KR102135433B1 - 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자 - Google Patents

녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자 Download PDF

Info

Publication number
KR102135433B1
KR102135433B1 KR1020170055670A KR20170055670A KR102135433B1 KR 102135433 B1 KR102135433 B1 KR 102135433B1 KR 1020170055670 A KR1020170055670 A KR 1020170055670A KR 20170055670 A KR20170055670 A KR 20170055670A KR 102135433 B1 KR102135433 B1 KR 102135433B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
phosphor
emitting device
micro light
light emitting
green micro
Prior art date
Application number
KR1020170055670A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180121227A (ko
Inventor
이동욱
권혁용
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170055670A priority Critical patent/KR102135433B1/ko
Publication of KR20180121227A publication Critical patent/KR20180121227A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102135433B1 publication Critical patent/KR102135433B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • H01L51/50—
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B33/00—Electroluminescent light sources
    • H05B33/12—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces
    • H05B33/14—Light sources with substantially two-dimensional radiating surfaces characterised by the chemical or physical composition or the arrangement of the electroluminescent material, or by the simultaneous addition of the electroluminescent material in or onto the light source
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K50/00—Organic light-emitting devices

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은, 광변환 효율이 높고 파장 조절이 용이하며 적은 사용량으로도 고휘도 및 고색순도를 구현할 수 있으며 우수한 내광성을 갖는 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자에 관한 것이다.

Description

녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자{PHOSPHOR COMPOSITION FOR GREEN MICRO LUMINOUS ELEMENT, COLOR CONVERSION FILM AND GREEN MICRO LUMINOUS ELEMENT USING THE SAME}
본 발명은 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 광변환 효율이 높고 파장 조절이 용이하며 적은 사용량으로도 고휘도 및 고색순도를 구현할 수 있으며 우수한 내광성을 갖는 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 그리고 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자에 관한 것이다.
마이크로 사이즈의 발광다이오드(LED)는 칩의 크기를 마이크로 사이즈로 제작함으로써, 구부렸을 때 깨지는 무기물의 단점을 극복하여 디자인 자유도를 높인 플렉서블 디스플레이 소자로 각광받고 있다. 또한, 각각의 화소를 따로따로 구동하게 함으로써 기존의 디스플레이 분야에서 필수요소였던 액정을 사용할 필요가 없어져 LED 칩으로부터 생성된 빛의 손실을 최소화하여 소비전력을 획기적으로 줄일 수 있다.
GaN 기반의 청색 LED 칩에 비해, In이 함유된 녹색 LED 칩의 경우 510 nm 초과의 장파장에서 효율이 급감함에 따라, 통상 510 nm 근처에서 적용되고 있으며, 이에 따른 휘도 및 색순도가 감소하는 한계가 있다.
이를 해결하기 위하여, 청색 LED 칩 또는 녹색 LED 칩의 표면에 YAG 형광체를 도포하여 540 nm 대의 장파장을 구현하려는 방안이 제안되었다. 그러나, YAG 형광체의 효율이 여전히 높지 않고, YAG와 같은 무기 형광체를 마이크로 사이즈의 LED 칩 표면에 도포하기 어려운 한계가 있었다.
이로 인해, 재료의 사용량을 크게 늘리고, 혼색을 피하기 위해 격벽 내부에 별도의 알루미늄 반사층을 형성하는 등의 공정 효율 감소가 수반될 수 밖에 없었다.
따라서, 광변환 효율이 높고 파장 조절이 용이하며 적은 사용량으로도 고휘도 및 고색순도를 구현할 수 있는 새로운 마이크로 디스플레이 소자의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 광변환 효율이 높고 파장 조절이 용이하며 적은 사용량으로도 고휘도 및 고색순도를 구현할 수 있으며 우수한 내광성을 갖는 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 상기 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물을 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자를 제공하기 위한 것이다.
본 명세서에서는, 바인더 수지; 상기 바인더 수지에 분산되고, 530 nm 내지 600 nm의 최대 발광 파장을 갖는 제1유기 형광체; 및 상기 바인더 수지에 분산되고, 600 nm 초과의 최대 발광 파장을 갖는 제2 유기 형광체를 포함하는 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물이 제공된다.
본 명세서에서는 또한, 상기 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물을 포함하는 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자가 제공된다.
이하 발명의 구체적인 구현예에 따른 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 명세서에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
발명의 일 구현예에 따르면, 바인더 수지; 상기 바인더 수지에 분산되고, 530 nm 내지 600 nm의 최대 발광 파장을 갖는 제1유기 형광체; 및 상기 바인더 수지에 분산되고, 600 nm 초과의 최대 발광 파장을 갖는 제2 유기 형광체를 포함하는 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물이 제공될 수 있다.
