand, since the second nanoparticles are included in the nanopattern, it is preferable that the diameter is several nanometers.
또한, 상기 제1나노입자 및 제2나노입자의 굴절률은 상기 마이크로패턴 및 상기 나노패턴의 굴절률과 비교하여 ±0.05 이상 차이가 나는 것이 바람직하다. 상기 레진의 굴절률과 산란입자의 굴절률의 차이가 ±0.05 이하인 경우에는 상기 레진 내에서 상기 산란입자에 의한 추가적인 굴절이 미미하여, 반사를 추가로 억제하거나 전반사를 추가로 억제하는 효과를 기대하기 어렵기 때문이다.In addition, the refractive index of the first nanoparticles and the second nanoparticles is preferably ±0.05 or more difference compared to the refractive index of the micropattern and the nanopattern. When the difference between the refractive index of the resin and the refractive index of the scattering particles is less than or equal to ±0.05, it is difficult to expect an effect of further suppressing reflection or further suppressing total reflection by the additional refraction by the scattering particles in the resin. to be.
또한, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, 제1나노입자 및 제2나노입자는 각각 형광물질인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 본 발명의 형광층에 포함된 형광물질과 상기 제1나노입자 및 제2나노입자인 형광물질이 동일한 경우, 본 발명의 조명장치의 에너지변환 효율성을 더욱 개선할 수 있게 된다. 따라서, 상기 제1나노입자 및 제2나노입자가 형광물질인 경우, 상기 형광물질은 무기형광물질과 유기형광물질을 모두 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. In addition, in the method of manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, it is more preferable that the first nanoparticles and the second nanoparticles are each fluorescent materials. In particular, when the fluorescent material included in the fluorescent layer of the present invention and the fluorescent materials of the first nanoparticle and the second nanoparticle are the same, it is possible to further improve the energy conversion efficiency of the lighting device of the present invention. Therefore, when the first nanoparticles and the second nanoparticles are fluorescent materials, the fluorescent materials include both inorganic fluorescent materials and organic fluorescent materials, but are not limited thereto.
가령, 본 발명의 형광물질로서 무기형광물질을 선택할 수 있다. 상기 무기 형광물질의 사용량은 광원의 종류, 광원의 세기 등을 고려하여 당업자가 적절하게 선택할 수 있다. 무기형광물질의 예시로서 SiAlON 계열, 나이트라이드(Nitride)계 형광물질, Silicon carbide, 실리케이트(Silicate)계 형광물질, Zinc selenide, GaAlAsP 등을 고려할 수 있다.For example, an inorganic fluorescent material can be selected as the fluorescent material of the present invention. The amount of the inorganic fluorescent material used may be appropriately selected by a person skilled in the art in consideration of the type of light source and the intensity of the light source. As examples of the inorganic fluorescent material, SiAlON-based, nitride-based fluorescent materials, silicon carbide, silicate-based fluorescent materials, zinc selenide, GaAlAsP, etc. may be considered.
한편, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, 마이크로패턴 및 나노패턴의 굴절율은 각각 1 내지 2.7 사이인 것이 더욱 바람직하다. 굴절율이 1 이하인 경우, 나노패턴에의한 반사광의 감소를 기대하기 어렵다. 반대로, 굴절율이 2.7 이상인 경우, 형광층과 마이크로패턴의 경계면 사이에서 전반사가 증가하는 문제점이 발생할 수 있다.On the other hand, in the method of manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, the refractive index of the micropattern and nanopattern is more preferably between 1 and 2.7, respectively. When the refractive index is 1 or less, it is difficult to expect reduction of reflected light by the nano pattern. Conversely, when the refractive index is 2.7 or more, a problem in which total reflection is increased between the fluorescent layer and the interface of the micropattern may occur.
