KR102447368B1 - 하이브리드형 백색 발광장치 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하이브리드형 백색 발광장치 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 기판; 청색 OLED 광원 시트; 및 상기 광원 시트에 의해 여기될 수 있는 형광체 박막을 적층된 형태로 포함하는, 본 발명에 따른 하이브리드형 백색 발광장치는 기존 대비 발광효율이 우수하고 균일한 색상을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 색변환이 용이하여, 원격 타입의 백색 조명으로서 유용하게 사용될 수 있다.

Description

하이브리드형 백색 발광장치 및 그의 제조방법{HYBRID-TYPE WHITE LIGHT EMITTING APPARATUS AND METHOD FOR PREPARING SAME}
본 발명은 청색 OLED(organic light emitting diode, 유기발광다이오드) 광원을 갖는 원격 타입의 하이브리드형 백색 발광장치(조명) 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
자발광 표시장치인 LED/OLED는 반영구적이면서 자외선 보다 장파장의 빛을 이용해 인체에도 무해하여 발광장치, 특히 조명으로서 유용하게 사용된다.
LED/OLED는 조사되는 빛의 파장에 따라 청색, 백색, 자외선 LED/OLED 등으로 나누어지는데, 저가의 청색 LED/OLED를 적색, 녹색, 황색, 주황색 형광체 또는 이들의 조합과 함께 사용하여 백색 조명으로 구현하려는 노력이 다양하게 수행되었다.
종래 백색 OLED 조명의 경우 백색을 구현하기 위해 다수의 유기 박막(2011 SID 기준 LGD는 11개의 유기 박막을 증착함)을 증착하여야 한다. 따라서 진공 챔버 내에, 유기 소재를 다양하게 넣을 수 있는 다수의 도가니(crucible)가 구비될 필요가 있는데, 이미 제작된 진공 챔버 내에 도가니를 추가하는 것이 불가능하여 장비가 셋업된 상태에서는 OLED 소자 구조를 유연하게 가져갈 수 없다는 단점이 있었다.
또한 다수의 유기 박막층을 통해 정공과 전자가 이동하기 때문에 OLED 소자의 효율을 상승시키거나 색변환하는 데에 많은 어려움이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 색변환이 용이한 원격 타입의 하이브리드형 백색 발광장치 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
기판;
청색 OLED 광원 시트; 및
상기 광원 시트에 의해 여기될 수 있는 형광체 박막
을 적층된 형태로 포함하는, 하이브리드형 백색 발광장치를 제공한다.
또한 본 발명은
(i) 기판 상에 청색 OLED 광원 시트를 적층시키는 단계; 및
(ii) 상기 청색 OLED 광원 시트 상에 형광체 페이스트 조성물을 코팅 또는 인쇄하여 형광체 박막을 형성하는 단계
를 포함하는, 상기 하이브리드형 백색 발광장치의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 하이브리드형 백색 발광장치는 기존 대비 발광효율이 우수하고 균일한 색상을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 색변환이 용이하여, 원격 타입의 백색 조명으로서 유용하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시양태에 따른 하이브리드형 백색 OLED 조명의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 하이브리드형 백색 OLED 조명의 형광체 박막 두께에 따른 파장별 발광강도의 변화를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 하이브리드형 백색 발광장치는
기판;
청색 OLED 광원 시트; 및
상기 광원 시트에 의해 여기될 수 있는 형광체 박막을 적층된 형태로 포함한다.
상기 기판으로는 통상적으로 사용되는 지지 역할을 하는 기판이라면 모두 사용할 수 있다.
(1) 청색 OLED 광원 시트
본 발명에 따른 청색 OLED 광원 시트는 통상적으로 사용되는 청색 발광의 OLED 광원 시트일 수 있다.
본 발명의 청색 OLED 광원 시트는 제1전극, 제2전극 및 상기 제1전극과 상기 제2전극 사이에 형성된 유기발광층을 적층된 형태로 포함할 수 있으며, 필요에 따라 추가의 보조층, 예컨대 정공주입층, 정공수송층, 전자수송층, 전자주입층 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때 상기 구성층들의 조성 및 두께는 통상적인 수준에서 적절히 선택할 수 있다.
