KR20070052739A - 발광체, 조명장치 및 이것을 사용한 표시장치 - Google Patents

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요시아키 타카하시
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쇼와 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 제1 발광유닛 및 제1 발광유닛으로부터 방사된 광을 방사하는 제2 발광유닛을 포함하는 발광체로서, 제2 발광유닛이 이리듐 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 발광체에 관한 것이다. 상기 이리듐 화합물로서, L1L2L3Ir(여기서 L1, L2 및 L3는 이리듐에 배위된 유기 이좌배위자 리간드이고, 이들 리간드의 하나 이상은 질소원자 및 탄소원자와 배위되어 있다.)으로 표시되는 이리듐 착물이 바람직하고, 일반식(2)으로 표시되는 것을 들 수 있다. (여기서 X는 이리듐과 결합된 탄소원자 및 질소원자와 함께 방향족 킬레이트 리간드를 형성하는 원자단을 나타내고, n은 2 또는 3의 정수이고, 각 방향족 킬레이트기에 존재하는 복수의 X는 서로 같거나 달라도 좋고, 또한 L은 이좌배위자 유기 리간드를 나타내고 여기서 탄소원자 이외의 원자는 이리듐과 결합되어 있다.) 본 발명의 발광체는 색 재현 범위를 넓게 하는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 파장 성분을 함유하고, 단일의 전력공급장치 및 제어 시스템으로 작동할 수 있고, 구성요소의 광열화를 초래하지 않는다.

Description

발광체, 조명장치 및 이것을 사용한 표시장치{LIGHT-EMITTING BODY, LIGHTING DEVICE AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
(관련출원의 상호참조)
본 출원은 35 U.S.C. §111(b)의 조항하에 2004년 9월 9일에 출원된 미국 가출원 제60/608,099호, 2004년 10월 19일에 출원된 미국 가출원 제60/619,716호, 2004년 10월 28일에 출원된 미국 가출원 제60/622,608호 및 2005년 6월 16일에 출원된 미국 가출원 제60/690,915호의 출원일의 이익을 35 U.S.C. §119(e)(1)에 따라 주장하는 35 U.S.C. §111(a)의 규정하에 출원된 출원이다.
본 발명은 발광효율 및 연색성이 우수하고 수명이 긴 유기 형광염료를 사용하는 발광체, 조명 및 이것을 사용한 표시장치에 관한 것이다.
종래에, 조명장치 또는 비자체발광(non self luminous)형 표시장치의 광원으로서, 냉음극관 또는 발광다이오드가 사용되었다. 그러나, 냉음극관은 색 재현 범위가 좁고 연색성이 나쁘고, 또한 환경보호의 관점에서 수은의 사용은 문제를 내포하고 있다.
최근, 청색 발광다이오드가 개발되었고, 이것을 황색 발광 형광물질과 조합하여 얻어지는 백색 광원이 대중화되었다. 이 기술에서는, 청색 방사가 460nm 근방 에서 상기 방사파장에 의해 550~590nm의 범위에서 여기되었을 때 황색광을 방사하는 형광물질과 조합하여 백색광을 방사할 수 있다. 청색광에 의해 여기되었을 때 황색광을 방사하는 형광재료로서, 세륨활성 이트륨/알루미늄 옥사이드계 형광재료가 알려져 있다. 그러나, 상기 시스템은 광원에 순수한 녹색 및 적색 성분을 함유하지 않고; 따라서, 상기 조합은 디스플레이의 백라이트로 사용하는 경우에 조명으로서 연색성이 열등하고 색 재현 범위가 좁다고 하는 문제가 있다.
또한, 청색 발광다이오드와 현존하는 적색 및 녹색 발광다이오드를 조합하는 경우에, 색 재현 범위가 넓고 연색성이 우수한 백색광을 얻을 수 있다. 그러나, 3개의 발광다이오드를 사용해야 하므로, 3개의 전력공급장치 및 제어 시스템이 필요하여 시스템이 복잡해진다.
최근, UV 발광다이오드가 개발되었고, 이것을 UV광을 흡수하고 적색, 녹색 및 청색으로 방사하는 형광물질과 조합하여, 단일 발광다이오드를 사용하는 백색 광원을 실현하였다("Hakushoku LED Shoumei Sisutem no Koukido/koukouritu/choujyumyouka Gijyutu"(백색 LED 조명 시스템에서 높은 밝기, 높은 효율 및 긴 수명을 얻기 위한 기술)). 그러나, 상기 방법에서는, UV광에 의한 구성요소의 광열화를 방지할 수 없고; 따라서, 광원으로서 수명이 실질적으로 충분하지 않다.
또한, 현재의 LED 분야에서 파장을 변환시키는데 사용되는 형광재료의 예로는 Ce활성 이트륨/알루미늄 옥사이드 등의 옥사이드 및 Eu활성 시알론 등의 Eu활성 스트론튬 실리케이트 및 니트라이드가 열거되고, 일반적으로 이들 재료를 사용하는 경우에, 그 분말을 수지와 혼합한다. 이러한 경우에, 분말과 수지 사이의 경계에서 분리가 일어나는 경향이 있어 내구성 열화의 원인이 되고, 분말과 수지 사이에 굴절률의 차이가 나타나 특정 분말농도 및 특정 입자크기 분포의 경우에 은폐성 분말의 발생을 초래하고 높은 밝기를 얻는 것을 방해한다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 LED 광원의 각종 문제를 해소하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은 색 재현 범위를 넓게 하는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 파장 성분을 함유하고, 단일의 전력공급장치 및 제어 시스템으로 작동할 수 있고, 구성요소의 광열화를 초래하지 않는 발광체를 제공하는 것이다.
본 발명자는 예의 연구하였고, 그 결과 350~530nm의 파장영역에서 광을 흡수하고 높은 색 순도로 적색 및 녹색을 효과적으로 방사하는 특별한 이리듐 착물을 포함하는 유기 형광염료를 발견하였다. 또한, 본 발명자는 반도체에 전압을 공급했을 때 350~530nm의 파장영역에서 광을 발생시키는 질화갈륨 화합물과 이리듐 착물을 조합하여, 색도좌표 중의 모든 색을 발생할 수 있는 발광장치를 얻는 것에 성공하였고, 이것에 의해 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 이하의 형광물질 및 조명장치 및 이것을 사용한 표시장치에 관한 것이다.
1. 제1 발광유닛 및 제1 발광유닛으로부터 방사된 광을 방사하는 제2 발광유닛을 포함하는 발광체로서, 제2 발광유닛이 이리듐 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 발광체.
2. 1에 있어서, 상기 이리듐 화합물은 일반식(1)으로 표시되는 이리듐 착물인 것을 특징으로 하는 발광체.
Figure 112007002830510-PCT00001
여기서 L1, L2 및 L3는 이리듐에 배위된 유기 이좌배위자 리간드이고, 이들 리간드의 하나 이상은 질소원자 및 탄소원자와 배위되어 있다.
3. 2에 있어서, 상기 이리듐 착물은 일반식(2)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 발광체.
Figure 112007002830510-PCT00002
여기서 X는 이리듐과 결합된 탄소원자 및 질소원자와 함께 방향족 킬레이트 리간드를 형성하는 원자단을 나타내고, n은 2 또는 3의 정수이고, 각 방향족 킬레이트기에 존재하는 복수의 X는 서로 같거나 달라도 좋고, 또한 L은 이좌배위자 유기 리간드를 나타내고 여기서 탄소원자 이외의 원자는 이리듐과 결합되어 있다.
4. 3에 있어서, 상기 일반식(2)에서 [] 안은 일반식(3)으로 나타내는 구조식의 군에서 선택되는 어느 하나의 리간드인 것을 특징으로 하는 발광체.
Figure 112007002830510-PCT00003
여기서 점선은 이리듐과의 결합을 나타내고, 방향족환의 각 수소원자는 할로겐원자 또는 탄소원자가 1~15개인 유기기로 치환되어도 좋고, 또한 n이 복수인 경우에 리간드는 서로 달라도 좋다.
5. 3에 있어서, 상기 이리듐 착물은 일반식(4)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 발광체.
Figure 112007002830510-PCT00004
여기서 R1~R8은 수소원자, 할로겐원자 또는 탄소원자가 1~15개인 유기기를 독립적으로 나타내고, 서로 인접한 치환기(R1~R8)는 하나 이상의 위치에서 결합하여 축합된 환을 형성해도 좋고, n은 2 또는 3의 정수이고, [] 안에 표시되는 2 또는 3개의 리간드는 서로 동일하거나 달라도 좋고, 또한 L은 이좌배위자 유기 리간드를 나타내고 여기서 탄소원자 이외의 원자는 이리듐과 결합되어 있다.
6. 3에 있어서, 상기 이리듐 착물은 하기 일반식(5) 또는 (6)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 발광체.
Figure 112007002830510-PCT00005
여기서 R11~R18은 수소원자 또는 탄소원자가 1~10개인 알킬기를 독립적으로 나타내고,
Figure 112007002830510-PCT00006
여기서 R21~R29는 수소원자 또는 탄소원자가 1~10개인 알킬기를 독립적으로 나타낸다.
7. 3 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 이좌배위자 유기 리간드 L은 일반식(7)으로 표시되는 구조식의 군에서 선택되는 어느 하나의 리간드인 것을 특징으로 하는 발광체.
Figure 112007002830510-PCT00007
여기서 점선은 이리듐과의 결합을 나타내고, 각 리간드의 탄소원자는 탄소원자가 1~15개인 유기기로 치환되어도 좋다.
8. 1에 있어서, 상기 제2 발광유닛은 투명기판 또는 제1 발광유닛의 방사면 상에 층형태로 이리듐 착물을 형성하여 얻어지는 것임을 특징으로 하는 발광체.
9. 8에 있어서, 상기 투명기판 또는 제1 발광유닛의 방사면 상의 제2 발광유닛은 다층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광체.
10. 9에 있어서, 상기 제2 발광유닛은 투명기판 또는 제1 발광유닛의 방사면 상에 제공된 이리듐 착물을 함유하는 조성물층 및 그 위에 더 적층된 이리듐 착물을 함유하지 않는 다른 조성물층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광체.
11. 9에 있어서, 상기 제2 발광유닛은 투명기판 또는 제1 발광유닛의 방사면상에 제공된 이리듐 착물을 함유하지 않는 조성물층, 그 위에 더 적층된 층인 이리듐 착물을 함유하는 조성물층 및 그 위에 더 적층된 이리듐 착물을 함유하지 않는 또 다른 조성물층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광체.
12. 11에 있어서, 상기 이리듐 착물을 함유하는 조성물층 상에 적층된 층인 이리듐 착물을 함유하지 않는 조성물층은 CVD 탄소코팅층인 것을 특징으로 하는 발광체.
13. 8에 있어서, 상기 이리듐 착물은 상기 7에 기재된 일반식(7)으로 표시되는 이좌배위자 유기 리간드 L를 갖는 이리듐 착물인 것을 특징으로 하는 발광체.
14. 8에 있어서, 상기 이리듐 착물은 하기 일반식(E1)~(E32)으로 표시되는 이리듐 착물의 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 발광체.
Figure 112007002830510-PCT00008
Figure 112007002830510-PCT00009
15. 1에 있어서, 상기 제2 발광유닛은 바인더에 이리듐 착물을 용해 또는 분산시켜서 제조하고, 제1 발광유닛의 방사면을 커버하는 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광체.
16. 1에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 350~530nm의 범위에서 파장의 광을 방사하는 것을 특징으로 하는 발광체.
17. 16에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 청색 발광다이오드인 것을 특징으로 하는 발광체.
18. 17에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 질화갈륨 화합물 반도체인 것을 특징으로 하는 발광체.
19. 1에 있어서, 제1 발광유닛에 의해 발생되는 광의 광로에, 이리듐 착물이 용해 또는 분산되어 있는 바인더를 함유하는 제2 발광유닛을 배치하여 백색광을 방사하는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광체.
20. 19에 있어서, 상기 제1 발광유닛에 의해 발생되는 광의 광로에 배치된 제2 발광유닛은, 방사피크가 510~570nm인 이리듐 착물 및 방사피크가 600~680nm인 이리듐 착물을 포함하는 2종 이상의 이리듐 착물이 용해 또는 분산되어 있는 바인더를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광체.
21. 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 연색지수는 80 이상인 것을 특징으로 하는 발광체.
22. 20에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 파장이 350~530nm인 광을 방사하는 발광다이오드이고 연색지수가 90 이상인 백색광을 추출하는 것을 특징으로 하는 발광체.
23. 19 또는 20에 있어서, 상기 바인더는 도광판 또는 확산판으로 사용되는 것을 특징으로 하는 발광체.
24. 8에 있어서, 상기 이리듐 착물을 함유하는 제2 발광유닛은 코팅, 스핀코팅 및 프린팅 중 어느 하나의 방법에 의해 제1 발광유닛으로부터 수광하는 투명기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광체의 제조방법.
25. 8에 있어서, 상기 이리듐 착물을 함유하는 제2 발광유닛은 적하 후 경화, 프린팅 및 씰링(sealing), 디스펜서법, 이송성형, 사출성형 및 스핀코팅 중 어느 하나의 경화방법에 의해 제1 발광유닛의 방사면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광체의 제조방법.
26. 1 내지 23 중 어느 하나에 기재된 발광체를 포함하는 조명장치.
27. 1 내지 23 중 어느 하나에 기재된 발광체를 포함하는 표시장치.