2.3. 본 발명의 평탄화층2.3. Flattening layer of the present invention
본 명세서는 (a) 제1플레이트 상에 제1나노입자가 포함된 제1용액을 균일하게 도포하는 단계 (b) 제1용액을 경화하여 마이크로패턴을 형성하는 단계 (c) 제1플레이트를 마이크로패턴으로부터 분리하는 단계 (d) 제2플레이트 상에 제2나노입자가 포함된 제2용액을 균일하게 도포하는 단계 (e) 제2용액을 경화하고, 마이크로패턴 상에 나노패턴을 인쇄하는 단계 (f) 제2플레이트를 나노패턴으로부터 분리하는 단계 (g) 나노패턴 상에 평탄화층을 형성하는 단계를 를 포함하는 형광체용 도광층의 제조방법을 추가로 개시한다.The present specification (a) uniformly applying the first solution containing the first nanoparticles on the first plate (b) curing the first solution to form a micropattern (c) microscopying the first plate Separating from the pattern (d) uniformly applying a second solution containing the second nanoparticles on the second plate (e) curing the second solution and printing the nanopattern on the micropattern ( f) separating the second plate from the nanopattern (g) further discloses a method of manufacturing a light guide layer for phosphors comprising the step of forming a planarization layer on the nanopattern.
본 발명의 평탄화층의 적층은, 특별한 제한은 없으나, 공지의 코팅기술을 활용하여 이루어질 수 있다. 대표적인 예시로서, 스핀 코팅(spin coating), 슬릿 코팅(slit coating), 딥핑 코팅(dipping coating), 플로우 코팅(flow coating), 스프레이 코팅(spray coating), 액적 도포(droplet dispensing) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 방법을 사용할 수 있다.Lamination of the planarization layer of the present invention is not particularly limited, but can be made by utilizing a known coating technique. As representative examples, spin coating, slit coating, dipping coating, flow coating, spray coating, droplet dispensing, and combinations thereof may be used. Any method selected from the group consisting of can be used.
도 3은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 평탄화층이 포함된 형광체용 도광체의 구조를 설명하기 위한 단면도이다. 본 발명의 평탄화층은 상기 도광체의 일면에 적층된다. 이를 통하여, 본 발명의 도광층이 직접적으로 외부에 노출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 평탄화층을 상기 도광층의 일면에 적층함으로써, 본 발명의 도광층 물리적, 화학적으로 마모되는 것을 방지하여 상기 도광층의 수명이 연장되는 효과를 기대할 수 있게 된다.3 is a cross-sectional view for explaining the structure of a phosphor for a phosphor containing a planarization layer prepared according to the manufacturing method of the present invention. The planarization layer of the present invention is laminated on one surface of the light guide body. Through this, it is possible to prevent the light guide layer of the present invention from being directly exposed to the outside. Therefore, by laminating the planarization layer on one surface of the light guide layer, the light guide layer of the present invention can be prevented from being physically and chemically worn, and the effect of extending the life of the light guide layer can be expected.
또한, 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 있어서, 평탄화층의 굴절율은 1 내지 2.7 사이인 것이 더욱 바람직하다. 입사광의 굴절각이 작아질수록 도광층의 반사면이 감소하게 된다. 나아가, 반사면의 감소는 반사광의 증가로 이어지게 된다. 따라서, 평탄화층의 굴절률은 2.7 이하인 것이 바람직하다. 반대로, 본 발명의 평탄화층의 굴절률은 1 이상인 것이 바람직하다. 본 발명의 평탄화층의 굴절률이 1 이상인 경우, 굴절율이 1인 공기와 평탄화층의 계면 사이에서의 반사를 최소화할 수 있다. 한편, 본 발명의 나노패턴 및 마이크로패턴의 굴절율을 고려하였을 때, 상기 평탄화층의 굴절율은 상기 나노패턴 및 마이크로패턴의 굴절율에 비하여 더욱 작은 것이 바람직하다. 평탄화층의 굴절율이 나노패턴 및 마이크로패턴의 굴절율에 비하여 더욱 작음으로써, 나노패턴 및 마이크로패턴과 평탄화층 사이의 계면에서의 전반사가 억제된다.Further, in the method for manufacturing the light guide layer for each phosphor of the present invention, it is more preferable that the refractive index of the planarization layer is between 1 and 2.7. As the refraction angle of the incident light decreases, the reflective surface of the light guide layer decreases. Furthermore, a decrease in the reflective surface leads to an increase in reflected light. Therefore, it is preferable that the refractive index of the planarization layer is 2.7 or less. Conversely, the refractive index of the planarization layer of the present invention is preferably 1 or more. When the refractive index of the planarization layer of the present invention is 1 or more, reflection between air having a refractive index of 1 and the interface of the planarization layer can be minimized. On the other hand, when considering the refractive indices of the nanopattern and micropattern of the present invention, it is preferable that the refractive index of the planarization layer is smaller than that of the nanopattern and micropattern. Since the refractive index of the planarization layer is smaller than that of the nanopattern and micropattern, total reflection at the interface between the nanopattern and the micropattern and the planarization layer is suppressed.