(2) 형광체 박막
본 발명에 따른 형광체 박막은 광원 시트의 광원에 의해 여기될 수 있는 형광체를 포함하며, 형광체를 1 내지 50 중량%의 양으로 포함할 수 있다.
형광체 박막은 1 내지 500㎛, 바람직하게는 3 내지 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 형광체 박막은 광원 시트 상에 직접 코팅 또는 인쇄되어 형성되므로, 코팅 또는 인쇄 조건에 따라 다양한 두께로 형성될 수 있으며(두께 제어 용이) 그 두께에 따라 색변환을 용이하게 수행할 수 있다.
형광체 박막은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC) 및 불소(F)-함유 폴리머로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 매트릭스 수지(바인더 수지)를 포함하는 유연성을 가진 필름일 수 있으며, 이러한 매트릭스 수지 내부에 형광체가 고르게 분산된 형태를 갖는다.
상기 형광체는 적색, 녹색, 황색 및 주황색 형광체로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있으며, 형광체의 대표적인 예로는 Y3Al5O12:Ce (YAG), Lu3Al5O12 (LuAG), Lu3Al5O12:Ce, Y3(Al,Ga)5O12:Ce, alpha-SiAlON, Li-alpha-SiAlON:Eu, Ca-alpha-SiAlON:Eu, beta-SiAlON, (Lu,Gd)3Al5O12:Ce, Lu3Al5O12:Ce, (Sr,Ca)AlSiN3:Eu (SCASN), CaAlSiN3:Eu (CASN), (Sr,Ba)2Si5N8:Eu, Sr2Si5N8:Eu 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.
또한 형광체는 10nm 내지 100㎛, 바람직하게는 100nm 내지 10㎛의 입자 크기를 가질 수 있다.
본 발명의 일실시양태에 따른 하이브리드형 백색 OLED 조명의 단면도를 도 1에 나타내었다.
도 1을 참고로 하면, 본 발명의 하이브리드형 백색 OLED 조명은 하부 기판(100), 청색 OLED 광원 시트(200) 및 상기 광원 시트(200)에 의해 여기될 수 있는 형광체 박막(300)으로 이루어진다.
바람직하게는, 본 발명에 따르면, 청색 OLED 광원과 황색 형광체 또는 적색과 녹색의 형광체 박막의 조합이 제공되며, 상기 형광체 박막의 두께에 따라 색변환이 용이하게 가능하다.
상기 적색 형광체로는 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 및 Sr2Si5N8:Eu 중에서 선택된 1종 이상을; 상기 녹색 형광체로는 Lu3Al5O12:Ce 및 Y3(Al,Ga)5O12:Ce 중에서 선택된 1종 이상을; 그리고 상기 황색 형광체로는 (Lu,Gd)3Al5O12:Ce 및 Y3Al5O12:Ce 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 하이브리드형 백색 OLED 조명의 형광체 박막 두께에 따른 파장별 발광강도의 변화를 그래프로서 도 2에 나타내었다. 도 2에 기재된 Device의 형광체 박막의 두께는 각각 Device 1은 50㎛, Device 2는 40㎛, Device 3은 30㎛, Device 4는 20㎛, Device 5는 10㎛이다. 도 2의 그래프로부터, 형광체 박막의 두께를 변화시킴으로써 파장별 발광강도가 변화하여 색변환이 용이하게 가능함을 알 수 있다.
본 발명에 따른 하이브리드형 백색 발광장치의 제조방법은
(i) 기판 상에 청색 OLED 광원 시트를 적층시키는 단계; 및
(ii) 상기 청색 OLED 광원 시트 상에 형광체 페이스트 조성물을 코팅 또는 인쇄하여 형광체 박막을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 형광체 페이스트 조성물은 형광체 이외에도 바인더 수지, 첨가제 및 용매를 포함할 수 있으며, 상기 첨가제로는 분산제, 소포제, 레벨링제, 부착강화제 등을 1종 이상 사용할 수 있다. 형광체 페이스트 조성물은 바인더 수지를 1 내지 30 중량%의 양으로 포함할 수 있으며, 바인더 수지 100 중량부를 기준으로 형광체, 첨가제 및 용매를 각각 1 내지 50 중량부, 0.1 내지 3.0 중량부 및 17 내지 95 중량부의 양으로 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC) 및 불소(F)-함유 폴리머로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다. 상기 분산제, 소포제, 레벨링제, 부착강화제와 같은 첨가제 및 상기 용매는 통상적으로 사용되는 것들 중에서 적절히 선택될 수 있다.