본 발명자들은 서로 상이한 광학적 특성을 갖는 2종의 유기 형광체를 복합하여 바인더 수지에 분산시키는 경우, 미세한 유기 형광체의 표면을 캡슐화(Encapsulation)한다거나 별도의 배리어(Barrier)층을 도입하지 않고도 유기 형광체의 내광성을 현저히 향상시킴으로서 제조원가를 크게 낮출 수 있다는 점을 실험을 통하여 확인하고 발명을 완성하였다.
구체적으로, 기존에 유기 형광체를 이용한 디스플레이 소자의 경우, 1종의 유기 형광체만을 투입함에 따라, 지속적으로 빛을 받게 되는 경우 유기 형광체가 산화 또는 분해되어 발광효율이 급격히 감소하는 문제가 있었다.
그러나, 상기 일 구현예에서는 530 nm 내지 600 nm의 최대 발광 파장을 갖는 제1유기 형광체를 600 nm 초과의 최대 발광 파장을 갖는 제2 유기 형광체와 혼합하는 특정의 조성을 채택함에 따라, 상기 제1 유기 형광체로부터 생성된 활성산소가 제1 유기 형광체 대신 제2 유기 형광체를 공격함으로써 제1 유기 형광체의 산화 또는 분해를 방지하게 되어, 제1 유기 형광체의 내광성을 확보할 수 있다.
상기 제2유기 형광체는 600 nm 초과의 최대 발광 파장을 가지므로, 제2유기 형광체로부터 발광되는 빛은 녹색 마이크로 발광소자에 있어서 불필요한 빛에 해당하므로, 컬러필터 등을 통해 제거되어야 한다. 따라서, 상기 일 구현예와 같이, 제1유기 형광체와 제2 유기 형광체를 혼합할 경우, 제2유기 형광체가 제1유기 형광체를 대신하여 분해됨에 따라, 제1유기 형광체의 분해속도를 낮추어 제1유기 형광체의 내광성을 충분히 확보하면서, 제2유기 형광체로부터 발생되는 불필요한 파장대 빛의 방출을 최소화하여 보다 선명한 녹색 마이크로 발광소자를 구현할 수 있다.
또한, 상기 제1 유기 형광체는 상대적으로 장파장의 빛을 발광하는 광학적 특성을 가짐에 따라, 상기 일 구현예의 형광체 조성물이 적용되는 녹색 마이크로 발광소자의 시감도가 향상되어 보다 밝고 선명한 녹색 빛을 구현할 수 있게 된다. 구체적으로, 상기 일 구현예의 형광체 조성물이 적용되지 않은 녹색 마이크로 발광소자의 경우 510 nm 내지 520 nm의 녹색 빛을 방출하는 반면, 상기 제1 유기 형광체를 포함한 형광체 조성물은 540nm 대의 장파장의 빛을 발광할 수 있게 된다.
따라서, 상기 일 구현예의 형광체 조성물은 녹색 마이크로 발광소자에 적용되는 특정한 용도를 가지고 있으며, 상기 일 구현예의 형광체 조성물의 향상된 내광성 및 고색순도 등의 목적 및 효과는 녹색 마이크로 발광소자에 적용된 경우에 한하여 구현될 수 있다.
이하에서는 상기 일 구현예의 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물에 대해 세부적으로 설명하기로 한다.
바인더 수지
상기 바인더 수지는 후술하는 2종의 유기 형광체(제1 유기 형광체, 제2 유기 형광체)를 분산된 상태로 녹색 마이크로 발광소자에 접착 내지 점착시키는 역할로 사용될 수 있다.
상기 바인더 수지의 예가 구체적으로 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 열가소성 고분자 또는 열경화성 고분자를 제한없이 사용할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 상기 바인더 수지는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)와 같은 폴리(메트)아크릴계, 폴리카보네이트계(PC), 폴리스티렌계(PS), 폴리아릴렌계(PAR), 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN), 폴리비닐리덴플루오라이드계(PVDF), 개질된 폴리비닐리덴플루오라이드계(modified-PVDF) 등이 사용될 수 있다.
제1 유기 형광체
상기 제1 유기 형광체는 530 nm 내지 600 nm의 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 유기 형광체의 최대 흡수 파장이 400 nm 내지 500 nm일 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 유기 형광체는 청색 광을 흡수하여 녹색 광을 방출하는 녹색 형광체를 포함할 수 있다.
본 명세서에 있어서, 최대 발광 파장이란, 400 nm 내지 800 nm의 가시광선 파장영역 가운데 가장 낮은 광흡수율을 갖는 파장대를 의미하며, 최대 흡수 파장이란, 400 nm 내지 800 nm의 가시광선 파장영역 가운데 가장 높은 광흡수율을 갖는 파장대를 의미한다.