28. 27에 있어서, 상기 발광체를 백라이트로서 사용하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
29. 27 또는 28에 있어서, 상기 발광체는 제2 발광유닛이 되는 투명기판의 한쪽면에 형성되고, 또한 발광체 상에 또는 발광체가 형성되는 면에 대하여 반대쪽 면 상에 투명전극이 형성되고, 상기 투명전극은 투과형 액정표시장치의 하나의 전극으로 사용되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
30. 다수의 제1 발광유닛, 제1 발광유닛에 의해 방사되는 광에 의해 여기되어 광을 방사하는 제2 발광유닛, 도광판, 반사판 및 확산판을 포함하는 평면 발광장치로서, 제2 발광유닛은 이리듐 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
31. 30에 있어서, 상기 평면 발광장치를 구성하는 구성요소의 모든 접촉면은 경계면에 공기가 실질적으로 존재할 수 없는 상태로 서로 단단히 접착되고 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
32. 31에 있어서, 상기 구성요소는 접착제로 또는 열압착으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
33. 32에 있어서, 상기 접착제는 굴절률이 1.4 이상인 에폭시 수지 또는 굴절률이 1.4 이상인 아크릴 수지인 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
34. 32에 있어서, 상기 제2 발광유닛은 다수의 제1 발광유닛와 도광판을 결합하기 위해서 접착제에 이리듐 화합물을 용해 또는 분산시켜서 형성되는 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
35. 30에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 도광판의 가장자리부에 형성된 다수의 덴트(dent)에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
36. 35에 있어서, 상기 도광판의 덴트의 광입사면의 단면은 볼록 형태이고 덴트부를 씰링하는데 사용되는 접착제의 굴절률은 도광판의 굴절률보다 높은 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
37. 30에 있어서, 상기 반사면은 알루미늄판, 백색코팅 알루미늄판, 증착된 실버 필름 또는 백색 필름인 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
38. 30에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 발광다이오드인 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
39. 30 내지 38 중 어느 하나에 기재된 평면 발광장치를 사용하는 액정표시 백라이트 시스템.
색도좌표의 모든 색을 방사할 수 있고 색 재현 범위가 넓고, 연색성이 우수하고 구성요소의 UV 열화의 문제가 없는 본 발명에 따른 발광체는, 백색 광원으로서 유용하다.
본 발명의 제1 발광유닛으로서, 제1 광 방사가 제2 발광유닛에 의해 흡수되어 광을 방사할 수 있는 파장 영역에서 광을 방사할 수 있는 것을 들 수 있다. 그 구체예로는 발광다이오드, 형광관, 수은램프, 할로겐램프 및 제논램프가 열거된다. 이들 중에서, 장치의 소형화의 관점에서, 발광다이오드가 바람직하다.
또한, 표시장치 또는 조명장치로서, 제1 발광유닛의 광과 제2 발광유닛의 광이 조합되어 백색광을 생산하고 색 재현 범위가 넓은 것이 바람직하다. 이것을 실현하기 위해서, 제1 발광유닛으로서 방사파장이 350~530nm인 발광다이오드를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 발광다이오드의 예로는 질화갈륨 화합물 반도체가 열거된다.
질화갈륨 화합물 반도체는 V족 원소로서 질소를 함유하고 비소, 인 등을 추가적으로 함유해도 좋다. 또한, Ⅲ족 원소로서 갈륨, 알루미늄, 인듐 또는 붕소 이외의 것을 함유할 수 있다.
질화갈륨 화합물 반도체 LED에서, 기판으로서 사파이어, 탄화규소, 규소, 갈륨 인화물, 갈륨 비소화물 및 갈륨 질화물을 사용할 수 있다. LED 구조를 함유하는 결정층을 한번 성장시킨 후에, 기판을 박리할 수 있다. 이들 중에서 가장 많이 사용되는 것은 저렴하고 취급성이 용이한 사파이어이다. 광도를 향상시키기 위해서, LED 구조로부터의 기판 제거가 효과적이다.
질화갈륨계 화합물 반도체의 LED칩에서, InGaN, GaN, AlGaN 등을 발광층으로서 사용할 수 있다. 발광층의 구조로서, 발광층의 두께가 수백 나노미터인 상대적으로 두꺼운 구조 이외에, 수 나노미터의 얇은 우물층 및 배리어층으로 구성되는 양자우물구조를 가져도 좋다. 양자우물구조의 예로는 하나의 우물층으로 제조된 단일양자우물구조(SQW 구조) 및 다수의 양자우물로 제조된 다중양자우물구조(MQW 구조)가 열거된다. 강한 광도를 얻기 위해서는, 발광층은 양자우물구조를 갖는 발광층이 바람직하다.
광여기를 위해서 LED 칩으로부터 방사된 광은 파장이 350~500nm의 범위 내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 375~470nm의 범위 내, 가장 바람직하게는 380~460nm의 범위 내이다.
또한, 형광재료를 열발생으로 인한 열화로부터 예방하게 위해서, 가능한 옴 저항이 없는 LED의 구성이 바람직하다. 옴접촉 구성요소는 LED 칩의 구동전압으로부터 결정될 수 있고, 20mA에서의 구동전압은 4.0V 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 3.5V 이하이고, 더욱 바람직하게는 3.3V 이하이다.
마찬가지로, 형광재료를 열발생으로 인한 열화로부터 방지하기 위해서, 높은 밝기의 칩을 사용하는 것이 바람직하다. 높은 밝기는 광 에너지로의 전류 에너지의 변환이 보다 효과적인 것, 즉 열발생이 적은 것을 의미한다. 구체적으로, 20mA의 전류하에서의 베어칩 측정에 있어서, 베어칩은 5mW 이상의 발광을 보이는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7mW 이상, 가장 바람직하게는 9mW 이상이다. 여기서 "베어칩 측정"은 케니스터형으로 불리는 장착 요소에 간단하게 칩을 장착하고 수지 성형 없이, 적분구를 사용하여 전체 광속을 측정하는 것이다.
여기서 사용되는 칩은 제한없이 일반적으로 알려진 어느 형상이어도 좋다.
탄화규소 기판을 갖는 칩 또는 적층구조가 기판을 박리하는 경우의 칩을 사용하는 경우에, 칩의 양면에 전극을 부착할 수 있다.
한편, 기판으로서 사파이어 등의 절연재료를 갖는 칩을 사용하는 경우에, 음극 및 양극은 하나의 동일한 면에 제공된다. 이러한 경우에, 칩은 광이 사파이어 기판측으로부터 추출되는 플립-칩으로 불리는 구조 또는 반투명 전극이 에피택셜층측에 마련된 페이스-업으로 불리는 구조를 가질 수 있다.
또한, 광의 추출을 촉진하기 위해서, 최상면(top surface)에 대하여 수직이 아닌 칩의 측면을 제조함으로써, 방사된 광을 효과적으로 사용하여 이리듐 착물을 여기시킬 수 있다.
본 발명에서는 제2 발광유닛으로서 제1 발광유닛으로부터의 광을 방사할 수 있으면 어느 이리듐 화합물을 사용할 수 있다. 이리듐 화합물로서, 이리듐 착물이 바람직하다.
이리듐 착물로서는, 일반식(1)으로 표시되는 것이다.
Figure 112007002830510-PCT00010
여기서 이리듐에 배위된 이좌배위자 유기 리간드 L1, L2 및 L3가 사용된다. 여기서, 하나 이상의 L1, L2 및 L3는 그 질소원자 및 탄소원자를 통해서 이리듐에 배위된 이좌배위자 유기 리간드이다.
이리듐 착물의 구체예로는 일반식(2)으로 표시되는 착물이 열거된다.
Figure 112007002830510-PCT00011
(식 중, X는 이리듐과 결합된 탄소원자 및 질소원자와 함께 방향족 킬레이트 리간드를 형성하는 원자단을 나타내고, n은 2 또는 3의 정수이고, 각 방향족 킬레이트기에 존재하는 다수의 X는 서로 같거나 달라도 좋고, 또한 L은 이좌배위자 유기 리간드를 나타내고 여기서 탄소원자 이외의 원자는 이리듐과 결합되어 있다.)
또한, 일반식(2)에서 [] 안은 일반식(3)으로 표시되는 구조식의 군에서 선택되는 어느 하나의 리간드인 것이 바람직하다.
Figure 112007002830510-PCT00012
(식 중, 점선은 이리듐과의 결합을 나타내고, 방향족환의 각 수소원자는 할로겐원자 또는 탄소원자가 1~15개인 유기기로 치환되어도 좋고, 또한 n이 복수인 경우에, 리간드는 서로 달라도 좋다.)
또한, 일반식(2)의 이리듐 착물은 일반식(4)으로 표시되는 착물이 바람직하다.
Figure 112007002830510-PCT00013
(식 중, 여기서 R1~R8은 수소원자, 할로겐원자 또는 탄소원자가 1~15개인 유기기를 독립적으로 나타내고, 서로 인접한 치환기(R1~R8)는 하나 이상의 위치에서 결합하여 축합된 환을 형성해도 좋고, n은 2 또는 3의 정수이고, [] 안에 표시되는 2 또는 3개의 리간드는 서로 동일하거나 달라도 좋고, 또한 L은 이좌배위자 유기 리간드를 나타내고 여기서 탄소원자 이외의 원자는 이리듐과 결합되어 있다.)
일반식(3) 및 (4)에서 탄소원자가 1~15개인 유기기의 예로는 시아노기, 탄소원자가 1~10개인 알킬기(메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 아밀기, 헥실기, 옥틸기, 데실기 등), 탄소원자가 6~10개인 아릴기(페닐기, 톨릴기, 크실릴기, 메시틸기, 나프틸기 등), 탄소원자가 1~10개인 알킬기로 치환되어도 좋은 아미노기(아미노기, 디메틸아미노기, 디에틸아미노기, 디부틸아미노기 등), 탄소원자가 1~10개인 알콕시기(메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, 부톡시기, 이소부톡시기, t-부톡시기, 헥실옥시기, 2-에틸헥실옥시기, 데실옥시기 등) 및 실릴기(트리메틸실릴기, 트리에틸실릴기, t-부틸디메틸실릴기 등)가 열거된다.
일반식(4)으로 표시되는 이리듐 착물 중에서 녹색 및 적색의 광 방사가 특히 우수한 예로서, 일반식(5) 또는 일반식(6)으로 표시되는 화합물을 들 수 있다.
Figure 112007002830510-PCT00014
(식 중, R11~R18은 수소원자 또는 탄소원자가 1~10개인 알킬기를 독립적으로 나타내고),
Figure 112007002830510-PCT00015
(식 중, R21~R29는 수소원자 또는 탄소원자가 1~10개인 알킬기를 독립적으로 나타낸다.)
일반식(5) 및 (6)에서 탄소원자가 1~10개인 알킬기의 예로는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, t-부틸기, 아밀기, 헥실기, 옥틸기 및 데실기가 열거된다.
또한, 일반식(2)에서 이좌배위자 유기 리간드 L은 일반식(7)으로 표시되는 구조식의 군에서 선택되는 어느 하나의 라간드인 것이 바람직하다
Figure 112007002830510-PCT00016
(식 중, 점선은 이리듐과의 결합을 나타내고, 각 리간드의 탄소원자는 탄소원자가 1~15개인 유기기로 치환되어도 좋다.) 일반식(7)에 따른 탄소원자가 1~15개인 유기기의 구체예로서, 일반식(3) 및 (4)에 관련되어 언급한 것들을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 이리듐 착물의 구체예로서, 하기 일반식(E1)~(E32)으로 표시되는 구조를 갖는 이리듐 착물의 군을 들 수 있다.
Figure 112007002830510-PCT00017
Figure 112007002830510-PCT00018
일반식(E1)~(E32)에서 화합물 숫자 아래 나타낸 각각의 숫자는 460nm의 광에 의해 여기된 고체 상태에서의 최대 방사파장(λem,max)(nm)이다.
본 발명에서 사용되는 상기 구조 이외의 이리듐 착물 구조의 예로는 하기 (E33)~(E42)가 열거된다.
Figure 112007002830510-PCT00019
본 발명에 따른 이리듐 화합물은 알려진 방법으로 용이하게 얻을 수 있다.
즉, 대표적으로는, 일반식(2)으로 표시되는 이리듐 착물에서,
Figure 112007002830510-PCT00020
n이 3인 경우에, 다시 말해서 이리듐 착물이 하기 일반식으로 표시되는 경우에,
Figure 112007002830510-PCT00021
하기 도식(1)으로 나타낸 바와 같이, 착물은 글리세롤 중에서 이리듐 트리스(아세틸아세토네이트) 착물 및 리간드의 수소화물(A)을 가열하여 합성할 수 있다.
Figure 112007002830510-PCT00022
n이 2인 경우에, 다시 말해서 이리듐 착물이 하기 일반식으로 표시되는 경우에,
Figure 112007002830510-PCT00023
하기 도식2에 나타낸 바와 같이, 먼저 에톡시에탄올/물 혼합물 용액 중에서 이리듐 클로라이드 하이드라이드 및 리간드의 수소화물A을 가열한 다음, 반응 생성물을 A와는 다른 리간드(L)의 수소화물(LH)과 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
Figure 112007002830510-PCT00024
제1 발광유닛으로 제2 발광유닛을 조명하여 제2 발광유닛이 방사하도록 하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 바인더에 이리듐 착물을 용해 또는 분산시키고, 그것을 투명기판 상에 코팅, 스핀코팅 또는 프린팅의 방법으로 코팅하고, 제1 발광유닛으로부터 투명기판으로 방사된 광을 전달하는 방법을 들 수 있다. 또한, 바인더에 이리듐 착물을 용해 또는 분산시켜 얻어지는 조성물을 코팅 또는 접착의 방법으로 제1 발광유닛의 방사면에 배치하여 방사면을 커버하는 방법을 채용함으로써, 제2 발광유닛을 형성할 수 있다. 제1 발광유닛의 방사면을 커버하는 방법은 특별히 제한되지 않는다. 조성물을 제1 발광유닛으로 적하한 후에 경화시키는 방법, 프린팅/씰링 방법, 디스펜서법, 이송성형 및 사출성형 등의 성형방법, 및 스핀코팅 등의 코팅법 등의 현존하는 방법을 채용해도 좋다. 이들 방법에 따르면, 렌즈의 형성 및 캐스팅 또는 수지의 판형태로의 형성을 행할 수 있다.