본 발명의 평탄화층은 SiO2, TiO2, ITO(Indium Tin oxide), 및 HSQ(Hydrogen Silsesquioxane)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 한편, 평탄화층의 조성을 달리하여 평탄화층의 굴절률을 조정할 수 있다. 가령, SiO2와 TiO2의 혼합물에 있어서, TiO2의 비율이 증가하면 굴절률이 비례적으로 증가한다.The planarization layer of the present invention may include one or more selected from the group consisting of SiO2, TiO2, Indium Tin oxide (ITO), and Hydrogen Silsesquioxane (HSQ). Meanwhile, the refractive index of the planarization layer may be adjusted by varying the composition of the planarization layer. For example, in a mixture of SiO2 and TiO2, as the ratio of TiO2 increases, the refractive index increases proportionally.
3. 본 발명의 조명장치3. Lighting device of the present invention
한편, 본 명세서는 형광층; 및 본 발명의 각 형광체용 도광층의 제조방법에 따라 제조되고, 형광층의 일면에 적층된 형광체용 도광층;을 포함하는 조명장치를 추가로 개시한다. 상기 도광층에 관한 서술은 <1. 본 발명의 형광체용 도광층의 제조방법> 및 <2. 본 발명의 마이크로패턴 및 나노패턴>의 서술을 준용한다.Meanwhile, the present specification is a fluorescent layer; And it is prepared according to the method for manufacturing each light guide layer for the phosphor of the present invention, the light guide layer for phosphors laminated on one surface of the fluorescent layer; further discloses a lighting device comprising a. The description of the light guide layer is <1. Method for producing light guide layer for phosphor of the present invention> and <2. The description of the micropattern and nanopattern of the present invention is applied.
본 발명의 형광층은 형광물질이 균일하게 분산된 층을 의미한다. 본 발명의 형광물질은 무기형광물질과 유기형광물질을 모두 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. The fluorescent layer of the present invention means a layer in which fluorescent materials are uniformly dispersed. The fluorescent material of the present invention includes both inorganic and organic fluorescent materials, but is not limited thereto.
가령, 본 발명의 형광물질로서 무기형광물질을 선택할 수 있다. 상기 무기 형광물질의 사용량은 광원의 종류, 광원의 세기 등을 고려하여 당업자가 적절하게 선택할 수 있다. 무기형광물질의 예시로서 SiAlON 계열, 나이트라이드(Nitride)계 형광물질, Silicon carbide, 실리케이트(Silicate)계 형광물질, Zinc selenide, GaAlAsP 등을 고려할 수 있다.For example, an inorganic fluorescent material can be selected as the fluorescent material of the present invention. The amount of the inorganic fluorescent material used may be appropriately selected by a person skilled in the art in consideration of the type of light source and the intensity of the light source. As examples of the inorganic fluorescent material, SiAlON-based, nitride-based fluorescent materials, silicon carbide, silicate-based fluorescent materials, zinc selenide, GaAlAsP, etc. may be considered.