본 명세서에 있어서, 청색 광, 녹색 광 및 적색 광은 당기술분야에 알려져 있는 정의가 사용될 수 있으며, 예컨대 청색 광은 400 nm 내지 500 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이고, 녹색 광은 500 nm 내지 600 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이며, 적색 광은 600 nm 내지 780 nm 의 파장에서 선택되는 파장을 갖는 광이다.
본 명세서에 있어서, 녹색 형광체는 청색 광의 적어도 일부를 흡수하여 녹색 광을 방출하고, 적색 형광체는 청색 광 또는 녹색 광의 적어도 일부를 흡수하여 적색 광을 방출한다. 예컨대, 적색 형광체는 청색 광 뿐만 아니라 500 nm 내지 600nm 사이의 파장의 광을 흡수할 수도 있다.
따라서, 상기 제1 유기 형광체에 대하여, 예를 들어 450 nm에서 발광 피크를 가지고 반치폭이 40 nm 이하이며 발광 강도 분포가 모노모달(monomodal)한 청색광을 조사하게 되면, 530 nm 내지 600 nm, 또는 530 nm 내지 560 nm 범위 내에서 최대 발광 파장을 나타낼 수 있다.
상기 제1 유기 형광체의 구체적인 예로는 피로메텐(pyrromethene)계 화합물 또는 페릴렌(Perylene)계 화합물이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 알콕시아릴 작용기 또는 할로겐화아릴 작용기를 함유한 피로메텐계 화합물; 또는 페릴렌디이미드(Perylenediimide)계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 알콕시아릴 작용기는 탄소수 1 내지 5의 알콕시기가 치환된 아릴기로서, 예를 들어 4-메톡시페닐기를 들 수 있다. 상기 할로겐화아릴 작용기는 할로겐이 치환된 아릴기로서, 예를 들어 4-플루오르화페닐기를 들 수 있다.
상기 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알콕시아릴 작용기 또는 할로겐화아릴 작용기를 함유한 피로메텐계 화합물의 구체적인 예로는 하기 구조식1의 화합물, 상기 페릴렌디이미드계 화합물의 구체적인 예로는 하기 구조식3과 같은 화합물 등이 사용될 수 있으나, 하기 예들로만 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
[구조식1]
Figure 112017042300955-pat00001
[구조식3]
Figure 112017042300955-pat00002
제2 유기 형광체
상기 제2 유기 형광체는 제1 유기 형광체로부터 생성된 활성산소에 의해 제1 유기 형광체가 산화 또는 분해되는 것을 방지하여, 제1 유기 형광체에 의한 내광성을 확보할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 유기 형광체의 분해속도가 제1 유기 형광체의 분해속도보다 빠를 수 있다. 상기 제2 유기 형광체의 분해속도와 제1 유기 형광체의 분해속도는 모두 상기 제1유기 형광체와 제2유기 형광체가 조성물 내에 공존하는 경우로 한정되어 정의된다. 즉, 상기 일 구현예의 조성물 내에 제1유기 형광체와 제2유기 형광체 가운데 어느 하나가 완전히 분해되어 존재하지 않는 경우 이후부터는 상기 분해속도를 정의할 수 없는 것이다.
보다 구체적으로 예를 들면, 상기 분해속도는 초기분해속도를 의미할 수 있고, 상기 초기분해속도는 상기 일 구현예의 형광체 조성물에 광조사가 시작되는 시점으로부터 약 500시간 이내, 또는 약 300시간 이내, 또는 약 200시간 이내, 또는 약 100시간 이내의 분해속도를 의미할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 또는 제2 유기 형광체의 광조사에 따른 분해속도(또는 초기분해속도)는 하기 수학식과 같이 광조사 시간 변화에 따른 형광체 중량감소량을 의미할 수 있으며, 상기 분해속도가 클수록 단위시간동안 형광체의 중량감소가 많아지는 것을 의미한다.
[수학식]
분해속도 = (W0-Wt)/ t
상기 수학식에서 t는 광조사가 진행된 시간, W0는 최초 형광체 중량, Wt는 t 시간 동안 광조사 진행한 후의 형광체 중량을 각각 의미한다. 이때 광조사의 구체적인 예가 크게 한정되는 것은 아니나, 예를 들어 450 nm에서 발광 피크를 가지고 반치폭이 40 nm 이하이며 발광 강도 분포가 모노모달(monomodal)한 청색광을 조사할 수 있다.
이처럼, 상기 일 구현예의 형광체 조성물 내에 제1유기 형광체와 제2유기 형광체가 포함된 경우, 상기 제2 유기 형광체의 분해속도가 제1 유기 형광체의 분해속도보다 빠름에 따라, 상기 제1 유기 형광체가 의한 녹색광이 보다 오랜시간 선명하게 구현될 수 있어, 상기 일 구현예의 형광체 조성물이 우수한 내광성과 함께 고색순도를 확보할 수 있다.