투명기판 상에 또는 제1 발광유닛 상에 형성되어 표면을 커버하는 제2 발광유닛은 이리듐 화합물-함유 조성물의 층을 포함하는 다층으로 이루어질 수 있다. 이러한 경우에, 층을 형성하는 조성물을 서로 같거나 달라도 좋고, 또한 이리듐 착물을 함유하는 층은 제한되지 않는다. 예컨대, 이리듐 착물을 함유하는 조성물이 제1 층이 되고 이리듐 착물을 함유하지 않는 다른 조성물은 제2 층이 될 수 있다. 반대로, 이리듐 착물을 함유하지 않는 조성물은 제1 층이 되고 이리듐 착물을 함유하는 다른 조성물은 제2 층이 될 수 있다. 또한, 이리듐 착물을 함유하지 않는 조성물은 제1 층이 되고, 이리듐 착물을 함유하지 않는 다른 조성물은 제2 층이 되고, 이리듐 착물을 함유하지 않는 또 다른 조성물은 제2 층이 될 수 있다. 그러나, 가장 바깥층은 이리듐 착물을 함유하지 않는 조성물인 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 이리듐 착물이 용해 또는 분산되어 있는 바인더를 특별히 제한하지 않는다. 그 예로는 열경화성 수지, 광경화성 수지, 열가소성 수지, 열에 의해 쉽게 중합할 수 있는 수지 및 수용성 수지가 열거된다.
바인더로서 사용되는 수지의 광투과도는 400~800nm의 파장영역에서 50% 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80% 이상이다.
램프형(밤쉘(bombshell)형상), 탑뷰(top-view) 또는 사이드뷰(side-view)형 조명장치를 제조하는 경우에, 제조공정에서 캐스팅 방법을 채용할 수 있기 때문에 열경화성 및 광경화성 수지가 바람직하다.
램프형 조명장치는 본 발명의 용해 또는 분산된 이리듐 착물을 갖는 수지를 주형으로 캐스팅하고, LED 칩이 장착된 리드프레임을 수지에 도입한 다음 경화함으로써 제조할 수 있다. 또한, 마찬가지로, 탑뷰 또는 사이드뷰형 조명장치는 본 발명의 용해 또는 분산된 이리듐 착물을 갖는 수지를 LED 칩이 배선되어 있는 케이싱안으로 캐스팅하여 제조할 수 있다.
열경화성 수지로서, 400~800nm의 파장영역에서 투명성의 관점에서, 에폭시 수지, 실리콘 수지 및 열에 의해 쉽게 중합할 수 있는 수지가 바람직하다.
에폭시 수지의 예로는 글리시딜 에테르형, 글리시딜 에스테르형, 글리시딜 아민형, 지환형, 지방족형, 이들 형태의 증류 및 수소화된 수지 및 에폭시 아크릴레이트가 열거된다. 글리시딜 에테르형 에폭시 수지의 예로는 비스페놀 A형 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F형 에폭시 수지, 브롬화 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 S형 에폭시 수지, 비스페놀 AD형 에폭시 수지, 비페닐형 에폭시 수지, 나프탈렌형 에폭시 수지 및 불소형 에폭시 수지 등의 이관능 에폭시 수지 및 페놀 노볼락형 에폭시 수지, o-크레졸 노볼락형 에폭시 수지, DPP 노볼락형 에폭시 수지, 트리스-(히드록시페닐) 메탄형 에폭시 수지 및 테트라페닐올 에탄형 에폭시 수지 등의 다관능 에폭시 수지가 열거된다. 또한, 지환식 에폭시 수지의 예로는 지환식 디에폭시 아세탄, 지환식 디에폭시 아디페이트, 지환식 디에폭시 카르복실레이트 및 비닐 시클로헥산 디옥사이드가 열거된다. 상기 이외에, 트리글리시딜 이소시아네이트형 에폭시 수지 및 히단토인 에폭시 수지를 들 수 있다. 특히, 글리시딜 에테르형, 지환형 및 지방족형의 에폭시 수지 및 그것의 증류 또는 수소화된 수지가 바람직하다.
점도가 과도하게 큰 에폭시 수지는 본 발명의 수지와 이리듐 착물 사이의 양립성을 열화시키므로, 약 50,000cps 이하의 점도가 낮은 액상 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 약 5,000cps 이하(BH형 점도계)를 사용할 수 있다.
소량이지만 질화갈륨 화합물 반도체로부터 발생되는 UV선을 고려하여, UV선에 대해 민감하지 않는 씰링 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 에폭시 수지는 에폭시 수지가 UV선에 대해 민감하지 않다는 점에서 바람직하다. 이들 중에서, 글리시딜 에테르형 에폭시 수지가 바람직하다. 수소화 비스페놀 A형 에폭시 수지, 수소화 비스페놀 F형 에폭시 수지 및 지환식 에폭시 수지가 특히 바람직하다. 수소화 비스페놀 A형 에폭시 수지 및 수소화 비스페놀 F형 에폭시 수지가 UV선에 대해 민감하지 않고 광투과도가 우수하다는 점에서 바람직하다. 에폭시 수지의 하나를 단독으로 사용할 수 있고 또는 그 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
에폭시 수지를 경화시키기 위해서, 통상적으로 경화제를 첨가하고, 적당한 경우에는 경화촉진제를 첨가한다. 경화제는 특별히 제한되지 않고, 예컨대 액상 무색 산무수물 등을 사용할 수 있다. 액상 무색 산무수물의 예로는 프탈산 무수물, 말레산 무수물, 트리멜리트산 무수물, 피로메틸리트산 무수물, 헥사히드로프탈산 무수물, 테트라히드로프탈산 무수물, 메틸나드산 무수물, 나드산 무수물 및 글루타르산 무수물이 열거되고, 충분히 정제 및 탈색된 것이 특히 바람직하다. 경화제의 첨가량은 에폭시 수지의 에폭시 당량을 기준으로 약 60~120%의 범위 내이고 특히 바람직하게는 약 80~110% 범위 내이다. 경화제의 양이 너무 적으면, 에폭시 수지 조성물 내에서 미경화 부분이 발생한다. 또한, 첨가되는 경화제의 양이 지나치게 많으면, 에폭시 수지 조성물 자체가 습기를 흡수하여, 경화특성을 저해한다. 경화제의 양이 상기 범위 내에 있으면, 상기 문제를 초래하지 않는다.
경화촉진제로서, 예컨대 이미다졸, 트리페닐포스핀, 트리부틸 포스핀 또는 그 염, DBU(디아자비스-시클로운데센), 3차 아민 및 카르복실산의 금속염을 사용할 수 있다. 경화촉진제의 첨가량은 경화제의 양을 기준으로 약 0.001~50질량%의 범위 내인 것이 바람직하고 특히 바람직하게는 약 0.01~10질량%의 범위 내이다.
시판의 것으로서, LED의 캐스팅 재료로서 판매 중인 EL-308 및 438(제품 코드, Sanyu Rec Co., Ltd. 제품) 및 ME-561/HV-560(제품 코드, Nippon Pelnox Corp. 제품)을 사용할 수 있다.
또한, 경화제 및 경화촉진제 대신에 양이온 중합 촉매 등의 경화촉매를 사용할 수 있다. 방향족 디아조늄염(HPF6, HSbF6 등), 방향족 술포늄염 및 방향족 요오드늄염 등의 브론스테드산의 오늄염; 브론스테드산의 철 방향족 화합물염; 및 알루미늄 착물/광파괴성 규소 화합물 촉매는 모두 가열하에서 산을 발생시키고 경화를 위해 사용할 수 있다. 시판의 제품으로서, 예컨대 CP-66 및 CP-67(제품코드: Asahi Denka Kogyo K.K. 제품), CI-2855 및 CI-2639(제품코드: NIPPON SODA Co., Ltd. 제품) 및 SI-60 및 SI-100(제품코드: SANSHIN CHEMICAL INDUSTRY Co., Ltd. 제품)을 들 수 있다. 산발생 양이온 중합 개시제로서, 상기 화합물 중 하나를 단독으로 사용할 수 있고 또는 그 2종 이상의 조합으로 사용해도 좋다.
실리콘 수지로서, 페닐 실리콘 수지, 에폭시 실리콘 수지, 페닐 실리콘 고무, 메틸 실리콘 고무 및 메틸 실리콘 수지를 들 수 있다.
시판의 것으로는, LED를 위한 캐스팅 재료로서 판매 중인 XJL-0001A/B(제품코드: Nippon Pelnox Corp. 제품) 및 KER-2667, X-32-2379-4 및 X-32-2480-1(제품코드: Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. 제품)을 사용할 수 있다.
열에 의해 용이하게 중합할 수 있는 수지는 특별히 제한되지 않는다. 라디칼 중합성 불포화 결합 또는 (메타)아크릴기를 갖는 현존하는 라디칼 중합성 모노머를 사용할 수 있다. 일반적으로, 반응성 희석제로 희석하여 목적하는 점도를 갖는 폴리-관능 에폭시 (메타)아크릴레이트 수지, 폴리-관능 우레탄 (메타)아크릴레이트 수지 및 불포화 폴리에스테르를 사용한다.
반응성 희석제의 예로는 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸 (메타)아크릴레이트, n-프로필 (메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메타)아크릴레이트, 라우릴 (메타)아크릴레이트, 시클로헥실 (메타)아크릴레이트, 펜옥시에틸 (메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸 (메타)아크릴레이트, 글리시딜 (메타)아크릴레이트, 2-히드록시에틸 (메타)아크릴레이트, 벤질 (메타)아크릴레이트 및 에틸렌 글리콜 모노 (메타)아크릴레이트 등의 단관능 (메타)아크릴레이트 화합물; 에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리스리톨 테트라(메타)아크릴레이트 및 디펜타에리스리톨 펜타(메타)아크릴레이트가 열거된다.
열 라디칼 중합을 원활하게 촉진하기 위한 열 라디칼 중합 개시제로서, 가열하에서 라디칼을 발생시키는 현존하는 개시제를 사용할 수 있다. 그 예로는 유기 과산화물 및 아조계 개시제가 열거된다.
광경화 시스템으로서, 광-양이온 중합 시스템 및 광-라디칼 중합 시스템을 사용할 수 있다.
광-양이온 중합 시스템에서, 에폭시 수지에 대하여 상술한 바와 같은 가열하에서 산을 발생시키는 개시제 대신에 UV선 등의 활성 에너지선의 조사에 의해 산을 발생시키는 개시제를 사용하여 경화를 행할 수 있다.
시판의 개시제의 예로는 SP-150 및 SP-170(제품코드, Asahi Denka Kogyo Co., Ltd. 제품), CYRACURE-UVI-6990 및 UVI-6974(제품명, Union Carbide Corporation 제품), (2,4-시클로펜타디엔-1-일)[(1-메틸에틸)벤젠]-Fe(Ⅱ)헥사플루오로포스페이트) 및 RHODORSIL 2074(제품명, Ciba Specialty Chemicals Inc. 제품) 및 4-메틸페닐-4-(1-메틸에틸)페닐 요오드늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트)(Rohne-Puolenc Corporation 제품)이 열거된다.
이들 산발생 양이온 중합 개시제의 하나를 단독으로 사용해도 좋고, 또는 그 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다.
수지, 개시제 등을 포함하는 조성물을 케이싱으로 캐스트한 다음, 약 0.001~10J의 범위 내의 활성 에너지선을 조사하여 조성물을 경화시킨다.
광-라디칼 중합성 수지는 특별히 제한되지 않는다. 열 라디칼 중합성 수지에 대하여 상술한 재료를 사용할 수 있다.
라디칼 중합성 불포화 결합 또는 (메타)아크릴기를 갖는 화합물의 광-라디칼 중합을 원활하게 촉진시키는 광-라디칼 중합 개시제로서, 광에 반응하여 라디칼을 발생시키는 현존하는 알려진 화합물을 사용할 수 있다. 여기서 용어 "광"은 가시광선, UV선, 원-UV선, X선 또는 전자빔 등의 조사를 의미한다. 광-라디칼 중합 개시제의 예로는 벤조인, 벤조인 에틸 에테르, 벤조인 이소프로필 에테르, 벤조인-n-부틸 에테르, 벤조인 이소부틸 에테르, 아세토페논, 디메틸아미노아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,2-디에톡시-2-페닐아세토페논, 2-히드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐 케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모르폴리노프로판-1-온(Irgacure 907: 제품명, Ciba Specialty Chemicals Inc. 제품), 4-(2-히드록시에톡시)페닐-2-(히드록시-2-프로필)케톤, 벤조페논, p-페닐벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논, 디클로로벤조페논, 2-메틸안트라퀴논, 2-t-부틸아안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 2-메틸티옥산톤, 2-에틸티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2,4-디에틸티옥산톤, 벤질디메틸케탈, p-디메틸아민벤조산 에스테르, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀 옥사이드(제품명: Lucerin TPO, BASF AG 제품), 비스(2,6-디메톡시벤조일)-2,4,4-트리메틸-펜틸포스핀 옥사이드-함유 개시제(제품명: Irgacure 1700, 149 및 1800, Ciba Specialty Chemicals Inc. 제품) 및 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)-페닐포스핀 옥사이드(제품명: Irgacure 819, Ciba Specialty Chemicals Inc. 제품)이 열거된다. 이들 개시제 중 하나를 단독으로 사용해도 좋고 또는 그 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다.