본 발명의 형광물질을 도광층을 통하여 입사된 입사광에 의하여 여기되어 형광을 발생한다. 상기 입사광이 상기 도광층을 통하여 형광물질에게 전달되는 바, 입사광의 반사가 최대로 억제되어 형광물질에 투사되는 광에너지의 양이 증가하게 된다. 따라서, 본 발명의 도광층을 사용함으로써 형광물질에 대한 광에너지 전달 효율이 증가하게 된다.The fluorescent material of the present invention is excited by incident light incident through the light guide layer to generate fluorescence. Since the incident light is transmitted to the fluorescent material through the light guide layer, reflection of the incident light is suppressed to the maximum to increase the amount of light energy projected onto the fluorescent material. Therefore, by using the light guide layer of the present invention, the light energy transfer efficiency to the fluorescent material is increased.
또한, 형광물질에서 발생한 형광이 외부로 전달됨에 있어서, 본 발명의 도광층을 경유하게 될 경우, 형광층 내부에서의 전반사가 억제되는 점에 주목할 필요가 있다. 이는 형광물질에서 생성된 형광의 외부전달효율이 증가하게 되는 것을 의미한다. In addition, since fluorescence generated from the fluorescent material is transmitted to the outside, it is necessary to pay attention to the fact that total reflection inside the fluorescent layer is suppressed when passing through the light guide layer of the present invention. This means that the external transmission efficiency of the fluorescence generated from the fluorescent material is increased.
또한, 본 발명의 도광층은 형광층의 외형 및 종류와 무관하게 적층이 가능하다는 특징을 가진다. 따라서, 본 발명의 도광층이 적층가능한 예시로서, 유연성 고분자에 유기형광물질이 균일하게 분산된 형태의 형광층을 고려할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 형광물질 또한 일체로서 유연성을 확보하는 것도 가능하다.In addition, the light guide layer of the present invention has a feature that it can be stacked regardless of the appearance and type of the fluorescent layer. Therefore, as an example in which the light guide layer of the present invention can be stacked, a fluorescent layer in which an organic fluorescent material is uniformly dispersed in a flexible polymer can be considered. As a result, the fluorescent material of the present invention can also secure flexibility as a unit.
이하, 첨부한 도면 및 실시예들을 참조하여 본 명세서가 청구하는 바에 대하여 더욱 자세히 설명한다. 다만, 본 명세서에서 제시하고 있는 도면 내지 실시예 등은 통상의 기술자에게 의하여 다양한 방식으로 변형되어 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 본 명세서의 기재사항은 본 발명을 특정 개시 형태에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 내지 대체물을 포함하고 있는 것으로 보아야 한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명을 통상의 기술자로 하여금 더욱 정확하게 이해할 수 있도록 돕기 위하여 제시되는 것으로서 실제보다 과장 되거나 축소되어 도시될 수 있다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and embodiments will be described in more detail with respect to what the specification claims. However, the drawings or the examples presented in the present specification may be modified in various ways by a person skilled in the art and have various forms, and the description of the present specification is not limited to the specific disclosure form. It should be considered as including all equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In addition, the accompanying drawings are provided to help a person skilled in the art to more accurately understand the present invention, and may be illustrated as exaggerated or reduced than actual.
{실시예} {Example}
실시예 1: 마이크로패턴이 원뿔대인 도광층Example 1: Light guide layer having a micro-pattern cone
요철이 있는 제1주형을 준비하였다. 상기 요철은 원뿔대 형상이 반복적으로 음각된 모양이었다. 구체적으로 상기 기둥의 높이는 0.37 μm로 일정하였으며, 음각된 각각의 원뿔대의 가장 긴 직경은 1.54 μm 이였으며, 가장 짧은 직경은 1.27μm이었으며, 직경의 변화는 완만했다. 상기 제1주형에 HSQ를 스핀코팅하여 마이크로패턴을 제조하였다. 용매는 MIBK(Methyl isobutyl ketone)이었다. 그 후, 상기 마이크로패턴에 자외선을 조사하여 경화를 유도하였다. 경화된 마이크로패턴을 기판 내지 형광층 상에 적층한다. 원뿔대 형상의 마이크로패턴의 반복패턴 상에는 평평한 일면이 존재하여, 상기 평평한 일면 상에 추가적인 나노패턴의 인쇄가 용이하다는 장점을 가진다.A first mold with irregularities was prepared. The concavo-convex was a shape in which the conical shape was repeatedly engraved. Specifically, the height of the pillar was constant at 0.37 μm, the longest diameter of each intaglio cone was 1.54 μm, the shortest diameter was 1.27 μm, and the change in diameter was gentle. Micropatterns were prepared by spin coating HSQ on the first mold. The solvent was MIBK (Methyl isobutyl ketone). Then, the micropattern was irradiated with ultraviolet light to induce curing. The cured micropattern is laminated on a substrate or a fluorescent layer. On the repetitive pattern of the conical truncated micropattern, there is a flat one surface, which has the advantage of easy printing of additional nanopatterns on the flat one surface.