광원 시트 상에 형광체 페이스트 조성물을 코팅 또는 인쇄하는 방법으로는 스크린 프린팅, 그라비아 인쇄, 롤투롤(Roll-to-Roll) 인쇄, 침지(dipping, 디핑) 코팅, 스프레이 코팅 또는 블레이드 코팅방식 등을 이용할 수 있으며, 코팅 또는 인쇄 후 자외선 또는 열을 이용하여 경화시킴으로써 형광체 박막을 형성할 수 있다.
이와 같이 형성된 본 발명에 따른 하이브리드형 백색 발광장치는 기존 대비 발광효율이 우수하고 균일한 색상을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 색변환이 용이하여, 원격 타입의 백색 조명으로서 유용하게 사용될 수 있다.
100: 기판
200: 청색 OLED 광원 시트
300: 형광체 박막

Claims (10)

  1. 기판;
    유기발광층을 포함하는 청색 OLED 광원 시트; 및
    상기 광원 시트에 의해 여기될 수 있는 형광체 박막
    을 적층된 형태로 포함하고,
    상기 형광체 박막은 적색과 녹색의 형광체 박막의 조합이고, 상기 적색의 형광체 박막에 포함되는 적색 형광체가 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 및 Sr2Si5N8:Eu 중에서 선택된 1종 이상이고, 상기 녹색의 형광체 박막에 포함되는 녹색 형광체가 Lu3Al5O12:Ce 및 Y3(Al,Ga)5O12:Ce 중에서 선택된 1종 이상이며,
    상기 형광체 박막이 두께 10㎛ 내지 50㎛의 유연성을 가진 필름이고,
    상기 형광체 박막의 두께에 따라 파장별 발광강도가 변화하는, 하이브리드형 백색 발광장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체 박막이 형광체를 1 내지 50 중량%의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 백색 발광장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 형광체가 100nm 내지 10㎛의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 백색 발광장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체 박막이 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리카보네이트(PC) 및 불소(F)-함유 폴리머로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택된 매트릭스 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 백색 발광장치.
  8. (i) 기판 상에 유기발광층을 포함하는 청색 OLED 광원 시트를 적층시키는 단계; 및
    (ii) 상기 청색 OLED 광원 시트 상에 형광체 페이스트 조성물을 코팅 또는 인쇄하여 형광체 박막을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 형광체 박막은 적색과 녹색의 형광체 박막의 조합이고, 상기 적색의 형광체 박막에 포함되는 적색 형광체가 (Sr,Ca)AlSiN3:Eu 및 Sr2Si5N8:Eu 중에서 선택된 1종 이상이고, 상기 녹색의 형광체 박막에 포함되는 녹색 형광체가 Lu3Al5O12:Ce 및 Y3(Al,Ga)5O12:Ce 중에서 선택된 1종 이상이며,
    상기 형광체 박막이 두께 10㎛ 내지 50㎛의 유연성을 가진 필름이고,
    상기 형광체 박막의 두께에 따라 파장별 발광강도가 변화하는, 하이브리드형 백색 발광장치의 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 형광체 페이스트 조성물이 바인더 수지를 1 내지 30 중량%의 양으로 포함하고, 바인더 수지 100 중량부를 기준으로 형광체, 첨가제 및 용매를 각각 1 내지 50 중량부, 0.1 내지 3.0 중량부 및 17 내지 95 중량부의 양으로 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 백색 발광장치의 제조방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 단계 (ii)의 코팅 또는 인쇄가 스크린 프린팅, 그라비아 인쇄, 롤투롤(Roll-to-Roll) 인쇄, 침지 코팅, 스프레이 코팅 또는 블레이드 코팅방식에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 하이브리드형 백색 발광장치의 제조방법.
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