상기 제2 유기 형광체는 600 nm 초과, 또는 600 nm 초과 750 nm이하의 최대 발광 파장을 가질 수 있다. 이처럼, 상기 제2유기 형광체는 600 nm 초과의 최대 발광 파장을 가지므로, 제2유기 형광체로부터 발광되는 빛은 녹색 마이크로 발광소자에 있어서 불필요한 빛에 해당하므로, 컬러필터 등을 통해 제거되어야 한다.
따라서, 상기 일 구현예와 같이, 제1유기 형광체와 제2 유기 형광체를 혼합할 경우, 제2유기 형광체가 제1유기 형광체를 대신하여 분해됨에 따라, 제1유기 형광체의 분해속도를 낮추어 제1유기 형광체의 내광성을 충분히 확보하면서, 제2유기 형광체로부터 발생되는 불필요한 파장대 빛의 방출을 최소화하여 보다 선명한 녹색 마이크로 발광소자를 구현할 수 있다.
또한, 상기 제2 유기 형광체의 최대 흡수 파장이 400 nm 내지 560 nm일 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 유기 형광체는 청색 내지 녹색 광을 흡수하여 적색 광을 방출하는 적색 형광체, 또는 청색 내지 녹색 광을 흡수하여 주황색 광을 방출하는 주황색 형광체를 포함할 수 있다.
상기 제2 유기 형광체는 상기 제1 유기 형광체에서 발광한 빛을 흡수할 수 있다. 다만, 상기 제2 유기 형광체는 상기 제1 유기 형광체에서 발광한 모든 빛을 흡수하는 것이 아니고, 상기 제1 유기 형광체에서 발광한 빛의 일부를 흡수할 수 있다.
구체적으로, 상기 제2 유기 형광체는 상기 제1 유기 형광체에서 발광한 빛 전체양의 1% 내지 50%를 흡수할 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 유기 형광체와 제2 유기 형광체가 혼합되더라도 혼합 조성물 내에서 제1 유기 형광체로부터 발광된 녹색광의 세기가 유지될 수 있다.
이때, 상기 제1 유기 형광체 100 중량부에 대하여 상기 제2 유기 형광체의 함량이 0.1 중량부 내지 50 중량부, 또는 1 중량부 내지 20 중량부일 수 있다.
상기 제1 유기 형광체에 대하여 상기 제2 유기 형광체의 함량이 지나치게 감소하게 되면, 상기 제2 유기 형광체의 분해에 의한 제1유기 형광체의 내광성 향상효과가 충분히 구현되기 어려울 수 있다.
또한, 상기 제1 유기 형광체에 대하여 상기 제2 유기 형광체의 함량이 지나치게 증가하게 되면, 상기 제2유기 형광체가 제1 유기 형광체의 발광영역 대부분을 흡수하여, 제1 유기 형광체에 의한 녹색발광이 충분히 구현되기 어려운 한계가 있다.
상기 제2 유기 형광체의 구체적인 예로는 피로메텐, 페릴렌, 프탈로시아닌, 안트라센, 또는 피렌 계열의 화합물이 사용될 수 있으며, 바람직하게는 아릴기 또는 디벤조퓨란일 작용기를 함유한 피로메텐계 화합물을 사용할 수 있다.
상기 아릴기는 특별히 한정되지 않으나 탄소수 6 내지 60인 것이 바람직하며, 단환식 아릴기 또는 다환식 아릴기일 수 있다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 30이다. 일 실시상태에 따르면, 상기 아릴기의 탄소수는 6 내지 20이다. 상기 아릴기가 단환식 아릴기로는 페닐기, 바이페닐기, 터페닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 다환식 아릴기로는 나프틸기, 안트라세닐기, 페난트릴기, 파이레닐기, 페릴레닐기, 크라이세닐기, 플루오레닐기 등이 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 아릴기는 필요에 따라 탄소수 1 내지 20의 직쇄 또는 분지쇄의 알킬기로 치환될 수 있다. 알킬기의 구체적인 예로는 메틸, 에틸, 프로필, n-프로필, 이소프로필, 부틸, n-부틸, 이소부틸, tert-부틸, sec-부틸, 1-메틸-부틸, 1-에틸-부틸, 펜틸, n-펜틸, 이소펜틸, 네오펜틸, tert-펜틸, 헥실, n-헥실, 1-메틸펜틸, 2-메틸펜틸, 4-메틸-2-펜틸, 3,3-디메틸부틸, 2-에틸부틸, 헵틸, n-헵틸, 1-메틸헥실, 시클로펜틸메틸, 시클로헥틸메틸, 옥틸, n-옥틸, tert-옥틸, 1-메틸헵틸, 2-에틸헥실, 2-프로필펜틸, n-노닐, 2,2-디메틸헵틸, 1-에틸-프로필, 1,1-디메틸-프로필, 이소헥실, 2-메틸펜틸, 4-메틸헥실, 5-메틸헥실 등이 있다. 상기 알킬기 치환 아릴기의 바람직한 예로는 4-t-부틸페닐기를 들 수 있다.