사용되는 광-라디칼 중합 개시제의 양은, 조성물에 라디칼 중합성 불포화기를 갖는 조성물의 (메타)아크릴의 1당량을 기준으로, 0.007~0.5몰의 범위 내이고, 바람직하게는 0.035~0.3몰의 범위 내이다. 광-라디칼 중합 개시제의 첨가량이 0.007몰 이하인 경우에는, 감도가 불충분해진다. 한편, 첨가량이 0.5몰을 초과하는 경우에도, 감도가 더 향상될 수 없고 경제적으로 불리하다.
수지, 개시제 등을 포함하는 조성물을 케이징으로 캐스팅한 다음, 실질적으로 0.001~10J의 범위 내에서 활성 에너지선을 조사하여 조성물을 경화시킨다.
전압을 공급했을 때 전극을 장착한 질화갈륨 화합물 반도체로부터 광이 방사되고 이리듐 착물을 사용하여 광이 여러 파장의 광으로 변환되는 발광장치에서는, 이리듐 착물이 분산되어 있는 수지를 질화갈륨 화합물 반도체로부터 간격을 두고 배치되어 있는 파장변환판 또는 파장변환시트로서 사용할 수 있다.
파장변환판 또는 시트의 형상 및 크기는 특별히 제한되지 않는다. 액정디스플레이 등의 비발광 디스플레이에서 백라이트로서 사용될 수 있는, 평판으로 형성되는 경우에는, 방사면의 조명을 얻을 수 있다. 렌즈형상으로 형성하는 경우에는, 프로젝터 등의 램프로서 사용할 수 있다.
파장변환판 또는 시트를 제조하는데 사용되는 수지는 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 400~800nm의 파장영역에서 광투과율이 50% 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 80% 이상의 광투과율을 갖는 것이다.
수지로서, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 열에 의해 용이하게 중합가능한 수지 및 광경화성 수지 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 그러나, 평판으로 가공하는 경우에는, 열가소성 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 열가소성 수지를 사용하는 경우에, 트윈-스크류 믹서 라보 플라스토밀(Labo Plastomill) 등의 적당한 니더를 사용하여 수지 중에 이리듐 착물을 분산 또는 용해시킨 다음 압출성형, 사출성형 또는 프레스성형하여 목적하는 파장변환판 또는 시트를 얻는다.
또한, 열경화성 수지를 사용하는 경우에, 마찬가지로 적당한 니더를 사용함으로써 본 발명의 이리듐 착물을 수지에 분산 또는 용해시키고, 소망하는 두께의 주형으로 캐스팅하고 가열하여 경화시켜서 파장변환판 또는 시트를 얻는다.
여기서 사용가능한 열경화성 수지의 예로는 램프형, 탑뷰형 및 사이드뷰형 조명장치의 제조와 관련하여 상술한 에폭시 수지, 규소 수지 및 열 라디칼 수지가 열거된다.
열가소성 수지의 예로는 Polymer Material Guide Book '97(Japan High Polymer Material Center, October, 1997)에 기재되어 있는 올레핀계 수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌/비닐 아세테이트 수지, 에틸렌 비닐 알콜 수지, 폴리메틸 펜텐, 환상 올레핀 코폴리머, 염화 폴리에틸렌 및 염화 폴리프로필렌), 비닐 클로라이드계 수지(폴리비닐 클로라이드, 에틸렌/비닐 클로라이드 수지, 염화 폴리비닐 클로라이드 및 폴리비닐리덴 클로라이드), 스티렌계 수지(폴리스티렌, 스티렌/아크릴로니트릴 수지, ABS 수지, AAS 수지, AES 수지, ACS 수지, MBS 수지, 스티렌/N-페닐 말레이미드 수지 및 스티렌/말레산 무수물 수지), 폴리메타크릴레이트 수지(PMMA), 폴리아미드계 수지, 열가소성 폴리에스테르(PET, PBT, PEN 및 PBN), 폴리아세탈 수지, 폴리카르보네이트 수지, 변성 페닐렌 에테르 수지, 폴리페닐렌 술피드, 폴리아크릴레이트 수지, 케톤계 수지 및 술폰계 수지가 열거된다. 열가소성 수지의 하나를 단독으로 사용해도 좋고 또는 그 2종 이상을 폴리머 합금으로서 사용해도 좋다.
그 예로는 이소프렌 고무, 에틸렌/프로필렌 고무, 아크릴 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무, 올레핀계 열가소성 엘라스토머, 스티렌계 열가소성 엘라스토머, 비닐 클로라이드계 열가소성 엘라스토머, 우레탄계 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머 및 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머가 열거된다.
또한, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알콜, 메틸 셀룰로오스, 폴리아크릴산, 수성 폴리에스테르, 수성 우레탄 수지, 멜라민 수지, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리비닐 피롤리돈, 수성 아크릴 수지, 수성 알키드 수지 및 말레산 수지 등의 수용성 수지를 사용해도 좋다.
이들 중에서, 400~800nm의 범위 내에서 높은 광투과율을 보이는 PMMA, MMA/스티렌 코폴리머, 폴리카르보네이트 수지, 투명 ABS 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아크릴레이트 수지, 폴리술폰 수지, 폴리올레핀계 수지(제품명: JSR 제품인 Arton 및 제품명: Nippon Zeon Co., Ltd. 제품인 ZEONEX), CR-39(디에틸렌 글리콜 비살릴카르보네이트) 수지 및 투명 나일론 수지가 바람직하다.
광경화성 수지의 구체예로서, 램프형, 탑뷰형 또는 사이드뷰형 조명장치와 관련하여 상술한 바와 같은 광-양이온 경화형 수지 및 광-라디칼 경화형 수지를 사용할 수 있다.
또한, 열가소성 수지를 사용하여 램프형, 탑뷰 또는 사이드뷰형 조명장치 또는 파장변환판 또는 시트를 제조함에 있어서, 용제에 수지를 용해시키고, 소망하는 위치에 적하하거나 채운 다음 용제를 건조시켜 밀봉함으로써(용해분산법) 장치, 시트 및 판을 제조할 수 있다.
용제로서, 필름-형성 수지 성분을 용해 또는 분산시킬 수 있는 것을 사용할 수 있다. 용제의 예로는 톨루엔, 크실렌 및 고비점 석유 탄화수소 등의 탄화수소계 용제; 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 시클로헥사논 및 이소포론 등의 케톤계 용제; 에틸 아세테이트, 부틸 아세테이트, 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트 및 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트 등의 에스테르계 용제; 메탄올, 에탄올 및 부탄올 등의 알콜계 용제; 및 에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 및 디에틸렌 글리콘 모노부틸 에테르 등의 에테르/알콜계 용제가 열거된다. 이들 용제 중 하나를 단독으로 사용해도 좋고 또는 그 2종 이상을 혼합물로서 사용해도 좋다.
또한, 방사파장 및 색도좌표를 조절하기 위해서, 본 발명의 이리듐 착물에 의한 광방사를 방해하지 않는 범위 내에서, 다른 유기 형광물질, 무기 형광물질, 피그먼트 등을 본 발명에 따른 램프형, 탑뷰 또는 사이드뷰형 조명장치 및 파장변환판 또는 시트에 함유할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조명장치에 사용되는 수지 조성물에, UV흡수제, 광안정화제 및 항산화제 등의 첨가제를 이리듐 착물에 의한 광방사를 방해하지 않는 범위 내에서 첨가할 수 있다.
UV흡수제 및 광안정화제를 첨가하여 내광성을 얻는다. UV흡수제의 예로는 벤조페논 UV흡수제, 벤조트리아졸 UV흡수제, 트리아진 UV흡수제, 시아노아크릴레이트 UV흡수제, 살리실레이트 UV흡수제, 벤조에이트 UV흡수제, 옥살산 아닐리드 UV흡수제 및 졸-겔 등의 무기 UV흡수제가 열거된다. 또한, 이들 UV흡수제를 공중합하여 얻어지는 화합물을 바람직하게 사용할 수 있다.
광안정화제로서, 저해 아민 광안정화제로 대표되는 것과 같은, 현존하는 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위 내에서, 수지 조성물에 각종 첨가제를 적절하게 첨가할 수 있다. 첨가제의 예로는 내열 안정화제, 힌더드 페놀 및 포스포로스 항산화제, 유기 윤활제, 유동성-조절제 및 실란 커플링제와 같은 접착성-부여제가 열거된다. 실란 커플링제의 예로는 KBM303, KBM403 및 KBM402(제품코드: Shin-Etsu Silicone Co., Ltd. 제품)이 열거된다.
또한, 필요에 따라, 실리콘계, 불소화 또는 폴리머계 소포제; 레벨링제; 실리콘계 또는 아크릴 피그먼트-분산제; 안티모니 트리옥사이드, 브로모 화합물, 포스페이트 에스테르, 레드 포스포로스 및 멜라민 수지와 같은 질소-함유 화합물 등의 내연제; 및 실리콘 오일 및 실리콘 고무 분말 등의 스트레스 완화제 등의 현존하는 첨가제를 사용할 수 있다. 또한, 넓은 방향성을 부여하기 위해서, 칼슘 카르보네이트, 수지 비즈 및 구형 실리카 등의 확산제를 함유하여 광을 확산시켜도 좋다.
본 발명에 따른 발광장치의 제조방법으로는 이리듐 착물을 바인더에 첨가한 다음 교반하여 혼합함으로써 조성물을 얻는 단계; 이리듐 착물을 함유하는 매개로 질화갈륨 화합물 반도체를 커버하는 단계; 및 이리듐 착물을 함유하는 매개를 고정시키는 단계를 포함한다.
예컨대, 바인더가 에폭시 수지인 경우에, 제조방법은 이리듐 착물을 에폭시 수지에 첨가한 다음 교반하여 혼합함으로써 조성물을 얻는 단계; 이리듐 착물을 함유하는 에폭시 수지로 질화갈륨 화합물 반도체를 커버하는 단계; 및 이리듐 착물을 함유하는 에폭시 수지를 경화시키는 단계를 포함한다.
에폭시 수지에 이리듐 착물을 첨가하고 교반을 통해 수지 조성물을 혼합하는 방법은 특별히 제한되지 않지만; 그러나 상기 단계는 상온에서 쉐이커로 수지 조성물을 혼합하여 수행할 수 있다. 이 때, 상기 과정은 가열하에서 행해도 좋다. 상기 혼합물을 단시간에 경화온도보다 낮은 온도로 가열해도 좋고, 또는 기본재료 수지(소위 주요성분)를 단독으로 혼합한 후에 경화제를 첨가해도 좋다.
이렇게 해서 얻어지는 이리듐 착물을 함유하는 바인더를 다음 단계 이전에 탈기시킨다. 탈기방법은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, 이리듐 착물을 함유하는 바인더를 데시케이터에 넣고 감압하에서 10~300분 동안 유지하여 탈기를 행해도 좋다.
바인더에 대한 이리듐 착물의 혼합비는 용도에 따르지만, 이리듐 착물의 비율은 통상적으로 0.001~30질량%의 범위 내가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01~10질량%의 범위 내이다.
대부분의 경우에, 고정(경화) 단계는 가열에 의해 행할 수 있다. 그러나, 경화조건은 사용되는 매개의 종류에 따라 다르다. 예컨대, 에폭시 수지의 경우에는, 통상적으로 약 60~180℃ 범위의 온도에서 약 30~600분 동안 경화를 행하는 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 약 80~150℃ 범위의 온도에서 약 60~300분 동안 행하는 것이다. 대기 또는 질소분위기하에서 경화를 행해도 좋고; 질소분위기가 바람직하다.
본 발명에 따른 발광장치는 CVD탄소, SiO2 등으로 더 코팅해도 좋다.
본 발명에서 이리듐 착물 및 매개를 함유하기 위해 사용되는 용기, 패키지 또는 케이징은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, TOYODEMPA Co., Ltd 제품인 탑뷰형 패키지 또는 사이드뷰형 패키지 시스템을 사용할 수 있다. 상기 용기 및 패키지를 먼저 CVD탄소, SiO2 등으로 코팅해도 좋다.
열가소성 수지를 사용하는 경우에, 수지 및 이리듐 착물을 알려진 혼합장치를 사용하여 혼합할 수 있다. 혼합장치로서, 각각의 원료를 균일하게 혼합할 수 있으면 특별히 제한되지 않는다. 구체적으로, 니더, 3-롤밀 및 이축 라보 플라스토밀을 들 수 있다. 본 발명에 따른 이리듐 착물은 니더로 분산 또는 용해된 다음, 압출성형기, 사출성형기 또는 프레스기로 성형되어, 목적하는 파장변환판 또는 시트를 얻을 수 있다.