경화된 마이크로패턴 상에 나노패턴을 인쇄하고자, 제2주형을 준비하였다. 제2형은 원뿔형상이 반복적으로 음각된 모양이었다. 음각된 각각의 원뿔형상의 가장 긴 직경은 328 nm 이였으며, 높이는 290 nm로 비교적 일정하였다. 상기 제2주형에 HSQ를 스핀코팅하여 나노패턴을 제조하였다. 용매는 마찬가지로 용매는 MIBK였다. 그 후, 상기 나노패턴에 자외선을 조사하여 경화를 유도하고 경화된 나노패턴을 상기 마이크로패턴 상에 인쇄하여 실시예 2의 도광층을 얻었다. To print the nano-pattern on the cured micro-pattern, a second mold was prepared. In the second type, the conical shape was repeatedly engraved. The longest diameter of each intaglio cone was 328 nm, and the height was relatively constant at 290 nm. The nano-pattern was prepared by spin-coating HSQ on the second mold. The solvent was likewise MIBK. Thereafter, the nanopattern was irradiated with ultraviolet rays to induce curing, and the cured nanopattern was printed on the micropattern to obtain the light guide layer of Example 2.
한편, 상기 원뿔대 형상이 반복되는 마이크로패턴 상에 통상적으로 9개 내지 11개 사이의 나노크기의 원뿔형상이 인쇄되는 것이 바람직하다. 다만, 마이크로패턴의 반복단위 상에 인쇄되는 나노패턴의 수는 각 반복단위의 직경에 의하여 결정될 수 있으며, 통상의 기술자가 그 목적에 맞게 조절할 수 있다.On the other hand, it is preferable that between 9 and 11 nano-sized cone shapes are usually printed on the micropattern in which the shape of the cone is repeated. However, the number of nanopatterns printed on the repeating unit of the micropattern can be determined by the diameter of each repeating unit, and a person skilled in the art can adjust the number according to the purpose.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 형광체용 도광체 및 비교예의 SEM 사진이다. 도 4의 (a)는 본 발명의 비교예의 SEM 평면사진이다. 도 4의 (a)의 좌측상단에 삽입된 사진은 마이크로패턴이 반복되는 양상을 광각으로 촬영한 SEM 평면사진이다. 도 4의 (c)는 본 발명의 비교예의 SEM 단면사진이다. 4 is a SEM photograph of a light guide for a phosphor prepared according to an embodiment of the present invention and a comparative example. 4(a) is a SEM plan view of a comparative example of the present invention. The photo inserted in the upper left of FIG. 4(a) is a SEM planar photograph of a repeated pattern of a micro pattern at a wide angle. Figure 4 (c) is a SEM cross-sectional photograph of a comparative example of the present invention.
한편, 도 4의 (b)는 본 발명의 일 실시예의 SEM 평면사진이다. 도 4의 (b)의 좌측상단에 삽입된 사진은 마이크로패턴 및 나노패턴이 반복되는 양상을 광각으로 촬영한 SEM 평면사진이다. 도 4의 (d)는 본 발명의 일 실시예의 SEM 단면사진이다. 각 단위의 구체적인 크기는 상술한 바와 동일하다.On the other hand, Figure 4 (b) is a SEM plan view of an embodiment of the present invention. The photo inserted in the upper left of FIG. 4(b) is a SEM plane photograph of a micro-pattern and a nano-pattern being repeated at a wide angle. 4(d) is an SEM cross-sectional photograph of an embodiment of the present invention. The specific size of each unit is the same as described above.