상기 디벤조퓨란일 작용기를 함유한 피로메텐계 화합물의 구체적인 예로는 하기 구조식2와 같은 화합물 등이 사용될 수 있으나, 하기 예들로만 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
[구조식2]
Figure 112017042300955-pat00003
형광체 조성물
상기 형광체 조성물은 녹색 마이크로 발광소자용도로 사용될 수 있다. 상기 녹색 마이크로 발광소자는 마이크로 사이즈를 가지면서 녹색광을 발광하는 소자로서, 구체적으로 발광 다이오드(LED)를 사용할 수 있다.
상기 형광체 조성물에 함유된 제1 유기 형광체, 또는 제2 유기 형광체는 각각 0.5 나노미터(nm) 내지 10 나노미터(nm)의 평균 직경을 가질 수 있다. 이와 같이 나노단위의 미세 직경을 가짐에 따라, 직경이 10 ㎛ 내지 100㎛인 마이크로 발광소자 내에 적용될 수 있다.
한편, 상기 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물의 최대 발광 파장이 530 nm 내지 600 nm, 또는 530 nm 내지 560 nm 일 수 있으며, 상기 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물의 최대 발광 파장이 530 nm 미만으로 감소하면, 시감도가 감소하여 색선명도가 감소하는 문제가 있고, 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물의 최대 발광 파장이 600 nm 초과로 증가하면 녹색의 색순도가 감소하여 녹색 마이크로 발광소자로 적용이 어렵다.
상기 형광체 조성물에는 필요에 따라 첨가제가 첨가될 수 있으며, 예컨대 실리카, 티타니아, 지르코니아, 알루미나 분말과 같은 광확산제가 첨가될 수 있다. 또한, 광확산 입자의 안정적인 분산을 위하여 분산제가 추가로 첨가될 수도 있다.
상기 형광체 조성물 내부에 광확산제를 분산시킴으로서, 별도의 광학산 필름을 사용하는 것에 비하여, 부착 공정을 생략할 수 있을 뿐만 아니라, 더 높은 휘도를 나타낼 수 있다.
상기 광확산 입자로는 바인더 수지 대비 굴절율이 높은 입자가 사용될 수 있으며, 예컨대 TiO2, 실리카, 보로실리케이트, 알루미나, 사파이어, 공기 또는 다른 가스, 공기- 또는 가스-충진된 중공 비드들 또는 입자들(예컨대, 공기/가스-충진된 유리 또는 폴리머); 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 아크릴, 메틸 메타크릴레이트, 스티렌, 멜라민 수지, 포름알데히드 수지, 또는 멜라민 및 포름알데히드 수지를 비롯한 폴리머 입자들, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함한다.
상기 광확산 입자의 입경은 0.1 마이크로미터 내지 5 마이크로미터의 범위내, 예컨대 0.3 마이크로미터 내지 1 마이크로미터 범위내일 수 있다. 광확산 입자의 함량은 필요에 따라 정해질 수 있으며, 예컨대 바인더 수지 부피 100부를 기준으로 약 3 내지 30 중량부 범위내일 수 있다.
상기 형광체 조성물은 제1유기 형광체, 제2유기 형광체가 바인더 수지 내에 분산되어 있는 상태라면 그 제조방법은 특별히 한정되지 않는다.
일 예에 따르면, 상기 형광체 조성물은 제1유기 형광체 및 제2유기 형광체를 용매에 녹여 제1 용액을 준비하고, 바인더 수지를 용매에 녹여 제2 용액을 준비하고, 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합할 때, 균질하게 섞는 것이 바람직하다. 그러나, 이에 한정되지 않고, 용매에 제1유기 형광체 및 제2유기 형광체와 수지를 동시에 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 제1유기 형광체 및 제2유기 형광체를 녹이고 이어서 수지를 첨가하여 녹이는 방법, 용매에 수지를 녹이고 이어서 제1유기 형광체 및 제2유기 형광체를 첨가하여 녹이는 방법 등이 사용될 수 있다.
상기 용액 중에 포함되어 있는 수지로는 전술한 바인더 수지 재료, 이 바인더 수지 수지로 경화가능한 모노머, 또는 이들의 혼합이 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 바인더 수지 수지로 경화가능한 모노머로는 (메트)아크릴계 모노머가 있으며, 이는 UV 경화에 의하여 바인더 수지 재료로 형성될 수 있다. 이와 같이 경화가능한 모노머를 사용하는 경우, 필요에 따라 경화에 필요한 개시제가 더 첨가될 수 있다.