용융 혼련 방법은 특별히 제한되지 않는다. 예컨대, PMMA 수지와 이리듐 착물의 펠릿(pellet)을 먼저 가볍게 혼합하여 얻어지는 혼합물을 질소분위기에서 가열하에서 밀을 사용하여 혼련해도 좋고, 또는 밀내에서 이리듐 착물을 용융된 수지에 첨가해도 좋다.
수지의 연화온도에 따른 용융온도를 사용한다. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PMMA 및 폴리스티렌이 사용되는 경우에, 180℃ 근처의 온도가 바람직하다. 220℃를 초과하는 온도에서 수지를 용융 및 혼련하는 경우에, 수지의 착색 및 이리듐 착물의 열화가 초래될 수 있어 바람직하지 않다. 또한, 용융 및 혼련 시간은 근접한 온도에서 수 초~1시간 이하의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다.
성형방법으로서, 그대로의 또는 한번 펠릿형태 한 혼련된 수지 조성물을 가열하에서 프레스기를 사용하여 성형하여 판 또는 시트를 얻는 방법이 편리하다. 용융혼련된 수지를 직접 성형하는 방법이 보다 바람직하다. 특히, 사출성형 또는 압출성형 등의 성형방법을 채택하는 경우에, 복잡한 형상을 성형할 수 있고 용융혼련 및 성형을 연속적으로 행할 수 있어, 생산효율이 증가할 수 있다.
마찬가지로, 열경화성 수지를 사용하는 경우에 사용되는 니더로서, 적당한 혼합 블레이드, 혼합 니더 및 페인트 쉐이커, 니더 및 3-롤밀이 장착된 교반기를 들 수 있다. 니더는 조성물의 점도를 고려하여 선택하고 본 발명에 따라 수지 중에 이리듐 착물을 분산 또는 용해한 다음, 소망하는 두께로 설정한 주형에 넣은 후, 가열하여 경화하는데 사용된다.
광경화성 수지를 사용하는 경우에, 상술한 바와 동일한 방법으로 혼련하고 광-투과성 주형에 넣은 후, 광경화성 수지에 UV선 등의 활성 에너지선을 조사하여 경화시킬 수 있다.
일반적으로, 그 용도에 따라 다른 수지에 이리듐 착물을 혼합, 분산 또는 용해시키는 비율은 0.001~30질량%의 범위 내가 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.01~10질량%의 범위 내이다.
조명 시스템에서 전압을 공급했을 때 전극으로부터 질화갈륨 반도체칩로 발생되는 광은 이리듐 착물을 사용하여 색으로 변환되고 시스템의 외부로 방사된다.
필요한 방사색을 얻기 위해서, 이리듐 착물의 종류, 혼합비 및 농도를 조절한다. 색톤의 미세한 조절을 위해서 착색제를 첨가해도 좋다. 착색제로서, 일반적인 컬러필터에 사용되는 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 착색제로서, 염료 및 피그먼트 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 그러나, 내열성 및 내광성의 관점에서, 피그먼트가 바람직하다. 피그먼트로서, 유기 및 무기의 피그먼트를 모두 사용할 수 있다. 유기 피그먼트로서, 예컨대, C.I. Pigment Red 9, C.I. Pigment Red 97, C.I. Pigment Red 122, C.I. Pigment Red 123, C.I. Pigment Red 149, C.I. Pigment Red 168, C.I. Pigment Red 177, C.I. Pigment Red 180, C.I. Pigment Red 192, C.I. Pigment Red 215, C.I. Pigment Red 216, C.I. Pigment Red 217, C.I. Pigment Red 220, C.I. Pigment Red 223, C.I. Pigment Red 224, C.I. Pigment Red 226, C.I. Pigment Red 227, C.I. Pigment Red 228, C.I. Pigment Red 240, C.I. Pigment Red 254 및 C.I. Pigment Red 48:1 등의 적색 피그먼트; C.I. Pigment Green 7 및 C.I. Pigment Green 36 등의 녹색 피그먼트; C.I. Pigment Blue 15, C.I. Pigment Blue 15:6, C.I. Pigment Blue 22, C.I. Pigment Blue 60 및 C.I. Pigment Blue 64 등의 청색 피그먼트; C.I. Pigment Violet 19, C.I. Pigment Violet 23, C.I. Pigment Violet 29, C.I. Pigment Violet 30, C.I. Pigment Violet 37, C.I. Pigment Violet 40 및 C.I. Pigment Violet 50 등의 자색 피그먼트; C.I. Pigment Yellow 20, C.I. Pigment Yellow 24, C.I. Pigment Yellow 83, C.I. Pigment Yellow 86, C.I. Pigment Yellow 93, C.I. Pigment Yellow 109, C.I. Pigment Yellow 110, C.I. Pigment Yellow 117, C.I. Pigment Yellow 125, C.I. Pigment Yellow 137, C.I. Pigment Yellow 138, C.I. Pigment Yellow 139, C.I. Pigment Yellow 147, C.I. Pigment Yellow 148, C.I. Pigment Yellow 150, C.I. Pigment Yellow 153, C.I. Pigment Yellow 154, C.I. Pigment Yellow 166, C.I. Pigment Yellow 168 및 C.I. Pigment Yellow 185 등의 황색 피그먼트; 및 C.I. Pigment Black 7 등의 흑색 피그먼트를 들 수 있다. 또한, 무기 피그먼트로서, 예컨대 탄소계, 티타늄계, 바륨계, 알루미늄계, 칼슘계, 철계, 납계 및 코발트계-무기 피그먼트를 들 수 있다. 피그먼트를 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다.
조명장치를 얻기 위해서, 제1 및 제2 발광유닛에 의해 발생되는 광은 장치의 외부로 조사되어야 한다.
필요한 방사색을 얻기 위해서는, 제2 발광유닛인 이리듐 착물의 종류, 혼합비 및 농도를 조절하여야 한다.
본 발명에 따른 발광체가 표시장치의 백라이트로서 사용되는 경우에, 소망하는 광원색을 얻기 위해서 제2 발광유닛은 제1 발광유닛의 방사면에 형성되어 램프를 형성하고, 필요한 광량에 따라 램프를 배치한다. 또한, 상기 두개의 발광유닛을제1 발광유닛으로부터의 광이 제2 발광유닛을 조사할 수 있거나 또는 제1 발광유닛에 의해 방사된 광이 도광판에 의해 제2 발광유닛으로 안내될 수 있는 상태가 되도록 배치하기 위해서 제1 발광유닛 및 제2 발광유닛을 공간적으로 분리시킨다. 이러한 경우에, 제1 발광의 광원으로부터 방사된 광이 제2 발광유닛으로 입사할 수 있게하기 위해서 제2 발광유닛을 투명체에 형성하고, 또한 제1 발광유닛으로부터의 광을 제2 발광유닛의 이리듐 착물로 균일하게 조명하기 위해서, 층형태로 형성되는착물은 투명체에 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 3개의 주요 색으로 이루어진 픽셀로서 제2 발광유닛을 형성하여 자기-발광형 디스플레이를 구성할 수 있다. 즉, 투명기판 상에 적색, 녹색 및 청색을 방사하는 이리듐 착물을 스트라이프 또는 매트릭스로 개별적으로 도포하여 픽셀을 형성한다. 제1 및 제2 발광유닛 사이에 각 픽셀을 조절할 수 있는 광밸브를 배치하고, 상기 광밸브를 개폐하는 것을 통해 소망하는 픽셀을 온/오프하여 화상을 형성한다. 광밸브로서, 액정패널 및 디지털 거울장치를 들 수 있다. 또한, 제1 발광유닛으로서 청색 발광다이오드를 사용하는 경우에는, 청색 발광체를 사용하지 않고 투명기판 상에 청색 발광체 부분을 코팅하지 않은 상태로 남겨두어 광원으로부터 광이 그대로 통과하도록 한다.
이하, 평판 발광장치를 구체적으로 설명한다.
최근, 발광다이오드의 방사효율이 현저히 향상되었고 조명에 대한 그 용도가 개발되었다. 특히, 액정 디스플레이에서 백라이트용 광원으로서 발광다이오드를 사용하는 경우에, 우수한 색 재현성 및 빠른 응답을 실현할 수 있고, 또한 높은 화상질의 달성이 기대된다. 백라이트용 광원은 통상적으로 분리된 패키지에 배치된 발광다이오드를 직선으로 배열하고 도광판의 가장자리면을 조명하여 광을 도광판으로 도입한다. 그 다음, 도광판의 한쪽에 마련된 확산반사판이 다른쪽으로 광을 방사하여, 평판 발광장치("Monthly Display", Vol.9, No.4, P.33, Techno Times Co., Ltd 발행, 2003 참조)를 구성한다.
다이렉트형 백라이트에서는, 발광다이오드 소자가 평판 반사경 상에 매트릭스로 배열되고, 광을 균등하게 하기 위해서 그 위에 확산판을 배치하여, 평판 발광장치를 구성한다.("LCD-you furonto bakkuraito no shintennkai"(new developments on front-and back-lights for LDC), TORAY RESEARCH CENTER, Inc. 발행, 2002 참조)
본 발명의 발광체는 이러한 평판 발광장치에 적용할 수 있다. 본 발명의 평판 발광장치는 다수의 제1 발광유닛, 제1 발광유닛에 의해 방사된 광에 의해 여기되어 광을 방사하는 제2 발광유닛, 도광판, 반사판 및 확산판을 포함하고, 제2 발광유닛은 이리듐 착물을 함유한다. 상술한 발광다이오드는 제1 발광유닛으로서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 평판 발광장치를 구성하는 요소로서는, 발광다이오드로 이루어지는 제1 발광유닛, 제1 발광유닛에 의해 방사된 광에 의해 여기되어 광을 방사하는 제2 발광유닛, 도광판, 반사판 및 확산판(광-산란판)을 들 수 있다.
평판 발광장치에 사용되는 발광다이오드 소자는 평판 발광장치의 용도에 따라 선택할 수 있다. 액정 디스플레이에서 백라이트용 광원으로서 양호한 백색을 표시할 수 있는 발광다이오드르 사용하는 것이 바람직하다. 백라이트용 광원의 바람직한 예로는 최근 개발된 청색 LED와 종래의 적색 및 녹색 LED의 조합, 청색 LED와 청색 LED 방사에 의해 여기되고 상보적인 청색광을 방사하는 광발광 재료(제2 발광유닛)의 조합 및 자외선 LED와 적색, 녹색 및 청색 광을 방사하는 광발광 재료(제2 발광유닛)의 조합이 열거된다. 이러한 광발광 재료의 예로는 (YaGd1-a)3(Alb,Ga1-b)5O12:Ce(YAG 형광체), Y2O2S:Eu3+,(ZnS:Cu,Al) 및 (Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6Cl2:Et2+ 등의 무기 형광재료, 쿠마린 및 로다민 등의 유기 형광재료, 및 이리듐 착물 등의 인광성 재료가 열거된다.
백라이트용 광원으로서 청색 LED와 청색 LED 방사에 의해 여기되고 상보적인 청색광을 방사하는 광발광 재료(제2 발광유닛)의 조합이 특히 바람직하다. 이러한 조합을 사용하는 방법에 따르면, 하나의 LED를 조절함으로써, 양호한 백색광을 표시할 수 있고, 청색광을 사용하는 방법이므로 자외선으로 인한 구성 재료의 열화가 없다. 조합하여 사용되는 광발광 재료의 예로는 상술한 일반식(E1)~(E32)으로 표시되는 이리듐 착물 화합물이 열거된다.
본 발명에서는, 광발광 재료(제2 발광유닛)를 독립적으로 사용해도 좋고 또는 후술하는 바와 같이 바인더에 용해 또는 분산시켜 사용해도 좋다. 광발광 재료(제2 발광유닛)는 LED 광원으로부터 방사된 광이 재료에 조사될 수 있으면 구성의 어느 위치에 있어도 좋다. 그러나, 재료를 바인더와 함께 적용하여 LED 소자의 표면을 코팅하는 것, 재료를 코팅 또는 프린팅 등의 방법으로 확산판의 방사면에 적용하는 것, 또는 재료를 확산판의 내부에 혼합, 용해 또는 분산시키는 것이 바람직하다.
상기 착물이 용해 또는 분산될 수 있는 임의의 바인더이어도 좋고, 일반적으로 열경화성 수지가 사용된다. 이러한 열경화성 수지의 예로는 폴리카르보네이트, 폴리에테르술폰, 폴리아크릴레이트, 아크릴 수지, 폴리비닐아세탈, 에폭시 수지, 시아네이트 수지, 페놀 수지, 폴리이미드, 폴리우레탄 및 실리콘 수지가 열거된다. 이들 중에서 투명성이 높고 접착성을 포함하는 취급성이 우수한 투명 에폭시 수지가 바람직하다.
투명 에폭시 수지의 예로는 비스페놀 A 디글리시딜 에테르, 2,2-비스(4-글리시딜옥시시클로헥실)프로판, 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시헥산카르복실레이트, 비닐시클로헥산디옥사이드, 2-(3,4-에폭시시클로헥산)-5,5-스피로-(3,4-에폭시시클로헥산)-1, 3-디옥산, 비스(3,4-에폭시시클로헥실)아디페이트, 1,2-시클로프로판디카르복실산 비스글리시딜 에스테르, 트리글리시딜 이소시아누레이트, 모노알릴 디글리시딜 이소시아누레이트 또는 디알릴 모노글리시딜 이소시아누레이트 등의 에폭시 수지를 헥사히드로프탈산 무수물, 메틸헥사히드로프탈산 무수물, 트리알킬 테트라히드로프탈산 무수물 또는 수소화 메틸 나드산 무수물 등의 산무수물로 경화시켜 얻어지는 것들이 열거된다. 이들 에폭시 수지의 하나를 단독으로 사용해도 좋고 또는 그 2종 이상을 조합하여 사용해도 좋다.