도 4를 참조하면, 본 발명의 도광층에 마이크로패턴의 평평한 일면 상에 나노패턴이 추가로 포함되어 있는 것을 확인할 수 있다. 상기 나노패턴은 도광층과 공기층 또는 평탄화층 사이에 추가적인 굴절률 차이를 유발하여, 표면반사를 억제하는 역할을 수행한다. 또한, 도 4를 참고하면, 상기 나노패턴은 완만하게 경계면의 각도가 변화되는 형태인바, 입사광의 반사를 감소시킬 수 있다는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, it can be seen that the nanopattern was additionally included on the flat surface of the micropattern in the light guide layer of the present invention. The nanopattern causes an additional refractive index difference between the light guide layer and the air layer or the planarization layer, and serves to suppress surface reflection. In addition, referring to FIG. 4, it can be seen that the nanopattern is a form in which the angle of the interface is slowly changed, so that reflection of incident light can be reduced.
비교예 1: 마이크로패턴만 형성된 도광층Comparative Example 1: Light guide layer formed only of micro-pattern
요철이 있는 제1주형을 준비하였다. 상기 요철은 원뿔대 형상이 반복적으로 음각된 모양이었다. 구체적으로 상기 기둥의 높이는 0.37 μm로 일정하였으며, 음각된 각각의 원뿔대의 가장 긴 직경은 1.54 μm 이였으며, 가장 짧은 직경은 1.27μm이었으며, 직경의 변화는 완만했다. 상기 제1주형에 HSQ를 스핀코팅하여 마이크로패턴을 제조하였다. 그 후, 상기 마이크로패턴에 자외선을 조사하여 경화를 유도하였다. 경화된 마이크로패턴을 기판 내지 형광층 상에 적층하여 비교예 1을 얻었다.A first mold with irregularities was prepared. The concavo-convex was a shape in which the conical shape was repeatedly engraved. Specifically, the height of the pillar was constant at 0.37 μm, the longest diameter of each intaglio cone was 1.54 μm, the shortest diameter was 1.27 μm, and the change in diameter was gentle. Micropatterns were prepared by spin coating HSQ on the first mold. Then, the micropattern was irradiated with ultraviolet light to induce curing. The cured micropattern was laminated on a substrate to a fluorescent layer to obtain Comparative Example 1.
{평가}{evaluation}
1. 입사광의 반사평가1. Reflection evaluation of incident light
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 형광체용 도광체의 반사율을 도시한 그래프이다. 입사광의 파장을 300 nm에서 900 nm까지 변화시키며, 도광층의 표면에서 발생하는 반사를 측정하였다. Figure 5 is a graph showing the reflectance of the phosphor for a phosphor prepared according to an embodiment of the present invention. The wavelength of the incident light was changed from 300 nm to 900 nm, and reflections occurring on the surface of the light guide layer were measured.
그 결과, 비교예는 대부분의 파장대역에서 반사율이 도리어 유리의 반사율을 상회하였으나, 본 발명의 실시예 1는 대부분의 파장대역에서 반사율이 유리의 반사율 미만이었다. 특히, 본 발명의 실시예 1의 도광층은 입사광의 파장이 짧을수록 더욱 효과적으로 반사를 억제하는 것을 확인할 수 있었다. As a result, in the comparative example, the reflectance in most wavelength bands was higher than the reflectance of the glass, but in Example 1 of the present invention, the reflectance in most wavelength bands was less than the reflectance of the glass. Particularly, it was confirmed that the light guide layer of Example 1 of the present invention suppressed reflection more effectively as the wavelength of the incident light was shorter.
2. 형광의 도광층 내부 전반사 평가2. Evaluation of total internal reflection of the light guide layer of fluorescence
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 형광체용 도광체의 산란율을 도시한 그래프이다. 산란율의 증가는 내부전반사가 억제됨을 알 수 있는 간접적인 증거이다. 마찬가지로, 입사광의 파장을 300 nm에서 900 nm까지 변화시키며 도광층의 내부에서의 산란율을 측정하였다. 6 is a graph showing a scattering rate of a phosphor for a phosphor prepared according to an embodiment of the present invention. An increase in spawning rate is indirect evidence that internal reflection is suppressed. Likewise, the wavelength of the incident light was changed from 300 nm to 900 nm, and scattering ratio inside the light guide layer was measured.
그 결과, 본 발명의 실시예 1는 대부분의 파장대역에서 비교예 1를 상회하는 산란율을 가진 것을 확인할 수 있었다. 특히, 본 발명의 실시예 1의 도광층은 입사광의 파장이 길 때, 비교예 1에 비하여 개선된 산란율을 가지고 있음을 확인할 수 있다.As a result, it was confirmed that Example 1 of the present invention had a scattering rate higher than Comparative Example 1 in most wavelength bands. In particular, it can be seen that the light guide layer of Example 1 of the present invention has an improved scattering rate compared to Comparative Example 1 when the wavelength of incident light is long.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 형광체용 도광체의 투과율을 도시한 그래프이다. 투과율의 증가는 내부전반사가 억제됨을 알 수 있는 직접적인 증거이다. 마찬가지로, 입사광의 파장을 300 nm에서 900 nm까지 변화시키며 입사광의 투과율을 측정하였다. 7 is a graph showing a transmittance of a phosphor for a phosphor prepared according to an embodiment of the present invention. The increase in transmittance is direct evidence that internal reflection is suppressed. Similarly, the transmittance of the incident light was measured while changing the wavelength of the incident light from 300 nm to 900 nm.
도 7을 참조하면, 모든 파장대역에서 실시예 1의 도광층이 비교예 1의 도광층에 비하여 개선된 투과율을 가진 것을 확ㅇ니할 수 있다. 특히, 입사광의 파장이 약 500 nm인 경우, 양자 사이의 투과율의 차이가 약 10%에 달하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, it can be confirmed that in all wavelength bands, the light guide layer of Example 1 has improved transmittance compared to the light guide layer of Comparative Example 1. In particular, when the wavelength of the incident light is about 500 nm, it can be confirmed that the difference in transmittance between the two reaches about 10%.
한편, 도 5 내지 8을 참조하면, 본 발명의 실시예 1의 도광층은 특히, 입사광의 파장이 약 350 nm 내지 약 600 nm 사이인 경우에 입사광의 반사와 도광층 내부의 전반사를 동시에 효율적으로 억제하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예 1의 도광층의 사용에 있어서, 여기광으로서 근자외선의 광원을 활용하며 350 nm 내지 약 600 nm 사이의 형광을 발하는 형광층의 일면에 적층하여 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 도광층 표면에서 여기광의 반사가 더욱 억제되는 바, 여기광의 전달효율이 개선될 수 있다. 또한, 형광의 전파에 있어서, 도광층 내부에서의 전반사가 억제되는바 형광의 외부효율이 개선될 수 있다.On the other hand, referring to Figures 5 to 8, the light guide layer of the first embodiment of the present invention, in particular, when the wavelength of the incident light is between about 350 nm to about 600 nm, the reflection of the incident light and total reflection inside the light guide layer efficiently It can be confirmed that it is suppressed. Therefore, in the use of the light guide layer of Example 1 of the present invention, it is preferable to use a light source of near ultraviolet light as excitation light and stack it on one side of a fluorescent layer emitting fluorescence between 350 nm and about 600 nm. In this case, since the reflection of the excitation light is further suppressed on the surface of the light guide layer, the transmission efficiency of the excitation light can be improved. In addition, in the propagation of fluorescence, total reflection inside the light guide layer is suppressed, so the external efficiency of fluorescence can be improved.
Claims (8)
(b) 상기 제1용액을 경화하여 마이크로패턴을 형성하는 단계;
(c) 상기 제1플레이트를 상기 마이크로패턴으로부터 분리하는 단계;
(d) 제2플레이트 상에 제2나노입자가 포함된 제2용액을 균일하게 도포하는 단계;
(e) 상기 제2용액을 경화하고, 상기 마이크로패턴 상에 나노패턴을 인쇄하는 단계;
(f) 상기 제2플레이트를 상기 나노패턴으로부터 분리하는 단계; 및
(g) 상기 나노패턴 상에 평탄화층을 형성하는 단계;를 포함하고,
상기 마이크로패턴의 반복단위 상에 인쇄되는 상기 나노패턴의 수는 상기 반복단위의 직경에 의하여 결정되고,
상기 평탄화층의 굴절율은 상기 마이크로패턴 및 상기 나노패턴의 굴절율에 비하여 작은 것을 특징으로 하는 형광체용 도광층의 제조방법.
(A) uniformly applying a first solution containing the first nanoparticles on the first plate;
(b) curing the first solution to form a micro pattern;
(c) separating the first plate from the micropattern;
(d) uniformly applying a second solution containing the second nanoparticles on the second plate;
(e) curing the second solution and printing a nanopattern on the micropattern;
(f) separating the second plate from the nanopattern; And
(g) forming a planarization layer on the nanopattern; including,
The number of nanopatterns printed on the repeating unit of the micropattern is determined by the diameter of the repeating unit,
A method of manufacturing a light guide layer for phosphors, characterized in that the refractive index of the planarization layer is smaller than that of the micropattern and the nanopattern.
상기 평탄화층은 도광층이 직접적으로 외부에 노출되는 것을 방지하고, 상기 도광층이 물리적, 화학적으로 마모되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 형광체용 도광층의 제조방법.
According to claim 1,
The planarization layer is a method of manufacturing a light guide layer for a phosphor, characterized in that to prevent the light guide layer directly exposed to the outside, and to prevent the light guide layer is physically and chemically worn.
상기 나노패턴은 모스아이패턴인 것을 특징으로 하는 형광체용 도광층의 제조방법.
According to claim 1,
The nano-pattern is a method of manufacturing a light guide layer for phosphors, characterized in that a mos-eye pattern.
상기 제1나노입자 및 제2나노입자는 각각 SiO2, TiO2, ITO, ATO, ZrO2, Al2O3로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 금속산화물인 것을 특징으로 하는 형광체용 도광층의 제조방법.
According to claim 1,
The first nanoparticles and the second nanoparticles are SiO 2 , TiO 2 , ITO, ATO, ZrO 2 , Al 2 O 3 At least one metal oxide selected from the group consisting of a light guide layer for phosphors characterized in that the manufacturing method .
상기 제1나노입자 및 제2나노입자는 각각 형광물질인 것을 특징으로 하는 형광체용 도광층의 제조방법.
According to claim 1,
Each of the first nanoparticles and the second nanoparticles is a method of manufacturing a light guide layer for phosphors, each of which is a fluorescent material.
상기 마이크로패턴 및 나노패턴의 굴절율은 각각 1 내지 2.7 사이인 것을 특징으로 하는 형광체용 도광층의 제조방법.
According to claim 1,
The micropattern and nano-pattern have a refractive index of 1 to 2.7, respectively, the method of manufacturing a light guide layer for phosphor.
상기 평탄화층의 굴절율은 1 내지 2.7 사이인 것을 특징으로 하는 형광체용 도광층의 제조방법.
According to claim 1,
A method of manufacturing a light guide layer for phosphors, characterized in that the flattening layer has a refractive index of 1 to 2.7.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따라 제조되고, 상기 형광층의 일면에 적층된 형광체용 도광층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.Fluorescent layer; And
A lighting device comprising: a light guide layer for phosphors manufactured according to any one of claims 1 to 7, and stacked on one surface of the fluorescent layer.
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