상기 용매로는 특별히 한정되지 않으며, 상기 코팅 공정에 악영향을 미치지 않으면서 추후 건조에 의하여 제거될 수 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 상기 용매의 비제한적인 예로는 톨루엔, 자일렌, 아세톤, 클로로포름, 각종 알코올계 용매, MEK(메틸에틸케톤), MIBK(메틸이소부틸케톤), EA(에틸에세테이트), 부틸아세테이트, 사이클로헥사논 (cyclohexanone), PGMEA(프로필렌글리콜 메틸에틸아세테이트), 다이옥산(dioxane), DMF(디메틸포름아미드), DMAc(디메틸아세트아미드), DMSO(디메틸술폭사이드), NMP(N-메틸-피롤리돈) 등이 사용될 수 있으며, 1 종 또는 2 종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 제1 용액과 제2 용액을 사용하는 경우, 이들 각각의 용액에 포함되는 용매는 동일할 수도 있고, 상이할 수도 있다. 상기 제1 용액과 상기 제2 용액에 서로 상이한 종류의 용매가 사용되는 경우에도, 이들 용매는 서로 혼합될 수 있도록 상용성을 갖는 것이 바람직하다.
필요에 따라, 상기 수지 용액에 광확산 입자를 첨가할 수 있다. 상기 광확산 입자를 상기 수지 용액 중에 분산시키는 공정을 추가로 수행할 수도 있다.
발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 일 구현예의 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물을 포함하는 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름이 제공될 수 있다.
상기 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물에 관한 내용은 상기 일 구현예에서 상술한 내용을 모두 포함한다.
상기 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름은 60 ℃ 조건하에서 300 시간 이상 초기 휘도의 90% 이상을 유지할 수 있다. 보다 구체적으로 상기 다른 구현예의 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름이 코팅된 마이크로 발광소자 패널에 대하여, 초기 휘도값(L0)과 60 ℃ 온도의 챔버에 설치하고 시간 경과에 따른 휘도(L1)를 각각 측정하여, 하기 수학식에 따라 잔류 휘도를 계산하였을 때, 300 시간 이상에서도 잔류휘도가 0.9 이상일 수 있다.
[수학식]
잔류휘도 = 경과된 시간에서 측정된 휘도값(L1) / 초기 휘도값(L0)
상기 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름은 60 ℃ 조건하에서 300 시간 이상 초기 휘도의 90% 미만으로 감소하게 되면, 상기 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름에 내광성이 현저히 감소하는 한계가 있다.
상기 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름은 두께가 2 내지 200 마이크로미터일 수 있다. 특히, 상기 색변환 필름은 두께가 2 내지 20 마이크로미터의 얇은 두께에서도 높은 휘도를 나타낼 수 있다.
상기 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름의 최대 발광 파장이 530 nm 내지 600 nm, 또는 530 nm 내지 560 nm 일 수 있다.
상기 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름은 상기 일 구현예의 상기 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물을 코팅하고 건조하거나, 압출하여 필름화함으로써 제조될 수 있다.
상기 코팅 방법으로는 공지된 다양한 방식을 이용할 수 있으며, 예컨대 다이(die) 코터가 사용될 수도 있고, 콤마(comma) 코터, 역콤마(reverse comma) 코터 등 다양한 바 코팅 방식이 사용될 수도 있다.
상기 바인더 수지 수지로 경화가능한 모노머를 사용하는 경우, 상기 건조 전에 또는 건조와 동시에 경화, 예컨대 UV 경화를 수행할 수 있다.
상기 압출하여 필름화하는 경우에는 당기술분야에 알려져 있는 압출 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대, 유기 형광체를 폴리카보네이트계(PC), 폴리(메트)아크릴계, 스티렌-아크릴로니트릴계(SAN)와 같은 수지를 함께 압출함으로써 색변환 필름을 제조할 수 있다.
발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 다른 구현예의 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름을 포함하는 녹색 마이크로 발광소자가 제공될 수 있다. 상기 녹색 마이크로 발광소자는 상술한 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물 또는 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름을 사용하여 통상적인 방법으로 제조될 수 있고, 이들의 형태나 종류 역시 특히 제한되지 않는다.
상기 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름에 관한 내용은 상기 다른 구현예에서 상술한 내용을 모두 포함한다.
상기 녹색 마이크로 발광소자의 직경이 10 ㎛ 내지 100㎛이며, 상기 녹색 마이크로 발광소자의 최대 발광 파장이 530 nm 내지 600 nm, 또는 530 nm 내지 560 nm 일 수 있다.
본 발명에 따르면, 광변환 효율이 높고 파장 조절이 용이하며 적은 사용량으로도 고휘도 및 고색순도를 구현할 수 있으며 우수한 내광성을 갖는 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자가 제공될 수 있다.