도광판의 바람직한 예로는 글래스 및 에폭시 수지, 아크릴 수지 및 폴리카르보네이트 등의 투명 수지가 열거되고, 아크릴 수지 및 폴리카르보네이트가 특히 바람직하다.
반사판의 예로는 알루미늄, 거울로 완성하거나 알루마이트 처리된 알루미늄, 백색 코팅 알루미늄 및 증착된 실버 PET 필름이 열거되고, 백색 PET 필름, 백색 폴리프로피렌 필름 및 백색 폴리카르보네이트 등의 백색 필름이 더 열거된다. 백색 PET 필름의 예로는 Toray Industries, Inc. 제품인 Lumirror 60L, Lumirror 60V, Lumirror 60SL 및 Lumirror 60SV, 및 Mitsui Chemicals, Inc. 제품인 PP 반사경 및 The Furukawa Electric Co., Ltd. 제품인 MCPET가 열거된다. 또한, 백색 필름은 금속 등의 지지체에 접착되고 지지되어 있는 것이 바람직하다.
확산판의 예로는 투명 수지의 굴절률과 굴절률이 다른 재료가 혼합 또는 분산된 투명 수지판 및 한면 또는 양면이 투명 수지의 굴절률과 굴절률이 다른 재료로 코팅되어 있는 투명 수지판 또는 필름이 열거된다. 이러한 굴절률이 투명 수지의 굴절률과 다른 재료의 예로는 칼슘 카르보네이트, 바륨 술페이트 및 글래스 등의 무기 미립자, 및 스티렌 수지 및 아크릴 수지 등의 유기 미립자가 열거된다. 유기 미립자가 특히 바람직하다.
평판 발광장치에서, 그 사이의 계면에 공기가 실질적으로 존재하지 않도록 하기 위해 모든 구성요소를 단단히 접착하여 구성요소를 통합시키는 것이 바람직하다. 그래서, 진행 중에 광이 평면 광원이 될 때 까지 광손실을 감소시켜 에너지 소모를 줄일 수 있다.
그 광원으로서 발광다이오드를 사용하는 백라이트 시스템이 발광다이오드 소자의 표면으로부터 방사된 광이 공기의 작은 굴절률로 인해 공기중으로 한번 지나간 다음 도광판 또는 확산판으로 입사하는 메커니즘을 포함하는 경우에, 방사면과 공기 사이의 계면에서 광의 반사가 일어나므로, 발광다이오드로부터 높은 효율의 광을 얻는 것이 가능하다. 통상적으로 확산판이 도광판 상에 위치하여 광을 확산시키지만, 확산판이 단순히 도광판 상에 놓여 있거나 또는 도광판과 접촉하고 있는 기술이므로, 두개 사이의 접착이 불충분하여 그 사이에 공기가 존재하게 된다. 그래서, 도광판 측에서의 광의 반사는 도광판으로부터 얻어지는 광의 효율을 감소시킨다.
발광다이오드 소자의 방사면으로부터 평판 발광장치의 방사면으로의 광로에 존재하는 모든 구성요소를 단단히 접착하여 구성요소를 통합함으로써, 방사성능이 현저하게 향상된다.
이러한 구조를 갖고, 발광성능이 우수한 평판 발광장치는 백라이트용 광원으로서 유용하다. 또한, 접착제의 굴절률에 따라 발광다이오드가 위치하는 덴트의 형상을 조절함으로써, 보다 균일한 밝기를 갖는 발광장치를 얻을 수 있다.
이들 구성요소는 통합되도록 접착제를 사용하여 결합되지만, 구성요소에 열가소성 수지가 포함되는 경우에는, 상기 구성요소는 열압착을 통해 결합되어도 좋다.
접착제로서, 굴절률이 1.2 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 굴절률이 1.4 이상인 투명 수지이다. 이러한 접착제의 예로는 에폭시 수지 접착제 및 아크릴 수지 접착제가 열거된다.
또한, 알루미늄판 등의 금속판을 반사판으로서 사용하고, 아크릴 수지 등의 열가소성 수지를 도광판으로 사용하는 경우에, 가열에 의해 금속판을 도광판으로 열압착할 수 있다. 또한, 아크릴 수지 또는 스티렌 수지로 이루어지는 유리 미립자를 아크릴 수지 또는 폴리카르보네이트에 용해 또는 분산시켜 얻어지는 코팅재료를 프린팅법 또는 스핀코팅법을 통해 도광판으로 적용함으로써 확산판을 도광판에 결합시켜도 좋다.
발광다이오드를 도광판에 결합시키는 방법으로서, 내부에 배치되는 발광다이오드를 위한 덴트를 광이 입사하는 도광판의 가장자리면에 마련하고 발광다이오드를 덴트 내에 배치하고 상술한 접착제로 씰링하는 방법이 있다. 또한, 도광판으로 입사하는 광의 효율이 높아질 수 있으므로, 씰링을 위해 사용되는 접착제의 굴절률이 도광판의 굴절률보다 높은 것이 바람직하다. 광입사각이 작고 밝기가 균일한 경우에도 전체 굴절이 일어나기 어려우므로, 도광판의 덴트의 광입사면의 단면 형상은 볼록 형태인 것이 보다 바람직하다.
상기 경우에, 제2 발광유닛은 접착제에 이리듐 화합물을 용해 또는 분산시켜서 제조하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명에 따른 발광체의 방사 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 발광체의 색도좌표를 나타내는 도면이다. 삼각형의 굵은선은 현존하는 냉음극관을 사용하는 액정 디스플레이의 색 재현 범위를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 백라이트유닛(실시예19)의 개략 단면도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 광발광형 액정(실시예20)의 개략 단면도를 나타내는 도면이다.
도 5는 실시예23에서 제조되는 백라이트유닛의 대표적인 단면도이다.
도 6은 참조실시예1에서 제조되는 백라이트유닛의 대표적인 단면도이다.
도 7은 실시예23-25에서 사용하는 칩형 발광다이오드 소자의 대표적인 단면도이다.
이하 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
색도좌표 x와 y, 밝기, 연색지수 및 발광효율을 스펙트라-라디오미터(제품명: CS1000A, Konica-Minolta Corp. 제품)를 사용하여 측정했다.
실시예1:
9mg의 이리듐 착물(E2) 및 1mg의 이리듐 착물(E17)을 5g의 비스페놀 A 글리시딜 에테르와 5g의 메틸헥사히드로프탈산 무수물의 혼합물에 첨가하여 제2 발광유 닛을 제조했다. 상기 재료를 혼합한 다음, 혼합물을 탈기했다. 이렇게 해서 얻어진 혼합물을 제1 발광유닛으로서 기능하는 청색 발광다이오드가 배치되어 있는 리드프레임 컵의 오목한 부분에 붓고 120℃에서 1시간 동안 경화시켰다. 또한, 램프형(밤쉘형) 주형으로 비스페놀 A 글리시딜 에테르와 메틸헥사히드로프탈 무수물의 혼합물을 먼저 부은 다음, 리드프레임을 침지시킨 후에 120℃에서 1시간 동안 경화시켜, 램프형 백색 LED를 제조했다. 얻어지는 백색 LED에 대하여, x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 발광효율 및 100시간 작동 후의 발광효율의 감소를 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다. 얻어지는 백색 LED의 방사 스펙트럼을 도 1에 나타내었고, 청색 발광다이오드 및 청색 발광다이오드에 의해 여기되는 녹색 및 적색광을 위한 이리듐 착물의 방사의 색도좌표를 도 2에 나타내었다. 도 2의 굵은선(삼각형)은 현존의 냉음극관을 사용하는 액정 디스플레이의 색 재현 범위를 나타낸다.
실시예 2:
이리듐 착물로서 8.9mg의 착물(E1) 및 1.1mg의 착물(E16)을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 램프형 LED를 제조했다. 얻어지는 백색 LED에 대하여, x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 발광효율 및 100시간 작동 후의 발광효율의 감소를 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다.
실시예3:
이리듐 착물로서 9.1mg의 착물(E3) 및 0.9mg의 착물(E18)을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 램프형 LED를 제조했다. 얻어지는 백색 LED에 대하여, x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 발광효율 및 100시간 작동 후의 발광효율 의 감소를 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다.
실시예4:
이리듐 착물로서 12mg의 착물(E4) 및 1mg의 착물(E17)을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 램프형 LED를 제조했다. 얻어지는 백색 LED에 대하여, x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 발광효율 및 100시간 작동 후의 발광효율의 감소를 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다.
실시예5:
이리듐 착물로서 10mg의 착물(E9) 및 1mg의 착물(E16)을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 램프형 LED를 제조했다. 얻어지는 백색 LED에 대하여, x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 발광효율 및 100시간 작동 후의 발광효율의 감소를 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다.
실시예6:
이리듐 착물로서 8.8mg의 착물(E2) 및 1.2mg의 착물(E19)을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 램프형 LED를 제조했다. 얻어지는 백색 LED에 대하여, x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 발광효율 및 100시간 작동 후의 발광효율의 감소를 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다.
실시예7:
이리듐 착물로서 9mg의 착물(E2) 및 1mg의 착물(E15)을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 램프형 LED를 제조했다. 얻어지는 백색 LED에 대하여, x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 발광효율 및 100시간 작동 후의 발광효율의 감소를 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다.
실시예8:
이리듐 착물로서 9mg의 착물(E7) 및 1mg의 착물(E16)을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 램프형 LED를 제조했다. 얻어지는 백색 LED에 대하여, x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 발광효율 및 100시간 작동 후의 발광효율의 감소를 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다.
실시예9:
이리듐 착물로서 10mg의 착물(E11) 및 1mg의 착물(E17)을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 램프형 LED를 제조했다. 얻어지는 백색 LED에 대하여, x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 발광효율 및 100시간 작동 후의 발광효율의 감소를 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다.
실시예10:
이리듐 착물로서 14mg의 착물(E8) 및 1.5mg의 착물(E13)을 사용한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 램프형 LED를 제조했다. 얻어지는 백색 LED에 대하여, x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 발광효율 및 100시간 작동 후의 발광효율의 감소를 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다.
비교예1:
이리듐 착물 대신에 4mg의 녹색 형광염료 HFG-4(제품명, Hayashibara biochemical laboratories Inc. 제품) 및 0.4mg의 적색 형광염료 HFR-4(제품명, Hayashibara biochemical laboratories Inc. 제품)를 사용하는 것을 제외하고는 실 시예1과 동일한 방법으로 램프형 LED를 제조했다. 얻어지는 백색 LED에 대하여, x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 발광효율 및 100시간 작동 후의 발광효율의 감소를 측정했다. 그 결과를 표1에 나타내었다.
Figure 112007002830510-PCT00025
실시예11:
1g의 이리듐 착물(E2) 및 100mg의 이리듐 착물(E17)을 50g의 투명 에폭시 수지(Sanyu Rec Co., Ltd 제품)에 혼합한 다음 탈기했다. 이어서, 와이어 바를 사용하여, 상기 혼합물을 아크릴 수지로 제조된 높이 150mm, 외경 45mm, 내경 40mm의 원통형 용기 내면 및 아크릴 수지로 제조된 두께가 5mm인 원형 디스크의 한면에 약 0.1mm의 두께로 도포하였고, 70℃에서 6시간 동안 경화처리하였다. 그 다음, 상기 원형 디스크가 원통형 용기의 저면을 형성하도록 원형 디스크를 원통형 용기에 접착시켰다. 이러한 방법으로, 제2 발광유닛을 얻었다. 총길이 145mm, 최대직경 50mm의 자외선 램프(Toshiba Corporation 제품인 Neoball 5 Black light)를 제1 발광유닛으로 사용하고, 램프의 발광부를 제2 발광유닛에 배치하고, 상기 램프 및 유닛을 램프의 최대직경이 유닛과 접촉하는 위치에서 에폭시 수지로 서로 접착시켰다. 얻어지는 조명장치용 광원의 연색지수는 90이었고, 초기 발광효율은 36lm/W이었고, 또한 100시간 작동 후에 발광효율의 감소는 1% 이하였다.
실시예12:
이리듐 착물을 용해하기 위한 에폭시 수지로서, Nippon Pelnox Corp. 제품인 ME561의 제1 작용제 2.0g 및 경화제 2.0g을 함께 혼합했다. 상기 혼합물에 20.0mg의 이리듐 착물(E2)을 첨가한 다음, SHIBATA 제품인 TEST TUBE MIXER로 30분 동안 쉐이킹 및 혼합했다. 감압하여 탈기한 후에, 성형 릴리즈 필름으로 2개의 글래스 시트를 3mm의 간격을 두고 배치한 다음, 그 사이의 틈에 수지 조성물을 채우고 120℃에서 1시간 동안 더 경화시켰다. 얻어진 경화된 수지를 3mm×3mm×3mm로 절단한 다음, 460nm, 6.8mW의 청색 LED(Cree Inc. 제품인 XT12)의 최상부에 고정시켜, 녹색 램프를 제조했다. 램프의 밝기를 측정했을 때 27.4lm/W이었고 색도좌표는 (x=0.354, y=0.607)이었다.
실시예13:
이리듐 착물을 용해하기 위한 에폭시 수지로서, Nippon Pelnox Corp. 제품인 ME561의 제1 작용제 2.0g 및 경화제 2.0g을 함께 혼합했다. 상기 혼합물에 2.64mg의 이리듐 착물(E2) 및 0.36mg의 이리듐 착물(E17)을 첨가한 다음, SHIBATA 제품인 TEST TUBE MIXER로 30분 동안 쉐이킹 및 혼합했다. 감압하여 탈기한 후에, 성형 릴리즈 필름으로 2개의 글래스 시트를 3mm의 간격을 두고 배치한 다음, 그 사이의 틈에 수지 조성물을 채우고 120℃에서 1시간 동안 더 경화시켰다. 얻어진 경화된 수지를 3mm×3mm×3mm로 절단한 다음, 460nm, 6.8mW의 청색 LED(Cree Inc. 제품인 XT12)의 최상부에 고정시켜, 녹색 램프를 제조했다. 램프의 밝기를 측정했을 때 23.4lm/W이었고 색도좌표는 (x=0.315, y=0.340)이었다.
실시예14:
40g의 PMMA(제품명: PARAPET GH-100S, Kuraray Co., Ltd 제품)에, 82mg의 이리듐 착물(E2), 80mg의 광안정화제(제품명: Sanol LS770, Sankyo Lifetec. Co., Ltd. 제품) 및 80mg의 항산화제(제품명: Irganox 1010, Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd. 제품)을 질소기류하에서 이축 라보 플라스토밀로 180℃에서 5분 동안 용융혼련했다.
이어서, 수지 조성물을 180℃에서 4.9×106kPa의 압력하에서 프레스기를 사용하여 두께가 1mm인 시트로 형성했다. 얻어진 시트를 3mm×3mm×1mm로 절단한 다음, 460nm, 6.9mW의 청색 LED(Cree Inc. 제품인 XT)의 최상부에 고정시켜, 녹색광 램프를 제조했다. 램프의 밝기를 측정했을 때 32.76lm/W이었고 색도좌표는 (x=0.262, y=0.485)이었다.
실시예15:
40g의 PMMA 대신에 분자량이 250000인 폴리스티렌을 사용하는 것을 제외하고는 실시예14와 동일하 방법으로 두께가 1mm인 시트를 제조했다.
얻어진 시트를 3mm×3mm×1mm로 절단한 다음, 460nm, 6.9mW의 청색 LED(Cree Inc. 제품인 XT)의 최상부에 고정시켰다. 램프의 밝기를 측정했을 때 33.36lm/W이었고 색도좌표는 (x=0.293, y=0.590)이었다.
실시예16:
8.2mg의 이리듐 착물(E2), 1.8mg의 이리듐 착물(E17) 및 15g의 ME561(제품명, Nippon Pelnox Corp. 제품)(A와 B 용액)을 혼합한 다음, 탈기하여 액상 수지1를 제조했다.
액상 수지1를 청색 발광다이오드(Cree Inc. 제품인 XT)가 배치되어 있는 탑뷰형 패키지의 오목부에 디스펜서로 채우고, 120℃에서 2시간 동안 경화시키고 150℃에서 2시간 동안 더 경화시켜서, 백색 LED를 제조했다. 얻어진 백색 LED의 x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 방사량 및 30mA에서 500시간 동안 작동한 후 방사량을 측정하였고, 그 결과는 x와 y 색도좌표 (0.33, 0.34), 연색지수 90, 초기 방사량 5.1mW, 30mA에서 500시간 동안 작동한 후 방사량 4.4mW이었다.
실시예17:
이리듐 착물을 용해시키기 위한 에폭시 수지로서, EL438(제품명, Sanyu Rec Co., Ltd. 제품)(A용액 및 B용액)을 함께 혼합한 다음 탈기하여 액상수지2를 제조했다.
그 다음, 8.2mg의 이리듐 착물(E2) 및 1.8mg의 이리듐 착물(E17)을 EL438(제품명, Sanyu Rec Co., Ltd. 제품)(A용액 및 B용액)와 혼합한 다음, 탈기하여 액상수지3을 제조했다.
(1)첫번째 층: 액상 수지2를 청색 발광다이오드(Cree Inc. 제품인 XT)가 배치되어 있는 탑뷰형 패키지의 오목부에서 디스펜서로 채운 다음, 120℃에서 2시간 동안 경화시키고 150℃에서 2시간 동안 더 경화시켰다.
(2) 두번째 층: 상기 첫번째 층에, 디스펜서로 액상 수지3를 분산기로 채운 다음, 120℃에서 2시간 동안 경화시키고 150℃에서 2시간 동안 더 경화시켰다.
(3) 세번째 층: 상기 두번째 층에, 디스펜서로 액상 수지2를 채우고, 120℃에서 2시간 동안 경화시키고 150℃에서 2시간 동안 더 경화시켜서, 백색 LED를 제조했다.
얻어진 백색 LED의 x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 방사량 및 30mA에서 500시간 동안 작동한 후 방사량을 측정하였고, 그 결과는 x와 y 색도좌표 (0.33, 0.34), 연색지수 90, 초기 방사량 5.1mW, 30mA에서 500시간 동안 작동한 후 방사량 4.9mW이었다.
실시예18:
실시예17에서 사용한 액상수지2 및 3으로 첫번째 및 두번째 층을 동일하게 제조했다.
2개의 층으로 코팅되어 있는 탑뷰형 패키지를 PED350(제품명, ANLVA Corp. 제품)를 사용하여 CVD탄소로 더 코팅하여, 백색 LED를 제조했다. CVD 탄소의 증착조건은 하기와 같다.
CH4가스 유속: 100sccm
필름형성 압력: 6Pa
바이어스 전력: 150W
필름형성 시간: 10분
필름형성 온도: 상온
얻어진 백색 LED를 x와 y 색도좌표, 연색지수, 초기 방사량 및 30mA에서 500시간 동안 작동한 후 방사량을 측정하였고, 그 결과는 x와 y 색도좌표 (0.33, 0.33), 연색지수 89, 초기 방사량 4.7mW, 30mA에서 500시간 동안 작동한 후 방사량 4.6mW이었다.
실시예19:
실시예1과 동일한 이리듐 착물 혼합물을 휴대폰 디스플레이용 백라이트 도광판의 광입사 가장자리면에 적용한 다음, 120℃에서 1시간 동안 경화시켜 두께가 10㎛인 이리듐 착물층을 형성하여, 제2 발광체를 얻었다. 종래의 방법에 따라 도광판의 가장자리면에 방사 피크파장이 460nm인 4면 장착형 발광다이오드(제품명: NSCB215, Nichia Chemical Corp. 제품)를 제1 발광유닛으로 사용하고 배치하였다.
이하, 도 3을 참조하여 설명한다(백라이트유닛 (1)).
이리듐 착물층(5)에 의해 발광다이오드(LED(2))로부터의 광을 백색으로 변환시키고 도광판(3)으로 도입하였다. 도광판 상에, 두께가 100㎛인 광확산층(4)(제품명: Panlite, Teijin Chemicals Ltd. 제품)을 형성하여, 백라이트유닛을 형성했다. 유닛의 표면에서의 밝기는 9000cd/m2이었다. 또한, 연색지수는 92이었다. 얻어지는 백라이트유닛의 개략 단면도(실시예19의 단면도)를 도 3에 나타내었다.
실시예20:
이하, 도 4를 참조하여 설명한다.
색 발광체 기판의 제조:
대각선 길이 2.2인치, 두께 0.7mm인 글래스 기판(19)상에, 흑색 매트릭스의 재료로서, V259BK(제품명, NIPPON STEEL CHEMICAL Co., Ltd. 제품)을 스핀코팅하여 적용하고, 포토마스크를 통해 UV 노출시켜 QVGA에 상응하는 격자형 패턴으로 하고, 2% 탄산나트륨 수용액으로 현상한 다음, 200℃에서 베이킹하여, 흑색 매트릭스(18)의 패턴(필름두께: 1.5㎛)을 형성했다.
녹색 변환 필름의 재료로서, 0.5g의 이리듐(Ir) 착물(E2)을 100g의 아크릴 네거티브 포토레지스트(제품명: V259PA, 고형분: 50%, NIPPON STEEL CHEMICAL Co., Ltd. 제품)에 용해시켜 잉크를 제조했다. 상기 잉크를 스핀코팅하여 글래스 기판에 적용시키고, 흑색 매트리스(18)를 따라 배치시킨 상태에서 UV선에 노출시키고, 2% 탄산나트륨 수용액으로 현상시킨 다음, 150℃에서 베이킹하여 녹색 발광 Ir 착물(17)을 함유하는 녹색 변환 형광필름(필름두께: 10㎛)을 형성했다.
다음에, 적색 변환 필름의 재료로서, 50mg의 Ir 착물(E17)을 100g의 아크릴 네거티브 포토레지스트(제품명: V259PA, 고형분: 50%, NIPPON STEEL CHEMICAL Co., Ltd. 제품)를 용해시켜 잉크를 제조했다. 상기와 동일한 방법으로, 적색 발광 Ir 착물(16)을 함유하는 적색 변환 형광필름(필름두께: 10㎛)을 형성하여, 색 발광체 기판을 얻었다.
반대 전극의 제조;
색 발광체 기판과 동일한 단면 형상을 갖고 두께가 200㎛인 글래스 기판(20)의 한면에, 투명전극을 형성하고, 그 다른면에 편광필름(편광판(13))을 부착했다. 편광필름이 부착된 면과 발광체가 형성되어 있는 색 발광체 기판의 면을 부착시키고 통합하여, 반대 전극 기판을 얻었다.
액정패널의 제조;
상기 반대 전극과 QVGA에 상응하는 픽셀 전극 및 2.2인치의 대각선 길이를 갖는 무정형 규소 TFT 패널(TFT기판(14))을 조합시켜서, 종래의 방법으로 액정패널을 제조했다. 실시예12에서 사용한 것과 마찬가지로 표면-장착 청색 발광다이오드(Cree Inc. 제품인 XT12)로 제조된 백라이트유닛과 액정패널을 조합하여, 광발광 액정표시장치를 제조했다. 이렇게 해서 얻어진 광발광 액정표시장치의 개략 단면도(실시예20의 단면도)를 도 4에 나타내었다.
얻어진 표시장치의 연색지수는 92이었다. 또한, 발광면은 액정(15)층보다 뷰어에 가깝기 때문에, 화상질에 있어서 시야각 의존성이 없다. 또한, LED광원은 청색이므로, 10,000 시간 작동한 후에, 도광판 및 액정 재료에서 UV-열화로 인한 색변화 및 광투과의 감소 모두 관찰되지 않았다.
실시예21:
실시예1의 이리듐 착물의 혼합물광 동일한 혼합물을 도광판의 가장자리면이 아닌 확산판의 최상면에 10㎛의 두께로 적용하는 것을 제외하고는 실시예19와 동일한 방법으로 백라이트유닛을 제조했다. 광확산층으로 입사하는 광을 확산층 상의 이리듐 착물층을 통해 백색으로 색변환시키고 확산된 광으로서 방사했다. 유닛표면에서의 밝기는 9000cd/m2이었다. 또한 연색지수는 92이었다.
백라이트를 사용하여, 대각선 길이가 2.2인치인 QVGA 액정표시장치를 제조했다. 얻어진 표시장치가 그 전면 상에 백색, 녹색, 청색 및 적색을 표시할 때의 밝기를 표2에 나타내었다.
비교예로서, 상기와 같이 동일한 폴리아크릴레이트 수지를 사용하여, 형상이 동일한 도광판을 형성하고, 방사 피크파장이 460이고 방사 출력이 4.6mW인 장치를 사용하여, 방사 피크파장이 570nm인 황색 형광물질을 실란트 에폭시 수지에 혼합하여, 표면-장착형 백색 LED를 제조했다. 투명 도광판의 가장자리면에 배치된 백색 LED의 4개로, 대각선 길이가 2.2인치인 QVGA 액정표시장치를 상기와 같이 제조했다.
Figure 112007002830510-PCT00026
확산층의 전면이 균일하게 방사하므로, 비교예와 비교하여 광이 보다 효율적으로 사용되고 밝기가 향상되었다. 또한, 비교예의 백색 LED를 백라이트로서 사용하면, 녹색 및 적색을 재현하기 어렵다.
실시예22:
5g의 비스페놀 A 글리시딜 에테르와 5g의 메틸헥사히드로프탈산 무수물의 혼합물에, 9mg의 Ir 착물(E2) 및 1mg의 Ir 착물(E17)을 첨가하고 혼합한 다음, 탈기하였다.
이것을 20g의 톨루엔에 용해시킨 다음, 닥터 블레이드를 사용하여 상기 혼합물로 액정표시장치의 광입사면 상의 편광필름의 표면을 코팅했다. 그 건조두께는 10㎛이었다.
무색투명한 폴리메틸 메타크릴레이트(Kuraray Co., Ltd. 제품)를 도광판으로 사용하고 방사 피크파장이 460nm이고 방사 출력이 4.6mW인 4면-장착형 발광다이오드를 도광판의 가장자리면에 배치하여 방사하였다. 전면이 백색, 녹색, 청색 및 적색을 방사하는 경우의 밝기를 측정하고 그 결과를 표3에 나타내었다.
Figure 112007002830510-PCT00027
실시예23:
도 7에 나타낸 구조와 같이, 장착기판(42) 상에 방사 파장이 470nm이고 방사출력이 4.6mW인 InGaN 발광다이오드칩(41)을 배치하고, 이것을 금속전극(43)과 전기적으로 접촉시켜서 발광다이오드 소자(44)를 제조했다.
또한, 도 5에 나타낸 구조와 같이, 4cm×5cm×0.8cm의 투명 아크릴 수지판(굴절률 1.5)을 백라이트유닛용 도광판(22)으로 사용하고 단측의 가장자리면을 홈가공하여 일정한 간격으로 사각형 덴트(25)를 형성했다(단, 양단부는 덴트 사이 간격의 절반이 되도록 하였다).
다음에, 500mg의 YAG(이트륨 알루미늄 가넷으로 도프된 세륨) 형광재료를 5g의 에폭시 수지(굴절률 1.6, SANYU REC CO. LTD. 제품인 EL438)에 분산시키고, 발광다이오드 소자의 부피를 위해 채워지지 않은 공간을 제거하면서 그 결과물을 4개의 덴트에 부었다.
그 다음, LED의 전극이 유연판의 전극에 접촉하도록 전도성 수지 접착제를 사용하여 유연판(26) 상의 전극에 먼저 접착시킨 4개의 발광다이오드 소자를 덴트에 배치하였다.
이어서, 이것을 120℃에서 4시간 동안 가열처리하여 수지를 경화시켜 형광층으로 형성했다. 동시에, 형광층을 도광판에 결합시켜 통합된 광원유닛을 얻었다.
그 다음, 알루마이트판(24)을 에폭시 접착제(굴절률 1.6)를 사용하여 광원유닛의 저면으로 접착시켰다. 또한, 도광판(23)(Panlite sheet, TEIJIN CHEMICALS, LTD. 제품)을 아크릴 접착제(굴절률 1.5)를 사용하여 도광판의 방사면에 접착시켜, 도 5에 나타낸 바와 같이 통합된 평판 발광장치를 제조했다.
얻어진 평판 발광장치의 4개의 LED에 3.27V, 20mA의 전류를 적용하여 광을 방사했다. 이 때, 평판 발광장치의 중앙에서 표면밝기는 520cd/m2이었다. 또한, 광표시 영역을 길이방향 및 가로방향으로 각각 3번 3개의 부분으로 동일하게 나누어 9개의 구획을 얻었다. 9개 구획의 각 중앙에서의 밝기를 측정하고 밝기의 불균일도(최대 밝기와 최소 밝기의 차이를 9개의 평균값으로 나누어서 얻은 값)는 23%이었다.
실시예24:
YAG 대신에 8.5mg의 일반식(E2)의 이리듐 착물 화합물 및 1.5mg의 일반식(E17)의 이리듐 착물 화합물을 사용하고 10g의 에폭시 수지에 분산시키는 것을 제외하고는 실시예23과 동일한 방법으로 수지를 제조하고 동일량(5mg)으로 덴트에 부은 다음, 120℃에서 4시간 동안 경화시켰다. 다음 공정을 실시예23과 동일한 방법으로 행하여 평판 발광장치를 얻었다. 또한, 실시예23과 동일한 방법으로 밝기를 평가하였다. 그 결과, 평판 발광장치의 중앙에서 표면밝기는 510cd/m2이었다. 밝기의 불균일도는 26%이었다.
실시예25:
도광판에서 덴트의 광입사면의 단면이 볼록렌즈 형상인 것을 제외하고는 실시예23과 동일한 방법으로 평판 발광장치를 제조했다. 동일한 방법으로 밝기를 측정하였다. 그 결과, 평판 발광장치의 중앙에서 표면밝기는 480cd/m2이었다. 밝기의 불균일도는 20%이었다.
참조예1:
실시예23과 동일한 형태의 발광다이오드칩을 사이드뷰형 표면-장착 패키지에 배치하고 실시예23과 마찬가지로 YAG 형광재료와 에폭시 수지의 혼합물을 사용하여 씰링하여 발광다이오드 소자(31)를 얻었다. 4개의 소자를 실시예23의 도광판과 크기가 동일하고 덴트가 없는 도광판(32)의 가장자리면에 가압결합시켜, 광원유닛(30)을 얻었다. 실시예23과 마찬가지로, 광원유닛을 알루마이트 반사경(34)에 배치하고, 광확산판(33)(Panlite sheet, TEIJIN CHEMICALS, LTD. 제품)을 도광판(32)의 반대측에 배치하여, 도 6에 나타낸 바와 같은 평판 발광장치를 제조했다. 실시예23과 동일한 방법으로 밝기를 측정하였다. 그 결과, 평판 발광장치의 중앙에서 표면밝기는 410cd/m2이었다. 밝기의 불균일도는 58%이었다.

Claims (39)

  1. 제1 발광유닛 및 제1 발광유닛으로부터 방사된 광을 방사하는 제2 발광유닛을 포함하는 발광체로서, 제2 발광유닛이 이리듐 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 발광체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이리듐 화합물은 일반식(1)으로 표시되는 이리듐 착물인 것을 특징으로 하는 발광체.
    Figure 112007002830510-PCT00028
    (여기서 L1, L2 및 L3는 이리듐에 배위된 유기 이좌배위자 리간드이고, 이들 리간드의 하나 이상은 질소원자 및 탄소원자와 배위되어 있다.)
  3. 제2항에 있어서, 상기 이리듐 착물은 일반식(2)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 발광체.
    Figure 112007002830510-PCT00029
    (여기서 X는 이리듐과 결합된 탄소원자 및 질소원자와 함께 방향족 킬레이트 리간드를 형성하는 원자단을 나타내고, n은 2 또는 3의 정수이고, 각 방향족 킬레 이트기에 존재하는 복수의 X는 서로 같거나 달라도 좋고, 또한 L은 이좌배위자 유기 리간드를 나타내고 여기서 탄소원자 이외의 원자는 이리듐과 결합되어 있다.)
  4. 제3항에 있어서, 상기 일반식(2)에서 [] 안은 일반식(3)으로 표시되는 구조식의 군에서 선택되는 어느 하나의 리간드인 것을 특징으로 하는 발광체.
    Figure 112007002830510-PCT00030
    (여기서 점선은 이리듐과의 결합을 나타내고, 방향족환의 각 수소원자는 할로겐원자 또는 탄소원자가 1~15개인 유기기로 치환되어도 좋고, 또한 n이 복수인 경우에 리간드는 서로 달라도 좋다.)
  5. 제3항에 있어서, 상기 이리듐 착물은 일반식(4)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 발광체.
    Figure 112007002830510-PCT00031
    (여기서 R1~R8은 수소원자, 할로겐원자 또는 탄소원자가 1~15개인 유기기를 독립적으로 나타내고, 서로 인접한 치환기(R1~R8)는 하나 이상의 위치에서 결합하여 축합된 환을 형성해도 좋고, n은 2 또는 3의 정수이고, [] 안에 표시되는 2 또는 3개의 리간드는 서로 동일하거나 달라도 좋고, 또한 L은 이좌배위자 유기 리간드를 나타내고 여기서 탄소원자 이외의 원자는 이리듐과 결합되어 있다.)
  6. 제3항에 있어서, 상기 이리듐 착물은 하기 일반식(5) 또는 (6)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 발광체.
    Figure 112007002830510-PCT00032
    Figure 112007002830510-PCT00033
    (여기서 R11~R18은 수소원자 또는 탄소원자가 1~10개인 알킬기를 독립적으로 나타내고, R21~R29는 수소원자 또는 탄소원자가 1~10개인 알킬기를 독립적으로 나타낸다.)
  7. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이좌배위자 유기 리간드 L은 일반식(7)으로 표시되는 구조식의 군에서 선택되는 어느 하나의 리간드인 것을 특징으로 하는 발광체.
    Figure 112007002830510-PCT00034
    (여기서 점선은 이리듐과의 결합을 나타내고, 각 리간드의 탄소원자는 탄소원자가 1~15개인 유기기로 치환되어도 좋다.)
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 발광유닛은 투명기판 또는 제1 발광유닛의 방사면 상에 층형태로 이리듐 착물을 형성하여 얻어지는 것임을 특징으로 하는 발광체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 투명기판 또는 제1 발광유닛의 방사면 상의 제2 발광유닛은 다층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 발광유닛은 투명기판 또는 제1 발광유닛의 방사면 상에 제공된 이리듐 착물을 함유하는 조성물층 및 그 위에 더 적층된 이리듐 착물을 함유하지 않는 다른 조성물층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광체.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제2 발광유닛은 투명기판 또는 제1 발광유닛의 방사면상에 제공된 이리듐 착물을 함유하지 않는 조성물층, 그 위에 더 적층된 층인 이리듐 착물을 함유하는 조성물층 및 그 위에 더 적층된 이리듐 착물을 함유하지 않는 또 다른 조성물층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발광체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 이리듐 착물을 함유하는 조성물층 상에 적층된 층인 이리듐 착물을 함유하지 않는 조성물층은 CVD 탄소코팅층인 것을 특징으로 하는 발광체.
  13. 제8항에 있어서, 상기 이리듐 착물은 상기 제7항에 기재된 일반식(7)으로 표시되는 이좌배위자 유기 리간드 L를 갖는 이리듐 착물인 것을 특징으로 하는 발광체.
  14. 제8항에 있어서, 상기 이리듐 착물은 하기 일반식(E1)~(E32)으로 표시되는 이리듐 착물의 군에서 선택되는 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 발광체.
    Figure 112007002830510-PCT00035
    Figure 112007002830510-PCT00036
  15. 제1항에 있어서, 상기 제2 발광유닛은 바인더에 이리듐 착물을 용해 또는 분산시켜서 제조하고, 제1 발광유닛의 방사면을 커버하는 상태로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 발광체.
  16. 제1항에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 350~530nm의 범위에서 파장의 광을 방사하는 것을 특징으로 하는 발광체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 청색 발광다이오드인 것을 특징으로 하는 발광체.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 질화갈륨 화합물 반도체인 것을 특징으로 하는 발광체.
  19. 제1항에 있어서, 제1 발광유닛에 의해 발생되는 광의 광로에, 이리듐 착물이 용해 또는 분산되어 있는 바인더를 함유하는 제2 발광유닛을 배치하여 백색광을 방사하는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광체.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 발광유닛에 의해 발생되는 광의 광로에 배치된 제2 발광유닛은, 방사피크가 510~570nm인 이리듐 착물 및 방사피크가 600~680nm인 이리듐 착물을 포함하는 2종 이상의 이리듐 착물이 용해 또는 분산되어 있는 바인더를 함유하는 것을 특징으로 하는 발광체.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연색지수는 80 이상인 것을 특징으로 하는 발광체.
  22. 제20항에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 파장이 350~530nm인 광을 방사하는 발광다이오드이고 연색지수가 90 이상인 백색광을 추출하는 것을 특징으로 하는 발광체.
  23. 제19항 또는 제20항에 있어서, 상기 바인더는 도광판 또는 확산판으로 사용 되는 것을 특징으로 하는 발광체.
  24. 제8항에 있어서, 상기 이리듐 착물을 함유하는 제2 발광유닛은 코팅, 스핀코팅 및 프린팅 중 어느 하나의 방법에 의해 제1 발광유닛으로부터 수광하는 투명기판 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광체의 제조방법.
  25. 제8항에 있어서, 상기 이리듐 착물을 함유하는 제2 발광유닛은 적하 후 경화, 프린팅 및 씰링, 디스펜서법, 이송성형, 사출성형 및 스핀코팅 중 어느 하나의 방법에 의해 제1 발광유닛의 방사면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광체의 제조방법.
  26. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 기재된 발광체를 포함하는 조명장치.
  27. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 기재된 발광체를 포함하는 표시장치.
  28. 제27항에 있어서, 상기 발광체를 백라이트로서 사용하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 발광체는 제2 발광유닛이 되는 투명기판의 한쪽면에 형성되고, 또한 발광체 상에 또는 발광체가 형성되는 면에 대하여 반 대쪽 면 상에 투명전극이 형성되고, 상기 투명전극은 투과형 액정표시장치의 하나의 전극으로 사용되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
  30. 다수의 제1 발광유닛, 제1 발광유닛에 의해 방사되는 광에 의해 여기되어 광을 방사하는 제2 발광유닛, 도광판, 반사판 및 확산판을 포함하는 평면 발광장치로서, 제2 발광유닛은 이리듐 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 평면 발광장치를 구성하는 구성요소의 모든 접촉면은 경계면에 공기가 실질적으로 존재할 수 없는 상태에서 서로 단단히 접착되고 통합되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 구성요소는 접착제로 또는 열압착으로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
  33. 제32항에 있어서, 상기 접착제는 굴절률이 1.4 이상인 에폭시 수지 또는 굴절률이 1.4 이상인 아크릴 수지인 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
  34. 제32항에 있어서, 상기 제2 발광유닛은 다수의 제1 발광유닛와 도광판을 결합하기 위해서 접착제에 이리듐 화합물을 용해 또는 분산시켜서 형성되는 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
  35. 제30항에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 도광판의 가장자리부에 형성된 다수의 덴트에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
  36. 제35항에 있어서, 상기 도광판의 덴트의 광입사면의 단면은 볼록 형태이고, 덴트부를 씰링하는데 사용되는 접착제의 굴절률은 도광판의 굴절률보다 높은 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
  37. 제30항에 있어서, 상기 반사면은 알루미늄판, 백색 코팅 알루미늄판, 증착된 실버 필름 또는 백색 필름인 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
  38. 제30항에 있어서, 상기 제1 발광유닛은 발광다이오드인 것을 특징으로 하는 평면 발광장치.
  39. 제30항 내지 제38항 중 어느 한 항에 기재된 평면 발광장치를 사용하는 액정표시 백라이트 시스템.
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