발명을 하기의 실시예에서 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 2: 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물 및 색변환필름의 제조>
실시예1
(1) 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물
하기 구조식1의 BODIPY(boron-dipyrromethene)계 형광체[최대발광파장 : 540nm] 및 구조식2의 BODIPY(boron-dipyrromethene)계 형광체[최대발광파장 : 620nm]를 톨루엔(Toluene)에 녹여 제1 용액을 제조하였다.
[구조식1]
Figure 112017042300955-pat00004
[구조식2]
Figure 112017042300955-pat00005
열가소성 수지인 SAN(Styrene-Acrylonitrile)를 톨루엔(Toluene)에 녹여 제2 용액을 제조하였다. 상기 제1 용액과 제2 용액을 혼합하였으며, 이 때 혼합한 최종 용액에서 상기 구조식 1의 형광체가 상기 열가소성 수지 100 중량부 대비 1 중량부, 상기 구조식 2의 형광체가 상기 열가소성 수지 100 중량부 대비 0.1 중량부로 함유되었다. 상기 혼합된 용액에 약 400 nm 입경의 TiO2　입자를 상기 열가소성 수지 100 중량부 대비 3 중량부로 첨가하여 균질하게 혼합하여 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물을 제조하였다.
(2) 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름
상기 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물을 녹색 칩(chip)이 설치된 마이크로 발광소자 패널 상에 코팅한 후 건조하여 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름을 제조하였다.
실시예 　2
상기 구조식 1의 형광체 대신 하기 구조식 3의 Perylene계 형광체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물 및 색변환필름을 제조하였다.
[구조식3]
Figure 112017042300955-pat00006
비교예 　1
상기 구조식 2의 형광체를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물 및 색변환필름을 제조하였다.
비교예 　2
상기 구조식 2의 형광체를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 2와 동일하게 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물 및 색변환필름을 제조하였다.
< 실험예 : 실시예 및 비교예에서 얻어진 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름의 물성 측정>
상기 실시예 및 비교예에서 얻어진 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름의 물성을 하기 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표에 나타내었다.
1. 내광성
상기 실시예 및 비교예의 색변환 필름이 코팅된 마이크로 발광소자 패널에 대하여, 초기 휘도값(L0)과 60 ℃ 온도의 챔버에 설치하고 시간 경과에 따른 휘도(L1)를 각각 측정하여, 하기 수학식에 따라 잔류 휘도를 계산하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. 상기 잔류 휘도값이 클수록 내광성이 우수함을 의미한다.
[수학식]
잔류휘도 = 경과된 시간에서 측정된 휘도값(L1) / 초기 휘도값(L0)
실험예 결과
시간(Hr) 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2
0 1.00 1.00 1.00 1.00
100 1.03 1.01 0.92 0.90
200 1.04 1.00 0.87 0.84
300 1.01 0.99 0.82 0.77
400 0.99 0.97 0.78 0.72
500 0.99 0.96 0.74 0.68
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 실시예1의 경우 300 시간의 열처리 후 휘도값이 1.01로 측정되었고, 실시예2의 경우 300 시간의 열처리 후 휘도값이 0.99로 측정되는 등, 300 시간 내지 500 시간 동안의 열처리시에도 초기 휘도 대비 90% 이상으로 휘도의 큰 변화없이 안정하게 유지되었음을 확인할 수 있다.
반면, 비교예1의 경우 300 시간의 열처리 후 휘도값이 0.82 로 측정되었고, 비교예2의 경우 300 시간의 열처리 후 휘도값이 0.77로 측정되어, 300 시간 내지 500 시간 동안의 열처리시 초기 휘도에 비해 90% 미만으로 휘도가 크게 감소하는 것을 확인할 수 있다.
이로부터, 상기 실시예와 같이 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물에 녹색 형광체 및 적색 형광체를 혼합하는 경우, 녹색 형광체만을 함유한 비교예에 비해 내광성이 향상됨을 확인할 수 있다.

Claims (14)

  1. 바인더 수지;
    상기 바인더 수지에 분산되고, 530 nm 내지 600 nm의 최대 발광 파장을 갖는 제1유기 형광체; 및
    상기 바인더 수지에 분산되고, 600 nm 초과의 최대 발광 파장을 갖는 제2 유기 형광체를 포함하고,
    상기 제2 유기 형광체의 하기 수학식의 분해속도가 제1 유기 형광체의 하기 수학식의 분해속도보다 빠르고,
    최대 발광 파장이 530 nm 내지 600 nm인, 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물:
    [수학식]
    분해속도 = (W0-Wt)/ t
    상기 수학식에서 t는 광조사가 진행된 시간, W0는 최초 형광체 중량, Wt는 t 시간 동안 광조사 진행한 후의 형광체 중량을 각각 의미한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유기 형광체 100 중량부에 대하여 상기 제2 유기 형광체의 함량이 0.1 중량부 내지 50 중량부인, 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유기 형광체는 상기 제1 유기 형광체에서 발광한 빛을 흡수하는, 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 유기 형광체는 상기 제1 유기 형광체에서 발광한 빛 전체양의 1% 내지 50%를 흡수하는, 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유기 형광체의 최대 흡수 파장이 400 nm 내지 560 nm인, 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 유기 형광체는 아릴기 또는 디벤조퓨란일 작용기를 함유한 피로메텐계 화합물을 포함하는, 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유기 형광체는 알콕시아릴 작용기 또는 할로겐화아릴 작용기를 함유한 피로메텐계 화합물; 또는 페릴렌디이미드(Perylenediimide)계 화합물을 포함하는, 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유기 형광체 또는 제2 유기 형광체의 평균 직경이 0.5 nm 내지 10 nm인, 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물.
  10. 제1항의 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물을 포함하는, 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름은 60 ℃ 조건하에서 300 시간 이상에서 하기 수학식에 따른 잔류 휘도가 0.9 이상인, 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름:
    [수학식]
    잔류휘도 = 경과된 시간에서 측정된 휘도값(L1) / 초기 휘도값(L0).
  12. 제10항의 녹색 마이크로 발광소자용 색변환 필름을 포함하는 녹색 마이크로 발광소자.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 녹색 마이크로 발광소자의 직경이 10 ㎛ 내지 100 ㎛인, 녹색 마이크로 발광소자.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 녹색 마이크로 발광소자의 최대 발광 파장이 530 nm 내지 600 nm인, 녹색 마이크로 발광소자.
KR1020170055670A 2017-04-28 2017-04-28 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자 KR102135433B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170055670A KR102135433B1 (ko) 2017-04-28 2017-04-28 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170055670A KR102135433B1 (ko) 2017-04-28 2017-04-28 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180121227A KR20180121227A (ko) 2018-11-07
KR102135433B1 true KR102135433B1 (ko) 2020-07-17

Family

ID=64363291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170055670A KR102135433B1 (ko) 2017-04-28 2017-04-28 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102135433B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011066227A (ja) 2009-09-17 2011-03-31 Toshiba Corp 白色ｌｅｄ光源、バックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ｔｖ
JP2012124356A (ja) 2010-12-09 2012-06-28 Sharp Corp 発光装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101196207B1 (ko) * 2010-11-05 2012-11-05 조성매 형광체를 이용한 녹색 발광 다이오드
US10597581B2 (en) * 2015-01-31 2020-03-24 Lg Chem, Ltd. Color conversion film, production method for same, and backlight unit and display device comprising same
KR20160094887A (ko) * 2015-01-31 2016-08-10 주식회사 엘지화학 광전환 소자 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
KR102176878B1 (ko) * 2015-09-25 2020-11-10 주식회사 엘지화학 함질소 고리 화합물 및 이를 포함하는 색변환 필름

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011066227A (ja) 2009-09-17 2011-03-31 Toshiba Corp 白色ｌｅｄ光源、バックライトユニット、液晶パネルおよび液晶ｔｖ
JP2012124356A (ja) 2010-12-09 2012-06-28 Sharp Corp 発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180121227A (ko) 2018-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105838353B (zh) 色彩转换膜、以及包括其的背光单元和显示设备
KR101802053B1 (ko) 색변환 필름, 이의 제조방법, 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
JP6661872B2 (ja) 化合物およびこれを含む色変換フィルム
US10401550B2 (en) Back-light unit and display apparatus comprising same
CN110730927B (zh) 显示装置
KR20160094892A (ko) 색변환 필름, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
JP2020526531A (ja) 含窒素化合物、これを含む色変換フィルム、およびこれを含むバックライトユニットおよびディスプレイ装置
KR102216397B1 (ko) 색변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
KR102150150B1 (ko) 색변환 필름, 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
KR102372626B1 (ko) 색변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
KR102135433B1 (ko) 녹색 마이크로 발광소자용 형광체 조성물, 이를 이용한 색변환 필름 및 녹색 마이크로 발광소자
KR102148070B1 (ko) 함질소 고리 화합물 및 이를 포함하는 색변환 필름
JP2020507921A (ja) 色変換フィルムを含む照明モジュール
KR20180013589A (ko) 색변환 필름, 및 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
KR102068387B1 (ko) 함질소 고리 화합물 및 이를 포함하는 색변환 필름
KR102531874B1 (ko) 색변환 필름, 이를 포함하는 백라이트 유닛 및 디스플레이 장치
KR20160094884A (ko) 색변환 필름 및 이의 제조방법 및 이를 포함하는 백라이트 유닛

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant